CN114335295A - 一种深紫外led芯片级封装器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深紫外LED芯片级封装器件及其制备方法。所述深紫外LED芯片级封装器件包括深紫外LED芯片、侧壁导光结构、石英透镜、透明层；所述深紫外LED芯片为倒装结构，设置于石英透镜镜下方，通过透明层连接深紫外LED芯片和石英透镜；所述侧壁导光结构设置于倒装的深紫外LED芯片外围，侧壁导光结构顶部贴于石英透镜下方。本发明所述的深紫外LED封装器件，不仅出光效率高，产品的耐深紫外的能力及可靠性及使用寿命得以显著提高，而且封装结构简单，有利于降低制备成本；而对于其制备方法，工艺简单易行，适合流水线工作，制备效率高。
Description
技术领域
本发明属于深紫外LED封装技术领域，具体涉及一种深紫外LED芯片级封装器件及其制备方法。
背景技术
人们在生活、工作中的杀菌消毒意识明显增强，市场对于杀菌消毒功能的产品需求骤然增加，深紫外LED(UVC)因环保、固态光源、小体积等优势，深紫外UVC LED消毒制品作为一种高效的、非接触式、无污染的消毒方式，短时间为公众周知并接受，市场需求迅速升温。
深紫外LED受上游外延材料缺陷、芯片电极材料吸光等因素的影响，深紫外LED器件的光电转换效率一直处于非常低的水平，目前市场上销售的商用化的深紫外LED光电转换效率约为3-5％。行业内比较普遍的做法是通过使用有机封装材料来增加光提取效率，专利号202010955273，通过在深紫外LED表面制作半球形光学结构增加光提取效率。但是，有机封装材料在深紫外光波段易吸收经过长时间后容易发生劣化降解而影响深紫外光LED器件的寿命。深紫外 LED芯片的结构主要为倒装结构，而倒装结构侧面出光占据了总出光的30％左右。
发明内容
为解决上述瓶颈问题，本发明提出了通过深紫外LED芯片级封装的结构，采用深紫光波段高透过率的石英透镜作为正面出光材质，利用耐深紫光的含氟粘接材料固定粘接连接深紫外LED芯片和石英透镜，然后在深紫外倒装LED芯片侧壁制作无机透明的导光结构，将侧壁的深紫外光导出，该结构提高深紫外 LED器件封装的出光效率、抗UVC能力及使用寿命。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
一种深紫外LED芯片级封装器件，包括深紫外LED芯片、侧壁导光结构、石英透镜、透明层；
所述深紫外LED芯片为倒装结构，设置于石英透镜镜下方，通过透明层连接深紫外LED芯片和石英透镜；
所述侧壁导光结构设置于倒装的深紫外LED芯片外围，侧壁导光结构顶部贴于石英透镜下方。
进一步地，石英透镜的镜面面积不大于深紫外LED芯片的芯片面积的50％。
进一步地，侧壁导光结构为倒三角形、长边为弧度形成的类倒三角形、长方形结构中的一种。
进一步地，侧壁导光结构的斜边与深紫外LED芯片外围侧壁形成的夹角介于5-90°之间。
进一步地，所述透明层的材料为含氟类的有机硅材料。
进一步地，侧壁导光结构的材质为无机透明陶瓷材料。
进一步地，侧壁导光结构的材料为MgF2、Al2O3、SiO2、MgAl2O4，BeO， ThO2，Y2O3中的一种或多种组合。
进一步地，石英透镜的形状为平面形、半球形、方形、花生球形中的一种。
进一步地，石英透镜的形状表面带有微型的不规则粗化结构。
一种深紫外LED芯片级封装器件的制备方法，包括以下步骤：
S1：预先准备好石英透镜，在石英透镜上放置深紫外LED芯片的位置点涂透明层，并将深紫外LED芯片放置于点涂透明层的位置上，将透明层固化后，使得深紫外LED芯片与石英透镜实现机械连接；
S2：在深紫外LED芯片外围侧壁制作侧壁导光结构，得到半成品；
S3：根据封装的深紫外LED芯片的尺寸，将步骤S2制作完成的半成品，通过切割工艺加工成分立的深紫外LED芯片级封装器件；
S4：切割成单颗深紫外LED芯片级封装器件，测试、包装。
相对于现有技术，本发明具有以下有益技术效果：
(1)抗UVC能力强：石英透镜在深紫外光具有高透过率的特性，吸收较小，且石英材质具有强耐深紫外光的能力，含氟透明层也具有一定的耐紫外光能力。
(2)可提升封装效率：深紫外LED芯片正面通过高透过率的石英透明出光，侧壁光被无机透明结构取出，出光效率高。
(3)可大批量生产，价格便宜：芯片级封装工艺简单，成熟，且产能效率非常高，具有批量化生产的可行性。
附图说明
图1为本发明实施例中的深紫外LED倒装芯片的结构剖切图；
图2a为本发明实施例中的深紫外LED芯片级封装器件的俯视图，图2b为本发明实施例中的深紫外LED芯片级封装器件的底视图，图2c为本发明实施例中以图2b中的A-A’线段为剖切线的深紫外LED芯片级封装器件剖视图；
图3为本发明实施例中的深紫外LED封装器件的一种制备流程示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例：
一种深紫外LED芯片级封装器件，如图2所示，包括深紫外LED芯片1、侧壁导光结构400、石英透镜200、透明层300；
所述深紫外LED芯片1为倒装结构，设置于石英透镜镜200下方，实现对深紫外LED芯片1的正面进行封装，通过透明层300连接深紫外LED芯片1 和石英透镜200，深紫外LED芯片1出光从蓝宝石面出光，这样就充分的把深紫外LED芯片1蓝宝石面的光尽量取出，且石英透镜200在深紫外光具有高的透过率；
所述侧壁导光结构400设置于倒装的深紫外LED芯片1外围，侧壁导光结构400顶部贴于石英透镜200下方，实现对深紫外LED芯片1侧壁的封装。
本实施例中，如图1所示，深紫外LED芯片1的型号为PCD-02-V1，厂家为Photowave；深紫外LED芯片1包括外延层10、PN绝缘层20、P型金属接触层电极30和N型金属接触电极40；在预先制作好的外延层10上制作PN绝缘层20、P型金属接触层电极30和N型金属接触电极40，P型金属接触电极 30和N型金属接触电极分别同外延层10中的P型AlGaN和N型AlGaN相连接，PN绝缘层20将P型金属接触电极30和N型金属接触电极40隔离绝缘。
进一步地，石英透镜200的镜面面积不大于深紫外LED芯片1的芯片面积的50％。。
进一步地，侧壁导光结构400为倒三角形、长边为弧度形成的类倒三角形、长方形结构中的一种。
进一步地，侧壁导光结构400的斜边与深紫外LED芯片1外围侧壁形成的夹角介于5-90°之间。
所述透明层300的材料为含氟类的有机硅材料，本实施例中，采用含氟类树脂材料，一方面取到了光取出的效果，同时也发挥了机械连接作用。
侧壁导光结构400的材质为无机透明陶瓷材料。
侧壁导光结构400的材料为MgF2、Al2O3、SiO2、MgAl2O4，BeO，ThO2， Y2O3中的一种或多种组合。
侧壁导光结构400有效地把深紫外倒装LED芯片侧面出光取出，同时还避免了使用有机封装材料提高了产品的可靠性和使用寿命。
进一步地，石英透镜200的形状为平面形、半球形、方形、花生球形中的一种。
进一步地，石英透镜200的形状表面带有微型的不规则粗化结构，有利于出光。
一种深紫外LED芯片级封装器件的制备方法，如图3所示，包括以下步骤：
S1：预先准备好石英透镜200，在石英透镜200上放置深紫外LED芯片1 的位置点涂透明层300，并将深紫外LED芯片1放置于点涂透明层300的位置上，将透明层300固化后，使得深紫外LED芯片1与石英透镜200实现机械连接；
S2：在深紫外LED芯片1外围侧壁制作侧壁导光结构400，得到半成品；
S3：根据封装的深紫外LED芯片1的尺寸，将步骤S2制作完成的半成品，通过切割工艺加工成分立的深紫外LED芯片级封装器件；
S4：切割成单颗深紫外LED芯片级封装器件，测试、包装。
本发明所述一种深紫外LED封装器件及其制备方法的其它内容参见现有技术。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种深紫外LED芯片级封装器件，其特征在于：包括深紫外LED芯片(1)、侧壁导光结构(400)、石英透镜(200)、透明层(300)；
所述深紫外LED芯片(1)为倒装结构，设置于石英透镜镜(200)下方，通过透明层(300)连接深紫外LED芯片(1)和石英透镜(200)；
所述侧壁导光结构(400)设置于倒装的深紫外LED芯片(1)外围，侧壁导光结构(400)顶部贴于石英透镜(200)下方。
2.根据权利要求1所述的一种深紫外LED芯片级封装器件，其特征在于：石英透镜(200)的镜面面积不大于深紫外LED芯片(1)的芯片面积的50％。
3.根据权利要求1所述的一种深紫外LED芯片级封装器件，其特征在于：侧壁导光结构(400)为倒三角形、长边为弧度形成的类倒三角形、长方形结构中的一种。
4.根据权利要求3所述的一种深紫外LED芯片级封装器件，其特征在于：侧壁导光结构(400)的斜边与深紫外LED芯片(1)外围侧壁形成的夹角介于5-90°之间。
5.根据权利要求1所述的一种深紫外LED芯片级封装器件，其特征在于：所述透明层(300)的材料为含氟类的有机硅材料。
6.根据权利要求1所述的一种深紫外LED芯片级封装器件，其特征在于：侧壁导光结构(400)的材质为无机透明陶瓷材料。
7.根据权利要求6所述的一种深紫外LED芯片级封装器件，其特征在于：侧壁导光结构(400)的材料为MgF2、Al2O3、SiO2、MgAl2O4，BeO，ThO2，Y2O3中的一种或多种组合。
8.根据权利要求1所述的一种深紫外LED芯片级封装器件，其特征在于：石英透镜(200)的形状为平面形、半球形、方形、花生球形中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种深紫外LED芯片级封装器件，其特征在于：石英透镜(200)的形状表面带有微型的不规则粗化结构。
10.一种权利要求1～9任一项所述的深紫外LED芯片级封装器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：预先准备好石英透镜(200)，在石英透镜(200)上放置深紫外LED芯片(1)的位置点涂透明层(300)，并将深紫外LED芯片(1)放置于点涂透明层(300)的位置上，将透明层(300)固化后，使得深紫外LED芯片(1)与石英透镜(200)实现机械连接；
S2：在深紫外LED芯片(1)外围侧壁制作侧壁导光结构(400)，得到半成品；
S3：根据封装的深紫外LED芯片(1)的尺寸，将步骤S2制作完成的半成品，通过切割工艺加工成分立的深紫外LED芯片级封装器件；
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