CN108417690B - 一种发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种发光二极管。所述发光二极管包括：玻璃盖板、陶瓷基板、发光二极管芯片和电路结构层；其中，所述陶瓷基板开设有凹槽，所述玻璃盖板的形状与所述凹槽的形状匹配，且所述玻璃盖板盖设在所述凹槽上；在所述陶瓷基板的与所述玻璃盖板接触的表面处设置有釉料层；在所述玻璃盖板的与所述凹槽接触的表面处设置有玻璃浆料层，所述玻璃浆料层用于将所述玻璃盖板与所述陶瓷基板熔接在一起；所述发光二极管芯片设置在所述凹槽内，且所述发光二极管芯片与所述电路结构层连接。本发明提供的发光二极管，在陶瓷基板表面制作平滑的釉料层，使用玻璃浆料来实现玻璃盖板与陶瓷基板的低温紧密熔接，降低了工艺复杂性的同时又提高了发光二极管的封装气密性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及照明领域，特别是涉及一种发光二极管。
背景技术
现有的LED灯大多使用环氧树脂和激光进行封装。一方面，环氧树脂在紫外光照射以及高温的条件下下容易发生老化，影响LED的封装气密性和出光效率。另一方面，激光封装一般是直接使用玻璃浆料进行封装，或者在盖板与基板之间镀金属层，但是在陶瓷基板和玻璃盖板表面镀金属层的过程复杂，成本高，且金属层与陶瓷基板，玻璃盖板的结合力较差，容易发生脱落，影响器件的气密性和可靠性。而且，由于陶瓷基板表面的粗糙度较大，且存在许多的空隙，直接使用玻璃浆料来实现陶瓷基板与玻璃盖板的键合容易形成空隙，玻璃浆料分布不均匀还会造成局部应力过大，从而导致器件的气密性和可靠性较差。
因此，如何提高发光二极管的封装气密性和可靠性，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种发光二极管，在陶瓷基板表面制作平滑的釉料层，使用玻璃浆料来实现玻璃盖板与陶瓷基板的低温紧密熔接，降低了工艺复杂性的同时又提高了发光二极管的封装气密性和可靠性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种发光二极管，所述发光二极管包括：玻璃盖板、陶瓷基板、发光二极管芯片和电路结构层；其中，
所述陶瓷基板开设有凹槽，所述玻璃盖板的形状与所述凹槽的形状匹配，且所述玻璃盖板盖设在所述凹槽上；
在所述陶瓷基板的与所述玻璃盖板接触的表面处设置有釉料层；在所述玻璃盖板的与所述凹槽接触的表面处设置有玻璃浆料层，所述玻璃浆料层用于将所述玻璃盖板与所述陶瓷基板熔接在一起；
所述发光二极管芯片设置在所述凹槽内，且所述发光二极管芯片与所述电路结构层连接。
可选的，所述电路结构层具体包括：电路层、导电片和键合线；其中，
所述导电片设置在所述陶瓷基板上，所述电路层设置在所述凹槽的底部，所述电路层通过所述键合线与所述发光二极管芯片连接，所述导电片与所述电路层连接，且所述导电片用于与所述发光二极管的外部电路连接。
可选的，所述玻璃盖板的材质为石英玻璃。
可选的，所述石英玻璃的折射率的范围是1.45-1.55。
可选的，所述陶瓷基板为氧化铝陶瓷基板。
可选的，所述玻璃浆料层的成分包括：玻璃粉、二氧化硅粉末、有机溶剂和填料。
可选的，所述釉料层的成分包括：SiO2、Al2O3、CaO、Li2O、Na2O和K2O。
可选的，SiO2和Al2O3的摩尔比的范围是6:1到10:1。
可选的，所述玻璃浆料层的热膨胀系数与所述釉料层的热膨胀系数的差小于设定阈值。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的发光二极管，在陶瓷基板与玻璃盖板接触的表面处设置有平滑的釉料层，使用玻璃浆料来实现玻璃盖板与陶瓷基板的紧密熔接，从而能够避免因陶瓷基板表面不平整引起的间隙问题，或者金属层结合力过小造成的脱落问题，从而确保发光二极管的封装气密性和可靠性。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的发光二极管的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
本发明的目的是提供一种发光二极管，在陶瓷基板表面制作平滑的釉料层，使用玻璃浆料来实现玻璃盖板与陶瓷基板的低温紧密熔接，降低了工艺复杂性的同时又提高了发光二极管的封装气密性和可靠性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的发光二极管的结构示意图。如图1所示，一种发光二极管，所述发光二极管包括：玻璃盖板1、陶瓷基板2、发光二极管芯片3和电路结构层4；其中，
所述玻璃盖板1的材质为石英玻璃，所述石英玻璃的折射率的范围是1.45-1.55。所述陶瓷基板2为氧化铝陶瓷基板，所述陶瓷基板2开设有凹槽，所述玻璃盖板1的形状与所述凹槽的形状匹配，且所述玻璃盖板1盖设在所述凹槽上。
在所述陶瓷基板2的与所述玻璃盖板1接触的表面处设置有釉料层5；在所述玻璃盖板1的与所述凹槽接触的表面处设置有玻璃浆料层6，所述玻璃浆料层6用于将所述玻璃盖板1与所述陶瓷基板2熔接在一起。
所述发光二极管芯片3通过固晶工艺固定在在陶瓷基板2的凹槽内，且所述发光二极管芯片3与所述电路结构层4连接。
可选的，所述发光二极管芯片3为无机发光二极管LED芯片或者有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)芯片。
本实施例中，所述玻璃浆料层6的成分包括：玻璃粉、二氧化硅粉末、有机溶剂和填料。其中，可选的有机溶剂包括：松油醇、醋酸丁基卡必醇、乙二醇、乙醚、醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、卵磷脂或者有机树脂。所述填料包括：Li2O、Na2O和K2O。所述釉料层5的成分包括：SiO2、Al2O3、CaO、Li2O、Na2O和K2O。SiO2和Al2O3的摩尔比的范围是6:1到10:1，优选地，SiO2和Al2O3的摩尔比的范围是9:1。同时，可通过调节Li2O、Na2O和K2O这三种粉末的用量，从而调节釉料的热膨胀系数，使釉料的热膨胀系数与玻璃浆料的热膨胀系数想接近，从而确保所述玻璃浆料层的热膨胀系数与所述釉料层的热膨胀系数的差小于设定阈值。可选的，所述设定阈值小于玻璃浆料层的热膨胀系数的15％，本实施例中，所述设定阈值为玻璃浆料层的热膨胀系数的10％。本实施例中，CaO在釉料层5中的摩尔比小于18％。
本实施例中，所述电路结构层4具体包括：电路层、导电片和键合线。其中，所述导电片设置在所述陶瓷基板2上，所述电路层设置在所述凹槽的底部，所述电路层通过所述键合线与所述发光二极管芯片3连接，所述导电片与所述电路层连接，且所述导电片用于与所述发光二极管的外部电路连接。
本发明采用丝网印刷技术将釉料印刷在陶瓷基板的键合区域，烧制成平滑的釉化表面形成釉料层5，并采用丝网印刷技术在玻璃盖板1的边缘印刷玻璃浆料层6，玻璃浆料层6的形状和位置与陶瓷基板2表面的釉料层5相对应。然后利用激光束熔化盖板与基板之间的玻璃浆料，实现玻璃与陶瓷基板的紧密熔接，从而确保发光二极管的气密性和可靠性。同时，因为激光束熔接过程中激光局部提供热量，因此可允许器件内部使用热敏感材料。
本发明提供的发光二极管的制备流程如下：
步骤1：将玻璃盖板清洗，去除表面油污，灰尘，并干燥。
步骤2：混合玻璃粉、二氧化硅粉末、有机溶剂和填料，然后将混合的浆料在三轴机上混合均匀。使用前，在离心机中充分离心，去除气泡。
步骤3：通过丝网印刷机将调制好的玻璃浆料印刷在玻璃盖板的指定区域。
步骤4：将印刷好的玻璃盖板放置在烤炉中，阶梯性升温，烧制成玻璃浆料层6。
步骤5：打磨所述陶瓷基板2的边缘，降低陶瓷表面的粗糙度，并将陶瓷基板2清洗，去除表面油污，灰尘，并干燥。
步骤6：混合SiO2、Al2O3、CaO(摩尔比小于18％)、Li2O，Na2O、K2O，然后将混合的釉料在三轴机上混合均匀。使用前，在离心机中充分离心，去除气泡。
步骤7：通过丝网印刷机或者喷涂方式将调制好的釉料印刷在陶瓷基板的指定区域
步骤8：将印刷好的陶瓷基板2放置在烤炉中，阶梯性升温，烧制成玻璃质的釉料层5。
步骤9：将所述玻璃盖板1上玻璃浆料层6与釉料层5对接，放置于激光封装平台的移动平台上，启动激光束熔接软件。
步骤10：设置封装参数。激光器发出波长为980nm的高能激光束，激光束移动速度8mm/s，封装拐角处圆角半径为1.5mm，将激光器设置在开环工作模式下工作，即保证激光器功率稳定。
步骤11：通过CCD捕获预设点，定位样品位置，移动平台将样品移动到预定位置，开始封装。封装过程为三个循环，第一圈先设置加热功率为3.5％对于封装区域进行预热，第二圈设置加热功率为6％进行加热，通过激光束提供的能量，融化玻璃浆料，实现上下玻璃盖板1与陶瓷基板2的熔接封装。第三圈设置加热功率为4.5％对于样品进行退火一次，降低玻璃盖板1与陶瓷基板2之间的热应力。
本发明提供的基于陶瓷基板表面光滑材料层的激光封装发光二极管，使用玻璃盖板1与陶瓷基板2的低温熔接，不仅能够降低工艺复杂性，同时还能有效提高发光二极管的封装气密性和可靠性，从而极大地延长了LED的使用寿命，降低了封装成本，具有广泛的应用前景。
同时，本发明提出的封装方法不仅能够用于LED的封装，还可用于OLED的封装，以及各种需要陶瓷与玻璃熔接的器件。该方案能够有效的提高器件封装的气密性和可靠性，并且允许器件内部使用温度敏感材料，拓宽了工艺范围，具有广泛的应用前景。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括：玻璃盖板、陶瓷基板、发光二极管芯片和电路结构层；其中，
所述陶瓷基板开设有凹槽，所述玻璃盖板的形状与所述凹槽的形状匹配，且所述玻璃盖板盖设在所述凹槽上；
在所述陶瓷基板的与所述玻璃盖板接触的表面处设置有釉料层；在所述玻璃盖板的与所述凹槽接触的表面处设置有玻璃浆料层，所述玻璃浆料层用于将所述玻璃盖板与所述陶瓷基板熔接在一起；
所述发光二极管芯片设置在所述凹槽内，且所述发光二极管芯片与所述电路结构层连接。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述电路结构层具体包括：电路层、导电片和键合线；其中，
所述导电片设置在所述陶瓷基板上，所述电路层设置在所述凹槽的底部，所述电路层通过所述键合线与所述发光二极管芯片连接，所述导电片与所述电路层连接，且所述导电片用于与所述发光二极管的外部电路连接。
3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述玻璃盖板的材质为石英玻璃。
4.根据权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述石英玻璃的折射率的范围是1.45-1.55。
5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述陶瓷基板为氧化铝陶瓷基板。
6.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述玻璃浆料层的成分包括：玻璃粉、二氧化硅粉末、有机溶剂和填料。
7.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述釉料层的成分包括：SiO2、Al2O3、CaO、Li2O、Na2O和K2O。
8.根据权利要求7所述的发光二极管，其特征在于，SiO2和Al2O3的摩尔比的范围是6:1到10:1。
9.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述玻璃浆料层的热膨胀系数与所述釉料层的热膨胀系数的差小于设定阈值，所述设定阈值小于玻璃浆料层的热膨胀系数的15％。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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