專利名稱：一種發光半導體模塊結構及其制作方法
技術領域：
本發明涉及照明領域，尤其涉及一種照明發光半導體模塊及其制作方法。
背景技術：
在照明領域，發光半導體照明以其節能、環保、壽命長、免維護、易控制等特點而被 譽為人類照明史上的第三次革命。然而，由于現有制作技術的限制，發光半導體照明仍然仍 存在一些技術難點，使其價格偏高。現有技術中，發光半導體的一般加工方法為發光半導體芯片固定在具有電路的 鋁基板上，在芯片的表面涂覆有熒光粉涂層，芯片與熒光粉涂層進行灌膠后，再將鋁基板貼 合到散熱器上。上述發光半導體結構，芯片與熒光粉通過灌膠封裝固定，其存在如下問題1、由于光散熱的存在，發光半導體芯片的出光效率低；2、熒光粉涂層用膠灌封后散熱性能較差，當受到紫外光輻射時，易發生溫度猝滅 和老化，使發光效率降低，3、在灌膠時，由于膠在使用過程中變稠，產生熒光粉沉淀導致出光色差；4、發光半導體芯片通過灌膠固定，其散熱面主要為固定在鋁基一側，在發光半導 體芯片與散熱器之間間隔鋁基，使得發光半導體芯片到散熱器間的熱阻值較大，散熱效果 不好。
發明內容
本發明的主要目的在于提供一種散熱性能好的發光半導體模塊結構，其具有良好 的散熱功能，保證燈具使用壽命，降低制造成本。本發明的另一目的在于提供一種高效的發光半導體模塊結構的加工方法，能以較 低生產成本生產出散熱效果好的發光半導體產品。一種發光半導體模塊結構，包括散熱座和一個以上的發光半導體芯片，發光半導 體芯片直接固定在散熱座上，散熱座上部安裝有導光罩，發光半導體芯片處在由導光罩與 散熱座構成的密閉空腔中。一種制作發光半導體模塊的方法，包括如下步驟a)、在散熱座表面開一個以上的凹坑，在凹坑的表面涂布反光材料；b)、在散熱座表面復合銅膜導線或印刷電路板連接各凹坑；C)、在凹坑中固定安裝發光半導體芯片；d)、散熱座上安裝導光罩，使導光罩與散熱座形成密閉空腔；e)、將散熱座與導光罩所形成的密閉空腔抽為真空或在其里充入惰性氣體，或者 在所述密閉空腔中充入可改變光色的氣體。采用本發明所述發光半導體模塊結構，發光半導體芯片直接固定安裝在散熱座 上，因為沒有凝膠對發光半導體芯片進行灌封，發光半導體芯片在其所在的密閉空腔進行熱交換，將芯片表面的熱量傳導出去，而且，發光半導體芯片直接安裝在散熱座上，由發光 半導體芯片到散熱座間的熱阻值小，更有利于發光半導體芯片散熱，從而降低芯片的工作 溫度；并且散熱座與導光罩形成密閉空腔，使芯片工作環境與外界相隔離，有利于防止芯片 氧化或受潮，防止芯片受損，有利于延長芯片的工作壽命。本制作發光半導體模塊的方法，根據所需照明強度的大小，在散熱座表面開設相 應的凹坑，然后涂反光材料和復合導線，安裝發光半導體芯片，整個過程可在自動生產線上 加工完成，不需要對發光半導體進行封裝膠液等操作，避免了由于灌膠所引起的產品散熱 差、出光效率不高、容易老化、出現色差等缺點，因而，本方法在提高產品質量的同時，也提 高了生產效率。
圖1為本發明發光半導體模塊結構示意圖；圖2為本發明四個發光半導體模塊在燈體上的安裝示意圖；圖3為本發明一個發光半導體模塊在燈體上的安裝示意圖；圖4為本發明一個發光半導體模塊在燈體上安裝的分解示意圖；圖5為散熱座與導光罩剖面示意圖；圖6為散熱座局部放大結構示意圖；圖7為導光罩的局部結構示意圖；圖8為發光半導體芯片固定結構示意圖；圖9為具有燈具接口的發光半導體模塊安裝示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明作進一步的說明如圖1、圖2，在散熱座3上部直接固定安裝有多個發光半導體芯片1，其通過在散 熱座3表面復合的印刷電路供電連接，在散熱座上部安裝有導光罩4，發光半導體芯片處 在由導光罩與散熱座構成的密閉空腔中，發光半導體芯片可以更好的在密閉空腔進行熱交 換，密閉空腔能防止芯片發生氧化或者受潮等。其中導光罩的材料可以為玻璃罩、微晶玻璃 罩或者納米陶瓷材料罩，導光罩與芯片的距離取決于發光半導體模塊出光效率。在導光罩的表面涂有或者在導光罩材料中摻有能起濾光或改變光色的變光材料， 如熒光粉11等，以將不同波段的光轉為需要波段的光，而且變光材料不用直接涂覆在發光 半導體芯片表面，變光材料也不會因發光半導體芯片溫度過高而容易老化。變光也可以通 過在密閉空腔內注入可改變光色的氣體的方式來實現，可改變光色的氣體可以是惰性氣 體、氣態的鹵素，或者是惰性氣體、氣態的鹵素的混合的氣體。如圖3至圖9，導光罩可以做成一個整體的形式，也可以做成多個，見圖2，分別密 封發光半導體芯片。在散熱座的邊沿，留有密封材料，如密封膠10或者密封橡膠圈等，以保 證導光罩與散熱座之間很好的密封，將模塊做好后，可直接安裝在燈體6的安裝孔位7內， 連接燈體端部的驅動電源8后，發光半導體模塊即可正常工作。所述導光罩4部分或全部 包裹散熱座3，全部包裹時，可以制成燈泡的形狀，與現有的燈具插口聯接，如螺紋或卡口等 形式的插口，從而使產品具有更好的適用性。
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為了更好的防止發光半導體芯片發生氧化，在由散熱座與導光罩形成的密封空間 里充有惰性氣體或者氮氣，或者將密封空間抽為真空。可以在散熱座上設置相應的導管，以 便于充氣或者抽真空等操作。所述散熱座3是一種材料的單體，或多種材料以電鍍、氧化、擠壓等方式復合而成 的復合體，目前，散熱座多為復合的散熱座，發光半導體芯片通過導熱膠與支架連接，復合 體大多使用導熱膠的方式來填充空隙進行熱量傳導，但該技術存在的問題是，導熱膠的導 熱性比金屬的導熱性能差很多，按照本專利的方式，單體的金屬或復合的金屬可以通過金 屬直接傳導熱，導熱性能更好。為了更為有效的利用發光半導體芯片所發出的光，提高發光效率，在散熱座上開 有凹坑2，發光半導體芯片固定在凹坑底部，在凹坑表面涂有反光材料，使發光半導體芯片 光線匯聚出射，整個凹坑起的作用相當于反光杯的作用，使光線更為有效的收集匯聚出射， 以提高出光效率。為了提高產品的出光效率，使產品光照分布合理，導光罩表面可根據光學設計由 多個凹面、凸面、斜面組成，或者同時導光罩表面由光滑面與非光滑面組成。光線透過導光 罩時發生折射，使光線分布更為合理。如圖8，為使芯片安裝為更為穩定，發光半導體芯片可以通過在對角上安裝壓邊 12的方式固定，也可以用焊接、粘貼、鍵合等方式固定，以使產品可靠的工作。為加快產品的散熱，散熱座3的一面為發光半導體芯片1的固定面，其背面為與空 氣進行直接接觸的散熱面。這樣在散熱座中產生直接的空氣對流，及時散發散熱座的熱量， 提高散熱效率。一種制作發光半導體模塊的方法，包括如下步驟a)、在散熱座表面開一個以上的凹坑，在凹坑的表面涂布反光材料；b)、在散熱座表面復合銅膜導線或印刷電路板連接各凹坑；c)、在凹坑中固定安裝發光半導體芯片；d)、散熱座上安裝導光罩，使導光罩與散熱座形成密閉空腔；e)、將散熱座與導光罩所形成的密閉空腔抽為真空，或在其里充入惰性氣體，或者 所述密閉空腔中充入可改變光色的氣體。采用本方法，整個過程可全自動生產線即可加工完成，不需要對發光半導體進行 封裝膠液等操作，避免了由于灌膠所引起的產品散熱差、出光效率不高、容易老化、出現色 差等缺點，因而，本方法在提高產品質量的同時，也提高了生產效率。
權利要求
一種發光半導體模塊結構，包括散熱座(3)和一個以上的發光半導體芯片(1)，其特征在于，所述發光半導體芯片(1)直接固定在散熱座(3)上，散熱座上部安裝有導光罩(4)，發光半導體芯片(1)處在由導光罩(4)與散熱座(3)構成的密閉空腔中。
2.根據權利要求1所述的發光半導體模塊結構，其特征在于，所述密閉空腔中充有惰 性氣體或為真空。
3.根據權利要求1或2所述的發光半導體模塊結構，其特征在于，所述導光罩(4)表面 涂有變光材料、在導光罩材料中摻有變光材料或者在所述密閉空腔中充入可改變光色的氣 體。
4.根據權利要求3所述的發光半導體模塊結構，其特征在于，所述的變光材料為熒光 粉(11)。
5.根據權利要求1所述的發光半導體模塊結構，其特征在于，所述散熱座(3)是一種材 料的單體，或由多種材料組成的且無膠質材料充填的復合體，所述的散熱座(3)的一面為 發光半導體芯片(1)的固定面，其背面為與空氣進行直接接觸的散熱面。
6.根據權利要求1或5所述的發光半導體模塊結構，其特征在于，所述散熱座(3)上開 有一個以上凹坑，發光半導體芯片固定在凹坑底部，在凹坑(2)表面涂有反光材料，發光半 導體芯片光線經反光匯聚射出。
7.根據權利要求1所述的發光半導體模塊結構，其特征在于，所述導光罩(4)表面由多 個凹面、凸面或斜面組成。
8.根據權利要求1所述的發光半導體模塊結構，其特征在于，所述導光罩(4)表面由光 滑面與非光滑面組成。
9.根據權利要求1所述的發光半導體模塊結構，其特征在于，所述導光罩(4)部分或全 部包裹散熱座(3)。
10.根據權利要求1所述的發光半導體模塊結構，其特征在于，在散熱座表面復合有印 刷電路，供電連接各發光半導體芯片。
11.一種制作發光半導體模塊的制作方法，其特征在于，包括如下步驟a)、在散熱座(3)表面開一個以上的凹坑(2)，在凹坑的表面涂布反光材料；b)、在散熱座表面復合銅膜、導線或印刷電路板連接各凹坑(2)；c)、在凹坑(2)中固定安裝發光半導體芯片(1)；d)、散熱座上安裝導光罩(4)，使導光罩與散熱座形成密閉空腔；e)、將散熱座與導光罩所形成的密閉空腔抽為真空，或在其里充入惰性氣體，或者在所 述密閉空腔中充入可改變光色的氣體。
12.根據權利要求10所述的發光半導體模塊的制作方法，其特征在于，所述發光半導 體芯片的固定方法為在芯片對角上安裝壓邊(12)固定、焊接固定、膠粘或卡接固定。
全文摘要
一種發光半導體模塊結構，包括散熱座和一個以上的發光半導體芯片，發光半導體芯片直接固定在散熱座上，散熱座上部安裝有導光罩，發光半導體芯片處在由導光罩與散熱座構成的密閉空腔中。因為沒有凝膠對發光半導體芯片進行灌封，發光半導體芯片可與所處的密閉空腔進行更多的熱交換，將芯片表面的熱量傳導出去，從而降低了芯片的工作溫度；由散熱座與導光罩形成的密閉空腔，使芯片工作環境與外界相隔離，有利于防止芯片氧化或受潮，防止芯片受損，有利于延長芯片的工作壽命，并且其加工生產簡單，有利于提高生產效率。
文檔編號H01L33/58GK101958393SQ20101024791
公開日2011年1月26日 申請日期2010年8月6日 優先權日2010年8月6日
發明者敬俊, 林嬌燕 申請人:敬俊