发光半导体芯片曲面封装结构及其发光半导体光源装置

1.一种发光半导体芯片曲面封装结构，包括三维支架(1)、2个导电电极(2)、和多个发光半导体芯片(3)，三维支架(1)和2个导电电极(2)固装成一体，其特征在于：所述三维支架(1)上具有至少一个圆弧形的封装曲面(4)；发光半导体芯片(3)环绕地贴附在该三维支架(1)的封装曲面(4)上，并以串联和/或并联的方式电连接至上述两个导电电极(2)。
2.根据权利要求1所述的发光半导体芯片曲面封装结构，其特征在于：所述发光半导体芯片(3)通过导线以串联、或串并联混合的方式电连接。
3.根据权利要求1或2所述的发光半导体芯片曲面封装结构，其特征在于：所述三维支架(1)为横剖面呈圆形的柱状体，该柱状体的侧面形成封装曲面(4)。
4.根据权利要求3所述的发光半导体芯片曲面封装结构，其特征在于：所述2个导电电极(2)分别固装在三维支架(1)的两端。
5.根据权利要求4所述的发光半导体芯片曲面封装结构，其特征在于：三维支架(1)的侧壁还设有2条螺旋状的绝缘条(6)，这2条绝缘条(6)平行地环绕在三维支架(1)的侧壁上、并将三维支架(1)的侧壁分隔成2个相对独立的螺旋状的封装曲面(4)，即阳极封装曲面(4-1)和阴极封装曲面(4-2)，其中阳极封装曲面(4-1)与其中一个导电电极(2)电导通，阴极封装曲面(4-2)与另一个导电电极(2)电导通。
6.一种发光半导体光源装置，包括聚光壳体(7)和内置于聚光壳体(7)内的发光半导体芯片(3)曲面封装结构，其中发光半导体芯片(3)曲面封装结构包括三维支架(1)、2个导电电极(2)、和多个发光半导体芯片(3)，三维支架(1)和2个导电电极(2)固装成一体，其特征在于：所述三维支架(1)上具有至少一个圆弧形的封装曲面(4)；发光半导体芯片(3)环绕地贴附在该三维支架(1)的封装曲面(4)上，并以串联和/或并联的方式电连接至上述两个导电电极(2)。
7.根据权利要求6所述的发光半导体光源装置，其特征在于：所述发光半导体芯片(3)通过导线以串联、或串并联混合的方式电连接。
8.根据权利要求6或7所述的发光半导体光源装置，其特征在于：所述三维支架(1)为横剖面呈圆形的柱状体，该柱状体的侧面形成封装曲面(4)。
9.根据权利要求8所述的发光半导体光源装置，其特征在于：所述第一导电电极(2)和第二导电电极(2)分别固装在三维支架(1)的两端。
10.根据权利要求9所述的发光半导体光源装置，其特征在于：三维支架(1)的侧壁还设有2条螺旋状的绝缘条(6)，这2条绝缘条(6)平行地环绕在三维支架(1)的侧壁上、并将三维支架(1)的侧壁分隔成2个相对独立的螺旋状的封装曲面(4)，即阳极封装曲面(4-1)和阴极封装曲面(4-2)，其中阳极封装曲面(4-1)与其中一个导电电极(2)电导通，阴极封装曲面(4-2)与另一个导电电极(2)电导通。

发光半导体芯片曲面封装结构及其发光半导体光源装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及发光半导体芯片封装领域，具体涉及一种发光半导体芯片曲面封装结构及其发光半导体光源装置。\n背景技术\n[0002] 众所周知，半导体芯片须封装在封装结构中，并引出电极供使用者连接电源供电使其工作或发光。为了克服传统采用单一低功率的半导体芯片所制成的发光二极管难以发光功率小、亮度低的不足，公告号为CN100505245C和CN100454536C的中国发明公开了的“半导体芯片封装结构及其光源装置”，包括一个三维支架，该三维支架上设有多个平面，在支架的多个平面中选择部分平面，在其上安装一个或多个发光半导体芯片，以产生弧度范围可达360°的发光弧。由于平面的夹角最大180°，而发光半导体芯片的发光角不大于\n120°，因此当发光半导体芯片固晶在一平面上，最终获得的发光角不可能超过160°，这也就是说，上述结构的三维支架要想获得真正意义上的360°均匀的发光弧，需要同时满足以下3个条件：1、确保足够多的平面上固晶有发光半导体芯片；2、三维支架上的每个平面的大小、特别是宽度应一致，即三维支架的横剖面应是一个正多边形；3、保证发光半导体芯片在固晶过程中的定位精度、以使每个发光半导体芯片都固晶在每个平面的轴向中心上。由此可见，采用上述三维支架结构的半导体光源在三维支架的加工工艺上、以及发光半导体固晶工艺上都具有相当的难度，上述任何环节出现疏忽，就难以获得具有均匀分光强度的\n360°的发光弧，这不仅加大了生产的难度、降低了生产效率、提高了生产成本，其半导体光源的成品率也相对较低。\n发明内容\n[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供开一种易于生产、并可获得更为均匀的360°发光弧的发光半导体芯片曲面封装结构及其发光半导体光源装置。\n[0004] 为解决上述问题，本发明所采用的构思是：通过在弧形曲面上贴附发光半导体芯片的封装方式，让发光半导体芯片始终位于该封装面的最高点处，从而在降低工艺难度的基础上，确保每个发光半导体芯片在封装后的发光角度，由此获得更为均匀的360°发光弧。\n[0005] 本发明所设计的一种发光半导体芯片曲面封装结构，包括三维支架、2个导电电极、和多个发光半导体芯片，三维支架和2个导电电极固装成一体，所述三维支架上具有至少一个圆弧形的封装曲面；发光半导体芯片环绕地贴附在该三维支架的封装曲面上，并以串联和/或并联的方式电连接至上述两个导电电极。\n[0006] 上述方案所述发光半导体芯片通过导线最好以串联、或串并联混合的方式电连接。\n[0007] 上述方案所述三维支架最好为横剖面呈圆形的柱状体，该柱状体的侧面形成封装曲面。\n[0008] 上述方案所述第一导电电极和第二导电电极分别固装在三维支架的两端。\n[0009] 上述方案所述三维支架的侧壁还设有2条螺旋状的绝缘条，这2条绝缘条平行地环绕在三维支架的侧壁上、并将三维支架的侧壁分隔成2个相对独立的螺旋状的封装曲面，即阳极封装曲面和阴极封装曲面，其中阳极封装曲面与其中一个导电电极电导通，阴极封装曲面与另一个导电电极电导通。\n[0010] 采用上述发光半导体芯片曲面封装结构所制成的一种发光半导体光源装置，包括聚光壳体和内置于聚光壳体内的发光半导体芯片曲面封装结构，其中发光半导体芯片曲面封装结构包括三维支架、2个导电电极、和多个发光半导体芯片，三维支架和2个导电电极固装成一体，所述三维支架上具有至少一个圆弧形的封装曲面；发光半导体芯片环绕地贴附在该三维支架的封装曲面上，并以串联和/或并联的方式电连接至上述两个导电电极。\n[0011] 上述方案所述发光半导体芯片通过导线最好以串联、或串并联混合的方式电连接。\n[0012] 上述方案所述三维支架最好为横剖面呈圆形的柱状体，该柱状体的侧面形成封装曲面。\n[0013] 上述方案所述第一导电电极和第二导电电极分别固装在三维支架的两端。\n[0014] 上述方案所述三维支架的侧壁还设有2条螺旋状的绝缘条，这2条绝缘条平行地环绕在三维支架的侧壁上、并将三维支架的侧壁分隔成2个相对独立的螺旋状的封装曲面，即阳极封装曲面和阴极封装曲面，其中阳极封装曲面与其中一个导电电极电导通，阴极封装曲面与另一个导电电极电导通。\n[0015] 与现有技术相比，本发明具有如下特点：\n[0016] 1、改变以往在平面上贴附发光半导体芯片的封装方式，转而采用在曲面上贴附发光半导体芯片的封装方式，这样无论发光半导体芯片固定在封装面的任意点上均能确保发光半导体芯片始终处于封装面的最高点处，因而无需考虑发光半导体芯片是否被固定在封装面的轴向中心上的问题，在发光半导体芯片封装后的发光角度的前提下、降低了发光半导体芯片的定位精度要求，使得生产工艺难度减小、产品的性能和成品率也随之提高；\n[0017] 2、弧形曲面的成型工艺相对于多平面成型工艺、特别是需要多平面大小一致的成型工艺而言，工艺难度更小、生产效率更高；\n[0018] 3、三维支架的侧壁被分隔成2个相对独立的螺旋状的封装曲面的结构，使得电连接后的发光半导体芯片能够从三维支架侧壁的任意角度和任意高度引出至导电电极上，这样不仅减小了发光半导体芯片2个引出端的导线长度、确保了电连接的可靠性，同时也避免了因导线过长而引发的导线断裂或导线虚短的问题。\n附图说明\n[0019] 图1为本发明一种发光半导体芯片曲面封装结构的立体结构示意图；\n[0020] 图2为图1的剖视图；\n[0021] 图3为本发明另一种发光半导体芯片曲面封装结构的立体结构示意图；\n[0022] 图4为图3的剖视图；\n[0023] 图5为本发明一种发光半导体光源装置的结构示意图；\n[0024] 附图标记：1、三维支架；2、导电电极；3、发光半导体芯片；4、封装曲面；4-1阳极封装曲面；4-2、阴极封装曲面；5、绝缘材料；6、绝缘条；7、聚光壳体。\n具体实施方式\n[0025] 本发明一种发光半导体芯片曲面封装结构，包括三维支架1、2个导电电极2、和多个发光半导体芯片3。三维支架1和2个导电电极2固装成一体，其特征在于：所述三维支架1上具有至少一个圆弧形的封装曲面4；发光半导体芯片3环绕地贴附在该三维支架1的封装曲面4上，并以串联和/或并联的方式电连接至上述两个导电电极2。\n[0026] 上述三维支架1上具有至少一个圆弧形的封装曲面4。为了形成具有圆弧形的封装曲面4，所述三维支架1可以为一个具有统一曲率半径的圆弧面、此时该圆弧面的凸面形成封装曲面4；也可以为横剖面呈圆形的柱状体、此时柱状体的侧面形成封装曲面4；甚至可以是圆弧面和柱状体的组合形式、即圆弧面固装在柱状体的其中一端、此时圆弧面的凸面和柱状体的侧面均可形成封装曲面4。三维支架1既可以由绝缘材料5制成，也可以由导电材料制成。但为了引线方便，本发明所述三维支架1采用导电材料制成，此时发光半导体芯片3倒装在该三维支架1上。\n[0027] 2个导电电极2中的其中一个直接与三维支架1的封装面电导通连接，另一个则通过绝缘材料5与三维支架1的封装面电绝缘连接，三维支架1与2个导电电极2固装成一体。为了配合不同的适用领域，导电电极2可以具有不同的结构，其中一种优选方案参加图1和2：导电电极2中的第一导电电极2为固连在柱状三维支架1一端的柱状结构，该柱状结构上配有螺旋线，借助螺线结构，本发明可以拧入传统灯座上；导电电极2中的第二导电电极2为固连在柱状三维支架1另一端的T形结构，该T形结构的导电电极2包括盖帽和连接在盖帽上的延伸导针，上述盖帽的上表面可以为圆弧形或平面，该盖帽的上方同样可以贴附发光半导体芯片3。盖帽扣在三维支架1另一端上，延伸导针穿过三维支架1和第一导电电极2的中空内腔一直延伸至第一导电电极2的一侧。此时第一导电电极2和第二导电电极2位于同侧。盖帽与三维支架1的相连处，三维支架1和第一导电电极2的中空内腔中填充有绝缘材料5讲第二导电电极2与三维支架1和第一导电电极2隔离。另一种优选方案参见图3和4：导电电极2中的第一导电电极2和第二导电电极2均为十字形或T形结构，即导电电极2均包括盖帽和延伸导针。上述第一导电电极2的盖帽直接扣接在三维支架1的一端，其延伸导针背向三维支架1的延伸；而第二导电电极2的盖帽则经过绝缘材料5固装在三维支架1的另一端，其延伸导针同样背向三维支架1的延伸。此时第一导电电极2和第二导电电极2位于相对两侧。中空的三维支架1的内腔中填充有绝缘材料5将第一导电电极2和第二导电电极2隔离。\n[0028] 为了在有限的封装曲面4上能够贴附更多的发光半导体芯片3，同时也为了缩短发光半导体芯片3之间、特别是电连接后的发光半导体芯片3的引出端的导线长度，本发明所述三维支架1的侧壁上还设有2条螺旋状的绝缘条6，这2条绝缘条6平行地环绕在三维支架1的侧壁上、并将三维支架1的侧壁分隔成2个相对独立的螺旋状的封装曲面4，即阳极封装曲面4-1和阴极封装曲面4-2，其中阳极封装曲面4-1与其中一个导电电极2电导通，阴极封装曲面4-2与另一个导电电极2电导通。多个发光半导体芯片3分别贴附在阳极封装曲面4-1和阴极封装曲面4-2上，它们之间通过导线进行串联和/或并联连接。这样当串联和/或并联组合后的多个发光半导体芯片3需要引出至2个导电电极2位于三维支架1的中间时，无需从三维支架1的中部引出导线至三维支架1两端的导电电极2上，而直接跳接在与该引出端最近的阳极封装曲面4-1和阴极封装曲面4-2上即可。\n[0029] 由于发光半导体芯片3的体积较小，发光半导体芯片3在进行互接时，采用并联的方式所需焊接工艺难度较小，而采用串联的方式所需难度相对较大。单纯的并联连接方式所形成的发光半导体芯片3曲面封装结构具有电流大、电压小的特点，一般适于家用螺口和卡口球泡灯。而在城市照明或景观照明等领域使用时，发光半导体芯片3之间最好采用串联方式，即发光半导体芯片3通过导线以串联、或串并联混合的方式电连接。\n[0030] 采用上述发光半导体芯片曲面封装结构所制成的一种发光半导体光源装置如图5所示，包括聚光壳体7和内置于聚光壳体7内的发光半导体芯片3曲面封装结构，其中发光半导体芯片3曲面封装结构包括三维支架1、2个导电电极2、和多个发光半导体芯片3，三维支架1和2个导电电极2固装成一体，所述三维支架1上具有至少一个圆弧形的封装曲面4；发光半导体芯片3环绕地贴附在该三维支架1的封装曲面4上，并以串联和/或并联的方式电连接至上述两个导电电极2。上述聚光壳体7内侧涂覆有反光材料，发光半导体芯片3曲面封装结构置于该聚光壳体7的焦点位置，通过聚光壳体7实现发光半导体芯片\n3曲面封装结构的光学开发，即通过改变光圈或焦距来获得不同的光效。\n[0031] 上述三维支架1上具有至少一个圆弧形的封装曲面4。为了形成具有圆弧形的封装曲面4，所述三维支架1可以为一个具有统一曲率半径的圆弧面、此时该圆弧面的凸面形成封装曲面4；也可以为横剖面呈圆形的柱状体、此时柱状体的侧面形成封装曲面4；甚至可以是圆弧面和柱状体的组合形式、即圆弧面固装在柱状体的其中一端、此时圆弧面的凸面和柱状体的侧面均可形成封装曲面4。三维支架1既可以由绝缘材料5制成，也可以由导电材料制成。但为了引线方便，本发明所述三维支架1采用导电材料制成，此时发光半导体芯片3倒装在该三维支架1上。\n[0032] 2个导电电极2中的其中一个直接与三维支架1的封装面电导通连接，另一个则通过绝缘材料5与三维支架1的封装面电绝缘连接，三维支架1与2个导电电极2固装成一体。为了配合不同的适用领域，导电电极2可以具有不同的结构，其中一种优选方案参加图1和2：导电电极2中的第一导电电极2为固连在柱状三维支架1一端的柱状结构，该柱状结构上配有螺旋线，借助螺线结构，本发明可以拧入传统灯座上；导电电极2中的第二导电电极2为固连在柱状三维支架1另一端的T形结构，该T形结构的导电电极2包括盖帽和连接在盖帽上的延伸导针，上述盖帽的上表面可以为圆弧形或平面，该盖帽的上方同样可以贴附发光半导体芯片3。盖帽扣在三维支架1另一端上，延伸导针穿过三维支架1和第一导电电极2的中空内腔一直延伸至第一导电电极2的一侧。此时第一导电电极2和第二导电电极2位于同侧。盖帽与三维支架1的相连处，三维支架1和第一导电电极2的中空内腔中填充有绝缘材料5讲第二导电电极2与三维支架1和第一导电电极2隔离。另一种优选方案参见图3和4：导电电极2中的第一导电电极2和第二导电电极2均为十字形或T形结构，即导电电极2均包括盖帽和延伸导针。上述第一导电电极2的盖帽直接扣接在三维支架1的一端，其延伸导针背向三维支架1的延伸；而第二导电电极2的盖帽则经过绝缘材料5固装在三维支架1的另一端，其延伸导针同样背向三维支架1的延伸。此时第一导电电极2和第二导电电极2位于相对两侧。中空的三维支架1的内腔中填充有绝缘材料5将第一导电电极2和第二导电电极2隔离。\n[0033] 为了在有限的封装曲面4上能够贴附更多的发光半导体芯片3，同时也为了缩短发光半导体芯片3之间、特别是电连接后的发光半导体芯片3的引出端的导线长度，本发明所述三维支架1的侧壁上还设有2条螺旋状的绝缘条6，这2条绝缘条6平行地环绕在三维支架1的侧壁上、并将三维支架1的侧壁分隔成2个相对独立的螺旋状的封装曲面4，即阳极封装曲面4-1和阴极封装曲面4-2，其中阳极封装曲面4-1与其中一个导电电极2电导通，阴极封装曲面4-2与另一个导电电极2电导通。多个发光半导体芯片3分别贴附在阳极封装曲面4-1和阴极封装曲面4-2上，它们之间通过导线进行串联和/或并联连接。这样当串联和/或并联组合后的多个发光半导体芯片3需要引出至2个导电电极2位于三维支架1的中间时，无需从三维支架1的中部引出导线至三维支架1两端的导电电极2上，而直接跳接在与该引出端最近的阳极封装曲面4-1和阴极封装曲面4-2上即可。\n[0034] 由于发光半导体芯片3的体积较小，发光半导体芯片3在进行互接时，采用并联的方式所需焊接工艺难度较小，而采用串联的方式所需难度相对较大。单纯的并联连接方式所形成的发光半导体芯片3曲面封装结构具有电流大、电压小的特点，一般适于家用螺口和卡口球泡灯。而在城市照明或景观照明等领域使用时，发光半导体芯片3之间最好采用串联方式，即发光半导体芯片3通过导线以串联、或串并联混合的方式电连接。