用于半导体发光器件的框架的制作方法

本公开总体上涉及一种用于半导体发光器件的框架，并且更具体地，涉及一种用于具有提高的光提取效率的半导体发光器件的框架。

背景技术：

该部分提供了与本公开相关的背景信息，所述背景信息不一定是现有技术。除非另有说明，否则要领会的是，在整个说明书中，针对附图中的方向限定了诸如上侧/下侧、上方/下方等这样的方向术语。

图1是示出了现有技术中的半导体发光芯片的示例性实施方式的图。

在该半导体发光芯片中，设置了生长基板10(例如，蓝宝石基板)，并且包括缓冲层20、具有第一导电性的第一半导体层30(例如，n型GaN层)、适于通过电子-空穴复合而产生光的有源层40(例如，INGaN/(In)GaN MQWs)以及具有与第一导电性不同的第二导电性的第二半导体层50(例如，p型GaN层)在内的层按照所提到的顺序沉积在该基板上。然后，在第二半导体层上形成用于电流传播的透光导电膜60，随后在该透光导电膜上形成用作接合焊盘的电极70，并且在第一半导体层30的经蚀刻暴露的部分上形成用作接合焊盘的电极80(例如，Cr/Ni/Au层叠的金属焊盘)。如图1中的这种特定类型的半导体发光芯片被称为横向芯片。在此，生长基板10的侧面在与外部的电连接期间用作安装表面。

图2是示出了在美国专利No.7,262,436中公开的半导体发光芯片的另一示例性实施方式的图。为了方便描述，针对一些部件使用了不同的附图标记。

在该半导体发光芯片中，设置了生长基板10，并且包括具有第一导电性的第一半导体层30、适于通过电子-空穴复合而产生光的有源层40以及具有与第一导电性不同的第二导电性的第二半导体层50在内的层按照所提及的顺序沉积在该基板上。然后，在第二半导体层上形成适于使光朝向生长基板10反射的三层电极膜90、91和92，其中，第一电极膜90可以是反射Ag膜，第二电极膜91可以是Ni扩散阻隔件 (barrier)，而第三电极膜92可以由Au接合层。另外，在第一半导体层30的经蚀刻暴露的部分上形成用作接合焊盘的电极80。在此，电极膜92的侧面在与外部的电连接期间用作安装表面。如图2中的这种特定类型的半导体发光芯片被称为倒装芯片。虽然在图2中所示的倒装芯片的情况下，形成在第一半导体层30上的电极80设置在比形成在第二半导体层上的电极膜90、91和92低的高度水平处，但是电极80可以形成在与这些电极膜相同的高度水平处。在此，相对于生长基板10给出了高度水平。

图3是示出了现有技术中的半导体发光器件100的一个示例性实施方式的图。

半导体发光器件100设置有引线框架110和120、模具130、以及腔140中的垂直型发光芯片150，腔140中填充有包含波长转换材料160的包封构件170。垂直型发光芯片150的下表面直接电连接到引线框架110，而其上表面电连接到引线框架120。从垂直型发光芯片150发出的光的一部分激发波长转换材料160，使得产生不同颜色的光，并且将这两种不同的光混合以产生白光。例如，半导体发光芯片150产生蓝光，而波长转换材料160被激发以产生黄光。然后可以将这些蓝光和黄光混合，以产生白光。虽然使用垂直型发光芯片150来制造图3中所示的半导体发光器件，但是可以使用图1和图2中例示的半导体发光芯片来制造与图3中的半导体发光器件类似的其它类型的半导体发光器件。然而，对于图3中描述的半导体发光器件100，应当在半导体发光芯片150与引线框架110和120之间建立接合状态。具体地，在使用图2中所示的倒装芯片的情况下，很可能由于用于将倒装芯片接合到引线框架110和120的接合材料(例如，焊膏)而导致倒装芯片的光强度损失。此外，由于在用于将半导体发光器件100接合到外部基板(例如，PCB基板、子安装等)的SMT处理期间产生的热，半导体发光芯片150与引线框架110和120之间可能无法建立适当的接合状态。

就此而言，本公开旨在提供一种用于适于接纳半导体发光芯片的半导体发光器件的框架，因此使在半导体发光器件中使用的半导体发光芯片的电极直接接合到外部基板。更具体地，本公开旨在提供一种用于使用倒装芯片的半导体发光器件的框架，其中，在引线框架与倒装芯片之间不需要接合，使得尽管使用了倒装芯片，然而来自倒装芯片的光强度不会出现由于引线框架和倒装芯片之间的接合而导致的损失。

技术实现要素：

技术问题

本公开要解决的问题将在用于实现本发明的具体实施方式的后面部分中进行描述。

技术解决方案

该部分提供了本公开的总体概要，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于半导体发光器件的框架，该框架用以接纳半导体发光芯片，所述框架包括：侧壁；以及底部，该底部连接到侧壁，并且具有用于接纳半导体发光芯片的至少一个孔。

有益效果

本公开的有益效果将在用于实现本发明的具体实施方式的后面部分中进行描述。

附图说明

图1示出了现有技术中的半导体发光芯片的示例性实施方式。

图2示出了美国专利No.7,262,436中公开的半导体发光芯片的另一示例性实施方式。

图3示出了现有技术中的半导体发光器件的一个示例性实施方式。

图4示出了根据本公开的用于半导体发光器件的框架的一个示例性实施方式。

图5示出了根据本公开的用于半导体发光器件的框架的另一示例性实施方式。

图6示出了根据本公开的用于半导体发光器件的框架的又一示例性实施方式。

图7示出了根据本公开的用于半导体发光器件的框架的又一示例性实施方式。

图8示出了根据本公开的用于半导体发光器件的框架的又一示例性实施方式。

图9示出了在根据本公开的用于半导体发光器件的框架中的加强构件的不同的示例性表示。

图10示出了根据本公开的用于半导体发光器件的框架的又一示例性实施方式。

图11示出了根据本公开的用于半导体发光器件的框架的又一示例性实施方式。

图12示意性地示出了用于制造根据本公开的用于半导体发光器件的框架的方法。

图13示出了根据本公开的用于半导体发光器件的框架的又一示例性实施方式。

图14示出了根据本公开的用于半导体发光器件的框架的又一示例性实施方式。

图15示意性地描述了当根据本公开的用于半导体发光器件的框架的底部的上表面具有凹部和凸部中的至少一个时改进光提取的原理。

附图标记的说明

用于半导体发光器件的框架：210、310、410、510、610、710、800、910、1100

半导体发光芯片：150、220、320、420、520、630、720、1200

加强构件：620

具体实施方式

在下文中，现在将参照附图来对本公开进行详细的描述。本文中的详细描述是仅为例示而非限制的目的而提供的。本发明的范围由所附的权利要求限定。例如，任何方法或处理描述中所述的步骤可以按任何顺序来执行，而不必局限于所提供的顺序。此外，任何对单数的引用包括复数实施方式，并且任何对一个以上组件或步骤的引用可以包括单数的实施方式或步骤。另外，任何方法或处理描述中所述的步骤可以按任何顺序执行，而不必局限于所提供的顺序。为了便于解释并且为了更好地理解用于半导体发光器件的框架，以下描述将主要集中于半导体发光器件，其中，半导体发光芯片被接纳于用于半导体发光器件的对应的框架中。

图4示出了根据本公开的用于半导体发光器件200的框架的一个示例性实施方式。图4的(a)是立体图，而图4的(b)是沿着线AA'截取的截面图。

半导体发光器件200包括用于半导体发光器件的框架210、半导体发光芯片220和包封构件230。

用于半导体发光器件的框架210具有侧壁211和底部212。底部212中具有孔213。用于半导体发光器件的框架210还包括由侧壁211和底部212限定的腔214。底部212具有上表面215和下表面216。侧壁211具有外表面217和内表面218。侧壁211可以具有比底部212的长度L小的高度H。例如，侧壁211的高度H可以具有从0.1mm到0.6mm的范围(包含0.1mm和0.6mm)，而底部212的长度L可以为0.5mm或更大。如果适当的话，可以省去侧壁211(未示出)。期望的是，孔213与半导体发光芯片220一样大，或者是半导体发光芯片220的1.5倍。另外，期望的是，为了提高光提取的效率，孔213的侧部240是倾斜的。

半导体发光芯片220被接纳于孔213中。半导体发光芯片220的示例可以包括横向芯片、垂直芯片和倒装芯片。考虑到本公开中的半导体发光芯片的电极221朝用于半导体发光器件的框架210的底部212的下表面216暴露，优选地使用倒装芯片。期望的是，底部212具有比半导体发光芯片220的高度222小的高度219。这样做是因为当底部212的高度219大于半导体发光芯片220的高度222时，半导体发光器件200的光提取效率可能降低。尽管光提取效率可能降低，但是考虑到诸如光路径这样的其它因素，底部212可以被构造为具有比半导体发光芯片220的高度大的高度219。底部212的高度219和半导体发光芯片220的高度222可以相对于底部212的下表面216来进行测量。半导体发光芯片220的高度222可以具有从0.05mm到0.5mm的范围(包含0.05mm和0.5mm)。底部212的高度219可以具有从0.08mm到0.4mm的范围(包括0.08mm和0.4mm)。

包封构件230至少被设置到腔214并用于覆盖半导体发光芯片220，使得被接纳于孔213中的半导体发光芯片220能够被固定到用于半导体发光器件的框架210。包封构件230是透光性的，并且可以由环氧树脂或硅树脂制成。如果需要的话，包封构件230可以具有波长转换材料231。任何材料(例如，颜料或染料等)都能够被用于波长转换材料231，只要该材料将从半导体发光芯片220的有源层产生的光转换成具有不同的波长的光即可，但是就光转换的效率而言，期望使用荧光体(例如，YAG、(Sr,Ba,Ca)₂SiO₄:Eu等)。另外，可以根据来自半导体发光器件的光的颜色来选择波长转换材料231，这对本领域技术人员来说也是公知的。

图5示出了根据本公开的用于半导体发光器件300的框架的另一示例性实施方式。

半导体发光器件300包括接合部330。除了该接合部330之外，用于半导体发光器件的框架310具有与如图4中所示的用于半导体发光器件的框架210相同的构造特征。接合部330位于半导体发光器件的框架310的底部311的下表面312上，同时与孔313保持一定距离以与半导体发光芯片320的电极321分隔开，该半导体发光芯片320的电极321朝用于半导体发光器件的框架310的底部311的下表面312暴露。除了电极321之外的接合部330的存在有助于提高半导体发光器件300和外部基板之间的接合力。接合部330可以由金属制成。例如，接合部330可以由Ag、Cu和Au中的一种制成。接合部330还可以由至少两种金属的组合制成。例如，接合部330可以 由Ni和Co的组合、Cr和Co的组合、或者Ti和Co的组合制成。接合部330可以按照金属的各种组合来获得，并且本领域技术人员应该容易地实现这种修改。作为图5的(a)的底视图的图5的(b)清楚地示出了电极321和接合部330的布局。

图6示出了根据本公开的用于半导体发光器件400的框架的又一示例性实施方式。

半导体发光器件400包括反射层430，反射层430形成在用于半导体发光器件的框架410的侧壁411的内表面413和用于半导体发光器件的框架410的底部412的上表面414中的至少一处。除了反射层430之外，用于半导体发光器件的框架410具有与图5中所示的用于半导体发光器件的框架310相同的构造特征。反射层430能够形成在用于半导体发光器件的框架410的底部412的整个上表面414的上方。反射层430可以由Al、Ag、DBR(分布式布拉格反射器)、高反射白色物质等制成。具体地，在如图3中所示的常规半导体发光器件100中，由于半导体发光芯片150应该接合到引线框架110和120，因此由金属制成的具有高反射性的反射层由于电短路而不能形成在半导体发光芯片150接合到的引线框架110和120的整个上表面的上方。与此相反，在本公开中，不存在接合到半导体发光芯片420的引线框架，并且在底部412的上表面414上不存在半导体发光芯片420。结果，由金属制成的具有高反射性的反射层430能够形成在底部412的整个上表面414的上方。利用形成在底部412的整个上表面414的上方的、由金属制成的具有高反射性的反射层430，能够提高半导体发光器件400的光提取效率。虽然未示出，但是反射层430可以设置在孔的侧表面上。

图7示出了根据本公开的用于半导体发光器件500的框架的又一示例性实施方式。

半导体发光器件500具有在用于半导体发光器件的框架510的底部511中形成的多个孔512，并且每个孔512接纳半导体发光芯片520。除了这些多个孔512之外，对于接纳单独的半导体发光芯片520的每个孔512，用于半导体发光器件的框架512具有与图5中所示的用于半导体发光器件的框架310相同的构造特征。虽然图7例示了两个孔，但是能够具有两个以上的孔。

图8示出了根据本公开的用于半导体发光器件600的框架的又一示例性实施方式。图8的(a)是底视图，而图8的(b)是立体图。

半导体发光器件600具有在用于半导体发光器件的框架610中的加强构件620。 除了加强构件620之外，用于半导体发光器件的框架610具有与图4中所示的用于半导体发光器件的框架210相同的构造特征。半导体发光器件600可以具有多个加强构件620。当如图8中所示地设置有两个加强构件620时，孔611和被接纳于孔611中的半导体发光芯片630可以被定位在加强构件620之间。换句话说，期望的是，加强构件620和孔611按不交叠的方式被布置。加强构件620能够解决像用于半导体发光器件的框架610的弯曲或者由于弯曲而导致的用于半导体发光器件的框架610的断裂这样的问题。加强构件620优选地由金属制成。图3中描述的引线框架也可以被用作加强构件620。此外，如图8的(a)中所示被定位的加强构件620和如图9的(b)和图9的(c)中所示被定位的加强构件620可以用作图5中描述的接合部。

图9示出了根据本公开的用于半导体发光器件的框架中的加强构件的不同的示例性表示。图9的(a)、图9的(b)和图9的(c)是立体图，而图9的(d)是底视图。

图9的(a)、图9的(b)和图9的(c)是设置在用于半导体发光器件的框架610的底部的不同的位置(诸如上表面612和下表面613之间)中的加强构件620的不同的示例性表示。具体地，图9的(a)示出了按照加强构件620的下表面位于与用于半导体发光器件的框架610的框架610的底部的下表面613一定距离处的方式来布置加强构件620。图9的(b)示出了按照加强构件620的下表面621与用于半导体发光器件的框架610的底部的下表面613在同一水平上的方式来布置加强构件620。图9的(c)示出了按照每个加强构件620的一部分从用于半导体发光器件的框架610的底部的下表面613伸出的方式来布置加强构件620。图9的(d)示出了沿着用于半导体发光器件的框架610的长度和宽度来形成加强构件620，所述加强构件620不同于仅沿着用于半导体发光器件的框架610的长度形成的加强构件620。也就是说，期望的是，在不与用于半导体发光器件的框架610中的孔交叠的情况下形成尽可能宽的加强构件620，以便解决像用于半导体发光器件的框架610的弯曲或者由于弯曲而导致的用于半导体发光器件的框架610的断裂这样的问题。

图10示出了根据本公开的用于半导体发光器件600的框架的又一示例性实施方式。图10的(a)和图10的(c)是底视图，图10的(b)是沿着线AA'截取的截面图，而图10的(d)是沿着线BB'截取的截面图。

如图10的(a)和图10的(b)中所示，半导体发光器件600具有加强构件620， 且加强构件620中包含用于保护半导体发光芯片630免受静电或反向电流损害的保护元件640(例如，齐纳二极管或PN二极管)。除了其电极641之外，保护元件640全部覆盖有例如白色硅树脂650。为了使保护元件640的位置关系清楚，还描述了用于半导体发光器件的框架610的底部的上表面612。然而，这样小的保护元件640难以使得将该保护元件640直接安装到外部基板的电极上。为了克服这一点，可以将保护元件640插入到如图10的(c)和图10的(d)中例示的用于半导体发光器件的框架610中。这样，保护元件640的电极641按短路状态设置在加强构件620上，并且与加强构件620电连接。保护元件640覆盖有白色硅树脂650。将加强构件620连同半导体发光芯片630一起连接到外部基板的电极。为了避免短路，如图10的(c)中所示的加强构件被短路622。图10的(a)和图10的(c)中所示的那些保护元件640通过外部基板的电极与半导体发光芯片630反向并联电连接。具体地，图10的(a)示出了保护元件640与外部基板直接电连接，而图10的(c)示出了保护元件640经由加强构件620与外部基板电连接。本领域技术人员能够容易想到如图10的(a)和图10的(c)所示的允许半导体发光芯片630和保护元件640之间的反向并联电连接的外部基板的这种电极阵列。

图11示出了根据本公开的用于半导体发光器件700的框架的示例性表示。半导体发光器件700具有在用于半导体发光器件的框架710的底部711中形成的多个孔712，并且每个孔712接纳半导体发光芯片720。另外，在用于半导体发光器件的框架710中，阻隔件713布置在孔712之间。利用这些阻隔件713，形成对应于多个孔712的多个腔714。可以在所述多个腔714中使用不同的波长转换材料731和732。例如，如图11中所示，将发出蓝光的三个半导体发光芯片720设置在其相应的孔712中。能够在一个腔714中使用不包含波长转换材料的包封构件730，能够在另一个腔714中使用包含由蓝光激发并发出绿光的波长转换材料731的包封构件730，并且能够在其它的腔714中使用包含由蓝光激发并发出红光的波长转换材料732的包封构件730。在存在阻隔件713的情况下，来自所述多个腔714的光彼此不干涉。更具体地，在相应的腔714中包含的波长转换材料731和732可以不受从所述多个腔714中发出的那些光的影响。利用该构造，所得的半导体发光器件能够产生具有高纯度的多种颜色和具有不同的色温的白光，并且具有高的显色指数。未参照图11描述的其它构造特征与图7中所示的用于半导体发光器件的框架510的构造特征相同。

图12示意性地示出了用于制造根据本公开的用于半导体发光器件的框架800的方法。

用于半导体发光器件的框架800可以通过注塑成型来获得。一旦通过注塑成型制备了如图12中所示的包括用于半导体发光器件的多个框架800的基板810时，就沿着切割线820对基板进行切割，并且每个基板能够被用作用于半导体发光器件的框架800。

图13示出了根据本公开的用于半导体发光器件900的框架的又一示例性实施方式。

半导体发光器件900包括：用于半导体发光器件的框架910，该框架910包括具有伸出部912的侧壁911；以及透镜920，该透镜920形成在包封构件上并且位于伸出部912之间。未参照图13描述的其它构造特征与图4中所示的用于半导体发光器件的框架210的构造特征相同。伸出部912用作边界凸出部，以防止透镜920在工作情况下形成在伸出部912上方。

图14示出了根据本公开的用于半导体发光器件1000的框架的又一示例性实施方式。

半导体发光器件1000包括用于半导体发光器件的框架1100，其中，该框架1100在其底部1110的上表面1111上具有凹部和凸部中的至少一个。具体地，用于半导体发光器件的框架1100的底部1110的上表面1111具有如图14的(a)中所示的凹部、或者如图14的(b)中所示的凸部、或者如图14的(c)中所示的连续的凹部和凸部。当所述底部的上表面具有凹部和凸部中的至少一个时，半导体发光器件1000可以具有提高的光提取效率，并且将随后参照图15来解释光提取效率的这种提高的原因。未参照图14描述的其它构造特征与图5中所示的用于半导体发光器件的框架310的构造特征相同。

图15示意性地描述了当根据本公开的用于半导体发光器件1000的框架的底部的上表面具有凹部和凸部中的至少一个时改进光提取的原理。

来自半导体发光器件1000中的半导体发光芯片1200的光1400从包封构件1300和外部之间的边界1500反射。该反射的光1400能够由用于半导体发光器件的框架1100的底部1110的上表面1111的凹部按照虚线反射，然后从半导体发光器件1000中逸出。换句话说，当底部1110的上表面1111具有凸部和凹部中的至少一个时，在 底部1110的上表面1111平坦时在半导体发光器件1000内部已经被捕获的光仍然能够从半导体发光器件1000逸出，而这将导致提高的光提取效率。就更高的光提取效率而言，更期望的是在底部1110的上表面1111上具有凹部。

下文描述了本公开的多种示例性实施方式。

(1)一种用于半导体发光器件的框架，该框架用以接纳半导体发光芯片，该框架包括：侧壁；以及底部，该底部连接到侧壁，并且具有用于接纳半导体发光芯片的至少一个孔。

(2)一种用于半导体发光器件的框架，其中，在框架的侧壁的内表面和框架的底部的上表面中的至少一个处形成有反射层。

(3)一种用于半导体发光器件的框架，其中，反射层形成在框架的底部的整个上表面的上方。

(4)一种用于半导体发光器件的框架，其中，反射层是金属层。

(5)一种用于半导体发光器件的框架，该框架用以接纳半导体发光芯片，该框架包括：侧壁；底部，该底部连接到侧壁，并且具有用于接纳半导体发光芯片的至少一个孔；以及接合部，该接合部设置在底部的下表面处，该接合部位于远离底部中的孔的一距离处。

(6)一种用于半导体发光器件的框架，其中，接合部由金属制成。

(7)一种用于半导体发光器件的框架，其中，侧壁具有比底部的长度大的高度。

(8)一种用于半导体发光器件的框架，其中，形成有多个孔，并且在这些孔之间布置有阻隔件。

(9)一种用于半导体发光器件的框架，其中，孔具有倾斜的侧表面。

(10)一种用于半导体发光器件的框架，其中，侧壁具有伸出部。

(11)一种用于半导体发光器件的框架，该框架用以接纳半导体发光芯片，该框架包括：侧壁；底部，该底部连接到侧壁，并且具有用于接纳半导体发光芯片的至少一个孔；以及至少一个加强构件，该至少一个加强构件设置在底部处，该加强构件按照与底部中的孔不交叠的方式来布置。

(12)一种用于半导体发光器件的框架，其中，加强构件位于框架的底部的上表面和下表面之间。

(13)一种用于半导体发光器件的框架，其中，加强构件位于框架的底部的下表 面处。

(14)一种用于半导体发光器件的框架，其中，加强构件包括保护元件。

(15)一种用于半导体发光器件的框架，其中，底部包括保护元件，并且保护元件的电极按短路状态设置在加强构件上。

(16)一种用于半导体发光器件的框架，其中，框架的底部的上表面具有凹部和凸部中的至少一个。

根据本公开，能够获得一种用于半导体发光器件的框架，其中，被接纳的半导体发光芯片的电极直接接合到外部基板。

此外，根据本公开，能够获得一种用于半导体发光器件的框架，该框架在引线框架和倒装芯片之间不需要接合，使得来自倒装芯片的光强度不会出现由于引线框架和倒装芯片之间的接合而导致的损失。