CN110197865B - 一种液体封装的深紫外led封装器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液体封装的深紫外LED封装器件及制备方法，所述深紫外LED封器件包括基板、支架、深紫外LED芯片、透镜、以及硅油；所述支架位于所述基板上，所述支架的底部设有所述深紫外LED芯片，所述透镜位于所述支架上，且所述支架与所述透镜围合成一密闭空间，所述深紫外LED芯片位于所述密闭空间内且所述密闭空间内填充有硅油；本发明提供的液体封装的深紫外LED封器件，可以提高芯片光提取效率，且硅油材料本身在深紫外LED波段具有折射率匹配，透过率高，可靠性良好的性能。制作工艺流程简单，使用方便，适用于规模生产，在深紫外LED灯珠的封装中具有非常广阔的应用前景。

Description

一种液体封装的深紫外LED封装器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及LED封装技术领域，特别涉及一种液体封装的深紫外LED封装器件及其制备方法。

背景技术

基于AlGaN的深紫外LED(λ<300nm)由于其广泛的潜在应用，如消毒，空气和水净化，作为一种新型光源，在消毒，化学分解，水和空气净化以及食品安全控制方面可取代传统的汞基紫外灯。然而目前常用的传统深紫外LED封装灯珠中，芯片固晶在陶瓷支架金属上，灯珠上方顶部采用石英玻璃封面，因此在灯珠内部产生一个密闭腔体。传统深紫外LED灯珠封装结构中，该密闭腔体内除设有深紫外LED芯片外还存在空腔，深紫外LED芯片与空腔内的空气之间折射率差异较大，导致界面处部分光线全反射效应较强，不利于深紫外LED芯片出光。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种液体封装的深紫外LED封装器件及方法，可以提高芯片光提取效率。

本发明是这样实现的：

本发明的目的之一在于提供一种液体封装的深紫外LED封装器件，包括基板、支架、深紫外LED芯片、透镜、以及硅油；所述支架位于所述基板上，所述支架的底部设有所述深紫外LED芯片，所述透镜位于所述支架上，所述支架与所述透镜围合成一密闭空间，所述深紫外LED芯片位于所述密闭空间内且所述密闭空间内填充有硅油。

本发明的目的之二在于提供一种液体封装的深紫外LED封装器件的制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1、制备基板、支架；

步骤2、使用固晶机，使得深紫外LED芯片安装到所述支架上；

步骤3、采用点胶机，在所述支架内填充满硅油；

步骤4、将透镜盖在所述支架的上表面，置于真空环境下排出空气后，烧结固化即可。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、与传统的无填充深紫外LED封装器件相比，本发明提供的一种液体封装的深紫外LED封装器件，可以提高芯片光提取效率，且硅油材料本身在深紫外LED波段具有折射率匹配，透过率高，可靠性良好的性能。

2、本发明提供的一种液体封装的深紫外LED封装器件的制备方法，制作工艺流程简单，使用方便，适用于规模生产，在深紫外LED灯珠的封装中具有非常广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种液体封装的深紫外LED封装器件的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种液体封装的深紫外LED封装器件的结构示意图；

其中图中1、基板；2、支架；21、底板；22、环形侧壁；23、下凹空腔；3、深紫外LED芯片；4、透镜；5、硅油。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例提供一种液体封装的深紫外LED封装器件，包括基板1、支架2、深紫外LED芯片3、透镜4、以及硅油5；所述支架2位于所述基板1上，所述支架2的底部设有所述深紫外LED芯片3，所述透镜4位于所述支架2上，且所述支架2与所述透镜4围合成一密闭空间，所述深紫外LED芯片3位于所述密闭空间内且所述密闭空间内填充有硅油。

所述支架2包括底板21和环形侧壁22，所述底板21和环形侧壁22围合形成一开口向上的下凹空腔，所述底板21上设有所述深紫外LED芯片，所述支架的环形侧壁22上设有用于封堵所述下凹空腔的所述透镜4，所述底板21、环形侧壁22与所述透镜4围合成所述密闭空间。

与传统的无填充深紫外LED封装器件相比，本发明提供的一种液体封装的深紫外LED封装器件，填充硅油后可以提高芯片光提取效率，硅油材料本身在深紫外LED波段具有折射率匹配，透过率高，可靠性良好的性能。

硅油是在室温下保持液体状态的线型聚硅氧烷产品，本发明以二甲基聚硅氧烷为实例制作及说明，其它类型的硅油均在此发明权利要求范围内；在深紫外LED波段，硅油的折射率为1.487，透过率超过80％，硅油的主链由Si-O键合，具有高键合能，不容易被深紫外线破坏，这种特性使硅油材料本身在LED尤其是深紫外线波段范围内透明，因而可以应用在深紫外LED灯珠的封装性能提升中。可以大大降低全反射损失，从而增强LED的光提取效率。

此外，传统的深紫外LED灯珠内部不具有填充材料，与之对比的硅油填充后，灯珠内的热量可以通过硅油作为媒介传递，使用硅油的特提醒深紫外LED结构热阻下降，利于灯珠散热。

优选地，所述支架2的环形侧壁22上设有卡口，所述支架2通过所述卡口与所述透镜4相卡接。

优选地，所述支架2的底板21中部上设有向下凹陷的卡槽，所述深紫外LED芯片3的底部中部位于所述卡槽上。

优选地，所述底板21及所述深紫外LED芯片3的上表面，所述环形侧壁33内表面与所述透镜4下表面三者围合成的空腔内填充满所述硅油。即所述密闭空间内除去所述深紫外LED芯片的空腔均填充满有所述硅油。

优选地，所述支架为陶瓷金属支架，所述支架的表面均涂覆有金属反射层。

优选地，所述基板为陶瓷基板。

优选地，所述透镜为平面透镜(如图1所示)或半球透镜(如图2所示)。

本发明实施例提供一种液体封装的深紫外LED封装器件的制备方法如下：

所述方法包括如下步骤：

步骤1、制备基板、支架；

步骤2、使用固晶机，使得深紫外LED芯片安装到所述支架上并导通，深紫外LED芯片厚度为200-450um，芯片固晶后，其上方到透镜底部平面之间要预留出80-300um空间，供填充硅油和透镜封面；

步骤3、采用点胶机，在所述支架内填充满硅油，硅油填充后需要保证液面水平，硅油液面中部凹陷或凸起高度小于30um；硅油填充以后的生产流程都要保证支架材料水平，材料在点胶机，盖透镜机器上运动时，需要调整机器XY方向运动速度比例，例如ASM862自动盖透镜需要将XY方向运动速度比例调整到40以下，人员操作时也要保证材料水平，透镜封盖后方可任意倾斜灯珠；

步骤4、将透镜盖在所述支架的上表面，将整体结构放入真空箱，在真空环境下保持8-12min，排出空气，然后取出材料，烧结固化即可。

实施例1

该实施例为采用所述方法制备得到的深紫外LED封装器件，该实施例的透镜采用平面透镜，如图1所示。

实施例2

该实施例为采用所述方法制备得到的深紫外LED封装器件，该实施例的透镜采用半球透镜，具体采用60°半球透镜，如图2所示。

对比例1

该对比例除所述密闭空间内不填充硅油外，其余均同实施例1。

对比例2

该对比例除所述密闭空间内不填充硅油外，其余均同实施例2。

对比例3

该对比例填充的硅油替换为硅胶。实验表明硅胶在深紫外灯珠老化过程中稳定性不足，易出现开裂异常。

实验例

将实施例1-2以及对比例1-2的深紫外LED封装器件在不同驱动电流下，测试光功率，结果如表1所示。

表1

注：本数据中采用的芯片为30x30mil深紫外LED芯片，数据结果为3次实验结果的平均值。

由表1可知，实施例1-2在不同驱动电流下，与对比例1-2相比，测试光功率有显著优势。具体地：在100mA测试电流下，同采用平面透镜，实施例1的光功率比对比例1的光功率提升了27.2％；在100mA测试电流下，同采用半球透镜，实施例2的光功率比对比例2的光功率提升了29.3％。表明本发明提供的一种液体封装的深紫外LED封装器件及方法，可以提高芯片光提取效率。

与硅胶(对比例3)相比，本实施例填充硅油的优势和难点：

最主要的优势是硅油材料在UVC具有高透光率，而硅胶在老化1000H就发现贴合芯片处硅胶开裂，导致在UVC封装领域无法长时间使用，而硅油填充就不存在开裂的问题。

硅油封装的难点：

1、硅油填充后，其流动性较强，且无法固化，易溢出封装材料碗杯，所以需要硅油填充以后的生产流程都要保证支架材料水平，材料在点胶机，盖透镜机器上运动时，需要调整机器XY方向运动速度比例，例:ASM862自动盖透镜需要将XY方向运动速度比例调整到40及以下，人员操作时也要保证材料水平，透镜封盖后方可任意倾斜灯珠。

2、如何保证灯珠内填充满硅油且无气泡，如果封装过程中硅油内部有气泡，气泡会在液态的硅油内移动，影响光功率和出光性能。实际操作中首先需要调整好点胶机的吐胶时间和压力(具体地，吐胶压力应小于100kPa，吐胶时间视试样硅油填充高度匹配，保证硅油填充后硅油液面中部凹陷或凸起高度小于30um)，硅油填充后需要保证硅油液面与透镜封盖底面水平，硅油液面中部凹陷或凸起高度小于30um，盖上透镜后，需要把材料放入真空箱，在真空环境下保持8-12min，排尽内部空气，满足以上要求的情况下是完全具备量产可行性的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种液体封装的深紫外LED封装器件，其特征在于，包括基板、支架、深紫外LED芯片、透镜、以及硅油；所述支架位于所述基板上，所述支架的底部设有所述深紫外LED芯片，所述透镜位于所述支架上，且所述支架与所述透镜围合成一密闭空间，所述深紫外LED芯片位于所述密闭空间内且所述密闭空间内填充有硅油；

所述支架包括底板和环形侧壁，所述底板和环形侧壁围合形成一开口向上的下凹空腔，所述底板上设有所述深紫外LED芯片，所述支架的环形侧壁上设有用于封堵所述下凹空腔的所述透镜，所述底板、环形侧壁与所述透镜围合成所述密闭空间；所述底板及所述深紫外LED芯片的上表面，所述环形侧壁内表面与所述透镜下表面三者围合成的空腔内填充满所述硅油；所述支架的环形侧壁上设有卡口，所述支架通过所述卡口与所述透镜相卡接；所述支架的底板中部上设有向下凹陷的卡槽，所述深紫外LED芯片的底部中部位于所述卡槽上；

所述液体封装的深紫外LED封装器件按如下方法封装：

步骤1、制备基板、支架；

步骤2、使用固晶机，使得深紫外LED芯片安装到所述支架上并导通，深紫外LED芯片厚度为200-450um，所述深紫外LED芯片固晶后，其上方到透镜底部平面之间要预留出80-300um空间，供填充硅油和透镜；

步骤3、采用点胶机，在所述支架内填充满硅油，硅油填充后需要保证液面水平，硅油液面中部凹陷或凸起高度小于30um；

步骤4、将透镜盖在所述支架的上表面，将盖透镜时XY方向运动速度比例调整到40及以下；放入真空箱，在真空环境下保持8-12min，排出空气，然后取出烧结固化即可。

2.根据权利要求1所述的液体封装的深紫外LED封装器件，其特征在于，所述支架为陶瓷金属支架，所述支架的表面均涂覆有金属反射层。

3.根据权利要求1所述的液体封装的深紫外LED封装器件，其特征在于，所述基板为陶瓷基板。

4.根据权利要求1所述的液体封装的深紫外LED封装器件，其特征在于，所述透镜为平面透镜或半球透镜。

5.一种权利要求1-4任一所述的深紫外LED封装器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1、制备基板、支架；

步骤2、使用固晶机，使得深紫外LED芯片安装到所述支架上并导通，深紫外LED芯片厚度为200-450um，所述深紫外LED芯片固晶后，其上方到透镜底部平面之间要预留出80-300um空间，供填充硅油和透镜；

步骤3、采用点胶机，在所述支架内填充满硅油，硅油填充后需要保证液面水平，硅油液面中部凹陷或凸起高度小于30um；

步骤4、将透镜盖在所述支架的上表面，将盖透镜时XY方向运动速度比例调整到40及以下；放入真空箱，在真空环境下保持8-12min，排出空气，然后取出烧结固化即可。

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