CN106058022A - 无机封装的发光装置及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无机封装的发光装置及其封装方法，无机封装的发光装置包括LED芯片和碗杯，碗杯形成有安装凹槽，LED芯片包括衬底和发光器件，LED芯片位于安装凹槽中，所述LED芯片与所述安装凹槽的侧壁之间形成主封装区域，所述主封装区域中设置有无机材料填充层，所述无机材料填充层和所述衬底将所述发光器件密封封装在所述安装凹槽中。采用金属填充层与LED芯片自身的衬底实现对发光器件的封装，无需采用硅胶等有机材料，并且，也节省了玻璃盖板的使用，金属填充层具有更好的连接可靠性，并且，金属填充层为无机物，不会因紫外线照射而产生老化，确保LED芯片能够牢固可靠的封装在碗杯中，实现提高无机封装的发光装置的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及LED发光技术，尤其涉及一种无机封装的发光装置及其封装方法。
背景技术
紫外线对细菌、病毒的杀灭作用一般在几秒内完成，而对于传统氯气和臭氧消毒方法要达到紫外线的效果需要20分钟以上。紫外线消毒技术在所有消毒技术中，杀菌广谱性最高，几乎对所有的细菌、病毒都有高效杀灭作用。随着技术的进步，深紫外LED光源具有功耗低、寿命长、无污染，深紫外LED光源的波长是可以通过半导体材料生产工艺进行调整，通过波长的调整科学家发现深紫外线还有更广泛的应用例如皮肤治疗、军事遥感等。而对于LED光源来说，通常包括碗杯和LED芯片，LED芯片通常包括衬底和发光器件，LED芯片在封装到碗杯的过程中，需要外加玻璃盖板配合硅胶实现LED芯片整体封装到碗杯中，但是，LED光源发出的紫外光都会对硅胶等有机材料产生影响，硅胶长期被紫外照射后会老化，最后致使LED芯片外部的玻璃盖板脱落。如何设计一种稳定性和可靠性高并提高出光效率的LED光源是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种无机封装的发光装置及其封装方法，实现提高无机封装的发光装置的稳定性和可靠性，并提高出光效率。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种无机封装的发光装置，包括LED芯片和碗杯，所述碗杯形成有安装凹槽，所述LED芯片包括衬底和发光器件，所述LED芯片位于所述安装凹槽中，所述LED芯片与所述安装凹槽的侧壁之间形成主封装区域，所述主封装区域中设置有无机材料填充层，所述无机材料填充层和所述衬底将所述发光器件密封封装在所述安装凹槽中。
进一步的，所述衬底形成有外延伸部，所述外延伸部与所述碗杯之间还形成副封装区域，所述副封装区域中也设置有所述无机材料充层。
进一步的，所述无机材料充层为无机绝缘层；或者，所述无机材料充层为金属填充层，所述发光器件的侧部形成有绝缘保护层。
进一步的，所述金属填充层为铝填充层，所述铝填充层的内表面形成反光面。
进一步的，所述安装凹槽呈喇叭口结构。
进一步的，所述衬底为石英玻璃或蓝宝石或氮化铝；和/或，所述绝缘保护层由二氧化硅或三氧化二铝材料制成。
进一步的，所述LED芯片的底部还设置有基板，所述基板上形成有两个导电部，所述导电部与所述LED芯片对应的电极连接。
进一步的，所述电极与所述导电部通过共金工艺焊接到一起，并且，所述LED芯片与所述基板之间形成封装所述电极的绝缘封装层。
进一步的，所述衬底的出光面形成有透镜结构。
进一步的，所述LED芯片为深紫外LED芯片。
本发明还提供一种无机封装的发光装置的封装方法，具体方法为：
步骤1、将LED芯片放入到碗杯的安装凹槽中，使得LED芯片与安装凹槽的侧壁之间形成封装区域；
步骤2、在封装区域中形成无机材料填充层，无机材料填充层和LED芯片的衬底将发光器件封装在安装凹槽中。
进一步的，所述无机材料填充层为无机绝缘层；所述步骤2具体为：通过化学沉淀或蒸镀工艺在封装区域中形成无机绝缘层，无机绝缘层和LED芯片的衬底将发光器件封装在安装凹槽中。
进一步的，所述无机材料填充层为金属填充层，所述步骤2具体为：将液态金属材料注入到封装区域中，冷却凝固后形成金属填充层，金属填充层和LED芯片的衬底将发光器件封装在安装凹槽中。
进一步的，所述无机材料填充层为金属填充层，所述步骤2具体为：将固态金属材料放入到封装区域中，固态金属材料焊接在LED芯片和碗杯之间形成金属填充层，金属填充层和LED芯片的衬底将发光器件封装在安装凹槽中。
进一步的，所述方法在步骤1之前还包括步骤10、在LED芯片的发光器件侧部形成有绝缘保护层。
进一步的，所述步骤10具体为：采用蒸镀处理工艺在LED芯片的发光器件侧部形成有绝缘保护层。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供的无机封装的发光装置及其封装方法，通过液态无机材料形成的无机材料填充层配合衬底将LED芯片的发光器件密封封装在碗杯中，采用无机材料填充层与LED芯片自身的衬底实现对发光器件的封装，无需采用硅胶等有机材料，并且，也节省了玻璃盖板的使用，无机材料填充层具有更好的连接可靠性，并且，无机材料填充层为无机物，不会因紫外线照射而产生老化，确保LED芯片能够牢固可靠的封装在碗杯中，实现提高无机封装的发光装置的稳定性和可靠性。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明无机封装的发光装置实施例的结构示意图一；
图2为本发明无机封装的发光装置实施例的结构示意图二；
图3为本发明无机封装的发光装置实施例的使用状态参考图一；
图4为本发明无机封装的发光装置实施例的使用状态参考图二。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例无机封装的发光装置，包括LED芯片1和碗杯2，所述碗杯2形成有安装凹槽（未图示），LED芯片1包括衬底11和发光器件10，所述LED芯片1位于所述安装凹槽中，所述LED芯片1与所述安装凹槽的侧壁之间形成主封装区域21，所述主封装区域21中设置有无机材料填充层4，无机材料填充层4和所述衬底11配合将所述发光器件10封装在所述安装凹槽中。
具体而言，本实施例无机封装的发光装置采用无机材料进行封装，其中，无机材料形成的无机材料填充层4可以是无机绝缘层或金属填充层，而无机绝缘层可以采用蒸镀二氧化硅、化学沉淀无机盐碳酸钙或者化学沉淀硫酸钡；金属填充层可以采用液态金属冷却获得，或者，采用固态金属材料焊接形成。以采用液态的金属材料为例，进行说明。LED芯片1放置在碗杯2形成的安装凹槽中后，将液态无机材料注入到LED芯片1与安装凹槽的侧壁之间形成主封装区域21中，待液态无机材料冷却凝固后，形成的无机材料填充层4配合衬底11将发光器件10密封封装在碗杯1中，以完成LED芯片1的封装。在实际使用过程中，由于无机材料填充层4为无机物，无机材料填充层4不会因照射紫外线而产生老化的现象，同时，无机材料填充层4与衬底11配合将发光器件10密封封装在碗杯1中，实现了LED芯片1的无机封装目的，无需采用硅胶等有机材料进行封装，其可靠性更高，确保LED芯片1的封装可靠性。其中，为了满足液态金属封装的要求，发光器件10在其侧部形成有绝缘保护层3。具体的，所述无机材料填充层4可以优选采用铝材料制成形成铝填充层，所述铝填充层的内表面形成反光面，由于铝材料对紫外光具有较好的反射效果，无机材料填充层4的内壁将形成反光面，无机材料填充层4能够有效的将LED芯片1投射到侧壁的光反射出，有效的提高了出光效率。
其中，LED芯片1顶部用于出光的衬底可以采用石英玻璃或蓝宝石或氮化铝。而为了便于LED芯片1进行电路连接， LED芯片1的底部还设置有基板12，所述基板12上形成有两个导电部（未图示），所述导电部与所述LED芯片1对应的电极连接。具体的，LED芯片1和基板12之间的电连接实现方式可以通过共金工艺焊接到一起，然后，采用绝缘材料将电极和基板封装保护起来以防止短路。而本实施例中的LED芯片1为深紫外LED芯片1，由于深紫外LED芯片1产生的紫外线对有机封装材料照射容易产生老化，通过采用上述无机材料封装，能够提高LED芯片1的封装可靠性。
进一步的，如图2所示，所述LED芯片1的衬底11形成有外延伸部111，所述外延伸部111与所述碗杯2之间还形成副封装区域22，所述副封装区域22中也设置有无机材料填充层41。具体的，LED芯片1的衬底11形成的外延伸部111能够覆盖住整个碗杯2，一方面，较大面积的衬底11可以获得更大的出光面积以进一步的提高出光效率，另一方面，衬底11利用其外延伸部111可以遮挡住所述碗杯2的杯口，可以对LED芯片1的发光部分保护的更加完善；优选的，衬底11的出光面为透镜结构，以最大限度的提高出光率。
如图3和图4所示，在实际使用过程中，碗杯2设置在支架5上，通过支架5安装到具体的使用设备中，而支架5上设置有外接电极6，外接电极6与基板12上的导电部对应连接，以通过外接电极6实现供电。
本发明还提供一种LED光源的封装方法，具体方法为：
步骤1、将LED芯片放入到碗杯的安装凹槽中，使得LED芯片与安装凹槽之间形成封装区域。具体的，将基板放置在安装凹槽中后，在基板的两个电极位置处设置有导电部（可以为导电胶或者其他金属薄膜），将LED芯片固定在基板上，LED芯片的电极共金工艺焊接到一起基板的导电部，然后，采用绝缘材料将电极和基板连接密封。
步骤2、在封装区域中形成无机材料填充层，无机材料填充层和LED芯片的衬底将发光器件封装在安装凹槽中。具体的，无机材料形成的无机材料填充层4可以是无机绝缘层或金属填充层。对于无机绝缘层而言，可以通过化学沉淀的工艺在封装区域中形成无机盐碳酸钙或者硫酸钡材料制成的无机绝缘层，或者，可以采用蒸镀工艺在封装区域中形成二氧化硅材料制成的无机绝缘层。对于金属填充层而言，可以将液态金属材料注入到封装区域中，冷却凝固后形成金属填充层，金属填充层和LED芯片的衬底将发光器件封装在安装凹槽中；或者，将固态金属材料放入到封装区域中，固态金属材料焊接在LED芯片和碗杯之间形成金属填充层，金属填充层和LED芯片的衬底将发光器件封装在安装凹槽中。其中，对于采用液态金属形成金属填充层，该封装方法在步骤1之前还包括步骤10、在LED芯片的侧部上形成绝缘保护层。具体的，LED芯片在加工过程中，可以在对具有LED芯片的电路板进行外延片切割后，进行二氧化硅蒸镀，使的LED芯片的发光单元顶部和四周都被二氧化硅包裹，再通过蚀刻将顶部的二氧化硅层去除，之后进行正常的芯片工艺，这样便可以获得侧部包裹有绝缘保护层的LED芯片。
本发明提供的无机封装的发光装置及其封装方法，通过在LED芯片上形成绝缘保护层对LED芯片进行保护，然后，通过液态金属形成的金属填充层配合衬底将LED芯片的发光器件密封封装在碗杯中，采用金属填充层与LED芯片自身的衬底实现对发光器件的封装，无需采用硅胶等有机材料，并且，也节省了玻璃盖板的使用，金属填充层具有更好的连接可靠性，并且，金属填充层为无机物，不会因紫外线照射而产生老化，确保LED芯片能够牢固可靠的封装在碗杯中，实现提高无机封装的发光装置的稳定性和可靠性；另外，金属材料能够对对紫外产生反射效果，能够最大程度的将LED芯片产生的光反射出，提高出光效率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (17)
1.一种无机封装的发光装置，包括LED芯片和碗杯，所述碗杯形成有安装凹槽，所述LED芯片包括衬底和发光器件，其特征在于，所述LED芯片位于所述安装凹槽中，所述LED芯片与所述安装凹槽的侧壁之间形成主封装区域，所述主封装区域中设置有无机材料填充层，所述无机材料填充层和所述衬底将所述发光器件密封封装在所述安装凹槽中。
2.根据权利要求1所述的无机封装的发光装置，其特征在于，所述衬底形成有外延伸部，所述外延伸部与所述碗杯的上部之间还形成副封装区域，所述副封装区域中也设置有所述无机材料充层。
3.根据权利要求1或2所述的无机封装的发光装置，其特征在于，所述无机材料充层为无机绝缘层；或者，所述无机材料充层为金属填充层，所述发光器件的侧部形成有绝缘保护层。
4.根据权利要求3所述的无机封装的发光装置，其特征在于，所述无机绝缘层为二氧化硅、无机盐碳酸钙或者硫酸钡。
5.根据权利要求1所述的无机封装的发光装置，其特征在于，所述无机材料充层为铝填充层，所述铝填充层的内表面形成反光面。
6.根据权利要求5所述的无机封装的发光装置，其特征在于，所述安装凹槽呈喇叭口结构。
7.根据权利要求3所述的无机封装的发光装置，其特征在于，所述衬底为石英玻璃或蓝宝石或氮化铝；和/或，所述绝缘保护层由二氧化硅或三氧化二铝材料制成。
8.根据权利要求1所述的无机封装的发光装置，其特征在于，所述LED芯片的底部还设置有基板，所述基板上形成有两个导电部，所述导电部与所述LED芯片对应的电极连接。
9.根据权利要求8所述的无机封装的发光装置，其特征在于，所述电极与所述导电部通过共金工艺焊接到一起，并且，所述LED芯片与所述基板之间形成封装所述电极的绝缘封装层。
10.根据权利要求1所述的无机封装的发光装置，其特征在于，所述衬底的出光面形成有透镜结构。
11.根据权利要求1所述的无机封装的发光装置，其特征在于，所述LED芯片为深紫外LED芯片。
12.一种无机封装的发光装置的封装方法，其特征在于，具体方法为：
步骤1、将LED芯片放入到碗杯的安装凹槽中，使得LED芯片与安装凹槽的侧壁之间形成封装区域；
步骤2、在封装区域中形成无机材料填充层，无机材料填充层和LED芯片的衬底将发光器件封装在安装凹槽中。
13.根据权利要求12所述的无机封装的发光装置的封装方法，其特征在于，所述无机材料填充层为无机绝缘层；所述步骤2具体为：通过化学沉淀或蒸镀工艺在封装区域中形成无机绝缘层，无机绝缘层和LED芯片的衬底将发光器件封装在安装凹槽中。
14.根据权利要求12所述的无机封装的发光装置的封装方法，其特征在于，所述无机材料填充层为金属填充层，所述步骤2具体为：将液态金属材料注入到封装区域中，冷却凝固后形成金属填充层，金属填充层和LED芯片的衬底将发光器件封装在安装凹槽中。
15.根据权利要求12所述的无机封装的发光装置的封装方法，其特征在于，所述无机材料填充层为金属填充层，所述步骤2具体为：将固态金属材料放入到封装区域中，固态金属材料焊接在LED芯片和碗杯之间形成金属填充层，金属填充层和LED芯片的衬底将发光器件封装在安装凹槽中。
16.根据权利要求14或15所述的无机封装的发光装置的封装方法，其特征在于，所述方法在步骤1之前还包括步骤10、在LED芯片的发光器件侧部形成有绝缘保护层。
17.根据权利要求16所述的无机封装的发光装置的封装方法，其特征在于，所述步骤10具体为：采用蒸镀处理工艺在LED芯片的发光器件侧部形成有绝缘保护层。
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