CN116031253A - 一种深紫外发光二极管的封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种深紫外发光二极管的封装结构，封装结构包括封装支架和覆盖窗，覆盖窗设置于封装支架的上方且与封装支架之间形成密闭腔体，密闭腔体内设置有一个发光二极管芯片组和一个齐纳二极管，发光二极管芯片组包括至少两个发光二极管芯片，其中，封装支架靠近覆盖窗的一侧表面包括电路连接层，发光二极管芯片组内的多个发光二极管芯片通过电路连接层串联连接，发光二极管芯片组还通过电路连接层与齐纳二极管并联连接；本发明提供的深紫外发光二极管的封装结构使深紫外发光二极管芯片的最低工作电压增加的同时，防止多个串联连接的发光二极管芯片被静电击伤，进而减小了深紫外发光二极管的封装结构的电功率。

Description

一种深紫外发光二极管的封装结构

技术领域

本发明涉及半导体光电领域，尤其涉及一种深紫外发光二极管的封装结构。

背景技术

深紫外发光二极管因其高效、环保、节能、可靠等优势，在照明、杀菌、医疗、印刷、生化检测、高密度的信息储存和保密通讯等领域具有重大的应用价值，这些优势是普通的紫外发光二极管所无法比拟的。目前深紫外发光二极管主要的封装形式为表面贴装器件的SMD3535规格，由于尺寸只有3.5mm*3.5mm，所以给封装设计方面预留的空间非常小。然而，现有的深紫外发光二极管市场SMD3535规格的灯珠依然是以单颗深紫外发光二极管芯片为主。这种单颗芯片的封装结构缺点是功率低，而且应用端需要配备一个驱动模块以起到降压恒流作用，将12V或者24V的电压降低到5V至7V左右才能匹配深紫外发光二极管正常工作的电压，这导致应用端上的驱动模块的功耗非常高，进而导致深紫外发光二极管的电功率损耗特别高。

因此，亟需一种深紫外发光二极管的封装结构以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种深紫外发光二极管的封装结构，用于改善现有技术的深紫外发光二极管的封装结构因采用单颗芯片的封装结构导致深紫外发光二极管的电功率损耗较高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种深紫外发光二极管的封装结构，包括封装支架和覆盖窗，覆盖窗设置于封装支架的上方且与封装支架之间形成密闭腔体，密闭腔体内设置有一个发光二极管芯片组和一个齐纳二极管，发光二极管芯片组包括至少两个发光二极管芯片；

其中，封装支架靠近覆盖窗的一侧表面包括电路连接层，发光二极管芯片组内的多个发光二极管芯片通过电路连接层串联连接；发光二极管芯片组还通过电路连接层与齐纳二极管并联连接。

在本发明实施例提供的深紫外发光二极管的封装结构中，电路连接层包括间隔设置的第一电路连接部、第二电路连接部、第三电路连接部以及第四电路连接部；

其中，封装结构包括第一发光二极管芯片和第二发光二极管芯片，第一发光二极管芯片的第一电极与第一电路连接部电性连接，第一发光二极管芯片的第二电极与第二电路连接部电性连接；第二发光二极管芯片的第三电极与第三电路连接部电性连接，第二发光二极管芯片的第四电极与第四电路连接部电性连接。

在本发明实施例提供的深紫外发光二极管的封装结构中，齐纳二极管的第一端与第一电路连接部电性连接，齐纳二极管的第二端与第四电路连接部电性连接。

在本发明实施例提供的深紫外发光二极管的封装结构中，封装支架包括基材，电路连接层设置于基材上；

其中，封装支架还包括导通组件以及焊盘组件，导通组件贯穿基材，焊盘组件设置于基材上远离电路连接层的一侧，焊盘组件通过导通组件与电路连接层电性连接。

在本发明实施例提供的深紫外发光二极管的封装结构中，焊盘组件包括间隔设置的第一焊盘、第二焊盘以及第三焊盘，导通组件包括第一导通柱、第二导通柱、第三导通柱以及第四导通柱；

其中，第一焊盘通过第一导通柱与第一电路连接部电性连接；第二焊盘通过第二导通柱与第二电路连接部电性连接，第二焊盘还通过第三导通柱与第三电路连接部电性连接；第三焊盘通过第四导通柱与第四电路连接部电性连接。

在本发明实施例提供的深紫外发光二极管的封装结构中，基材包括底板以及位于底板两端的第一围坝，第一围坝与底板形成第一凹陷型腔体，覆盖窗的两端分别设置于第一围坝上；

其中，底板包括氮化铝陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷中的任意一种；第一围坝的材质包括第一绝缘陶瓷材料以及第一金属材料中的任意一种，第一绝缘陶瓷材料包括氮化铝陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷中的任意一种，第一金属材料包括铁、铝、镍、锌、金以及银中的至少一种。

在本发明实施例提供的深紫外发光二极管的封装结构中，覆盖窗包括盖板以及位于盖板两端的第二围坝，第二围坝与盖板形成第二凹陷型腔体，第二围坝分别设置于基材的两端；

其中，盖板以及第二围坝的材质包括石英玻璃或者蓝宝石玻璃。

在本发明实施例提供的深紫外发光二极管的封装结构中，第一发光二极管芯片和第二发光二极管芯片的波长范围均在200nm至400nm之间。

在本发明实施例提供的深紫外发光二极管的封装结构中，第一发光二极管芯片和第二发光二极管芯片的工作电压之和小于齐纳二极管的开启电压。

在本发明实施例提供的深紫外发光二极管的封装结构中，覆盖窗中远离封装支架的一侧表面形状为平面、半球面或者菲涅尔球面中的任意一种；

其中，覆盖窗中远离封装支架的一侧还设置有增透膜或者截止膜。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供了一种深紫外发光二极管的封装结构，封装结构包括封装支架和覆盖窗，覆盖窗设置于封装支架的上方且与封装支架之间形成密闭腔体，密闭腔体内设置有一个发光二极管芯片组和一个齐纳二极管，发光二极管芯片组包括至少两个发光二极管芯片，其中，封装支架靠近覆盖窗的一侧表面包括电路连接层，发光二极管芯片组内的多个发光二极管芯片通过电路连接层串联连接，发光二极管芯片组还通过电路连接层与齐纳二极管并联连接；本发明提供的深紫外发光二极管的封装结构通过在密闭腔体内设置一个发光二极管芯片组和一个齐纳二极管，且发光二极管芯片组内的多个发光二极管芯片通过电路连接层串联连接，同时发光二极管芯片组还通过电路连接层与齐纳二极管并联连接，以使深紫外发光二极管的封装结构的最低工作电压增加的同时，防止多个串联连接的发光二极管芯片被静电击伤，进而减小了深紫外发光二极管的封装结构的电功率，提高了深紫外发光二极管的光能量输出效率。

附图说明

图1是本发明第一实施例所提供的深紫外发光二极管的封装结构的结构示意图；

图2是本发明第一实施例所提供的深紫外发光二极管的封装结构中封装支架的正面电路示意图；

图3是本发明第一实施例所提供的深紫外发光二极管的封装结构中封装支架的底面电路示意图；

图4是本发明第二实施例所提供的深紫外发光二极管的封装结构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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，均属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图3，本发明提供了一种深紫外发光二极管的封装结构100，包括封装支架1和覆盖窗4，覆盖窗4设置于封装支架1的上方且与封装支架1之间形成密闭腔体10，密闭腔体10内设置有一个发光二极管芯片组2和一个齐纳二极管3，发光二极管芯片组2包括至少两个发光二极管芯片；

其中，封装支架1靠近覆盖窗4的一侧表面包括电路连接层12，发光二极管芯片组2内的多个发光二极管芯片通过电路连接层12串联连接；发光二极管芯片组2还通过电路连接层12与齐纳二极管3并联连接。

本发明提供的深紫外发光二极管的封装结构100通过在密闭腔体10内设置一个发光二极管芯片组2和一个齐纳二极管3，且发光二极管芯片组2内的多个发光二极管芯片通过电路连接层12串联连接，同时发光二极管芯片组2还通过电路连接层12与齐纳二极管3并联连接，以使深紫外发光二极管的封装结构100的最低工作电压增加的同时，防止多个串联连接的发光二极管芯片被静电击伤，进而减小了深紫外发光二极管的封装结构100的电功率，提高了深紫外发光二极管的光能量输出效率。

现结合具体实施例对本申请的技术方案进行描述。

实施例一

请参阅图1，图1为本发明第一实施例提供的深紫外发光二极管的封装结构100的结构示意图，封装结构100包括封装支架1和覆盖窗4，覆盖窗4设置于封装支架1的上方且与封装支架1之间形成密闭腔体10，密闭腔体10内设置有一个发光二极管芯片组2和一个齐纳二极管3，发光二极管芯片组2包括至少两个发光二极管芯片；

其中，封装支架1靠近覆盖窗4的一侧表面包括电路连接层12，发光二极管芯片组2内的多个发光二极管芯片通过电路连接层12串联连接；发光二极管芯片组2还通过电路连接层12与齐纳二极管3并联连接。

在本发明实施例中，封装支架1起到承载发光二极管芯片的作用；封装支架1为陶瓷封装支架，封装支架也可以为普通尼龙塑胶封装支架1以及环氧树脂封装支架。

具体地，封装支架1包括基材11，基材11包括底板110以及位于底板110两端的第一围坝15，第一围坝15与底板110形成第一凹陷型腔体，第一凹陷型腔体用于实现对发光二极管芯片的保护作用；

其中，底板110的材质包括氮化铝陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷中的任意一种。第一围坝15的材质包括第一绝缘陶瓷材料以及第一金属材料中的任意一种，第一绝缘陶瓷材料包括氮化铝陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷中的任意一种，第一金属材料包括铁、铝、镍、锌、金以及银中的至少一种。

进一步地，底板110和第一围坝15之间的夹角优选为90°，底板110和第一围坝15一体成型。

在本发明实施例中，覆盖窗4设置于封装支架1的上方，且覆盖窗4的两端分别与第一围坝15相接触；其中，覆盖窗4与封装支架1之间形成密闭腔体10，密闭腔体10内用于放置发光二极管芯片。

具体地，覆盖窗4为一透光窗口，该透光窗口可以是石英或者蓝宝石材质的；覆盖窗4中远离封装支架1的一侧表面形状为平面、半球面或者菲涅尔球面中的任意一种；覆盖窗4远离封装支架1的表面可以镀膜，镀膜可以为增透膜也可以是截止膜，镀膜特性根据密闭腔体10内部的发光二极管芯片的发光波长确定。

在本发明实施例中，底板110上靠近覆盖窗4的一侧设置有电路连接层12，密闭腔体10内设置有一个发光二极管芯片组2和一个齐纳二极管3，发光二极管芯片组2包括第一发光二极管芯片21以及第二发光二极管芯片22，第一发光二极管芯片21以及第二发光二极管芯片22通过电路连接层12串联连接，发光二极管芯片组2和齐纳二极管3通过电路连接层12并联连接。

具体地，第一发光二极管芯片21以及第二发光二极管芯片22均为深紫外发光二极管芯片，第一发光二极管芯片21以及第二发光二极管芯片22的波长范围均在200nm至400nm之间。

进一步地，第一发光二极管芯片21以及第二发光二极管芯片22可以是不同紫外波长芯片组合也可以是同一波长芯片的组合，第一发光二极管芯片21以及第二发光二极管芯片22可以为倒装结构芯片的也可以是正装结构芯片，第一发光二极管芯片21以及第二发光二极管芯片22的尺寸可以相同也可以不同。

在本发明实施例中，齐纳二极管3主要起到稳定电压的作用，齐纳二极管3利用PN结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压可以保持基本不变。齐纳二极管3用于保护与其并联连接的发光二极管芯片组2，可以有效防止第一发光二极管芯片21以及第二发光二极管芯片22被静电击穿。

具体地，齐纳二极管3的开启电压要略大于第一发光二极管芯片21以及第二发光二极管芯片22的工作电压之和。

如图2所示，是本发明第一实施例所提供的深紫外发光二极管的封装结构100中封装支架1的正面电路示意图；如图3所示，是本发明第一实施例所提供的深紫外发光二极管的封装结构100中封装支架1的底面电路示意图；请参阅图1以及图2可知，电路连接层12包括间隔设置的第一电路连接部121、第二电路连接部122、第三电路连接部123以及第四电路连接部124；

其中，第一发光二极管芯片21的第一电极与第一电路连接部121电性连接，第一发光二极管芯片21的第二电极与第二电路连接部122电性连接；第二发光二极管芯片22的第三电极与第三电路连接部123电性连接，第二发光二极管芯片22的第四电极与第四电路连接部124电性连接。

在本发明实施例提供的深紫外发光二极管的封装结构100中，齐纳二极管3的第一端与第一电路连接部121电性连接，齐纳二极管3的第二端与第四电路连接部124电性连接。

参阅图1以及图3可知，封装支架1包括基材11，电路连接层12设置于基材11上；封装支架1还包括导通组件14以及焊盘组件13，导通组件14贯穿基材11，焊盘组件13设置于基材11上远离电路连接层12的一侧，焊盘组件13通过导通组件14与电路连接层12电性连接。

具体地，导通组件14用于实现电路连接层12与焊盘组件13的导通，焊盘组件13用于实现封装结构100与外部电路的导通。

在本发明实施例中，焊盘组件13包括间隔设置的第一焊盘131、第二焊盘132以及第三焊盘133，导通组件14包括第一导通柱141、第二导通柱142、第三导通柱143以及第四导通柱144；

其中，第一焊盘131通过第一导通柱141与第一电路连接部121电性连接；第二焊盘132通过第二导通柱142与第二电路连接部122电性连接，第二焊盘132还通过第三导通柱143与第三电路连接部123电性连接；第三焊盘133通过第四导通柱144与第四电路连接部124电性连接。即，第一焊盘131相当于封装结构100的正极，第三焊盘133相当于封装结构100的负极。

具体地，由于第二焊盘132将第二电路连接部122与第三电路连接部123电性连接在一起，从而使得第一发光二极管芯片21的第二电极与第二发光二极管芯片22的第三电极串联连接；同时，由于齐纳二极管3的第一端与第一电路连接部121电性连接，齐纳二极管3的第二端与第四电路连接部124电性连接，从而使得齐纳二极管3通过电路连接层12与发光二极管芯片组2并联连接，进而能够防止发光二极管芯片组2被静电击伤。

在本发明实施例中，电路连接层12、导通组件14以及焊盘组件13的材料均包括锡、锡铅合金、锡铋合金、锡锑合金、锡银铜合金以及锡银合金中的任意一种。

实施例二

请参阅图4，图4为本发明第二实施例提供的深紫外发光二极管的封装结构100的结构示意图；其中，本发明第二实施例提供的深紫外发光二极管的封装结构100与本发明第一实施例提供的深紫外发光二极管的封装结构100大体相同；不同之处仅在于，覆盖窗4为倒凹字形的透光窗口。

具体地，覆盖窗4包括盖板41以及位于盖板41两端的第二围坝42，第二围坝42与盖板41形成第二凹陷型腔体，第二围坝42分别设置于基材11的两端；

其中，盖板41以及第二围坝42的材质包括石英玻璃或者蓝宝石玻璃。

进一步地，盖板41以及第二围坝42之间的夹角优选为90，盖板41以及第二围坝42一体成型。

在本发明实施例中，覆盖窗4设置于封装支架1的上方，且基材11的两端分别与第二围坝42相接触；其中，覆盖窗4与封装支架1之间形成密闭腔体10，密闭腔体10内用于放置发光二极管芯片。

相比于现有技术，本发明提供的深紫外发光二极管的封装结构100具有以下几个优点：

第一，相同工作电流条件下本发明提供的深紫外发光二极管的封装结构100中发光二极管芯片的光辐射能量更高；

第二，本发明提供的深紫外发光二极管的封装结构100中使用的物料和普通SMD3535规格的封装结构100使用的物料相比只是增加了1颗深紫外发光二极管芯片，却实现了两个深紫外发光二极管芯片的功效，和两个单独的SMD3535规格的封装结构100相比节省了一个封装支架1和一个齐纳二极管3；

第三，串联的两颗深紫外发光二极管芯片可以单独点亮测试每个深紫外发光二极管芯片的发光特性是否满足设置的要求，确保发光的均匀性；

第四，由于紫外能量的提高，在应用端减少了一颗深紫外发光二极管芯片，提高了生产效率。

综上，区别于现有技术的情况，本发明提供了一种深紫外发光二极管的封装结构100，封装结构100包括封装支架1和覆盖窗4，覆盖窗4设置于封装支架1的上方且与封装支架1之间形成密闭腔体10，密闭腔体10内设置有一个发光二极管芯片组2和一个齐纳二极管3，发光二极管芯片组2包括至少两个发光二极管芯片，其中，封装支架1靠近覆盖窗4的一侧表面包括电路连接层12，发光二极管芯片组2内的多个发光二极管芯片通过电路连接层12串联连接，发光二极管芯片组2还通过电路连接层12与齐纳二极管3并联连接；本发明提供的深紫外发光二极管的封装结构100通过在密闭腔体10内设置一个发光二极管芯片组2和一个齐纳二极管3，且发光二极管芯片组2内的多个发光二极管芯片通过电路连接层12串联连接，同时发光二极管芯片组2还通过电路连接层12与齐纳二极管3并联连接，以使深紫外发光二极管的封装结构100的最低工作电压增加的同时，防止多个串联连接的发光二极管芯片被静电击伤，进而减小了深紫外发光二极管的封装结构100的电功率，提高了深紫外发光二极管的光能量输出效率。

需要说明的是，以上各实施例均属于同一发明构思，各实施例的描述各有侧重，在个别实施例中描述未详尽之处，可参考其他实施例中的描述。

以上实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种深紫外发光二极管的封装结构，其特征在于，包括封装支架和覆盖窗，所述覆盖窗设置于所述封装支架的上方且与所述封装支架之间形成密闭腔体，所述密闭腔体内设置有一个发光二极管芯片组和一个齐纳二极管，所述发光二极管芯片组包括至少两个发光二极管芯片；

其中，所述封装支架靠近所述覆盖窗的一侧表面包括电路连接层，发光二极管芯片组内的多个所述发光二极管芯片通过所述电路连接层串联连接；发光二极管芯片组还通过所述电路连接层与所述齐纳二极管并联连接。

2.根据权利要求1所述的深紫外发光二极管的封装结构，其特征在于，所述电路连接层包括间隔设置的第一电路连接部、第二电路连接部、第三电路连接部以及第四电路连接部；

其中，所述发光二极管芯片组包括第一发光二极管芯片和第二发光二极管芯片，所述第一发光二极管芯片的第一电极与所述第一电路连接部电性连接，所述第一发光二极管芯片的第二电极与所述第二电路连接部电性连接；所述第二发光二极管芯片的第三电极与所述第三电路连接部电性连接，所述第二发光二极管芯片的第四电极与所述第四电路连接部电性连接。

3.根据权利要求2所述的深紫外发光二极管的封装结构，其特征在于，所述齐纳二极管的第一端与所述第一电路连接部电性连接，所述齐纳二极管的第二端与所述第四电路连接部电性连接。

4.根据权利要求2所述的深紫外发光二极管的封装结构，其特征在于，所述封装支架包括基材，所述电路连接层设置于所述基材上；

其中，所述封装支架还包括导通组件以及焊盘组件，所述导通组件贯穿所述基材，所述焊盘组件设置于所述基材上远离所述电路连接层的一侧，所述焊盘组件通过所述导通组件与所述电路连接层电性连接。

5.根据权利要求4所述的深紫外发光二极管的封装结构，其特征在于，所述焊盘组件包括间隔设置的第一焊盘、第二焊盘以及第三焊盘，所述导通组件包括第一导通柱、第二导通柱、第三导通柱以及第四导通柱；

其中，所述第一焊盘通过所述第一导通柱与所述第一电路连接部电性连接；所述第二焊盘通过所述第二导通柱与所述第二电路连接部电性连接，所述第二焊盘还通过所述第三导通柱与所述第三电路连接部电性连接；所述第三焊盘通过所述第四导通柱与所述第四电路连接部电性连接。

6.根据权利要求4所述的深紫外发光二极管的封装结构，其特征在于，所述基材包括底板以及位于所述底板两端的第一围坝，所述第一围坝与所述底板形成第一凹陷型腔体，所述覆盖窗的两端分别设置于所述第一围坝上；

其中，所述底板包括氮化铝陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷中的任意一种；所述第一围坝的材质包括第一绝缘陶瓷材料以及第一金属材料中的任意一种，所述第一绝缘陶瓷材料包括氮化铝陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷中的任意一种，所述第一金属材料包括铁、铝、镍、锌、金以及银中的至少一种。

7.根据权利要求4所述的深紫外发光二极管的封装结构，其特征在于，所述覆盖窗包括盖板以及位于所述盖板两端的第二围坝，所述第二围坝与所述盖板形成第二凹陷型腔体，所述第二围坝分别设置于所述基材的两端；

其中，所述盖板以及所述第二围坝的材质包括石英玻璃或者蓝宝石玻璃。

8.根据权利要求2所述的深紫外发光二极管的封装结构，其特征在于，所述第一发光二极管芯片和所述第二发光二极管芯片的波长范围均在200nm至400nm之间。

9.根据权利要求2所述的深紫外发光二极管的封装结构，其特征在于，所述第一发光二极管芯片和所述第二发光二极管芯片的工作电压之和小于所述齐纳二极管的开启电压。

10.根据权利要求1所述的深紫外发光二极管的封装结构，其特征在于，所述覆盖窗中远离所述封装支架的一侧表面形状为平面、半球面或者菲涅尔球面中的任意一种；

其中，所述覆盖窗中远离所述封装支架的一侧还设置有增透膜或者截止膜。

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