CN105428472A - 一种紫外led器件的制造方法 - Google Patents

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贺珂
张亚菲
宋定洁
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Abstract

本发明公开了一种紫外LED器件的制造方法，包括准备陶瓷基板、玻璃盖板，装配，熔封等步骤。通过在陶瓷基座和玻璃盖板的结合部，设置金属层，然后采用电磁感应加热或者激光加热的方式使金属层熔融，实现金属层的低温熔封，得到了全无机封装的紫外LED器件，提高了器件的气密性，耐腐蚀，耐紫外，延长了器件使用寿命。

Description

一种紫外LED器件的制造方法
技术领域
本发明属于LED封装技术，具体涉及一种紫外LED器件的制造方法。
背景技术
对于大功率LED封装而言，为了保护LED芯片，同时降低界面全反射，提高LED出光效率，通常在LED芯片表面涂覆一层折射率较高的封装胶(环氧树脂或硅胶)。此外，为了得到白光LED，一般将荧光粉与封装胶混合，然后涂覆在蓝光LED芯片上。但对于紫外LED芯片封装而言，封装胶很容易受到紫外光辐射而老化，使发光效率降低，影响LED器件性能与可靠性。因此，对于紫外LED封装(特别是波长小于300nm的深紫外LED的封装)，必须采用无胶的封装方案。由于玻璃具有物化性能稳定(如耐热性和抗湿性好，透明度高，耐腐蚀等)、生产工艺简单、成本低等优点，是一种非常理想的光学材料。近年来，国内外开始采用玻璃取代高分子胶来封装LED，特别是紫外LED器件封装。但对于采用玻璃封装LED芯片而言，必须解决玻璃片与芯片基座间的焊接难题。由于焊接前LED芯片已完成固晶和打线过程，焊接工艺温度受到很大限制(LED芯片承受温度低于260℃，时间低于3秒)。采用粘胶工艺虽然温度低，但难以形成气密封装，影响LED器件性能与可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种紫外LED器件的制造方法，得到的紫外LED器件实现全无机气密封装，耐紫外、耐潮湿、耐腐蚀，气密性好。
本发明解决其技术问题的解决方案是：一种紫外LED器件的制造方法，包括以下步骤：
准备陶瓷基座：所述陶瓷基座具有一容腔，容腔上部设有一凹槽，所述凹槽侧壁通过溅射、蒸镀或者共烧设有金属层一；
固定LED芯片：将紫外LED芯片通过固晶、打线工艺固定在陶瓷基座的容腔底部；
准备玻璃盖板：所述玻璃盖板的外周通过压合、电镀或化学镀形成金属层二；
装配：将上述准备好的玻璃盖板玻置于固定好LED芯片的陶瓷基座的凹槽内；
熔封：通过电磁感应加热或者激光加热实现金属层一和金属层二的熔封，从而实现紫外LED器件的气密封装。
作为本发明所述技术方案的一种改进，所述陶瓷基座为氧化铝陶瓷基座。
作为本发明所述技术方案的一种改进，所述玻璃盖板为透过率＞80％，折射率为1.4～1.6的玻璃盖板，以便减少折射率差别，提高出光率。
作为本发明上述技术方案的一种改进，所述玻璃盖板为硼硅玻璃盖板或钠钙硅玻璃盖板。
作为本发明所述技术方案的一种改进，所述金属层一为铜膜层、锡膜层或银膜层。
作为本发明所述技术方案的一种改进，所述金属层一的厚度为10-30μm。
作为本发明所述技术方案的一种改进，所述金属层二为锡基合金材料，可以但不限于Sn、CuSn、SnAgCu、AuSn或AgSn金属层等。
作为本发明所述技术方案的一种改进，所述金属层二的厚度为10~200μm。
作为本发明所述技术方案的一种改进，所述“装配”步骤，还包括在玻璃盖板和凹槽之间的空隙内套设一焊料环的步骤。焊料环的组分为本领域技术人员根据金属层一和金属层二的成分配制而成的低温焊料压制而成。也可以采用已有的低温锡合金焊料压制而成。
作为本发明所述技术方案的一种改进，所述“熔封”步骤，还包括对加热熔封之前的陶瓷基座的容腔内抽真空的步骤；或者，还包括对加热熔封之前的陶瓷基座的容腔内抽真空，然后填充保护性气体的步骤。这样密封后的器件容腔内为真空或者填充有保护气体，可以进一步保护LED芯片不被水汽等腐蚀。
本发明的有益效果是：本发明的制造方法，通过在陶瓷基座和玻璃盖板的结合部，设置金属层，然后采用电磁感应加热或者激光的方式使金属层熔融，实现金属层的低温熔封，得到了全无机封装的紫外LED器件，提高了器件的气密性，耐腐蚀，耐紫外，延长了器件使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，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。
图1是本发明的紫外LED器件的制造方法实施方式一的流程示意图；
图2是本发明的紫外LED器件的制造方法实施方式二的流程示意图；
图3是本发明的紫外LED器件电磁感应加热熔封示意图；
图4是本发明的紫外LED器件激光加热熔封示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，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，均属于本发明保护的范围。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
本发明的制造方法的步骤，并不一定完全按照顺序进行，本领域技术人员可以根据需要进行相应调整；具体地可以参照一下实施方式进行。
实施方式一：
参照图1，一种紫外LED器件的制造方法，包括以下步骤：
准备陶瓷基座1：陶瓷基座1具有一容腔11，容腔11上部设有一凹槽12，凹槽12侧壁通过溅射、蒸镀或者共烧设有金属层一13。金属层一13可以为铜膜层、锡膜层或银膜层。此处所述的铜膜层、锡膜层、银膜层并不包括仅仅由铜、锡或银形成的金属层，还包括以铜、锡、银为主要成分的合金形成的膜层。优选地，金属层一13的厚度为10-30μm，如可以是10μm、20μm、25μm、30μm等。
固定LED芯片3：将紫外LED芯片3通过固晶、打线工艺固定在陶瓷基座1的容腔11底部。
准备玻璃盖板2：玻璃盖板2的外周通过压合、电镀或化学镀形成金属层二21。金属层二21优选为锡基合金材料，以具有较低的熔点，便于焊接。优选地，金属层二7为Sn、CuSn、SnAgCu、AuSn或AgSn金属层。厚度可以在10-200μm，根据采用的工艺、材料及配合金属层一13的材料来选择。
装配：将上述准备好的玻璃盖板2玻置于固定好LED芯片3的陶瓷基座1的凹槽12内。
熔封：通过电磁感应加热或者激光实现金属层一13和金属层二21的熔封，从而实现紫外LED器件的气密封装。
实施方式二
或者，作为改进，为了更好的实现熔封，本发明的制造方法可以参考如图2所示的流程图。
准备陶瓷基座1：陶瓷基座1具有一容腔11，容腔11上部设有一凹槽12，凹槽12侧壁通过溅射、蒸镀或者共烧设有金属层一13；金属层一13可以为铜膜层、锡膜层或银膜层。此处所述的铜膜层、锡膜层、银膜层并不包括仅仅由铜、锡或银形成的金属层，还包括以铜、锡、银为主要成分的合金形成的膜层。优选地，金属层一13的厚度为10-30μm，如可以是10μm、20μm、25μm、30μm等。
固定LED芯片3：将紫外LED芯片3通过固晶、打线工艺固定在陶瓷基座1的容腔11底部。
准备玻璃盖板2：玻璃盖板2的外周通过压合、电镀或化学镀形成金属层二21。金属层二21优选为锡基合金材料，以具有较低的熔点，便于焊接。优选地，金属层二7为Sn、CuSn、SnAgCu、AuSn或AgSn金属层。厚度可以在10-200μm，根据采用的工艺、材料及配合金属层一13的材料来选择。
准备焊料环4：焊料环的组分为本领域技术人员根据金属层一和金属层二的成分配制而成的低温焊料压制而成。也可以采用已有的低温锡合金焊料压制而成；焊料环4的形状由凹槽12和玻璃盖板2的形状决定。
装配：将上述准备好的玻璃盖板2玻置于固定好LED芯片3的陶瓷基座1的凹槽12内，并在玻璃盖板2和凹槽12之间的空隙内套设焊料环4。
熔封：通过电磁感应加热或者激光实现金属层一13和金属层二21的熔封，从而实现紫外LED器件的气密封装。
上述实施方式中的陶瓷基座1可以是常用于LED封装的任意陶瓷基座，优选为氧化铝陶瓷基座，强度、散热、耐腐蚀等各方面综合性能较佳。
玻璃盖板2优选为透过率＞80％，折射率为1.4～1.6的玻璃盖板，以便减少折射率差别，保证最终封装后器件的出光率。可以但不限于，钠钙硅玻璃、硼硅玻璃等。
上述实施方式中，熔封步骤可以采用电磁感应加热或者激光加热的方式；如图3~4所示。
熔封可以在空气气氛下进行，或者真空，或者保护气体氛围中进行，即在加热熔封之前可以对陶瓷基座的容腔内抽真空处理；或者，抽真空后在空腔内填充保护性气体。如保护性气体可以是氮气、氩气等。这样密封后的器件容腔内为真空或者填充有保护气体，可以进一步保护LED芯片不被水汽等腐蚀。
需要特别说明的是，虽然本发明只针对紫外LED封装进行了说明和例证，但本发明的制造方法同样适合不宜采用有机材料(如环氧和硅胶)封装的白光LED器件制造，解决这些白光LED器件在恶劣环境(如高温、高湿等)下材料易老化变质的问题。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明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发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，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。

Claims (10)

1.一种紫外LED器件的制造方法，包括以下步骤：
准备陶瓷基座：所述陶瓷基座具有一容腔，容腔上部设有一凹槽，所述凹槽侧壁通过溅射、蒸镀或者共烧设有金属层一；
固定LED芯片：将紫外LED芯片通过固晶、打线工艺固定在陶瓷基座的容腔底部；
准备玻璃盖板：所述玻璃盖板的外周通过压合、电镀或化学镀形成金属层二；
装配：将上述准备好的玻璃盖板玻置于固定好LED芯片的陶瓷基座的凹槽内；
熔封：通过电磁感应加热或者激光加热实现金属层一和金属层二的熔封，从而实现紫外LED器件的气密封装。
2.根据权利要求1所述的紫外LED器件的制造方法，其特征在于，所述陶瓷基座为氧化铝陶瓷基座。
3.根据权利要求1所述的紫外LED器件的制造方法，其特征在于，所述玻璃盖板为透过率＞80％，折射率为1.4～1.6的玻璃盖板。
4.根据权利要求3所述的紫外LED器件的制造方法，其特征在于，所述玻璃盖板为硼硅玻璃盖板或钠钙硅玻璃盖板。
5.根据权利要求1所述的紫外LED器件的制造方法，其特征在于，所述金属层一为铜膜层、锡膜层或银膜层。
6.根据权利要求1所述的紫外LED器件的制造方法，其特征在于，所述金属层一的厚度为10-30μm。
7.根据权利要求1所述的紫外LED器件的制造方法，其特征在于，所述金属层二为锡基合金材料金属层。
8.根据权利要求1所述的紫外LED器件的制造方法，其特征在于，所述金属层二的厚度为10~200μm。
9.根据权利要求1所述的紫外LED器件的制造方法，其特征在于，所述“装配”步骤中，还包括在玻璃盖板和凹槽之间的空隙内套设一焊料环的步骤。
10.根据权利要求1所述的紫外LED器件的制造方法，其特征在于，所述“熔封”步骤中，还包括对加热熔封之前的陶瓷基座的容腔内抽真空的步骤；或者，还包括对加热熔封之前的陶瓷基座的容腔内抽真空，然后填充保护性气体的步骤。
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