TW202335194A - 光電半導體裝置及光電半導體的封裝方法 - Google Patents
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Abstract
本申請公開了一種光電半導體裝置，包括底座、光電半導體、導電件及上蓋；所述上蓋蓋設於所述底座上，且與所述底座共同圍成收容腔，所述上蓋具有與所述收容腔連通的通孔；所述導電件垂直固定於所述底座上遠離所述上蓋的一側；所述光電半導體固定於所述底座上並收容於所述收容腔內，所述光電半導體與所述導電件電連接，所述光電半導體面向所述通孔以供所述光電半導體上的激發光穿過所述上蓋。本申請還提供了一種光電半導體的封裝方法。
Description
本申請涉及光電半導體技術領域，尤其涉及一種光電半導體裝置及光電半導體的封裝方法。
在目前的光電半導體產業中，常常採用衝壓方式來切割含銅、鋁等金屬元素的合金材料，之後再利用熱絲融化技術將切割所得的合金件固定到半導體底座上，進而完成光電半導體的封裝。由於封裝結構的限制，目前的光電半導體裝置上的引腳彎折設置為與底座平行，如此，在將光電半導體裝置上的引腳與電路板上的電子器件進行焊接時，由於引腳在底座方向上具有一定的長度，給焊接工作帶來不便。
本申請的主要目的是提供一種光電半導體裝置及光電半導體的封裝方法，以便於光電半導體裝置與電路板進行焊接。
一種光電半導體裝置，包括底座、光電半導體及導電件，還包括：
上蓋，蓋設於所述底座上，且與所述底座共同圍成收容腔，所述上蓋具有與所述收容腔連通的通孔；
所述導電件垂直固定於所述底座上遠離所述上蓋的一側；
所述光電半導體固定於所述底座上並收容於所述收容腔內，所述光電半導體與所述導電件電連接，所述光電半導體面向所述通孔以供所述光電半導體上的激發光穿過所述上蓋。
進一步地，所述底座包括具有穿孔的金屬框體及固定於所述穿孔內的金屬板體，所述金屬框體的周邊具有多個中心軸與所述金屬框體的固定孔，所述導電件固定並露出所述固定孔。
進一步地，多個固定孔成對地設置於所述底座的兩邊緣，多個所述導電件成對地固定於所述固定孔，多個所述光電半導體在所述底座上組成晶體陣列，每排所述光電半導體對應一對所述導電件，同排且相鄰的兩個所述光電半導體之間電性連接，與所述導電件相鄰的所述光電半導體與相鄰的所述導電件電性連接。
進一步地，所述固定孔中還固定有金屬套及密封套，所述金屬套套設於所述密封套，所述密封套套設於所述導電件上。
進一步地，所述金屬套包括第一套體及第二套體，所述第一套體與第二套體之間形成臺階，所述臺階與所述金屬框體遠離所述上蓋的一側抵持。
進一步地，所述光電半導體裝置還包括透鏡及密封框，所述透鏡及所述密封框容置於所述收容腔，所述密封框置於所述收容腔內且與抵持於所述上蓋上所述通孔的邊緣，所述透鏡容置於所述收容腔內且位於所述光電半導體與所述密封框之間。
進一步地，所述光電半導體裝置還包括封裝層，所述封裝層覆蓋在所述上蓋遠離所述底座一側，所述封裝層設有聚光部，所述聚光部背離所述上蓋設置，所述聚光部的數量與所述底座上的所述光電半導體數量相同，且所述聚光部位於對應的所述光電半導體所產生的激發光的光路上。
一種光電半導體的封裝方法，包括如下步驟：
將導電件垂直固定於底座上；
將光電半導體固定於所述底座上遠離所述導電件的一側並將所述光電半導體與對應的導電件通過導線相連接；
將透鏡及具有通孔的上蓋固定於密封框的兩側，並將所述上蓋通過鐳射焊接的方式固定於所述底座遠離所述導電件的一側，以將所述光電半導體收容於所述底座與所述上蓋之間且面向所述通孔。
進一步地，所述光電半導體的封裝方法還包括：
提供具有聚光部的封裝層並將所述封裝層固定於所述上蓋並覆蓋所述上蓋的通孔，以使聚光部面向所述光電半導體。
進一步地，所述步驟“將導電件垂直固定於底座上”包括：
在底座上開設中心軸垂直於所述底座的穿孔；
將密封套套設於長桿狀的導電件上及將金屬套套設於所述密封套；
將所述金屬套插設於所述穿孔；
將插入所述導電件、所述密封套及所述金屬套的所述底座放置到高溫環境中燒製預定時間，使所述密封套熔化並在密封套熔化後等待至密封套冷卻，以將所述導電件密封固定於所述底座上。
上述光電半導體裝置及光電半導體的封裝方法將導電件垂直設置於所述底座上遠離所述光電半導體的一側，使光電半導體在與其他電子元件焊接時，將導電件遠離所述底座的一端與電子元件對齊即可，方便了焊接操作，同時避免了一個導電件同時與多個電子元件接觸而引起焊接不良問題。
為了使本技術領域的人員更好地理解本申請方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分的實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本申請保護的範圍。
本申請的說明書及上述附圖中的術語“第一”和“第二”等是用於區別不同物件，而非用於描述特定順序。此外，術語“包括”以及它們任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含。例如包含了一系列步驟或模組的過程、方法、系統、產品或設備沒有限定於已列出的步驟或模組，而是可選地還包括沒有列出的步驟或模組，或可選地還包括對於這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或模組。
請參照圖1至圖4，本申請提供一種光電半導體裝置100。所述光電半導體裝置100包括底座10、上蓋20、光電半導體30及導電件40。所述上蓋20蓋設於所述底座10上，且與所述底座10共同圍成收容腔21，所述上蓋20具有與所述收容腔21連通的通孔22。所述導電件40垂直固定於所述底座10上遠離所述上蓋20的一側；所述光電半導體30固定於所述底座10上並收容於所述收容腔21內，所述光電半導體30與所述導電件40電連接，所述光電半導體30面向所述通孔22以供所述光電半導體30上的激發光穿過所述上蓋20。上述光電半導體裝置100中的導電件40垂直設置於所述底座10上遠離所述光電半導體30的一側，使光電半導體30在與其他電子元件焊接時，將導電件40遠離所述底座10的一端與電子元件對齊即可，方便了焊接操作，同時避免了一個導電件40同時與多個電子元件接觸而引起焊接不良問題。
具體地，所述光電半導體30可以是鐳射半導體，所述光電半導體裝置100可以是鐳射二極體，可應用於投影設備中，作為所述投影設備的光源部分。
在一實施方式中，所述底座10包括具有穿孔111的金屬框體11及固定於所述穿孔111內的金屬板體12。所述金屬框體11及所述金屬板體12由鐵、鐵合金或銅等金屬材料製成。所述金屬框體11的周邊具有至少一個中心軸與所述金屬框體11的固定孔112，所述導電件40固定並露出固定孔112以用於與外部電路連接。在如圖1所示的實施方式中，多對固定孔112設置於所述底座10的兩邊緣，多對長條桿狀所述導電件40固定於所述固定孔112，多個所述光電半導體30在所述底座10上組成晶體陣列，每排所述光電半導體30對應一對所述導電件40，同排且相鄰的兩個所述光電半導體30之間電性連接，與所述導電件40相鄰的所述光電半導體30與相鄰的所述導電件40電性連接。可以理解，在另一實施方式中，所述光電半導體30的數量為一個或一排，對應地，所述固定孔112可為一對，所述導電件40也為一對。
在一實施方式中，所述固定孔112中還固定有金屬套50及密封套60，所述金屬套50套設於所述密封套60，所述密封套60套設於所述導電件40上。其中，所述金屬套50包括第一套體51及第二套體52，第一套體51的外徑大於所述第二套體52的外徑以形成位於所述第一套體51與第二套體52之間的臺階53，所述臺階53與所述金屬框體11遠離所述上蓋20的一側抵持，以便於金屬套50定位於固定孔112中。
所述密封套60可採用密封樹脂製成。密封樹脂例如可以是低溫玻璃，具有低熔化溫度（例如熔化溫度為約300~400℃）、耐高壓（例如能承受約10-9Pa的高壓）、能達到密封效果的優點。所述導電件40可以在其用於插接所述底座10的一端上包覆所述密封套60，再插入所述金屬套50，在將包覆所述密封套60的所述金屬套50插入置所述穿孔111中。如此，當所述導電件40通過所述密封套60及所述金屬套50插接於對應的所述穿孔111內時，所述密封套60填充所述導電件40與金屬套50之間，在金屬套50通過燒結方式固定於穿孔111時，所述密封套60熔化可以使所述導電件40與所述底座10之間不存在縫隙，達到密封效果。
所述光電半導體30包括晶粒件31和反射件32。所述晶粒件31用於受激發光，可與所述導電件40、其他所述晶粒件31電性連接。所述反射件32設置在所述晶粒件31的激發光的發射光路上，其作用是反射激發光，使激發光方向改變。所述導電件40採用鐵鎳鈷合金材質，其作為所述光電半導體裝置100的引腳，用於為所述光電半導體30接入外部正、負電壓，使所述光電半導體30能夠受激發光。在如圖1所示的實施方式中，所述光電半導體30的數量為多個，多個所述光電半導體30組成晶體陣列，形成多排所述光電半導體30。可以理解，在另一實施方式中，所述光電半導體30可為一個或一排。
所述光電半導體裝置100還包括透鏡70及密封框80。所述透鏡70及所述密封框80容置於所述收容腔21，所述透鏡70容置於所述收容腔21內且位於所述光電半導體30與所述密封框80之間，所述密封框80置於所述收容腔21內且與抵持於所述上蓋20上所述通孔22的邊緣與所述透鏡70之間。所述晶粒件31所產生的激發光在通過所述反射件32發射後，能直射向所述透鏡70，激發光在穿過所述透鏡70後再穿過所述通孔22向外發射出去。由於密封框80與抵持於所述上蓋20上所述通孔22的邊緣與所述透鏡70之間，使得所述密封框80起到填充所述上蓋20上所述通孔22的邊緣與所述透鏡70之間的縫隙的作用，有利於所述光電半導體裝置100的氣密性和安全性。在一實施方式中，所述密封框80採用密封樹脂，可以是低溫玻璃，所述上蓋20由鎳鈷合金材料製成。如此，密封框80和上蓋20均具有低熱膨脹性，熱膨脹係數差異較小，能避免因不同元件的材質熱膨脹係數差異過大而所引起的元件位置偏移的問題。所述密封框80在熱熔後可更貼合所述上蓋20上所述通孔22的邊緣與所述透鏡70，密封效果更佳。
所述光電半導體裝置100還包括封裝層90，所述封裝層90覆蓋在所述上蓋20遠離所述底座10一側，所述封裝層90設有聚光部91，所述聚光部91背離所述上蓋20設置，所述聚光部91可設成圓弧狀。所述聚光部91的數量與所述底座10上的所述光電半導體30數量相同，且每個所述聚光部91對應一個所述光電半導體30，所述聚光部91位於對應的所述光電半導體30所產生的激發光的光路上,用於將穿出所述透鏡70的激發光聚成一束，以便所述光電半導體裝置100在作為投影設備的光源部分時，能具有較大的光強。所述封裝層90可以採用玻璃材質，具有較好的耐熱性、耐壓性和密封性，可通過黏合劑例如UV膠來黏附在所述上蓋20上。
請參照圖5-6，分別為本申請提供的光電半導體的封裝方法的流程圖及示意圖。該方法用於製造如上所述的光電半導體裝置100，包括步驟如下所述。
S10：將導電件40垂直固定於底座10上。
具體地，在一實施方式中，上述步驟S10“將導電件40垂直固定於底座10上”包括：在底座10上開設中心軸垂直於所述底座10的穿孔111；將密封套60套設於長桿狀的導電件40上及將金屬套50套設於所述密封套60；將所述金屬套50插設於所述穿孔111；將插入所述導電件40、所述密封套60及所述金屬套50的所述底座10放置到高溫環境中燒製預定時間，使所述密封套60熔化並在密封套60熔化後等待至密封套60冷卻，以將所述導電件40密封固定於所述底座10上。
S20：將光電半導體30固定於所述底座10上遠離所述導電件40的一側並將所述光電半導體30與對應的導電件40通過導線相連接。
S30：將透鏡70及具有通孔22的上蓋20固定於密封框80的兩側，並將所述上蓋20通過鐳射焊接的方式固定於所述底座10遠離所述導電件40的一側，以將所述光電半導體30收容於所述底座10與所述上蓋20之間且面向所述通孔22。
具體地，所述底座10為鐵筒合金，所述上蓋20為鐵鎳合金，將所述透鏡70、所述密封框80和所述上蓋20共同在一定溫度，如400~500℃、一定氣壓，如10
-9Pa的真空環境中燒製一定時間，如1~2h，待所述密封框80熔化並等待至冷卻，即可將所述上蓋20的通孔22邊緣處和所述透鏡70的連接處密封。
在所述上蓋20和所述底座10的接觸處塗覆銀銅焊料膏，然後將所述上蓋20和所述底座10放置到銀焊爐中，在預設溫度，如900~1000℃、預設氣壓，如10
-9Pa的真空環境下燒製預設時間，如1~2h，以使得所述上蓋20通過銀銅焊料膏焊接到所述底座10上。這一真空燒製過程中有利於減少銀銅焊料膏因雜質發生化學反應而產生的氣體，避免氣體逸出形成氣孔，影響到所述上蓋20和所述底座10的連接處，也即焊縫的氣密性。
S40：提供具有聚光部91的封裝層90並將所述封裝層90固定於所述上蓋20並覆蓋所述上蓋20的通孔22，以使聚光部91面向所述光電半導體30。
可以理解，所述封裝層90已預先成型，在安裝時，通過黏合劑例如UV膠來將所述封裝層90固定到所述上蓋20上即可。
可以理解，在另一實施方式中，光電半導體的封裝方法包括上述步驟S10-S30，不包括步驟S40。
對本領域的技術人員來說，可以根據本發明的發明方案和發明構思結合生產的實際需要做出其他相應的改變或調整，而這些改變和調整都應屬於本發明所公開的範圍。
100:光電半導體裝置
10:底座
11:金屬框體
111:穿孔
112:固定孔
12:金屬板體
20:上蓋
21:收容腔
22:通孔
30:光電半導體
31:晶粒件
32:反射件
40:導電件
50:金屬套
51:第一套體
52:第二套體
53:臺階
60:密封套
70:透鏡
80:密封框
90:封裝層
91:聚光部
圖1為本申請實施例提供的光電半導體裝置的立體圖。
圖2為圖1中的光電半導體裝置的分解示意圖。
圖3為圖1中的光電半導體裝置III-III處的剖面圖。
圖4為圖1中的光電半導體裝置IV-IV處的剖面圖。
圖5為本申請提供的光電半導體的封裝方法的流程圖。
圖6為圖5中的光電半導體的封裝方法的示意圖。
無
100:光電半導體裝置
10:底座
20:上蓋
40:導電件
90:封裝層
91:聚光部
Claims (10)
- 一種光電半導體裝置，包括底座、光電半導體及導電件，還包括： 上蓋，蓋設於所述底座上，且與所述底座共同圍成收容腔，所述上蓋具有與所述收容腔連通的通孔； 所述導電件垂直固定於所述底座上遠離所述上蓋的一側； 所述光電半導體固定於所述底座上並收容於所述收容腔內，所述光電半導體與所述導電件電連接，所述光電半導體面向所述通孔以供所述光電半導體上的激發光穿過所述上蓋。
- 如請求項1所述之光電半導體裝置，其中，所述底座包括具有穿孔的金屬框體及固定於所述穿孔內的金屬板體，所述金屬框體的周邊具有多個中心軸與所述金屬框體的固定孔，所述導電件固定並露出所述固定孔。
- 如請求項2所述之光電半導體裝置，其中，多個固定孔成對地設置於所述底座的兩邊緣，多個所述導電件成對地固定於所述固定孔，多個所述光電半導體在所述底座上組成晶體陣列，每排所述光電半導體對應一對所述導電件，同排且相鄰的兩個所述光電半導體之間電性連接，與所述導電件相鄰的所述光電半導體與相鄰的所述導電件電性連接。
- 如請求項2所述之光電半導體裝置，其中，所述固定孔中還固定有金屬套及密封套，所述金屬套套設於所述密封套，所述密封套套設於所述導電件上。
- 如請求項4所述之光電半導體裝置，其中，所述金屬套包括第一套體及第二套體，所述第一套體與第二套體之間形成臺階，所述臺階與所述金屬框體遠離所述上蓋的一側抵持。
- 如請求項1所述之光電半導體裝置，其中，還包括透鏡及密封框，所述透鏡及所述密封框容置於所述收容腔，所述密封框置於所述收容腔內且與抵持於所述上蓋上所述通孔的邊緣，所述透鏡容置於所述收容腔內且位於所述光電半導體與所述密封框之間。
- 如請求項1所述之光電半導體裝置，其中，還包括封裝層，所述封裝層覆蓋在所述上蓋遠離所述底座一側，所述封裝層設有聚光部，所述聚光部背離所述上蓋設置，所述聚光部的數量與所述底座上的所述光電半導體數量相同，且所述聚光部位於對應的所述光電半導體所產生的激發光的光路上。
- 一種光電半導體的封裝方法，包括步驟： 將導電件垂直固定於底座上； 將光電半導體固定於所述底座上遠離所述導電件的一側並將所述光電半導體與對應的導電件通過導線相連接； 將透鏡及具有通孔的上蓋固定於密封框的兩側，並將所述上蓋通過鐳射焊接的方式固定於所述底座遠離所述導電件的一側，以將所述光電半導體收容於所述底座與所述上蓋之間且面向所述通孔。
- 如請求項8所述之光電半導體的封裝方法，其中，所述方法還包括： 提供具有聚光部的封裝層並將所述封裝層固定於所述上蓋並覆蓋所述上蓋的通孔，以使聚光部面向所述光電半導體。
- 如請求項8所述之光電半導體的封裝方法，其中，所述步驟“將導電件垂直固定於底座上”包括： 在底座上開設中心軸垂直於所述底座的穿孔； 將密封套套設於長桿狀的導電件上及將金屬套套設於所述密封套； 將所述金屬套插設於所述穿孔； 將插入所述導電件、所述密封套及所述金屬套的所述底座放置到高溫環境中燒製預定時間，使所述密封套熔化並在密封套熔化後等待至密封套冷卻，以將所述導電件密封固定於所述底座上。
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