CN207781643U - 一种深紫外led封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种深紫外LED封装结构。深紫外LED封装结构包括陶瓷支架、深紫外LED芯片、石英玻璃和金属镀层；所述陶瓷支架呈碗杯结构，所述深紫外LED芯片设置在所述陶瓷支架内部；所述石英玻璃设置在所述陶瓷支架的上端，且与所述陶瓷支架之间形成密闭腔体；所述金属镀层包覆在所述密闭腔体的外表面，但外表面不包括密闭腔体底面以及密闭腔体内部正对的石英玻璃外表面区域。本实用新型通过在密闭腔体的外表面覆盖金属镀层，提高了石英玻璃与陶瓷支架的结合力和密封性；解决了深紫外LED封装结构长时间工作导致石英玻璃和陶瓷支架的脱离的问题，提高深紫外LED封装结构的可靠性。

Description

一种深紫外LED封装结构

技术领域

本实用新型属于半导体照明技术领域。更具体地，涉及一种深紫外LED封装结构。

背景技术

随着LED封装技术的进步，市面上深紫外波段的LED已经逐步出现。在紫外线中，波长在200纳米至280纳米的光线被称为深紫外线。而深紫外LED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LED所无法比拟的。

深紫外LED对封装材料和封装工艺要求极高；用锡膏或金属键合等纯无机封装方式，工艺复杂且制造成本高；在封装过程中使用有机材料进行粘连封装则更简洁经济；但是LED芯片发出的深紫外线作用于胶体会使胶体粘接力变弱，进而导致粘连失效。例如，申请号为201420396320.0的中国专利公开了一种深紫外LED器件封装结构，包括陶瓷支架及设在陶瓷支架底座固晶位上的深紫外芯片，深紫外芯片通过银线连接至正负电极，陶瓷支架1上通过粘接材料粘接有石英透镜，这种封装结构存在如下缺陷：(1)粘接材料容易吸收UV光线而引起自身老化，从而导致LED器件发光功率低、可靠性不高；(2)封装结构比较复杂，制作成本较高，散热性差，而且陶瓷支架和石英透镜采用粘接方式进行连接，可靠性也不是很高。因此，如何更进一步提高密封效果是本领域需要克服的技术难题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的第一个目的在于提供一种深紫外LED封装结构。本实用新型的深紫外LED封装结构通过提高石英玻璃和陶瓷支架的结合力和密封性，解决了现有技术中LED封装结构经过长时间工作引起的盖板和基板脱离的技术问题。

本实用新型的第二个目的在于提供一种深紫外LED封装结构的制备方法。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种深紫外LED封装结构，包括陶瓷支架、深紫外LED芯片、石英玻璃和金属镀层；

所述陶瓷支架呈碗杯结构，所述深紫外LED芯片设置在所述陶瓷支架内部；所述石英玻璃设置在所述陶瓷支架的上端，且与所述陶瓷支架之间形成密闭腔体；

所述金属镀层包覆在所述密闭腔体的外表面，但外表面不包括密闭腔体底面以及密闭腔体内部正对的石英玻璃外表面区域。

本实用新型密闭腔体内部正对的石英玻璃外表面区域是指密闭腔体外部上表面边缘处以外的区域。

优选地，所述深紫外LED芯片的波长范围为UVC波段250-280μm、UVA波段320-400nm或者UVB波段280-320nm。

优选地，所述密闭腔体内设有填充气体，所述填充气体为填充惰性气体或氮气。

优选地，所述陶瓷支架内表面和上表面的全部或部分镀有用于提高反射率的金属层；为了更好地提高陶瓷内表面和上表面的反射率，更优选地，所述金属层为金镀层或铝镀层。

优选地，所述石英玻璃为平板玻璃或者玻璃透镜；所述玻璃透镜的发光角度为120°、90°、60°或30°；根据实际需求选择不同的玻璃透镜以实现不同的发光角度。

优选地，所述金属镀层为单层或多层结构；例如，所述多层结构为Ti(0.05-0.2um)/Cu(0.5-2um)/Ni(0.1-0.5um)的复合层。

优选地，所述金属镀层为单一元素金属或者合金金属。

优选地，所述陶瓷支架包括陶瓷基板，以及陶瓷或金属的框架；所述陶瓷支架是一体成型或者通过粘结的方式组装形成的具有高导热系数的支架；例如，所述陶瓷基板和陶瓷框架通过浆体或者锡焊的方式固定在所述陶瓷基板上。

优选地，所述石英玻璃和所述陶瓷支架的上端通过有机材料进行粘结；更优选地，所述有机材料为UV胶或耐紫外胶；本实用新型为了避免有机材料吸收UV光线而引起有机材料的老化，从而导致石英玻璃和陶瓷支架的粘结失效以及LED芯片发光功率低，因此选用UV胶进行粘结。

优选地，所述深紫外LED芯片可以是正装、倒装或者是倒装芯片放置在硅基板上并垂直于陶瓷支架的上底面。

一种深紫外LED封装结构的制备方法，包括如下步骤：

S1:在所述密闭腔体的外表面覆盖金属镀层，但外表面不包括密闭腔体底面以及密闭腔体内部正对的石英玻璃外表面区域；

所述陶瓷支架内表面和上表面的部分或全部覆盖金属层；

S2:将所述深紫外LED芯片通过银胶粘结、锡膏焊接或者共晶焊接的方式固定在所述陶瓷支架内的底面上；并通过金线将深紫外LED芯片的正负级与陶瓷支架连接；

S3:将所述石英玻璃通过UV胶粘结在陶瓷支架的上端，并进行UV固化，使得石英玻璃和陶瓷支架之间形成密闭腔体；在所述密闭腔体内充入惰性气体或氮气；

S4:采用胶带或覆盖膜遮挡所述石英玻璃的正上方和陶瓷基板的底面；然后采用溅射或化学镀的方法将金属镀在所述陶瓷支架的外围以及所述陶瓷支架与石英玻璃的连接处，金属镀层覆盖完成后将胶带或覆盖膜去除，得深紫外LED封装结构。

优选地，本实用新型的深紫外LED封装结构也适用于紫外LED芯片的封装。采用本实用新型的封装结构封装紫外LED芯片时，所述密闭腔体内的气体为低于大气压的稀薄空气。

本实用新型在陶瓷支架的外围以及所述陶瓷支架与石英玻璃的连接处镀金属层前，需要用胶带或覆盖膜将石英玻璃的正上方和陶瓷基板的底面进行遮挡，一方面是为了避免金属层镀在石英玻璃的正上方影响紫外LED芯片或深紫外LED芯片的出光；另一方面是为了避免金属层镀在陶瓷基板的底面造成陶瓷基板底部电极的短路。

本实用新型将金属镀层包覆在所述密闭腔体的外表面，但外表面不包括密闭腔体底面以及密闭腔体内部正对的石英玻璃外表面区域。一方面是通过金属镀层将石英玻璃紧紧压在陶瓷支架的上端，避免长时间使用导致石英玻璃和陶瓷支架的脱离；另一方面通过覆盖金属镀层可以将石英玻璃和陶瓷支架进行很好的密封。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型通过在密闭腔体的外表面覆盖金属镀层，提高了石英玻璃与陶瓷支架的结合力和密封性；解决了深紫外LED封装结构长时间工作导致石英玻璃和陶瓷支架的脱离的问题，改善了深紫外LED封装结构的信赖性。

2、本实用新型深紫外LED封装结构通过在石英玻璃和陶瓷支架之间使用UV胶固化，以及在密闭腔体内填充惰性气体或氮气；减少了深紫外LED芯片长期使用引起的光衰，提高了深紫外LED封装结构的可靠性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出了本实用新型一种实施方式中紫外LED封装结构示意图，其中陶瓷支架是一体成型的支架。

图2示出了本实用新型镀有铝层的陶瓷支架结构示意图

图3示出了本实用新型一种实施方式中紫外LED封装结构示意图，其中陶瓷支架是粘结的方式组装形成的。

图4示出了本实用新型另一种实施方式中紫外LED封装结构示意图，其中石英玻璃为平板玻璃。

图5示出了本实用新型另一种实施方式中紫外LED封装结构示意图，其中石英玻璃为玻璃透镜。

其中，1、陶瓷支架，2、紫外或深紫外LED芯片，3、石英玻璃，4、胶体，5、密闭腔体，6、金属镀层、7、金线，8、金属层，9、陶瓷框架，10、陶瓷基体。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。

在本实用新型的一种实施方式中，如图1所示，提供一种紫外LED封装结构，包括陶瓷支架1、紫外或深紫外LED芯片2、石英玻璃3和金属镀层6。陶瓷支架1呈碗杯结构，是一体成型的具有高导热系数的支架；紫外或深紫外LED芯片2通过银胶或者锡焊的方式正装在陶瓷支架1的内部，且紫外或深紫外LED芯片2的正负极分别通过金线7固定陶瓷支架1的底面上；石英玻璃3的外径的大小介于陶瓷支架1的内径和外径之间，石英玻璃3设置在陶瓷支架1的上端，且通UV胶与陶瓷支架1的上端连接固定；石英玻璃3和陶瓷支架1之间形成密闭腔体5；金属镀层6覆盖在密闭腔体5的外表面，但不包括密闭腔体5底面以及密闭腔体5内腔正对的石英玻璃3的外表面。

本实用新型将金属镀层6覆盖在密闭腔体5的外围以及上表面的边沿处，一方面通过金属镀层6将石英玻璃3紧紧压在陶瓷支架1的上端，提高了石英玻璃3与陶瓷支架1的结合力，避免了紫外LED封装结构长时间使用导致石英玻璃3和陶瓷支架1的脱离；另一方面通过覆盖金属镀层6可以将石英玻璃3和陶瓷支架1进行很好的密封。

在本实施方式中，如图2所示，为了提高紫外或深紫外LED芯片2的反射率，在陶瓷支架1的内表面和上表面的全部或部分镀有铝层；在陶瓷支架1内部的底面镀铝层不仅有利于提高紫外或深紫外LED芯片2的反射率，而且有利于紫外或深紫外LED芯片2的焊接。

在本实施方式中，如图3所示，陶瓷支架1呈碗杯结构，是通过粘结的方式组装形成的具有高导热系数的支架；陶瓷支架1包括陶瓷基板10和陶瓷框架9；陶瓷框架9通过硅胶粘结的方式粘结在陶瓷基板10上；在密闭腔体5的外表面镀有一层0.1um Ti/1um Cu/0.3umNi的金属镀层6，但不包括密闭腔体5底面以及密闭腔体5内腔正上方的石英玻璃3的外表面；由于石英玻璃3和陶瓷支架1UV胶粘连后又采用包覆方式，因此增加了陶瓷支架1和石英玻璃3的结合力，并且密封效果更佳，增加了封装结构可靠性，提高了器件的使用寿命。

在本实用新型的另一种实施方式中，如图4所示，提供一种具体结构的陶瓷支架1，陶瓷支架1呈碗杯结构，是一体成型的具有高导热系数的支架；碗杯结构的内壁呈梯子型；石英玻璃3为平板玻璃，石英玻璃3嵌入陶瓷支架1内，且与陶瓷支架1通过UV胶粘结固定。紫外或深紫外LED芯片2通过银胶或者锡焊的方式正装在陶瓷支架1的内部，且紫外或深紫外LED芯片2的正负极分别通过金线固定陶瓷支架1的底面上；石英玻璃3和陶瓷支架1之间形成密闭腔体5；金属镀层6覆盖在密闭腔体5的外表面，但不包括密闭腔体5底面以及密闭腔体5内腔正上方的石英玻璃1的外表面。

在本实施方式中，如图5所示，石英玻璃1可以为玻璃透镜，玻璃透镜的发光角度为120°。

在本实用新型上述的实施方式中，陶瓷支架1内放置的是紫外LED芯片或者深紫外LED芯片，则密闭腔体5内可以抽真空或填充气体，填充气体一般为氮气或惰性气体,这是由于空气中的某些气体或者杂质影响深紫外LED芯片的发光率，在密闭腔体5内填充惰性气体或N₂可以减少深紫外LED封装结构的光衰，提高产品的使用寿命。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种深紫外LED封装结构，其特征在于，包括陶瓷支架、深紫外LED芯片、石英玻璃和金属镀层；

所述陶瓷支架呈碗杯结构，所述深紫外LED芯片设置在所述陶瓷支架内部；所述石英玻璃设置在所述陶瓷支架的上端，且与所述陶瓷支架之间形成密闭腔体；

所述金属镀层包覆在所述密闭腔体的外表面，但外表面不包括密闭腔体底面以及密闭腔体内部正对的石英玻璃外表面区域。

2.根据权利要求1所述深紫外LED封装结构，其特征在于，所述深紫外LED芯片的波长范围为UVC波段250-280nm、UVA波段320-400nm或者UVB波段280-320nm。

3.根据权利要求1所述深紫外LED封装结构，其特征在于，所述密闭腔体内设有填充气体，所述填充气体为填充惰性气体或氮气。

4.根据权利要求1所述深紫外LED封装结构，其特征在于，所述陶瓷支架内表面的全部或部分镀有用于提高反射率的金属层。

5.根据权利要求1所述深紫外LED封装结构，其特征在于，所述石英玻璃为平板玻璃或者玻璃透镜；所述玻璃透镜的发光角度为120°、90°、60°或30°。

6.根据权利要求1所述深紫外LED封装结构，其特征在于，所述金属镀层为单层或多层结构。

7.根据权利要求4所述深紫外LED封装结构，其特征在于，所述陶瓷支架包括陶瓷基板，以及陶瓷或金属的框架；所述陶瓷支架是一体成型或者通过粘结的方式组装形成的具有高导热系数的支架。

8.根据权利要求1所述深紫外LED封装结构，其特征在于，所述石英玻璃和所述陶瓷支架的上端通过UV胶或耐紫外胶粘结。