专利名称：一种发光半导体芯片的封装结构的制作方法
技术领域：
一种发光半导体芯片的封装结构技术领域[0001]本实用新型涉及照明技术领域，特别是一种照明用的发光半导体芯片的封装结 构。
背景技术：
[0002]发光半导体芯片(LED)裸露在外发光时，容易被氧化而影响其使用寿命。为保 护发光半导体芯片，需要在生产过程中对发光半导体芯片进行封装，并要求发光半导体 芯片封装后能够透光，显然，发光半导体芯片的封装效果的好坏直接影响LED灯的使用 寿命以及出光效果。[0003]目前常见的一种发光半导体芯片封装方式为将发光半导体芯片放置于支架 上，然后在发光半导体芯片表面点涂荧光粉，再对发光半导体芯片上进行封胶(环氧树 脂)并固化。另外，考虑到发光半导体芯片工作时会产生较大的热量，并且环氧树脂的 散热性差，而发光半导体芯片的工作温度超过一定数值后，其寿命将陡降，甚至在几个 小时内就不能工作了，因此，为保证发光半导体芯片工作温度正常，需要支架下表面对 应发光半导体芯片位置处设置较大体积的散热器；此封装方法能够在保证发光半导体芯 片正常工作及透光的同时，在一定程度上保护发光半导体芯片不被氧化。但尚有不足之 处1、封胶后，发光半导体芯片只能从其下方散热，需要使用较大体积的散热器来保证 其工作温度正常，而以金属制作的较大体积的散热器需要较高的制造成本，且由于散热 器体积较大，其制成品的安装存在物理条件的限制，限制了其使用范围。2、将荧光粉直 接涂覆在芯片表面，由于光散射的存在，其出光效率低。3、荧光粉涂层用环氧树脂灌封 后其散热性能较差，长时间受到紫外光辐射，容易出现温度猝灭和老化等情况，降低发 光效率。同时，由于荧光粉与环氧树脂的折射率不匹配，从而降低了荧光粉对光线的折 射效果。4、封胶(环氧树脂)操作时，对胶量的控制较为困难，如对胶体高度、点胶位 置均有严格的要求，否则会影响出光效果；另外，环氧树脂会在使用过程中变稠，产生 荧光粉沉淀而导致出光色差的问题。5、环氧树脂的散热性以及耐热性较差，往往在半导 体芯本身的寿命到达之前，环氧树脂就出现变色情况，影响出光效果。实用新型内容[0004]本实用新型的目的在于提供一种发光半导体芯片的封装结构，能有效对发光半 导体芯片进行散热，发光半导体的出光效果好，且不易受潮或氧化，使用寿命长，成本 低，适用范围广。[0005]本实用新型所述的发光半导体芯片的封装结构，包括发光半导体芯片、灯罩， 所述的发光半导体芯片固定在发光半导体芯片托架上；所述灯罩与发光半导体芯片托架 固定连接并形成封闭空腔，发光半导体芯片位于空腔中。[0006]本实用新型的有益效果在于首先，灯罩与发光半导体芯片托架之间形成封闭 空腔，使发光半导体芯片与外界及氧气隔绝，不易受潮或被氧化，而不需通过环氧树脂3进行灌封，使得发光半导体芯片可以从各个方向散热，极大地改善了发光半导体芯片的 散热环境，从而可以不采用散热器即可保证发光半导体芯片工作温度正常，因此其制造 成本低，体积可以根据需要调整，有利于产品的推广使用且应用范围可以更加广阔；其 次，由于密封空腔为真空或填充有惰性气体，因此其防氧化性更好，且能满足防潮的需 要，相应的发光半导体芯片的使用寿命更长；再者，由于变光材料渗入或外涂在灯罩 上，其与发光半导体芯片表面分离，散热性好，不存在光散射情况，因此其出光效果更 好；最后，本实用新型的封装工艺简单，有利于该产品的大规模生产。
[0007]图1是本实用新型的灯罩与发光半导体芯片托架密封之前的一种结构示意图；[0008]图2是本实用新型封装后的一种结构示意图；[0009]图3是本实用新型封装后的另一种结构示意图；[0010]图4是本实用新型的灯罩与发光半导体芯片托架密封之前的另一种结构示意 图；[0011]图5是本实用新型封装后的结构示意图；[0012]图6是图5的A部分的局部放大详图；[0013]图7是本实用新型封装后的另一种结构示意图。
具体实施方式
[0014]实施例一[0015]如图1至6所示，本实用新型所述的发光半导体芯片的封装结构，包括发光半导 体芯片3、灯罩1，所述的发光半导体芯片3固定在发光半导体芯片托架2上，其通过发 光半导体芯片托架2与电源电连接，发光半导体芯片托架2按现有的LED灯具的连接方式 与电源电连接，如通过其下部伸出的两引脚6与电源电连接；所述灯罩1下端开口，其通 过开口与发光半导体芯片托架2固定连接并形成封闭空腔4，使发光半导体芯片3位于封 闭空腔4中，与外界及氧气隔绝，不易被氧化，亦能防潮。所述的发光半导体芯片3可以 为一个也可以为多个，图1、2所示为一个发光半导体芯片3的情况，图3为四个发光半 导体芯片的情况。所述发光半导体芯片托架2表面复合有能制成印刷电路7的材料，一 个或多个发光半导体芯片3固定在印刷电路7上，所述的能制成印刷电路7的材料可以为 铜、铝或者银等材料。所述的发光半导体芯片托架2表面可以呈平面、向外凸出的弧面 状或者不规则形状，发光半导体芯片3均勻分布在该表面的印刷电路上，通过并联或串 联等方式连接到电路上，以便应用于不同光学要求的场合。如图4所示为弧面状，发光 半导体芯片3均勻排列在该表面的印刷电路上，此排列方式使得其具有较宽广的照明区 域。本实用新型不需通过环氧树脂进行灌封即可防止发光半导体芯片3被氧化或受潮， 使得发光半导体芯片3可以从各个方向散热，极大地善了发光半导体芯片3的散热环境， 从而可以不采用散热器即可保证发光半导体芯片工作温度正常，其制造成本低，体积可 以根据需要进行调整，安装空间限制少，有利于产品的推广使用。[0016]所述的发光半导体芯片托架2的材料可以是铜、铁、铝等金属，也可以是导电 陶瓷等非金属。[0017]所述的灯罩1由透光的导热材料制成，其能够在一定距离下，起到聚光作用。 所述的导热材料可以为玻璃、微晶玻璃或者纳米陶瓷等材料。所述的灯罩1中渗有或外 涂有变光材料，其与发光半导体芯片3表面分离，散热性好，不存在光散射情况，因此 其出光效果更好，该变光材料可以为荧光粉。[0018]为进一步防止发光半导体芯片3氧化而影响其发光效果以及使用寿命，可将封 闭空腔4抽真空或填充惰性气体。惰性气体和部分气态的卤素能产生变光的效果，可定 义为可变色气体，因此，可以在封闭空腔4内注入可变色气体，达到变光的效果，甚至 可以替代昂贵的荧光粉等变光材料，从而进一步降低成本。[0019]如图4所示，为更好地利用发光半导体芯片3所产生的光源，可在所述的发光半 导体芯片托架2表面设置至少一个向内凹陷的反光杯5，发光半导体芯片3安置在反光杯 5中，通过反光杯5将发光半导体芯片3周边的散射光反射出去，以提高发光半导体芯片 3的出光率。[0020]在一定的情况下，在发光半导体芯片托架2下或灯罩外可以装上散热片以增加 散热速度。[0021]本实用新型的发光半导体芯片的封装方法，包括如下步骤[0022]A、将变光材料与透光的导热材料混合，通过传统的制造工艺一次成型灯罩1， 或者在已成型的透光灯罩的表面喷涂变光材料；[0023]B、将发光半导体芯片3固定在发光半导体芯片托架2上；[0024]C、将灯罩1与固定有发光半导体芯片3的发光半导体芯片托架2联接；[0025]D、对灯罩1下部进行加热，使其熔化缩口并紧贴在发光半导体芯片托架2外 壁，形成密封空腔4，同时将密封空腔4抽真空，或者往密封空腔4填充惰性气体，或者 在密封空腔4中注入可变色气体。[0026]本实用新型的封装工艺简单，主要通过对灯罩1下部进行加热，使其熔化缩口 与发光半导体芯片托架2形成密封空腔，以保护发光半导体芯片3，有利于该产品的大规 模生产。在对灯罩1下部进行加热时，在加热点与发光半导体芯片3间采取设立隔热板、 或对加热点靠近发光半导体芯片3 —侧进行即时冷却等措施，防止发光半导体芯片3过 热。[0027]所述的步骤B中，其固定方式为压边固定、焊接，卡接或者胶粘。[0028]实施例二[0029]如图7所示，本实用新型所述的发光半导体芯片的封装结构，包括发光半导体 芯片3、灯罩1，所述的发光半导体芯片3固定在发光半导体芯片托架2上；所述的灯罩 1由灯杯8和透盖9组成，灯杯8下部与发光半导体芯片托架固定连接，灯杯上端开口， 其通过开口与透盖9固定连接并形成封闭空腔4，发光半导体芯片3位于空腔4中。使发 光半导体芯片3与外界及氧气隔绝，不易被氧化，亦能防潮。所述的发光半导体芯片托 架2表面可以呈平面、向内凹进的弧面状或者不规则形状，发光半导体芯片3均勻分布在 该表面的印刷电路上，通过并联或串联等方式连接到电路上，以便应用于不同光学要求 的场合。本实施例所述的发光半导体芯片的封装结构中的其他结构、以及工作原理与实 施1相相同，这里不再赘述。[0030]本实用新型的发光半导体芯片的封装方法，包括如下步骤[0031]A、将变光材料与透光的导热材料混合，通过传统的制造工艺成型透盖9，或者 在已成型的透光透盖的表面喷涂变光材料；[0032]B、将发光半导体芯片3固定在发光半导体芯片托架2上；[0033]C、将灯杯8下部与固定有发光半导体芯片3的发光半导体芯片托架2固定连 接[0034]D、将透盖9与灯杯8上端的开口对接，并固定连接形成密封空腔4，同时将密 封空腔4抽真空，或者往密封空腔4填充惰性气体，或者在密封空腔4中注入可变色气 体。[0035]本实用新型的封装工艺简单，主要通过使灯杯8、透盖9以及发光半导体芯片3 之间形成密封空腔4，以保护发光半导体芯片3，有利于该产品的大规模生产。[0036]所述的上步骤D中，其固定方式为胶粘固定，如可通过硅胶胶粘。所述的灯杯 通过传统工艺成型。
权利要求1.一种发光半导体芯片的封装结构，包括发光半导体芯片(3)、灯罩(1)，其特征在 于所述的发光半导体芯片(3)固定在发光半导体芯片托架(2)上；所述灯罩(1)与发 光半导体芯片托架O)固定连接并形成封闭空腔G)，发光半导体芯片(3)位于封闭空腔 (4)中。
2.根据权利要求1所述的发光半导体芯片的封装结构，其特征在于所述的灯罩(1) 为一体成型的整体，其下端开口，通过开口与发光半导体芯片托架O)固定连接并形成 封闭空腔G)，发光半导体芯片(3)位于封闭空腔中。
3.根据权利要求1所述的发光半导体芯片的封装结构，其特征在于所述的灯罩(1) 由灯杯(8)和透盖(9)组成，灯杯(8)下部与发光半导体芯片托架( 固定连接，灯杯(8) 上端开口，其通过开口与透盖(9)固定连接并形成封闭空腔G)，发光半导体芯片(3)位 于封闭空腔中。
4.根据权利要求2或3所述的发光半导体芯片的封装结构，其特征在于所述的封闭 空腔(4)为真空或填充有惰性气体。
5.根据权利要求2或3所述的发光半导体芯片的封装结构，其特征在于所述的灯罩 (1)表面涂有变光材料、在灯罩材料中掺有变光材料或者在所述密闭空腔(4)中充入可改 变光色的气体。
6.根据权利要求5所述的发光半导体芯片的封装结构，其特征在于所述的变光材 料为荧光粉。
7.根据权利要求2或3所述的发光半导体芯片的封装结构，其特征在于所述的灯罩 (1)由透光的导热材料制成。
8.根据权利要求7所述的发光半导体芯片的封装结构，其特征在于所述的导热材 料为玻璃、微晶玻璃或者纳米陶瓷。
9.根据权利要求2或3所述的发光半导体芯片的封装结构，其特征在于所述的发 光半导体芯片托架(2)上固定有至少一个发光半导体芯片(3)，发光半导体芯片托架(2) 表面复合有能制成印刷电路(7)的材料，一个或多个发光半导体芯片C3)固定在印刷电路 (7)上。
10.根据权利要求9所述的发光半导体芯片的封装结构，其特征在于所述的发光半 导体芯片托架O)为金属或非金属，表面呈平面、弧面状或不规则形状，发光半导体芯 片⑶与电路连接。
专利摘要本实用新型公开了一种发光半导体芯片的封装结构，包括发光半导体芯片、灯罩，所述的发光半导体芯片固定在发光半导体芯片托架上；所述灯罩与发光半导体芯片托架固定连接并形成封闭空腔，发光半导体芯片位于空腔中。本实用新型的灯罩与发光半导体芯片托架之间形成封闭空腔，使发光半导体芯片与外界及氧气隔绝，不易受潮和氧化，而不需通过环氧树脂进行灌封，可进行裸装，使发光半导体芯片可以从各个方向散热，极大地改善了发光半导体芯片的散热环境，从而可以不采用散热器即可保证发光半导体芯片工作温度正常，因此其制造成本低，有利于产品的推广使用；本实用新型的封装工艺简单，有利于该产品的大规模生产。
文档编号F21V31/00GK201811026SQ20102028478
公开日2011年4月27日 申请日期2010年8月6日 优先权日2010年8月6日
发明者敬俊, 林娇燕 申请人:敬俊