一种光梯度折射的光电半导体器件制造技术

本实用新型专利技术属于半导体技术领域，尤其涉及一种光梯度折射的光电半导体器件，包括支架、光电半导体芯片、至少一透光层和至少一折射层，光电半导体芯片固定在支架上，透光层采用无机材料改性水玻璃通过填充制成在芯片四周及上方，并固定在支架上；折射层采用低折射硅胶为原料依次叠加覆盖并固定连接在透光层上，透光层与折射层的折射率按梯度逐层降低。利用透光层与折射层形成的梯度折射率，实现高出光。

【技术实现步骤摘要】
一种光梯度折射的光电半导体器件
本专利技术属于半导体
，尤其涉及一种光梯度折射的光电半导体器件，适用于半导体发光二极管(LED)和激光照明封装器件等具有高光通密度和短波长高能量输出的光源器件封装。
技术介绍
目前在光电半导体封装领域主要采用有机胶水对光电半导体芯片进行封装，部分光电半导体器件是将有机胶水灌封在支架反射腔体内，也有采用模具成型工艺将有机胶水形成各种形状包覆光电半导体芯片。光电半导体芯片所发出的光通过有机胶水透射而发出。当光电半导体芯片所发出的光具有高能量密度时，经过长时间照射有机胶水的分子链会产生断裂，进而产生颜色的变化例如发黄，降低了光电半导体器件的光效。胶水本体发生开裂，进而破坏了光电半导体封装体的密封性能，会导致光电半导体器件失效。特别是在有高光通密度和短波长的应用器件上，比如汽车前照大灯、紫外光源上，目前采用有机胶水封装的器件不能满足要求，亟需光电半导体在材料与结构上的创新。另外，光电半导体芯片、透明封装材料、空气之间的折射率差，导致界面间产生全反射，降低了光电半导体的外量子效应，使光不能顺利地输出到器件外，光转化成热量，器件内部温度上升，降低了光电半导体的内量子效应。光梯度折射材料封装可以通过降低全反射的强度，进而提升光输出效率。
技术实现思路
本技术在于提供一种光梯度折射的光电半导体器件。该光电半导体器件包括支架、光电半导体芯片，至少包含一透光层和至少一折射层；在支架上固定有光电半导体芯片，在光电半导体芯片的四周及上方，填充至少一层透光的无机材料改性水玻璃以形成的透光层，在无机透光层上，填充至少一层折射率小于透光层的折射层，有机硅胶。透光层与折射层的折射率按梯度逐层降低形成光封装的梯度折射率。该光电半导体器件采用水玻璃或改性水玻璃作为封装材料。水玻璃为碱式硅酸盐的水溶液，其分子式可以表示为nSiO2*M2O.M为碱性金属元素Li，Na，KSiO2与M2O的摩尔数比为n，一般亦称为水玻璃的模数。在本技术中，n的值为2～4。在本光电半导体器件的一个实施例中，所述的透光层或折射层通过高压二氧化碳氛围及分步加热的方法固化填充。在本光电半导体器件的一个实施例中，该光电半导体器件采用了金属支架，金属支架为铜材质，表面镀有金或银或镍钯金合金等惰性贵金属。铜材质提供了优良的导热性能，可以快速将光电半导体产生的热量导出。在本光电半导体器件的一个实施例中，在金属支架上模压成型热固型复合材料，复合材料还并混合有二氧化硅、二氧化钛或氧化锌微粒。填充有无机颗粒的热固型材料，其膨胀系数与碱式硅酸盐的膨胀系数接近，具有良好的机械匹配性。在本光电半导体器件的另外一个实施例中，该光电半导体器件采用陶瓷支架，陶瓷支架具有极好的耐热性和耐腐蚀性，兼具良好的导热性能。在本光电半导体器件的一个实施例中，所述的光电半导体芯片为蓝光半导体芯片或者紫外光半导体芯片，填充的透光性无机材料改性水玻璃中，分散有荧光材料颗粒、蓝光或者紫外光激发荧光材料。附图说明：为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要说明。所述的附图只是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图，同属于本技术实施例范畴之内。图1是实施例中的的光电半导体器件剖面结构示意图。标号说明：支架1；光电半导体芯片2；透光层3；折射层4；具体实施方式以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的具体实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术的保护范围。本专利技术创造中的各种技术特征，在不相互矛盾冲突的前提下可以交互组合。本实施例是一种光电半导体器件，其包括支架、光电半导体芯片、一透光层以及一折射层；在支架上固定有光电半导体芯片；在光电半导体芯片的四周及上方，透光层采用透光性无机材料改性水玻璃通过填充形成；在无机透光层上方，填充折射率低于透光层的有机硅胶的折射层。本专利技术实施例的是光电半导体器件的制作过程是：支架上蚀刻或冲压线路。作为本技术的较佳实施例，支架采用铜材质或者陶瓷材质，并在铜支架或陶瓷支架的表面镀金或银等惰性金属。然后，固定光电半导体芯片。作为本技术的较佳实施例，光电半导体为倒装结构或垂直结构芯片。倒装结构芯片免去焊线，可以避免焊线拉断的风险；垂直结构芯片具有顶部发光的优势，可以提高光通密度。然后，光电半导体芯片四周及上方填充改性水玻璃的透光层。作为本技术的较佳实施例，改性水玻璃为nSiO2*Na2O水溶液，模数为3以上，浓度为33％以上；作为本技术的较佳实施例，改性水玻璃内混有YAG荧光粉颗粒；在的另一实施例中，改性水玻璃内混有玻璃纤维，以降低改性水玻璃干燥时收缩开裂的风险。然后，将填充好改性水玻璃的半成品固化。作为本技术的较佳实施例，固化的方法为在在高于一个大气压的二氧化碳化碳氛围中固化4个小时；再通过分步加热的方法，加热干燥改性水水玻璃；分步加热的方法为60摄氏度烘烤4个小时，90摄氏度烘烤4个小时，120摄氏度烘烤4个小时，最后150摄氏度烘烤4个小时；水玻璃固化层的厚度为0.1mm～0.2mm；作为本技术的较佳实施例，固化后的水玻璃的折射率在1.5～1.6之间。然后，在水玻璃固化层上，再涂敷低折射率硅胶制成的多个折射层。作为本技术的较佳实施例，低折射率硅胶的的折射率为1.4～1.5；作为本技术的较佳实施例，先用折射率为1.46的硅胶涂敷，再用折射率为1.40的硅胶涂敷；硅胶涂层的厚度为0.1～0.2mm.作为本技术较佳实施例的成果，出光率比涂敷单层高折射率硅胶或改性水玻璃，高出1～6％。光电半导体器件的组装方法是：步骤一：在支架1上，固定光电半导体芯片2；步骤二：在光电半导体芯片2四周及上方填充改性水玻璃的透光层3；步骤三：将步骤二得到的半成品，在分别在高压二氧化碳氛围、高温环境下固化。步骤三：在步骤三得到的半成品上，涂敷一层或多层低折射率硅胶制成的折射层4，再烘烤硅胶固化。以上对专利技术的较佳实施例进行了具体说明，但本专利技术创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本专利技术精神的前提下还可做出许多种等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光梯度折射的光电半导体器件，其特征在于，包括支架、光电半导体芯片、至少一透光层和至少一折射层，光电半导体芯片固定在支架上，透光层采用无机材料改性水玻璃通过填充制成在芯片四周及上方，并固定在支架上；折射层采用低折射硅胶为原料依次叠加覆盖并固定连接在透光层上，透光层与折射层的折射率按梯度逐层降低。

【技术特征摘要】
1.一种光梯度折射的光电半导体器件，其特征在于，包括支架、光电半导体芯片、至少一透光层和至少一折射层，光电半导体芯片固定在支架上，透光层采用无机材料改性水玻璃通过填充制成在芯片四周及上方，并固定在支架上；折射层采用低折射硅胶为原料依次叠加覆盖并固定连接在透光层上，透光层与折射层的折射率按梯度逐层降低。2.如权利要求1所述的光梯度折射的光电半导体器件，其特征在于，所述透光层的折射率大于折射层的折射率，折射层通过加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：石维志，邓玉仓，耿占峰，
申请(专利权)人：光创空间深圳技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44