[實用新型]一種半導體發光芯片、及半導體照明燈具

有效

• 申請號: 201320068744.8
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN203205453U
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 李剛
• 申請（專利權）人: 羅容
• 主分類號: H01L33/48
• 分類號: H01L33/48;H01L33/62;F21V29/00;F21Y101/02
• 代理公司: 深圳市瑞方達知識產權事務所(普通合伙) 44314
• 代理人: 張約宗;張秋紅

技術領域

本實用新型涉及一種半導體發光芯片，更進一步涉及一種適用于回流焊的半導體發光芯片結構。

背景技術

隨著半導體發光芯片發光效率的提升和制造成本的下降，半導體發光芯片已被廣泛應用于背光、顯示和照明等領域。

一種常見的半導體發光芯片結構如圖1所示，包括藍寶石襯底11、n型導電層12、發光層13、p型導電層14、n型電極15、p型電極16、導電線19a、19b、絕緣層110、焊盤121a、121b、LED支架120、固晶膠120a。為了減少遮光效應和增加有效發光面積，電極15和16的尺寸被盡量縮小，一般直徑在75-95微米之間，以滿足焊線的需要。所述發光芯片通常用固晶膠120a固定在LED支架120上，然后超聲壓焊導電線19a和19b，再用灌封膠（如環氧樹脂、硅膠），把整個發光芯片以及導電線19a和19b、焊盤121a和121b包裹起來，達到防潮防濕和絕緣等作用。封裝后的LED才能應用到背光顯示和照明等領域。

另一種常見的半導體發光芯片結構如圖2所示，包括藍寶石襯底21、n型導電層22、發光層23、p型導電層24、n型電極25、p型電極26、反射接觸層26a、n型電極臺階24a、共晶焊料29a和29b、LED支架220、焊盤220a和220b、絕緣層210。為了克服圖1所示發光芯片和相應LED支架之間的固晶膠120a隔熱效應，導電線19a和19b導熱效果差、易斷裂，以及電極15和16遮光效應等缺陷與問題，圖2所述發光芯片的半導體疊層以面朝下的方式固定在LED支架220上，藍寶石襯底21為出光方向避免了電極遮光效應。

為了提升導熱性能和改善電流擴展效果，電極26通常覆蓋整個p型導電層24的表面，電極25和26又通常采用共晶焊形式固定到LED支架220上，避免金絲焊接所可能導致的缺失。通常在電極25和26之間的n型電極臺階24a表面和/或n型電極通孔側壁有一絕緣層210以保證電極間絕緣和減少n型電極臺階和/或n型電極通孔側壁的漏電。由于絕緣層210介于電極26?和p型導電層24之間并緊貼在p型導電層24的表面，增加絕緣層210的寬度會減少發光層23或電極26的面積，直接導致有效發光面積的減少。有限的絕緣層寬度使得圖2所示的發光芯片必須采用焊接精度較高的共晶焊技術與設備把發光芯片固定到LED支架220上，導致制造成本高，效率低。焊接后的發光芯片同樣要用灌封膠把整個發光芯片包裹起來，以達到防潮防濕絕緣等作用。

一種常見的采用上述LED制造的半導體照明燈具（以球泡燈為例）如圖3所示，包括LED381（LED381包括灌封體390、熒光層390a、支架320、發光芯片380、焊墊35）、焊料34、焊盤33、絕緣層32、鋁基板31、燈體上板330、散熱燈體350、導電線356、電源355、燈頭353、電源線354、和燈罩391，鋁基板31和設置在鋁基板31之上的絕緣層32、焊盤33、發光二極管（LED）381構成通常所述的光源模組。

由于發光芯片380不能像其它電子元器件，如電阻，一樣直接粘貼焊接在鋁基板31或燈體上板330的上面，使得人們必須先把發光芯片380封裝成LED381以后才能粘貼焊接在鋁基板上使用。用于制造LED的固晶焊線專用設備昂貴，封裝工藝復雜，且必須使用定制的LED支架，無法直接在不同形狀和大小的鋁基板31或燈體上板330上實現LED封裝，導致半導體照明燈具的制造流程長、步驟多、成本高。

從結構上看，發光芯片380通過固晶工藝固定到LED支架320上，LED381又通過回流焊工藝固定到鋁基板31上，鋁基板有通過機械緊固方式固定到燈體上板330上。三次重復固定不僅浪費大量原材料，增加燈具重量，也增加許多無實質意義的工藝環節和生產設備，使燈具綜合制造成本居高不下。

從散熱效果看，發光芯片380的熱量須通過固晶界面、LED支架320、焊料34、焊盤33、絕緣層32、鋁基板31，再轉導到燈體上板330，最后通過散熱燈體350散到大氣中。顯然，導熱途徑很長，界面很多，其中固晶界面、LED支架320和絕緣層32導熱熱阻大，往往成為導熱瓶頸，使得整燈的散熱效果并不隨著大面積散熱燈體350的使用而得到改善。散熱不佳，反會導致發光芯片380光衰加快，也會縮短整燈的使用壽命。顯而易見，由圖1和圖2所示發光芯片結構決定的發光模組或照明燈具制造方法和步驟存在本質的缺陷。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題在于，提供一種結構簡單、使用方便、制造成本低的半導體發光芯片。

本實用新型要解決的技術問題在于，提供一種結構簡單、使用方便、制造成本低的半導體照明燈具。