TW200812107A - Semiconductor light source - Google Patents

Description

200812107 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種半導體光源裝置，且特別是有關於一種兼具聚光 及散熱的半導體光源裝置。 【先前技術】 習知大多使用如白熾燈、鹵素燈或曰光燈等各種不同之燈泡，以作為 光源裝置之發光源。近來，由於發光二極體(Light Emitting Di〇de，簡稱 ⑩LED)等半導體晶片具有體積小、省電與壽命長等優點，乃逐漸取代而成為 極受歡迎之發光源。 對於光源裝置之結構而言，多晶片、高功率之發光二極體封裝，已成 為不可縣讀勢要求。勤，賴為”GQneentHeally Leaded p_

Semi_ductOT Device Package”之美國第M92,725號專利，即提出一種 共中心之封裝結構，以利於封裝多個高功率晶片之結構的散熱。此種封裝 結構，雖可解決封裝多個高轉晶#之散熱問題，但因為在封裝結構體之 周邊’財-面可_轉體；，使得轉體⑼的封絲量受到限制， 且當半導體晶片為發光二極體時，也因為封裝結構體之周邊分佈的半導體 晶片不能集中，使其不易滿足應用在半導體光源裝置時之聚光要求。 1 【發明内容】 • 有餘此，本發日狀目的是提供—種半導體光職置，其可兼具 散熱與光源裝置的聚光需求。 為達上述及其他目的，本發明提供—種铸體絲裝置包括：導 熱電路基板、第—轉體晶狀第—聚光杯。其中，導鐘路基板具有第 5 200812107 =接面，第-焊接面上具有多辦墊。第—半導體晶片係 路基板之第一焊接面上，並電性連接至第-焊接面之焊墊上。第：電 亦貼附於導«路基板之第—焊接面上，以在第—雜面 === 形成第-出光口，而將第—铸體⑼所產生之光，匯聚 方向 ^貝關中‘熱電路基板也具有第二焊接面，第二谭接面上同樣 ^夕:焊塾，而半導體光源裝置更包括：第二半導體晶片與第二聚光杯。 •，、中1二半賴；係_於導鏡路基板之第二焊接面上，並電性連 接至第二焊接面上之。第二縣杯也_在導熱基板之第二焊接 面上，以在第二焊接面與第二聚光杯間形成第二出光口，而將第二半導體 晶片所產生之光，匯聚往第二出光口之方向。 在-實施例中，此半導體光源裝置更包括··外導體、内導體、絕緣 層與多個第三半導體晶片。其中，外導體係配置於第一聚光杯與第二聚光 杯中，並具有外表面、第一端、第二端與連通第一端及第二端之通孔。内 導體係設置於通孔中，並突出於第一端之外。絕緣層設置於内導 •體與外導體之間’而多個第三半導體晶片則貼附於外導體第一端之外表 “並以串連、並連或串並連組合方式連接至内導體與外導體，使第 /半導體晶片所產生之光，分別經由第一聚光杯與第二聚光杯之匯聚，而 ，往第—出光口與第二出光口之方向傳送。 ， 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂， 下文特以較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下·： 【實施方式】 圖1 2顯示根據本發明第一實施例之一種半導體光源裝置1〇，此半導 6 200812107 體光源裝置10包括例如是絲板或随基板之導熱電路基板U、例如是發 光二極體晶片之半導體晶片12、13及聚光杯14、15。其中，為了提高半導 體晶片12、13的一階導熱散熱效果，導熱電路基板n上用以貼附半導體 晶片12、13的位置，並内嵌有導熱係數較導熱電路基板n為佳之一内嵌 散熱塊115。内嵌散熱塊115之材質例如為銅，内嵌方式則可以使用挖空導 熱電路基板11，再予緊密配合之方式來製作。 圖中，導熱電路基板11具有焊接面lu與112，焊接面m與112上 分別具有作為電路佈線之多個焊墊113。因為半導體；12、13係為倒裝 晶片（Fllp Chip)，故可分別貼附並電性連接至導熱電路基板u之焊接面 111與112的焊墊113上，以使用焊塾113的電路佈線，來作為半導體晶片 12、13的供電電極。 ，此外，導熱電路基板11之兩個焊接面111與112上，也分別貼附有聚 光杯14與15，聚光杯14、15與導鏡路基板11之兩辦接面ιη、112 間，即可分卿成出光σ 16與17。聚光杯14、15則將半導體⑼12、13 所產生之光，分別匯聚往出光口 16與17之方向。 前述實施例中，雖然在導熱電路基板11之兩個焊接面m與112上， 刀別僅貼附有倒裝之半導體晶片12或13。然熟習此藝者應知，可在導孰電 路基板η之兩個焊接面m與112上，分別貼附更多之半導體晶片12或 3 ’以增加此半導體光源裝置10之發光強度。所貼附之半導體晶片12或 13也可以是一般晶片，再以導線分別連接至焊接面出與⑴的焊墊ιι3 上’其貼附位置較佳地應分別位於聚光杯14或15之焦點 、當焊接面m與112上娜附有多個半導侧12幻3時、‘，也可 乂搭配焊接面m與112上之不哪線料，以及控制此 1〇之電路，來達成在不同場合應用此半導體光源裝置H)之目的。例如，將 7 200812107 此半«光源裝置1G應用在汽車職時，可簡作為遠光駐光源之半導 體晶片12似3’細在導熱電路基板U對騎光杯14或15之焦點位置， 且將作為近紐规之轉體晶>^2或13，貼附在導熱轉基板u對應 聚光杯14或15之焦點前方’並應用導熱電路基板^之佈線，分別連接至 半導體光職置1G料隨概路上，以分顺概統絲光燈光源的 點亮與否。 另外，如將此料縣縣置1G躺錢妓光時，除了可以將半導 體晶片12或13，貼附在導熱電路基板n斜應聚光杯14或15之焦點位置 外’也可以將半導體晶片12或13，貼附在導熱電路基板η對應聚光杯μ 或15之焦點四周，並應料鱗路基板u之佈線，將餘上餘點四周 之半導體晶片12㈣，分別連接至半導體光源裝置丨_同控制電路上， 以分別控制半導體晶片12或13的點亮與否，達成動態控制舞台燈光之目 的。其中，貼附於焦點左侧之半導體晶片12 _所產生的光，將會偏向 右方投射’嘯猶點賴之轉_ 12或13所產生的光，則會偏 向左方投射，故可祕配轉體光職置1G的控制電路，絲態 燈光。 圖3-7顯示根據本發明第二實施例之—種半導體光源裝置3〇，此半導 ==裝置3G _合於作為汽車之職使用，其除了具有與_似之 導'、、、電路基板3卜作為近光燈光源之半導體晶片&及聚光杯33外，更包 =外導體4卜内導體42、絕緣層43與多個轉體晶片_構成之 40，4〇 33 5i 〇 ^ ^ 不:1丨:方具有V形缺口 311，以#將主光源4G置入聚光杯33時， 曰文到導織路基板31之妨礙，㈣_進至聚脉33之焦點位置。 如圖所示，外導體41較佳地為長條形圓柱狀，其具有第一端姐、第 8 200812107 二端412、連通第一端411與第二端412之通孔413及一外表面414。第一 端411係製作成錐狀，錐狀外表面414之周圍則具有圍繞外導體41且平均 分佈之平面4141、4142、4143與4144，用以貼附例如是發光二極體之半導 體晶片44。第二端412則可以設置多個螺紋415,用以配合設置於聚光杯 33上的螺紋，來調整主光源4〇在聚光杯33中之位置。 内導體42較佳地為外徑略小於外導體41之通孔413的長條形圓柱 狀，以便可以穿設於通孔413中，並延伸其一端至突出於外導體4ι 的第一端411外。圖中，内導體42突出外導體41之部分並具有一錐 狀末端421，錐狀末端421較佳地也具有分別與平面4141、4142、4143與 4144相對應之平面4211、4212、4213與4214，以利於使用導線45將半導 體晶片44分別連接至内導體42與外導體41。 絕緣層43係設置於内導體42與外導體41之間，以隔離内導 體42與外導體41的電性連接，使内導體42與外導體4丨成為此 主光源40之電極。 前述第二實施例的主光源40，除了可以是如圖3—7所示之結構外，熟 馨習此藝者亦可依據其精神而進行各種不同之變化。例如，圖8—1〇即顯示二 種類似於圖3-7之主光源40的不同結構，分別說明如下。 請參考圖8所示，主光源70的内導體72與外導體71結構均與 圖3-7相同，所不同的只有半導體晶片74的連接方式。在圖卜7中， 每個半導體晶片44均係以導線45分別連接至内導體42與外導體41， 使半導體晶片44成為並連連接，而圖8中，半導體晶片％係以導線乃先 行串連連接後，再連接至内導體72與外導體71。當然，此種串連、 f連或甚至串並連組合猶财式，射域用者依據供電與半導體 晶片74的額定電壓之不同，而加以變化選擇的。 9 200812107 圖9之主光源80的内導體82與外導體81結構亦大致與圖3一7 相同，所不同的是外導體81與内導體82上所設置用以貼附半導體 晶片84的平面數，以及所貼附之半導體晶月84的數目。如圖9所示，錐 狀外表面之周圍具有圍繞外導體且平均分佈之三個平面SMI、8142與 8143，每個平面8141、8142與8143上，各貼附有三個例如是發光二極體 之半導體曰曰片84 ’半導體晶片84並以導線85先行串連連接後，再連接至 内導體82與外導體81，以形成串並連交互組合之連接方式。 • 圖10之主光源9〇的内導體92與外導體91結構同樣也大致與 囷3 7相同，不同的是外導體Q 1與内導體犯上所設置用以貼附 半導體晶片94的平面數，以及所貼附之半導體晶片94的型式。如圖10 所不，錐狀外表面之周圍具有圍繞外導體91且平均分佈之五個平面跑卜 142 9143 9144 與 9145 ’ 每個平面 9141、9142、9143、9144 與 9145 上， 係貼附有倒裝晶片（Flip Chip)之半導體晶片94。由於半導體晶片⑽係貼 附並直接電性連接至外導體91與内導體92，因此，圖中之半導體晶片 94 ’並未再以導線分別連接至内導體92與外導體。 • 由前述說日种可知，_料體統裝置10係將半導體⑼12、13 貼附在例如是銘基板或陶莞基板之導熱電路基板11上，其無疑地可提供足 夠之貼附面積與散熱面積。而半導體光源裝置30之外導體與内導體犯 ，2結構’則如前述可在較小的體積内封裝較多的半導體晶片，達成較佳的 光效果。此外，由於半導體光源裝置3〇之外導體4卜除了可以作為供電 電木卜也可以藉由與外加散熱器（未繪示）的轉合，使得如高功率發光 -極體等轉體⑼所產生__快速發散，達紐侧散熱功效。 &雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本 I明’任何热習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍内所作 200812107 之各種更動與潤飾，亦屬本發明之範圍。因此，本發明之保護範 圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 、 【圖式簡單說明】 圖1係顯示根據本發明第一實施例之一種半導體光源裝置立體圖。 圖2係顯示圖1之分解立體圖。 圖3係顯示根據本發明第二實施例之一種半導體光源裝置立體圖。 圖4係顯示圖3之分解立體圖。 圖5係顯示圖4之主光源放大立體圖。 圖6係顯示圖4之主光源剖面圖。 圖7係顯示圖4之主光源俯視圖。 圖8係顯示圖4之主光源的另一連接方式俯視圖。 圖9係顯示圖4之主光源的一種結構變化俯視圖。 圖10係顯示圖4之主光源的另一種結構變化俯視圖。 【主要元件符號說明】 10、 30半導體光源裝置' 11、 31導熱電路基板 111、112焊接面 113烊墊 115内嵌散熱塊 12、 13、32半導體晶片 14、15、33聚光杯 16、17出光口 π 200812107 311 V形缺口 40、 70、80、90 主光源 51螺帽 41、 71、8卜91外導體 411第一端 412第二端 413通孔 414外表面 4141、4142、4143、4144、4211、4212、4213、4214 平面 415螺紋 42、 72、82、92 内導體 421錐狀末端 43絕緣層 44、 74、84、94半導體晶片 45、 75、85 導線 8141、8142、8143、9141、9142、9143、9144、9145 平面 12

Claims (1)

1. 200812107 十、申請專利範圍： 1·一種半導體光源裝置，包括： 一導熱電路基板，具有一第一焊接面，該第一焊接面上具有多個焊墊； 一第一半導體晶片，貼附於該導熱電路基板之該第一焊接面上，並電 性連接至該些焊墊；以及 一第一聚光杯，貼附於該導熱電路基板之該第一焊接面上，以在該第 一焊接面真該第一聚光杯間形成一第一出光口 ’並將該第一半導體晶片所 產生之光，匯聚往該第一出光口方向。 / 2 ·如申請專利範圍第1項所述之半導體光源裝置，其中該導熱電路 基板’具有一第二焊接面’該第二焊接面上具有多個焊塾，而該半導體光 源裝置更包括： 一第二半導體晶片，貼附於該導熱電路基板之該第二焊接面上，並電 性連接至該第二焊接面之該些焊墊；以及 一第一聚光杯’貼附於該導熱電路基板之該第二谭接面上，以在該第 二焊接面與該第二聚光杯間形成一第二出光口，並將該第二半導體晶片所 產生之光’匯聚往該第二出光口方向。 3 ·如申請專利範圍第2項所述之半導體光源裝置，更包括多個該第 一半導體晶片與該第二半導體晶片，分別貼附於該導熱電路基板之該第一 焊接面或該第二焊接面上。 、4 ·如申請專利範圍第3項所述之半導體光源裝置，其中該第一半導 體晶片與該第二半導體晶片，係分別貼附於該導熱電路基板上，對應於該 第一聚光杯或該第二聚光杯之焦點位置及焦點前方。 5 ·如申請專利範圍第3項所述之半導體光源裝置，其中該第一半導 體晶片與該第二半導體晶片，、係分別貼附於該導熱電路基板上，對應於該 13 200812107 第一聚光杯或鄉二聚光杯之f、齡置、—左似餘右側。 6如申凊專利範圍帛2項所述之半導體光源裝置 ，更包括： 一々外V體’配置於该第一聚光杯與該第二聚光杯中，並具有—外表面、 -第-端、1二端與連通該第—端及該第二端之一通孔； 體’设置於該通孔中，並突出於該第—端之外； 一絕緣層，設置㈣内導體與該外導體之間；以及 違三半導體^於該第—端之該外表面上，並以串連、並 5 ’、組合方式連接至該内導體與該外導體。 、㈣巾請專利細第6撕述之轉體光源裝置，其巾該外導體鄰 w端之耕表面係為錐狀，而突出於該 由該外表面延伸之—雜末端。 ^之朗&體則具有 表面1·，=?/咖第7項所述之半導體光置，其中錐狀之該外 導體晶片 體且平均分佈之多解面，用⑽_些第三半 9 ·如t請專繼圍第8項職之半導體 〇係==姻峨電性她_繼二導^ 半導體a片細第6項所奴轉體光源裝置，其中該些第三 曰曰片係以ν線連接至該内導體與該外導體。 11如申請專利範圍第β項所述之半導， 半導體晶片為發光二極體晶片。 +導體切裝置，其中該些第三 1 2 ·如申請專利範圍第i項所述之半 路基板係⑽基板。 切H其巾該導熱電 1 3 ·如申請專利範圍第丨項所述之半導體 路基板係為陶瓷基板。 元溽裝置，其中該導熱電 14 200812107 14 ·如申請專利範圍第1項所述之半導體光源裝置，其中該第一半 導體晶片係以導線連接至該第一焊接面之該些焊墊。 1 5 ·如申請專利範圍第1項所述之半導體光源裝置，其中該第一半 導體晶片係為倒裝晶片，而直接貼附並電性連接至該第一焊接面之該些焊 墊。 16 ·如申請專利範圍第1項所述之半導體光源裝置，其中該第一半 導體晶片為發光二極體晶片。 17 ·如申請專利範圍第1項所述之半導體光源裝置，其中該導熱電 路基板上用以貼附該第一半導體晶片的位置，並内嵌有導熱係數較該導熱 電路基板為佳之一内嵌散熱塊。 15