CN203910858U - 一种全无机贴片led封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种全无机贴片LED封装结构，包括由陶瓷基板制成的支架，该支架上设有与其结构相配合的玻璃盖板；其中，支架上具有放置LED芯片的凹槽，所述凹槽内部设有高反射率的镀银层，镀银层厚度为（120-150）㏕，在镀银层之下设有金属热沉，金属热沉内部设有贯穿整个支架的金属通孔，金属热沉通过金属通孔与设置在支架的底部的金属焊盘相连接；所述支架的底部的金属焊盘设有方向区别，正极为T型，负极为I型。本实用新型通过结构的改进、温度的管控，以及材料的选择，提高了产品的良率，避免了现有技术中无机密封封装技术的温度的限制或者材料各方面限制，从而实现无机封装。

Description

一种全无机贴片LED封装结构

技术领域

本实用新型涉及LED封装方法，具体涉及一种贴片LED封装结构，该贴片LED封装的所有材料均采用无机材料制成，也即一种全无机贴片LED封装结构。

背景技术

贴片LED光源在照明领域具有广泛的应用，目前，LED 的封装多采用硅胶、环氧树脂等有机材料对芯片进行密封保护，这些材料透明性好、易于操作、能提高出光效率，但耐紫外性能差，抗老化性能差，在紫外环境下极易老化变质，采用传统的有机硅胶材的封装，有机硅材料在长时间服役条件下，由于水、光、热等因素的影响容易失效，导致器件的光通量、辐射通量等的急剧衰减，甚至导致器件失效。因此有机材料不适于封装紫外LED 器件以及在高温、高紫外灯恶劣环境下使用的器件，因此选择一种高耐老化型封装非常有必要，采用无机方式封装是途径之一，但目前实现无机密封封装技术困难较大，其主要原因是温度的限制，以及材料各方面综合性能的制约。

实用新型内容

因此，针对上述的问题，本实用新型提出一种全无机贴片LED封装结构，其从LED封装结构的改进入手，并结合相应的封装工艺，从而在一定程度上能够解决以上背景技术中提及的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是，一种全无机贴片LED封装结构，包括由陶瓷基板制成的支架，该支架上设有与其结构相配合的玻璃盖板；其中，支架上具有放置LED 芯片的凹槽，所述凹槽内部设有高反射率的镀银层，镀银层厚度为（120-150）㏕，在镀银层之下设有金属热沉，金属热沉内部设有贯穿整个支架的金属通孔，金属热沉通过金属通孔与设置在支架的底部的金属焊盘相连接；所述支架的底部的金属焊盘设有方向区别，正极为T型，负极为I型。

支架上位于凹槽的外围设有一圈第一金属层（沿着支架的周沿设置），使用该结构的目的是去掉传统的有机硅胶封装模式，使用电阻焊的方法解决，能够有效提高封装结构的耐温性；所述玻璃盖板边缘设有一圈第二金属层（沿着玻璃盖板的周沿设置，且位置与第一金属层的位置相对应），第一金属层和第二金属层相向设置，同时，第二金属层材料的膨胀系数与玻璃相近，第一金属层与第二金属层材料具有相近熔点并能很好熔接，所述第二金属层与第一金属层通过电阻焊方式连接在一起。其中，相近熔点是指，两种金属的熔化点相近，熔点相差不超过10摄氏度。上述设计，避免了两种金属在电阻焊的时候由于熔点不相近导致其中一金属层熔化流失。

为了实现以上的牢固性，在玻璃盖板的边缘使用磨砂然后同样设置金属层，这个金属层与凹槽外围的第一金属层最好是外形相同，材料相同，这样该玻璃盖板的第二金属层与支架的第一金属层完全重合，并通过共晶焊形成一个整体。本实用新型避免有机材料如硅胶的应用，可用于紫外LED 和不适合使用有机材料器件的封装，解决了恶劣环境下相关器件封装材料易老化变质问题。

其中，在支架制作过程中加入氮化硼分体，可以增加陶瓷支架的白度，在氮化硼粉体的加入量和a-氧化铝粉体的摩尔比为（1:1）-（1:3），在不影响陶瓷可塑性的基础上提高了陶瓷的强度。目前市场上的陶瓷总厚度都控制在2-3mm,陶瓷基板总厚度控制在4-6mm之间，并且增加了凹槽结构，与现有技术相比，材料的安全性能提高很多，通过使用全无机材料，提高产品的耐候性能，在陶瓷基板上增设凹槽，可以方便的放置倒装芯片，提高产品的良率。

本实用新型通过上述支架结构，与现有技术相比，通过结构的改进、温度的管控，以及材料的选择，提高了产品的良率，避免了现有技术中无机密封封装技术的温度的限制或者材料各方面限制，从而实现无机封装。另外，本实用新型有效的提高了LED在特殊环境下的应用范围，且能够使用深紫外线LED光源；同时，本实用新型使用的是最新的倒装LED芯片，提高整个光源的亮度。采用陶瓷作为基板将有效的提高了LED光源的散热性能；本实用新型使用全无机封装，抗老化能力强。

附图说明

图1为本实用新型的LED封装结构的立体图；

图2为本实用新型的LED封装结构的剖视图；

图3为本实用新型的LED封装结构的示意图（不含玻璃盖板）；

图4为本实用新型的LED封装结构的玻璃盖板的示意图；

图5为本实用新型的LED封装结构的金属焊盘的示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

本实用新型的一种全无机贴片LED封装结构，参见图1-图4，包括由陶瓷基板制成的支架7，该支架7上设有与支架7的结构配合的玻璃盖板1，以恰将支架7盖合；其中，所述支架7上具有放置LED 芯片4的凹槽，支架7上沿着四周、且位于凹槽的外围位置处设有第一金属层3，所述玻璃盖板1边缘设有一圈第二金属层2，第二金属层2材料的膨胀系数与玻璃盖板相近，第一金属层3与第二金属层2材料具有相近熔点并能很好熔接，所述第二金属层2与第一金属层3通过电阻焊方式连接在一起。使用上述金属层结构的目的是去掉传统的有机硅胶封装模式，使用电阻焊的方法解决，能够有效提高封装结构的耐温性。

支架7内的凹槽内部设有高反射率的镀银层5，镀银层5厚度为（120-150）㏕，在镀银层5之下设有金属热沉6，金属热沉6内部设有贯穿整个支架7的金属通孔，金属热沉6通过金属通孔与设置在支架7的底部的金属焊盘（标号8为负极金属焊盘，标号9为正极金属焊盘）相连接；参见图5，所述支架7的底部的金属焊盘设有方向区别，正极金属焊盘9为T型，负极金属焊盘8为I型。

其中的玻璃盖板1可以是高硼玻璃也可以是普通玻璃。另外，为了实现以上结构的牢固性，在玻璃盖板1的边缘使用磨砂然后设置金属层。本实用新型避免有机材料如硅胶的应用，可用于紫外LED 和不适合使用有机材料器件的封装，解决了恶劣环境下相关器件封装材料易老化变质问题。

制作上述全无机贴片LED封装结构的全无机贴片LED封装方法，其包括如下过程：

过程1：制作支架7，其具体包括以下过程：

过程11：制备陶瓷基板；

过程12：对陶瓷基板进行加工，形成具有线路的陶瓷基板；

过程13：制作玻璃盖板1，该玻璃盖板1可以是高硼玻璃也可以是普通玻璃制成；其中，玻璃盖板厚度控制在1-2mm之间，其大小与陶瓷基板相同，以恰将陶瓷基板盖合；

过程14：分别将过程12获得的陶瓷基板和玻璃盖板边缘打磨；

过程15：制备具有高导热性能的金属化陶瓷基板边框和玻璃边框；

过程16：将已经将陶瓷边框化的支架7镀银（使用化学电镀法电镀），镀银层5厚度为（120-150）㏕；最终实现支架7。

通过以上过程制作的支架7，其包括陶瓷基板，陶瓷基板上设有放置LED 芯片4的凹槽，所述凹槽内部设有高反射率的镀银层5，镀银层5厚度为（120-150）㏕，在镀银层5之下设有金属热沉6，金属热沉6内部设有金属通孔贯穿整个支架7，与在支架7的底部设有金属焊盘相连接；所述的支架7底部金属焊盘设有方向区别，正极为T型，负极为I型；所述的固晶芯片为倒装芯片，提高芯片的初始出光效率，倒装芯片通过共晶焊的方式将芯片焊接在陶瓷基板的凹槽内；所述陶瓷基板上于所述凹槽的外围设有一圈金属层；所述玻璃盖板1边缘设有一圈第二金属层2，第二金属层2材料的膨胀系数与玻璃相近，金属层与第二金属层2材料具有相近熔点并能很好熔接，所述第二金属层2与金属层通过电阻焊方式连接在一起。为了实现以上的牢固性，在玻璃盖板1的边缘使用磨砂然后设有金属层。所述的玻璃盖板1可以是高硼玻璃也可以是普通玻璃。本实用新型避免有机材料如硅胶的应用，可用于紫外LED 和不适合使用有机材料器件的封装，解决了恶劣环境下相关器件封装材料易老化变质问题。

过程2：对过程1制成的陶瓷整版支架7进行除湿、烘烤、电浆清洗。

过程3：将倒装芯片扩晶，在清洁好的陶瓷基板进行点助焊剂、固晶，所述助焊剂的参数要求：粘度≥100KCPS，沸点在150℃-220℃之间；其中的固晶，其固晶芯片优选为倒装芯片，提高芯片的初始出光效率，倒装芯片通过共晶焊的方式将芯片焊接在陶瓷基板的凹槽内；

过程4：将固晶好的陶瓷整版经过共晶炉烘烤；所述的共晶烘烤分为五段进行，第一段25±5℃（60-120S）,第二段100±10℃（60-120S）,第三段220±10℃（60-120S）,第四段310±20℃（60-120S），第五段220±10℃（60-120S），第六段100±10℃（60-120S），第七段25±5℃（60-120S）；各温区通入的N2 气流量控制为≥50SCFH，以排去空气防止共晶时合金被二次氧化。

过程5：盖玻璃盖板1，并通过电阻焊工艺的压力电阻焊原理实现第二金属层2与高光透过率窗口构成的组合体与LED 支架7无缝焊接，实现LED 器件非直接高温加热快速无机材料气密封装；电阻焊接时，第二金属层2与金属层之间施加一定的压力，施加电压，并通过电流，使焊接温度保持在700-1200℃之间，焊接时间为0.1-2s。

过程6：切割。可以采用二氧化碳激光切割机进行切割。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。  

Claims (4)

1.一种全无机贴片LED封装结构，包括由陶瓷基板制成的支架，该支架上设有与其结构相配合的玻璃盖板；其中，支架上具有放置LED 芯片的凹槽，所述凹槽内部设有高反射率的镀银层，在镀银层之下设有金属热沉，金属热沉内部设有贯穿整个支架的金属通孔，金属热沉通过金属通孔与设置在支架的底部的金属焊盘相连接。

2.根据权利要求1所述的全无机贴片LED封装结构，其特征在于：所述镀银层厚度范围为120-150㏕。

3.根据权利要求1所述的全无机贴片LED封装结构，其特征在于：支架上位于凹槽的外围设有一圈第一金属层，对应的，所述玻璃盖板边缘设有一圈第二金属层，第一金属层和第二金属层相向设置，且第一金属层与第二金属层具有相近熔点，从而实现很好熔接。

4.根据权利要求1所述的全无机贴片LED封装结构，其特征在于：所述支架的底部的金属焊盘设有方向区别，正极为T型，负极为I型。