CN111370374A - 一种深紫外led封装结构及其焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深紫外LED封装结构，包括支架、深紫外LED芯片和紫外透光石英玻璃盖板，所述支架包括安装槽，所述深紫外LED焊接在所述安装槽内，所述安装槽侧壁的上表面开设有微槽，所述紫外透光石英玻璃盖板凸设有与所述微槽适配的微凸结构，所述紫外透光石英玻璃盖板置于所述支架上，所述微凸结构嵌设在所述微槽内并通过激光热熔方式固定。本发明技术方案旨在提高封装结构的气密性，使其更加稳定，避免了采用有机封装带来的老化问题。
Description
技术领域
本发明涉及LED封装技术领域，特别涉及一种深紫外LED封装结构及其焊接方法。
背景技术
深紫外LED具有杀菌消毒的功能。在水杀菌、空气杀菌、表面杀菌方面有着非常广泛的用途。目前市面上对深紫外LED的封装形式主要还是有机封装，即在支架和石英玻璃之间使用有机物粘合剂或者有机物粘合剂与金锡的混合物通过回流焊等方式进行胶粘。并且由于紫外光的特点，封装结构中的有机物粘合剂在紫外光的照射下容易发生老化失去粘性，导致石英玻璃与支架之间粘结不牢固，气密性降低甚至引起石英玻璃脱落，缩短了灯珠的寿命。另外市面上也开始出现全无机的封装方式，即在支架和石英玻璃之间填充金锡合金材料，通过回流焊的方式形成金锡共晶。该方式受限于材料的差别，气密性也不稳定。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种深紫外LED封装结构，旨在提高封装结构的气密性，使其更加稳定，避免了采用有机封装带来的老化问题。
为实现上述目的，本发明提出的一种深紫外LED封装结构，包括支架、深紫外LED芯片和紫外透光石英玻璃盖板，所述支架包括安装槽，所述深紫外LED芯片焊接在所述安装槽内，所述安装槽侧壁的上表面开设有微槽，所述紫外透光石英玻璃盖板凸设有与所述微槽适配的微凸结构，所述紫外透光石英玻璃盖板置于所述支架上，所述微凸结构嵌设在所述微槽内并通过激光热熔方式固定。
优选地，所述微槽和所述微凸结构为连续式。
优选地，所述微槽和所述微凸结构的贴合面均为波浪结构或者锯齿结构。
优选地，所述支架的原材料为AlN陶瓷或Al2O3陶瓷。
一种上述的深紫外LED封装结构的焊接方法，包括如下几个步骤：
S1、将焊接好所述深紫外LED芯片的所述支架固定在制具上，将所述制具固定到激光加工设备上；
S2、将所述紫外透光石英玻璃盖板置于所述支架上，将所述微凸结构嵌入所述微槽内，所述激光加工设备的激光焦点对准所述微凸结构和所述微槽的贴合处；
S3、开启激光加工，所述激光加工设备的所述焦点绕所述贴合处移动1～50圈。
优选地，所述焦点为单焦点模式或多焦点模式。
与现有技术相比，本发明采用激光热熔的方式直接在紫外透光石英玻璃盖板和支架间形成原子键合，让封装支架和石英玻璃牢牢地键合在一起，避免了有机封装的老化问题，而且其气密性更好，更稳定。
同时预留了嵌合空间，方便释放由于激光热熔或者灯珠工作时发热引起的热应力。使用激光热熔的方式一次成形，减少了传统LED封装工艺中回流焊前的清洗工艺和金属/有机粘结剂物料；降低了工艺时间和物料成本。
采用紫外透光石英玻璃盖板与支架的嵌合结构，可实现封装过程中紫外透光石英玻璃盖板与支架的自定位，可替换掉紫外透光石英玻璃盖板封装时的定位制具或相关设备辅助配件，并且减少了大批量生产过程中定位差异、定位不准的风险。
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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明深紫外LED封装结构的示意图；
图2为本发明一实施例中支架的结构示意图；
图3为本发明另一实施例中支架的结构示意图；
图4位图1中A处的放大结构示意图；
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
本实施例提出的一种深紫外LED封装结构，如图1所示，包括支架100、深紫外LED芯片200和紫外透光石英玻璃盖板300，支架100包括安装槽110，深紫外LED芯片200焊接在安装槽110内，安装槽110侧壁的上表面开设有微槽111，紫外透光石英玻璃盖板300凸设有与微槽111适配的微凸结构211，紫外透光石英玻璃盖板300置于支架100上，微凸结构211嵌设在微槽111内并通过激光热熔方式固定。
优选地，如图2和图3所示，微槽111和微凸结构211为连续式。
优选地，如图4所示，A处为贴合面，微槽111和微凸结构211的贴合面均为波浪结构或者锯齿结构。
优选地，支架100的原材料为AlN陶瓷或AL2O3陶瓷。
一种上述的深紫外LED封装结构的焊接方法，包括如下几个步骤：
S1、将寒假好深紫外LED芯片200的支架100固定在制具上，将制具固定到激光加工设备上；
S2、将紫外透光石英玻璃盖板300置于支架100上，将微凸结构211嵌入微槽111内，激光加工设备的激光焦点对准微凸结构211和微槽111的贴合处；
S3、开启激光加工，激光加工设备的焦点绕贴合处移动1～50圈。
优选地，焦点为单焦点模式或多焦点模式。
与现有技术相比，本发明采用激光热熔的方式直接在紫外透光石英玻璃盖板300和支架100间形成原子键合，让封装支架100和紫外透光石英玻璃盖板300牢牢地键合在一起，避免了有机封装的老化问题，而且其气密性更好，更稳定。
同时预留了嵌合空间，方便释放由于激光热熔或者灯珠工作时发热引起的热应力。使用激光热熔的方式一次成形，减少了传统LED封装工艺中回流焊前的清洗工艺和金属/有机粘结剂物料；降低了工艺时间和物料成本。
采用紫外透光石英玻璃盖板300与支架100的嵌合结构，可实现封装过程中紫外透光石英玻璃盖板300与支架100的自定位，可替换掉紫外透光石英玻璃盖板300封装时的定位制具或相关设备辅助配件，并且减少了大批量生产过程中定位差异、定位不准的风险。
第一步：选用AlN或者Al2O3做原材料，在模具内压坯成型，支架100外侧设有微槽111，为了便于释放热应力，微槽111贴合面可做成锯齿、波浪等结构。可选地，可根据实际功能需求选择连续式的和间断式的微槽111。
第二步：紫外透光石英玻璃盖板300可通过熔融——淬灭方式制作，即将高纯硅化合物原材料放入高温炉内高温熔化，熔化后流入模具内冷却成型。也可选高纯石英玻璃锭，通过磨、铣、切割、激光刻蚀或者化学刻蚀等方式精加工出该结构。为了便于释放热应力，紫外透光石英玻璃盖板300微凸结构211的贴合面可做成锯齿、波浪等结构。成型的支架100放入烧结炉中，在高温保温一段时间，使粉末颗粒在高温条件下彼此粘结成型，冷却后形成AlN或Al2O3陶瓷支架100。
第三步：将已经焊接好LED芯片的支架100放入激光加工设备中，再放入紫外透光石英玻璃盖板300与LED芯片的支架100相互嵌合，激光焦点设置在支架100和紫外透光石英玻璃盖板300的结合面中间位置，通过激光热熔的方式使焦点附近迅速加热到材料熔点以上，使得石英片和陶瓷迅速融化然后冷却，其结合面加热冷却的过程中材料成熔化状态，原有的键合关系被破坏，熔化后的材料在冷却过程中迅速粘结在一起，两种材料元素间彼此成键，牢牢地结合在一起。激光沿着结合面轨迹绕行1-50圈左右。
可选地，为了进一步促进结合位置的密封性以及整个封装结构的气密性。可选用多焦点激光加工方式，即采用垂直方向多个激光焦点的方式，在结合面自上而下设置多个焦点，相当于在原本的单个热熔点的基础上再增加几个热熔点。嵌合方式和热熔点位置间。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种深紫外LED封装结构，其特征在于，包括支架、深紫外LED芯片和紫外透光石英玻璃盖板，所述支架包括安装槽，所述深紫外LED芯片焊接在所述安装槽内，所述安装槽侧壁的上表面开设有微槽，所述紫外透光石英玻璃盖板凸设有与所述微槽适配的微凸结构，所述紫外透光石英玻璃盖板置于所述支架上，所述微凸结构嵌设在所述微槽内并通过激光热熔方式固定。
2.如权利要求1所述的深紫外LED封装结构，其特征在于，所述微槽和所述微凸结构为连续式。
3.如权利要求1所述的深紫外LED封装结构，其特征在于，所述微槽和所述微凸结构的贴合面均为波浪结构或者锯齿结构。
4.如权利要求1-3所述的深紫外LED封装结构，其特征在于，所述支架的原材料为AlN陶瓷或Al2O3陶瓷。
5.一种如权利要求1所述的深紫外LED封装结构的焊接方法，其特征在于，包括如下几个步骤：
S1、将焊接好所述深紫外LED芯片的所述支架固定在制具上，将所述制具固定到激光加工设备上；
S2、将所述紫外透光石英玻璃盖板置于所述支架上，将所述微凸结构嵌入所述微槽内，所述激光加工设备的激光焦点对准所述微凸结构和所述微槽的贴合处；
S3、开启激光加工设备，所述激光加工设备的所述焦点绕所述贴合处移动1～50圈。
6.如权利要求书5所述的焊接方法，其特征在于，所述焦点为单焦点模式或多焦点模式。
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