CN103325923B - 一种led及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
一种LED及其封装方法，包括以下步骤：（1）在陶瓷基板上开设凹槽，并将LED芯片9固定在所述凹槽内；（2）在陶瓷基板上于所述凹槽的外围设置一圈金属层；（3）在玻璃盖板的边缘设置一圈金属框；金属框材料的膨胀系数与玻璃相近；金属层与金属框材料具有相近熔点并能很好熔接；（4）利用压力电阻焊将陶瓷基板上的金属层与玻璃盖板上的金属框焊接在一起。本发明的目的是解决紫外LED器件和不适合使用有机材料器件的封装，提供了一种应用金属和高光透过率窗口材料封装工艺，无需直接高温加热工序，且封接高效，实现器件无机气密封接，保证相关器件的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及LED照明领域，尤其是一种紫外LED器件及其封装方法。
背景技术
目前，LED的封装多采用硅胶、环氧树脂等有机材料对芯片进行密封保护，这些材料透明性好、易于操作、能提高光取出量，但耐紫外性能差，在紫外环境下极易老化变质，导致器件失效，因此有机材料不适于封装紫外LED器件以及在高温、高紫外灯恶劣环境下使用的器件。所以寻求简易的无机封装工艺非常必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种LED封装方式，解决紫外LED器件不适合使用有机材料封装问题，提高器件的寿命、稳定性和可靠性。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种LED封装方法，解决紫外LED器件不适合使用有机材料器件的封装，无需直接高温加热工序，且封接高效，实现器件无机气密封接，保证相关器件的稳定性和可靠性。
为解决上述技术问题之一，本发明的技术方案是：一种LED，包括陶瓷基板和玻璃复合盖板，所述陶瓷基板上设有用于放置LED芯片的凹槽，所述陶瓷基板上于所述凹槽的外围设有一圈金属层，在所述金属之上复合一层较厚的金属框体；所述玻璃盖板边缘设有一圈金属框，金属框材料的膨胀系数与玻璃相近，基板金属层与玻璃复合盖板之金属框材料具有相近熔点并能很好熔合，所述金属框与金属层通过压力电阻焊工艺连接在一起。LED的压力电阻焊封装工艺通过压力电阻焊原理实现金属框与高光透过率玻璃窗口构成的组合体与LED支架无缝焊接，实现LED器件非直接高温加热快速无机材料气密封装。本发明避免有机材料如硅胶的应用，可用于紫外LED和不适合使用有机材料器件的封装，解决了恶劣环境下相关器件封装材料易老化变质问题。
作为改进，所述陶瓷基板上设有用于安装所述玻璃盖板的台阶，玻璃盖板安装到台阶后与陶瓷基板表面平齐，保证LED器件的美观。所述玻璃金属复合盖板用于与基板金属层结合，复合盖板的金属框通过加工使之形成台阶，承载玻璃同时在高温下与玻璃熔封。
作为改进，所述金属层为铝、铜、金、银、铁、钴、镍或它们的合金或可伐合金；所述金属框为铝、铜、金、银、铁、钴、镍或它们的合金或可伐合金。金属层与金属框材料具有相近熔点并能很好熔合的金属与合金。
作为改进，所述基板金属框厚度在0.1mm或以上和金属层的厚度在50μm以上。
为解决上述技术问题之二，本发明的技术方案是：一种LED的封装方法，包括以下步骤：
（1）在陶瓷基板上开设凹槽，并将LED芯片固定在所述凹槽内；
（2）在陶瓷基板上于所述凹槽的外围设置一圈金属层；
（3）在玻璃盖板的边缘设置一圈金属框；金属框材料的膨胀系数与玻璃相近；金属层与金属框材料具有相近熔点并能很好熔接；
（4）利用压力电阻焊将陶瓷基板上的金属层与玻璃盖板上的金属框焊接在一起；
压力电阻焊的具体工艺为：
（4.1）上电极8与金属框接触，下电极7与金属层接触（图1），金属框和金属层的焊接面的粗糙度为2μm以下；
（4.2）焊接时，金属框与金属层之间施加1.5~5Kg压力，施加电压2~15V，通过电流3000~5000A，焊接温度保持在500~1200℃之间，焊接时间为0.2~1s。
LED的压力电阻焊封装工艺通过压力电阻焊原理实现金属框与高光透过率窗口构成的组合体与LED支架无缝焊接，实现LED器件非直接高温加热快速无机材料气密封装。本发明避免有机材料如硅胶的应用。可用于紫外LED和不适合使用有机材料器件的封装，解决了恶劣环境下相关器件封装材料易老化变质问题。
作为改进，所述金属层为铝、铜、金、银、铁、钴、镍或它们的合金或可伐合金；所述金属框为铝、铜、金、银、铁、钴、镍或它们的合金或可伐合金。金属层与金属框材料具有相近熔点并能很好熔接的金属与合金。
作为改进，所述步骤（2）具体为：通过化学的方法在陶瓷基板表面先金属化，之后通过共晶工艺复合一层金属层；或者通过物理方法蒸镀金属层，再电化学法制备厚金属层；或者通过厚膜工艺，如共烧陶瓷工艺，制作金属层。
作为改进，所述金属框与玻璃盖板通过熔封连接。
作为改进，所述基板金属框厚度在0.1mm或以上和金属层的厚度在50μm或以上。
作为改进，所述陶瓷基板上设有用于安装所述玻璃盖板的台阶，玻璃盖板安装到台阶后与陶瓷基板表面平齐。所述玻璃金属复合盖板用于与基板金属框体结合，复合盖板之金属通过加工使之形成台阶，承载玻璃同时与玻璃封接。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
LED的压力电阻焊封装工艺通过压力电阻焊原理实现金属框与高光透过率窗口构成的组合体与LED支架无缝焊接，实现LED器件非直接高温加热快速无机材料气密封装。本发明避免有机材料如硅胶的应用。可用于紫外LED和不适合使用有机材料器件的封装，解决了恶劣环境下相关器件封装材料易老化变质问题。
附图说明
图1为本发明装配图。
图2为玻璃盖板与金属框配合结构图。
图3为金属层与陶瓷基板配合结构图。
图4为本发明封装工艺流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
如图1至3所示，一种LED，包括陶瓷基板1和玻璃盖板6，所述陶瓷基板1上设有用于放置LED芯片的凹槽2，所述陶瓷基板1上于所述凹槽2的外围设有一圈金属层3，所述玻璃盖板6边缘设有一圈金属框4，金属层3的形状与金属框4的形状相对应，可以是方形或圆形。所述陶瓷基板1上设有用于安装所述玻璃盖板6的台阶5，玻璃盖板6安装到台阶5后与陶瓷基板1表面平齐。玻璃盖板6材料为蓝宝石或光透过率高的玻璃，如石英、硼硅玻璃等。金属框4材料为膨胀系数与玻璃相近，金属层3与金属框4材料具有相近熔点并能很好熔合；所述金属层3为铝、铜、金、银、铁、钴、镍或它们的合金或可伐合金；所述金属框4为铝、铜、金、银、铁、钴、镍或它们的合金或可伐合金，本实施例中金属层3选用铜质材料，金属框4选用可伐合金材料，所述金属框4与金属层3通过压力电阻焊连接在一起。根据实际工艺要求，目前金属框4厚度在0.1mm或以上和金属层3的厚度至少在50μm或以上。
如图4所示，LED的封装工艺，包括以下步骤：
（1）在陶瓷基板1上开设凹槽2，并将LED芯片固定在所述凹槽2内；
（2）在陶瓷基板1上于所述凹槽2的外围设置一圈金属层3；具体为通过化学的方法在陶瓷基板1表面先金属化，之后通过共晶工艺等方法复合一层金属层3；或者通过物理方法在陶瓷基板1蒸镀金属层，再电化学法制备厚金属层3；或者通过厚膜工艺，如共烧陶瓷工艺，在陶瓷基板1上制作金属层3。
（3）在玻璃盖板6的边缘设置一圈金属框4；所述玻璃盖板6边缘设有金属框4，所述金属框4与玻璃盖板6通过高温熔封进行连接；
（4）利用压力电阻焊将陶瓷基板1上的金属层3与玻璃盖板6上的金属框4焊接在一起；
压力电阻焊的具体工艺为：
（4.1）上电极8与金属框4接触，下电极7与金属层3接触，金属框4和金属层3的焊接面的粗糙度为2μm以下；
（4.2）焊接时，金属框4与金属层3之间施加1.5~5Kg压力，施加电压2~15V，通过电流3000~5000A，焊接温度保持在500~1200℃之间，焊接时间为0.2~1s。
本发明LED的压力电阻焊封装工艺通过压力电阻焊原理实现金属框与高光透过率窗口构成的组合体与LED支架无缝焊接，实现LED器件非直接高温加热快速无机材料气密封装。本发明避免有机材料如硅胶的应用。可用于紫外LED和不适合使用有机材料器件的封装，解决了恶劣环境下相关器件封装材料易老化变质问题。
Claims (10)
1.一种LED，包括陶瓷基板和玻璃盖板，其特征在于：所述陶瓷基板上设有用于放置LED芯片的凹槽，所述陶瓷基板上于所述凹槽的外围设有一圈金属层；所述玻璃盖板边缘设有一圈金属框，金属框材料的膨胀系数与玻璃相近，金属层与金属框材料具有相近熔点并能很好熔接，所述金属框与金属层通过压力电阻焊方式连接在一起；金属框位于玻璃盖板的顶面。
2.根据权利要求1所述的一种LED，其特征在于：所述陶瓷基板上设有用于安装所述玻璃盖板的台阶，玻璃盖板安装到台阶后与陶瓷基板表面平齐；陶瓷基板表层通过特殊方法制作金属层，在金属层上复合一层厚度较厚的金属层，之后将带玻璃天窗的金属框与基板上金属层装配结合。
3.根据权利要求1所述的一种LED，其特征在于：所述金属层为铝、铜、金、银、铁、钴、镍或它们的合金或可伐合金；所述金属框为铝、铜、金、银、铁、钴、镍或它们的合金或可伐合金。
4.根据权利要求1所述的一种LED，其特征在于：所述金属框厚度在0.1mm以上，金属层的厚度在50μm以上。
5.一种LED的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在陶瓷基板上开设凹槽，并将LED芯片固定在所述凹槽内；
（2）在陶瓷基板上于所述凹槽的外围设置一圈金属层；
（3）在玻璃盖板的边缘设置一圈金属框；所述玻璃盖板边缘设有金属框，金属框材料的膨胀系数与玻璃相近；使之与玻璃构成带天窗的复合盖板，基板金属层与复合盖板金属框材料具有相近熔点并能很好熔接；
（4）利用压力电阻焊将陶瓷基板上的金属层与玻璃复合盖板上的金属框焊接在一起；
压力电阻焊的具体工艺为：
（4.1）上电极与金属框接触，下电极与金属层接触，金属框和金属层的焊接面的粗糙度为2μm以下；
（4.2）焊接时，金属框与金属层之间施加1.5~5Kg压力，施加电压2~15V，通过电流3000~5000A，焊接温度在500~1200℃之间，焊接时间为0.2~1s；
金属框位于玻璃盖板的顶面。
6.根据权利要求5所述的一种LED的封装方法，其特征在于：所述金属层为铝、铜、金、银、铁、钴、镍或它们的合金或可伐合金；所述金属框为铝、铜、金、银、铁、钴、镍或它们的合金或可伐合金。
7.根据权利要求5所述的一种LED的封装方法，其特征在于：所述步骤（2）具体为：通过化学的方法在陶瓷基板表面先金属化，之后通过共晶工艺等复合一层厚金属层；或者通过物理方法蒸镀金属层，再电化学法制备厚金属层；或者通过厚膜工艺中的共烧陶瓷工艺，制作金属层。
8.根据权利要求5所述的一种LED的封装方法，其特征在于：所述金属框与玻璃盖板通过熔封连接。
9.根据权利要求5所述的一种LED的封装方法，其特征在于：所述金属框厚度在0.1mm以上和金属层的厚度在50μm以上。
10.根据权利要求5所述的一种LED的封装方法，其特征在于：所述陶瓷基板上设有用于安装所述玻璃盖板的台阶，玻璃盖板安装到台阶后与陶瓷基板表面平齐；所述玻璃复合盖板的金属框通过加工使之形成台阶，进而承载玻璃同时在高温下与玻璃实现熔封，进而与陶瓷基板表面的金属层结合。
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