CN203910859U - 一种全无机集成led封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种全无机集成LED封装结构，包括由陶瓷基板制成的支架，以及与支架结构相配合的玻璃盖板；该支架上设有放置LED芯片的凹槽，凹槽的上边沿向四周外侧水平延伸，与支架形成梯形连接结构，所述玻璃盖板恰置于该梯形连接结构上，以将支架盖合；所述凹槽内设有共晶焊焊盘，凹槽内还设有贯穿支架的金属通孔，该金属通孔的一端与共晶焊焊盘相连接，另一端与外部金属焊盘相连接；共晶焊焊盘之上设有倒装LED芯片。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。与现有技术相比，本新型有效的提高了LED在特殊环境下的应用范围，且能够使用深紫外线LED光源。

Description

一种全无机集成LED封装结构

技术领域

本实用新型涉及LED封装结构，具体涉及一种全无机材料制成的集成LED封装结构。

背景技术

集成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。本方案选择了全无机结构封装工艺能在一定程度上能够解决以上问题。

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集成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，一种全无机集成LED封装结构，包括由陶瓷基板制成的支架，以及与支架结构相配合的玻璃盖板；该支架上设有放置LED 芯片的凹槽，凹槽的上边沿向四周外侧水平延伸，与支架形成梯形连接结构，所述玻璃盖板恰置于该梯形连接结构上，以将支架盖合；所述凹槽内设有共晶焊焊盘，共晶焊焊盘的形状根据实际需要选择规格，优选选用E型互嵌结构。共晶焊焊盘附着在凹槽内，凹槽内还设有贯穿支架的金属通孔，该金属通孔的一端与共晶焊焊盘相连接，另一端与外部金属焊盘相连接。在所述凹槽的内部的共晶焊焊盘之上设有倒装LED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。其中，支架的总厚度范围为3-4mm，支架设置凹槽位置处的陶瓷基板的厚度范围为0.4-0.6mm。

其中，梯形连接结构与玻璃盖板的接触面上设有第一金属层，同样的，玻璃盖板与梯形连接结构的接触面设有第二金属层。其中，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的材料具有相近熔点，以能很好熔接。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。

所述的玻璃盖板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。与现有技术相比，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；另外，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封装结构的分解图；

图2为本实用新型的LED封装结构的支架示意图（中间内凹）

图3为本实用新型的LED封装结构的支架俯视图；

图4为本实用新型的LED封装结构的支架剖视图。

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集成LED封装结构，参见图1-图4，包括由陶瓷基板制成的支架1，以及与该支架1配合的玻璃盖板2，以恰将支架1盖合；该支架1上设有放置LED 芯片3的凹槽11，凹槽11的上边沿向四周外侧水平延伸，与支架形成梯形连接结构12，所述玻璃盖板2恰置于该梯形连接结构12上，以将支架1盖合；所述凹槽11内部设共晶焊焊盘4。共晶焊焊盘4附着在内凹槽11，凹槽内还设有贯穿支架1的金属通孔13，该金属通孔13的一端与共晶焊焊盘44相连接，另一端与外部金属焊盘5相连接。其中，焊盘形状根据实际需要选择规格，参见图1，本实施例中的共晶焊焊盘4选用E型互嵌结构。

共晶焊焊盘4附着在凹槽11内，凹槽11内还设有贯穿支架1的金属通孔13，在所述凹槽11的内部的共晶焊焊盘4之上设有LED芯片3,该LED芯片为倒装芯片，可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支架1的凹槽11内。其中，支架1的总厚度范围为3-4mm，支架1设置凹槽位置处的陶瓷基板的厚度范围为0.4-0.6mm。

其中，梯形连接结构12与玻璃盖板2的接触面上设有第一金属层14，同样的，玻璃盖板2与梯形连接结构12的接触面设有第二金属层（图上未示出）。其中，第二金属层材料的膨胀系数与玻璃相近，第一金属层14与第二金属层的材料具有相近熔点，以能很好熔接。所述第二金属层与第一金属层14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。

另外，玻璃盖板2可以是高硼玻璃也可以是普通玻璃。

制作上述全无机集成LED封装结构的封装方法，包括如下过程：

过程1：制作支架以及玻璃盖板，其具体包括以下过程：

过程11：制备陶瓷基板，陶瓷基板总厚度控制在3-4mm之间；该陶瓷基板上设有凹槽，设置凹槽位置处的陶瓷基板的厚度范围控制在0.4-0.6mm之间；同时，凹槽的上边沿与陶瓷基板的上表面形成梯形连接结构，也就是说凹槽的上边沿与陶瓷基板的上边沿呈阶梯状。

过程12：对陶瓷基板的凹槽进行激光钻孔，该孔用来将陶瓷基板内部的第一电极引到支架底部,该孔的直径选择0.2-0.3mm之间；将陶瓷基板内部的第二电极引到支架的表层。然后对陶瓷基板做前处理清洁，并在陶瓷基板的内凹槽局部区域印刷导电电路，烘烤固化，以最终形成支架。

过程13：制作玻璃盖板，其中，玻璃盖板的厚度控制在0.8-1.5mm之间，尺寸大小刚好与陶瓷基板的凹槽的上边沿相匹配。

过程14：将过程12获得的陶瓷基板，沿着陶瓷基板凹槽的四周的上边沿设置第一金属层，形成具有高导热性能的金属化陶瓷基板边框，将过程13制成的玻璃盖板，在其与陶瓷基板的接触面上同样设置第二金属层，形成具有高导热性能的玻璃盖板边框。

过程2：对过程1制成的支架进行烘烤除湿、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。

过程4：将固晶好的支架经过共晶炉烘烤。

过程5：盖玻璃盖板，并通过电阻焊工艺的压力电阻焊原理实现第二金属层与高光透过率窗口构成的组合体与支架无缝焊接，实现LED 器件非直接高温加热快速无机材料气密封装。

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 (5)

1.一种全无机集成LED封装结构，包括由陶瓷基板制成的支架，以及与支架结构相配合的玻璃盖板；该支架上设有放置LED 芯片的凹槽，凹槽的上边沿向四周外侧水平延伸，与支架形成梯形连接结构，所述玻璃盖板恰置于该梯形连接结构上，以将支架盖合；所述凹槽内设有共晶焊焊盘，凹槽内还设有贯穿支架的金属通孔，该金属通孔的一端与共晶焊焊盘相连接，另一端与外部金属焊盘相连接；共晶焊焊盘之上设有倒装LED芯片。

2.根据权利要求1所述的一种全无机集成LED封装结构，其特征在于：支架的总厚度范围为3-4mm，支架设置凹槽位置处的陶瓷基板的厚度范围为0.4-0.6mm。

3.根据权利要求1所述的一种全无机集成LED封装结构，其特征在于：支架上的梯形连接结构与玻璃盖板的接触面上设有第一金属层，同样的，玻璃盖板与梯形连接结构的接触面设有第二金属层。

4.根据权利要求3所述的一种全无机集成LED封装结构，其特征在于：第一金属层与第二金属层的材料具有相近熔点，以能很好熔接。

5.根据权利要求1所述的一种全无机集成LED封装结构，其特征在于：所述共晶焊焊盘选用E型互嵌结构。