CN107086266B - 半导体发光器件封装件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种半导体发光器件封装件。该半导体发光器件封装件包括衬底、位于衬底上的半导体发光器件以及覆盖半导体发光器件的密封层。密封层包括：多个环形部分，在平面图中从衬底的边缘向衬底的中心顺序地布置所述多个环形部分；以及中心部分，所述多个环形部分中的最里面的一个环形部分环绕所述中心部分。

Description

半导体发光器件封装件
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年2月12日提交的韩国专利申请No.10-2016-0016472的优先权，该申请的全部公开内容以引用方式并入本文中。
技术领域
符合本发明构思示例性实施例的设备和方法涉及一种半导体发光器件封装件，更具体地，涉及一种板上芯片(COB)型半导体发光器件封装件。
背景技术
诸如发光二极管的半导体发光器件是其中包含发光材料以发射光的器件。半导体发光器件将由于电子与空穴的复合而产生的能量以要从半导体发光器件发射的光的形式释放出来。这种发光二极管(LED)目前广泛用作照明元件、显示装置和光源，并且其发展得以加速。
特别地，近来在基于镓的氮化物的LED的发展和应用上的增长以及使用基于镓的氮化物的LED的移动装置键区、转向信号灯和相机闪光灯等的商业化已经导致使用LED的通用照明装置加速发展。随着LED的应用从小型便携产品扩展到具有高输出和高效率的大尺寸产品(例如大型TV的背光单元、车辆的头灯和通用照明装置等)，需要具有适于上述这些应用的特点的光源。
随着半导体发光器件的范围扩大，需要对半导体发光器件封装件的光提取效率和可靠性的改善进行研究。
发明内容
本发明构思的示例性实施例提供了一种具有提高的光提取效率的半导体发光器件封装件。
根据示例性实施例，提供了一种半导体发光器件封装件，其可包括：衬底；衬底上的半导体发光器件；以及覆盖半导体发光器件的密封层。密封层可包括：多个环形部分，在平面图中从衬底的边缘向衬底的中心顺序地布置所述多个环形部分；以及中心部分，所述多个环形部分中的最里面的一个环形部分环绕所述中心部分。
根据示例性实施例，提供了一种半导体发光器件封装件，其可包括：衬底；衬底上的半导体发光器件；以及覆盖半导体发光器件的密封层。密封层可包括在远离衬底的方向上凸出地突起的凸部。凸部可包括在平面图中构成同心圆的顶点。
根据示例性实施例，提供了一种半导体发光器件封装件，其可包括：衬底；衬底上的多个半导体发光器件；以及覆盖半导体发光器件的密封层。密封层可包括第一层和设置在第一层上方的第二层。第一层的顶表面可为实质上平坦的，而第二层的顶表面可包括多个凸出顶表面部。
附图说明
为了提供对示例性实施例的进一步理解而包括附图，其合并在此并且构成本说明书的一部分。附图示出了示例性实施例，并且与本说明一起用于解释本发明构思的原理。在附图中：
图1是示出根据示例性实施例的半导体发光器件封装件的平面图；
图2A和图2B是根据示例性实施例的分别沿图1的线A-A'和线B-B'截取的截面图；
图3A和图4A是示出根据示例性实施例的制造半导体发光器件封装件的方法的沿图1的线A-A'截取的截面图；
图3B和图4B是根据示例性实施例的沿图1的线B-B'截取的截面图；
图5A和图5B是示出根据示例性实施例的制造半导体发光器件封装件的方法的分别沿图1的线A-A'和线B-B'截取的截面图；
图6A和图6B是示出根据示例性实施例的制造半导体发光器件封装件的方法的分别沿图1的线A-A'和线B-B'截取的截面图；
图7A和图7B是示出根据示例性实施例的制造半导体发光器件封装件的方法的分别沿图1的线A-A'和线B-B'截取的截面图；以及
图8A和图8B是示出根据示例性实施例的制造半导体发光器件封装件的方法的分别沿图1的线A-A'和线B-B'截取的截面图。
具体实施方式
下面，将结合附图描述本发明构思的示例性实施例。
图1是示出根据示例性实施例的半导体发光器件封装件的平面图。图2A和图2B是根据示例性实施例的分别沿图1的线A-A'和线B-B'截取的截面图。
参照图1、图2A和图2B，半导体发光器件封装件可为板上芯片(COB)型封装件，其包括衬底100和设置在衬底100上的一个或多个半导体发光器件140。例如，衬底100可为诸如铝的金属衬底、诸如氮化铝的基于氮化物的衬底或者诸如氧化铝的基于氧化物的衬底。
反射层110可设置在衬底100与半导体发光器件140之间。半导体发光器件140可发射光，并且反射层110可在远离衬底100的方向(下文中称作第三方向D3)上反射光的一部分。反射层110可包括其反射率大于衬底100的反射率的金属(例如银)。
金属堆叠图案122可设置在衬底100上并且限定在其上设置半导体发光器件140的发光区。例如，金属堆叠图案122可包括覆铜层压板(CCL)。金属堆叠图案122可包括暴露出反射层110的顶表面的开口127，并且开口127的内部可为发光区。金属堆叠图案122可包括聚合物层和位于聚合物层上的电极。电极可包括阴极170和阳极175。可通过第一粘合图案121将金属堆叠图案122粘合至反射层110。例如，第一粘合图案121可为导热粘合薄膜。
遮蔽图案130可设置在金属堆叠图案122上。例如，遮蔽图案130可包括光致抗蚀剂(PSR)。遮蔽图案130可暴露出阴极170和阳极175中的每一个的一部分。例如，遮蔽图案130可暴露出阴极170的第一延伸部171和第一焊盘172并且暴露出阳极175的第二延伸部176和第二焊盘177。第一焊盘172和第二焊盘177可为向其施加外部功率的端子。
半导体发光器件140可设置为多个。多个半导体发光器件140可以成行成列的方式布置在开口127中。半导体发光器件140可在第一延伸部171与第二延伸部176之间串联连接。例如，可提供多条布线185来将半导体发光器件140彼此连接，并且将半导体发光器件140连接至第一延伸部171和第二延伸部176。例如，布线185可包括金。布线185可将布置在第二方向D2上的半导体发光器件140彼此连接。例如，半导体发光器件140可包括LED芯片。
可通过第二粘合图案141将半导体发光器件140中的每一个粘合至反射层110。第二粘合图案141可为导热粘合薄膜。
可将坝结构160设置为在金属堆叠图案122上具有环形。金属堆叠图案122可包括限定开口127的内侧壁，并且坝结构160可沿着金属堆叠图案122的内侧壁延伸。在本文描述中，环形可包括椭圆环形。坝结构160可覆盖遮蔽图案130的一部分、阴极170的一部分和阳极175的一部分。例如，坝结构160可具有这样的下部，其一部分与遮蔽图案130接触，并且其另一部分与金属堆叠图案122接触。坝结构160可与开口127一起限定发光区。
例如，坝结构160可包括具有高触变性(thixotropy)的硅树脂。在本文描述中，术语触变性可表示时间相关的黏度。坝结构160可为基本上透明的。在本文描述中，短语“基本上透明”可以指可见光透射率大于90％。因此，可防止或避免坝结构160(尤其在其下部)中的陷光(light trap)或从半导体发光器件140发射的光的行进路径中的挡光。作为结果，可增加从半导体发光器件封装件发射的光IL的波束角(即，图2B的e1与e2之间的角度)。对于设计包括有根据示例性实施例的半导体发光器件封装件的照明应用来说也会是有利的。坝结构160可覆盖连接至第一延伸部171和第二延伸部176的布线185的部分。
可设置密封层150以覆盖半导体发光器件140。密封层150可填充通过开口127和坝结构160限定的发光区。密封层150可与半导体发光器件140的顶表面和侧壁接触。密封层150可覆盖布线185。例如，密封层150可包括荧光物质在其中扩散的树脂。荧光物质可包括例如绿色磷光体和/或红色磷光体。
如在平面中观看的那样，密封层150可包括从衬底100的边缘向衬底100的中心顺序地布置的多个环形部分RP1、RP2和RP3。在本文描述中，短语“如在平面中观看的那样”可以指在平行于如图1所示的第三方向D3的方向上从上方观看半导体发光器件封装件。尽管为了使描述简明而示出了三个环形部分，但是可设置比三个更少的环形部分或比三个更多的环形部分。例如，环形部分可包括第一环形部分RP1、第二环形部分RP2和第三环形部分RP3。第一环形部分RP1可与第三环形部分RP3间隔开，并且第二环形部分RP2介于第一环形部分RP1与第三环形部分RP3之间。密封层150可包括被环形部分RP1至RP3环绕的中心部分CP。例如，中心部分CP可设置在第三环形部分RP3内以及/或者被第三环形部分RP3环绕，第三环形部分RP3是环形部分RP1至RP3中的最里面的一个。第一环形部分RP1可与金属堆叠图案122和坝结构160接触。
中心部分CP和环形部分RP1至RP3可分别具有在第三方向D3上凸起地突出远离衬底100的上凸部(下文中称作凸部)。各凸部中的每一个可具有圆形顶表面。如在平面中观看的那样，凸部的顶点可构成同心圆。并且，环形部分RP1至RP3之间以及第三环形部分RP3与中心部分CP之间的多个边界可构成其它同心圆。所述同心圆可为椭圆。
第一至第三环形部分RP1至RP3可分别具有第一至第三宽度W1、W2和W3。例如，第一至第三宽度W1至W3可实质上相同。第一至第三环形部分RP1至RP3可分别具有距衬底100的顶表面的第一高度h1。在本文描述中，高度可以指从衬底100的顶表面到环形部分RP1至RP3中的对应的一个的顶端的距离。中心部分CP可具有直径(下文中称作第四宽度W4)和第二高度h2。第四宽度W4可大于第一至第三宽度W1至W3。第四宽度W4可比第一至第三宽度W1至W3中的每一个大出约5％至约40％。第二高度h2可大于第一高度h1。例如，第二高度h2可比第一高度h1大出约5％至约40％。
从半导体发光器件140发射的光可经受由密封层150与外部之间的边界处的折射率的差异导致的全反射，但是中心部分CP和环形部分RP1至RP3的凸部可使全反射的量减小。换言之，凸部可增加其入射角小于全反射临界角的光的量，从而可增加光提取效率。中心部分CP的凸部可用作凸透镜。
图3A和图4A是示出根据示例性实施例的制造半导体发光器件封装件的方法的沿图1的线A-A'截取的截面图。图3B和图4B是根据示例性实施例的沿图1的线B-B'截取的截面图。
参照图1、图3A和图3B，可制备金属堆叠图案122。例如，可对覆铜层压板上的上部金属层进行图案化以形成阴极170和阳极175。可在包括形成于其上的阴极170和阳极175的覆铜层压板上形成遮蔽图案130。例如，遮蔽图案130可包括光致抗蚀剂。可通过丝网印刷工艺形成遮蔽图案130。遮蔽图案130可暴露出阴极170和阳极175中的每一个的一部分。例如，遮蔽图案130可暴露出阴极170的第一延伸部171和第一焊盘172并且暴露出阳极175的第二延伸部176和第二焊盘177。
第一粘合图案121可粘合至覆铜层压板的底部。例如，第一粘合图案121可为导热粘合薄膜。可执行第一压制处理以使得第一粘合图案121粘合至覆铜层压板的底部。可在粘合了第一粘合图案121的覆铜层压板上形成开口127。例如，可进行钻孔处理以形成开口127。然后可形成金属堆叠图案122。
金属堆叠图案122可粘合至其上设有反射层110的衬底100。可执行第二压制处理以使得金属堆叠图案122粘合至衬底100。衬底100可为诸如铝的金属衬底、诸如氮化铝的基于氮化物的衬底或者诸如氧化铝的基于氧化物的衬底。反射层110可包括其反射率大于衬底100的反射率的金属(例如银)。
多个半导体发光器件140可粘合至通过开口127暴露的反射层110。半导体发光器件140中的每一个可通过第二粘合图案141粘合至反射层110。第二粘合图案141可为导热粘合薄膜。半导体发光器件140可在第一延伸部171与第二延伸部176之间串联连接。例如，可提供多条布线185来将半导体发光器件140彼此连接并且将半导体发光器件140连接至第一延伸部171和第二延伸部176。
参照图1、图4A和图4B，可在金属堆叠图案122上设置环形坝结构160。金属堆叠图案122可包括限定开口127的内侧壁，并且坝结构160可沿着金属堆叠图案122的内侧壁延伸。坝结构160可覆盖遮蔽图案130的一部分、阴极170的一部分和阳极175的一部分。例如，坝结构160可具有这样的下部，其一部分与遮蔽图案130接触，并且其另一部分与金属堆叠图案122接触。
例如，坝结构160可包括具有高触变性的硅树脂。可通过包括喷嘴的分配器(dispenser)形成坝结构160。坝结构160可覆盖连接至第一延伸部171和第二延伸部176的布线185的部分。
可形成第一环形部分RP1。可沿着坝结构160以及开口127的侧壁形成第一环形部分RP1。第一环形部分RP1可形成为具有在坝结构160的顶表面之上的顶端，但是本发明构思不限于此。第一环形部分RP1可包括例如荧光物质散布在其中的树脂。可通过包括喷嘴的分配器形成第一环形部分RP1。例如，可通过在开口127的一个点周围以顺时针方向或逆时针方向分配散布有荧光物质的树脂来形成第一环形部分RP1。由于第一环形部分RP1由高触变性材料形成，因此从最初分配开始，随着时间流逝，第一环形部分RP1可仅较少地变形或者几乎不变形。因此，第一环形部分RP1的上部可保持凸形。
返回参照图1、图2A和图2B，可顺序地形成第二环形部分RP2、第三环形部分RP3和中心部分CP以产生密封层150。第一环形部分RP1至第三环形部分RP3可形成为分别具有第一至第三宽度W1、W2和W3。例如，第一至第三宽度W1至W3可实质上相同。第一至第三环形部分RP1至RP3可分别具有距衬底100的顶表面的第一高度h1。中心部分CP可具有直径(下文中称作第四宽度W4)和第二高度h2。第四宽度W4可大于第一至第三宽度W1至W3。第二高度h2可大于第一高度h1。
图5A和图5B是示出根据示例性实施例的制造半导体发光器件封装件的方法的分别沿图1的线A-A'和线B-B'截取的截面图。为了简明起见，可省略重复描述。
参照图1、图5A和图5B，半导体发光器件封装件可不包括参照图2A和图2B描述的坝结构160。由于密封层150由高触变性材料形成，因此可不需要形成坝结构160。在不形成坝结构160的情况下，可额外确保发光区与电极(即，阴极170和阳极175)之间的距离，从而使得在照明应用经受诸如焊接等的组装处理时可以是有利的。
密封层150的第一至第三环形部分RP1、RP2和RP3可具有第一宽度W1，并且中心部分CP可具有第四宽度W4。第四宽度W4可与第一宽度W1基本相同。第一至第三环形部分RP1至RP3可具有第一高度h1，并且中心部分CP可具有第二高度h2。第二高度h2可与第一高度h1基本相同。
图6A和图6B是示出根据示例性实施例的制造半导体发光器件封装件的方法的分别沿图1的线A-A'和线B-B'截取的截面图。为了简明起见，可省略重复描述。
参照图1、图6A和图6B，密封层150可包括第一层181和位于第一层181上的第二层182。第二层182可与半导体发光器件140间隔开，第一层181介于第二层182与半导体发光器件140之间。第一层181和第二层182中的至少一个可包括荧光物质。例如，第一层181可包括荧光物质，而第二层182可不含荧光物质。形成第二层182的材料的触变性可高于构成第一层181的材料的触变性。例如，形成第一层181的材料可具有相对较低的触变性以填充开口127。低触变性可使得第一层181具有基本平坦的顶表面。可替换地，第一层181可形成为具有不平坦的顶表面。按照与图2A和图2B的密封层150的形成相同的方式，第二层182可形成为包括中心部分CP和多个环形部分RP1、RP2和RP3。
图7A和图7B是示出根据示例性实施例的制造半导体发光器件封装件的方法的分别沿图1的线A-A'和线B-B'截取的截面图。为了简明起见，可省略重复描述。
参照图1、图7A和图7B，可在衬底100上形成金属堆叠图案122，并且可对金属堆叠图案122进行图案化以形成阴极170、阳极175和内部布线173。例如，衬底100可为诸如铝的金属衬底、诸如氮化铝的基于氮化物的衬底或者诸如氧化铝的基于氧化物的衬底。内部布线173可为用于将半导体发光器件140彼此连接的互连线。可利用介于半导体发光器件140与内部布线173之间的焊料凸块143将半导体发光器件140倒装芯片地键合在内部布线173上。可通过第一粘合图案121将金属堆叠图案122粘合至衬底100的顶表面。遮蔽图案130可覆盖阴极170的一部分、阳极175的一部分和内部布线173的部分。例如，遮蔽图案130可包括玻璃涂层。可在其上形成有遮蔽图案130的金属堆叠图案122上形成坝结构160，并且可在发光区中形成密封层150。
图8A和图8B是示出根据示例性实施例的制造半导体发光器件封装件的方法的分别沿图1的线A-A'和线B-B'截取的省略了金属堆叠图案122的截面图。为了简明起见，可省略重复描述。
参照图1、图8A和图8B，可在衬底100上设置阴极170、阳极175和内部布线173。衬底100可为陶瓷衬底，并且内部布线173可与衬底100的顶表面接触。可进行丝网印刷工艺来形成阴极170、阳极175和内部布线173。
内部布线173可为用于将半导体发光器件140彼此连接的互连线。可利用介于半导体发光器件140与内部布线173之间的焊料凸块143将半导体发光器件140倒装芯片地键合在内部布线173上。遮蔽图案130可覆盖阴极170的一部分、阳极175的一部分和内部布线173的部分。内部布线173可具有暴露在半导体发光器件140之间的顶表面，并且密封层150可覆盖内部布线173的暴露顶表面。
例如，遮蔽图案130可包括玻璃涂层。可在遮蔽图案130上形成坝结构160，并且可在发光区中形成密封层150。
根据示例性实施例，半导体发光器件封装件可由于包括了带有凸部的环形部分和中心部分的密封层而增加光提取效率。
尽管已经关于通过附图示出的示例性实施例描述了本发明构思，但是本发明构思不限于此。本领域技术人员将显而易见的是，可进行各种替换、修改和改变而没有背离本发明构思的范围和精神。

Claims (17)

1.一种半导体发光器件封装件，包括：
衬底；
衬底上的半导体发光器件；以及
覆盖半导体发光器件的密封层，
其中，密封层包括：
多个环形部分，在平面图中从衬底的边缘向衬底的中心顺序地布置所述多个环形部分，以及
中心部分，所述多个环形部分中的最里面的一个环形部分环绕所述中心部分，并且
其中，所述半导体发光器件封装件还包括：坝结构，其沿着所述多个环形部分中的最外面的一个环形部分的外侧壁延伸，所述坝结构实质上透明。
2.根据权利要求1所述的半导体发光器件封装件，其中，所述中心部分和所述多个环形部分中的每一个具有在远离衬底的方向上凸出地突起的上凸部。
3.根据权利要求2所述的半导体发光器件封装件，其中，所述中心部分距衬底的顶表面的高度大于所述多个环形部分的每一个距衬底的顶表面的高度。
4.根据权利要求2所述的半导体发光器件封装件，其中，所述中心部分的直径大于所述多个环形部分的每一个的宽度。
5.根据权利要求2所述的半导体发光器件封装件，其中，所述中心部分距衬底的顶表面的高度与所述多个环形部分的每一个距衬底的顶表面的高度实质上相同。
6.根据权利要求1所述的半导体发光器件封装件，其中，密封层包括荧光物质。
7.根据权利要求1所述的半导体发光器件封装件，其中，密封层包括：
与半导体发光器件接触的第一层；以及
与半导体发光器件间隔开的第二层，所述第一层介于所述第二层与半导体发光器件之间，并且所述第二层包括其触变性大于构成所述第一层的材料的触变性的材料，
其中，所述第一层和所述第二层中的至少一个包括荧光物质。
8.根据权利要求1所述的半导体发光器件封装件，还包括金属堆叠图案，其设置在衬底上并且限定在其上设置有密封层的发光区，
其中，金属堆叠图案包括电连接至半导体发光器件的电极。
9.根据权利要求1所述的半导体发光器件封装件，其中，所述多个环形部分的宽度实质上相同。
10.一种半导体发光器件封装件，包括：
衬底；
衬底上的半导体发光器件；以及
覆盖半导体发光器件的密封层，
其中，密封层包括在远离衬底的方向上凸出地突起的凸部，
其中，凸部包括在平面图中构成同心圆的顶点，并且
所述半导体发光器件封装件还包括：坝结构，其沿着所述密封层的外侧壁延伸，所述坝结构实质上透明。
11.根据权利要求10所述的半导体发光器件封装件，其中，密封层包括：
多个环形部分，在平面图中从衬底的边缘向衬底的中心顺序地布置所述多个环形部分，以及
中心部分，所述多个环形部分中的最里面的一个环形部分环绕所述中心部分，
其中，所述凸部为环形部分和中心部分的上部。
12.根据权利要求11所述的半导体发光器件封装件，其中，所述中心部分距衬底的顶表面的高度大于所述多个环形部分的每一个距衬底的顶表面的高度。
13.根据权利要求11所述的半导体发光器件封装件，其中，所述中心部分的直径大于所述多个环形部分的每一个的宽度。
14.一种半导体发光器件封装件，包括：
衬底；
衬底上的多个半导体发光器件；以及
覆盖半导体发光器件的密封层，
其中，密封层包括第一层和设置在第一层上方的第二层，
其中，所述第一层的顶表面实质上平坦，并且所述第二层的顶表面包括多个凸出顶表面部，并且
其中，半导体发光器件和密封层被实质上透明的坝结构包围。
15.根据权利要求14所述的半导体发光器件封装件，其中，所述第二层包括其触变性大于构成所述第一层的材料的触变性的材料。
16.根据权利要求14所述的半导体发光器件封装件，其中，将所述第二层的顶表面的顶表面部构造为防止从半导体发光器件发射的穿过所述第一层的光的全反射。
17.根据权利要求14所述的半导体发光器件封装件，其中，所述第一层和所述第二层中的至少一个包括荧光物质。
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