CN209896097U - 一种深紫外led全无机气密封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种深紫外LED全无机气密封装结构。封装结构包括含有银层的石英玻璃盖板、含有金属围坝的三维陶瓷基板、焊接层以及深紫外LED芯片；所述深紫外LED芯片贴装于所述三维陶瓷基板金属围坝内的线路层上；所述石英玻璃盖板位于所述三维陶瓷基板金属围坝上表面，且通过所述焊接层实现所述石英玻璃盖板银层与所述三维陶瓷基板金属围坝的气密焊接。通过本实用新型，避免了有机材料的使用，实现了深紫外LED全无机气密封装，从而有效提高了深紫外LED器件长期可靠性。

Description

一种深紫外LED全无机气密封装结构

技术领域

本发明属于半导体制造技术相关领域，更具体地，涉及一种深紫外LED 封装结构。

背景技术

相对于传统汞灯、荧光灯等紫外光源，紫外发光二极管(UV-LED)具有节能环保、寿命长、体积小、波长可控等优势。其中，深紫外LED的发光波长小于300nm，可应用于杀菌消毒、水净化、生化检测等领域。目前，传统白光LED和浅紫外LED大都采用有机材料(环氧树脂、硅胶等)进行封装，以保护芯片和提高LED可靠性。但是，有机材料长期在深紫外光和热辐射环境下会出现老化和黄化等严重问题，降低了有机材料透过率和粘结性，并不适合高可靠的深紫外LED封装。

针对上述可靠性问题，研究者开始采用石英玻璃作为深紫外LED出光材料，利用石英玻璃与散热基板来封装深紫外LED器件。但现有技术绝大多数仍采用有机粘接剂实现玻璃与基板的粘结，很难维持深紫外LED长期可靠性。为此，业界开始制作含有金属边框的玻璃光窗，或通过在玻璃表面沉积不同金属体系(Cr/Ni/Au)以获得图形金属层，从而利用焊料实现玻璃和三维基板可靠焊接。但上述方法仍存在工艺复杂、成本高，不利于大规模封装制造。相应地，有必要改进现有深紫外LED封装结构。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种深紫外 LED全无机气密封装结构，通过直接在石英玻璃表面烧结银层，实现了玻璃表面图形金属层，并利用焊料焊接实现了玻璃盖板与三维陶瓷基板间的可靠键合，从而获得了全无机气密封装的深紫外LED，提高了深紫外LED 长期可靠性。

相应地，为达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种深紫外LED全无机气密封装结构，包括含有银层的石英玻璃盖板、含有金属围坝的三维陶瓷基板、焊接层以及深紫外LED芯片，所述深紫外 LED芯片贴装于所述三维陶瓷基板金属围坝内的线路层上，所述石英玻璃盖板位于所述三维陶瓷基板金属围坝上表面，且通过所述焊接层实现所述石英玻璃盖板银层与所述三维陶瓷基板金属围坝的气密焊接。

进一步的，所述石英玻璃盖板上的银层是通过印刷和低温烧结纳米银膏制作，烧结温度为250-600℃，烧结时间为15-90min，且银层结构形状与金属围坝上表面对应，厚度为10-100μm。

进一步的，所述三维陶瓷基板是通过DPC工艺制备，含有金属线路层和导电通孔，且所述三维陶瓷基板上的金属围坝是通过直接电镀、焊料焊接或热等静压工艺制作，金属围坝高度为0.5-1.5mm，陶瓷基板材质为氧化铝或氮化铝。

进一步的，所述焊接层是通过印刷焊料或压制焊片制作在所述石英玻璃盖板银层上或所述三维陶瓷基板围坝上表面，材质为金锡、铜锡、锡银铜合金，厚度为30-200μm。

进一步的，所述焊接层是采用整体回流或局部加热焊接，所述三维陶瓷基版腔体内部为空气、氮气或惰性气体。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，通过在石英玻璃表面烧结银层，可很好地实现石英玻璃与三维陶瓷基板间的金属焊料焊接，避免有机粘结材料的老化和失效问题，提高深紫外LED 长期可靠性，更重要的是降低封装成本，可实现大规模焊接，满足深紫外 LED器件规模化封装制造需求。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种深紫外LED全无机气密封装结构的示意图。

图2是本实用新型提供的另一种深紫外LED全无机气密封装结构的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

请参阅图1，该实施例1提供了一种深紫外LED全无机气密封装结构，包括含有银层12的石英玻璃盖板11、含有金属围坝14的三维陶瓷基板15、焊接层13以及深紫外LED芯片18；所述深紫外LED芯片18共晶于所述三维陶瓷基板15的金属线路层16上；所述石英玻璃盖板11上的银层12 是通过丝网印刷和低温烧结纳米银膏制作，烧结温度为300℃，烧结时间为 30min，烧结后银层12厚度为20μm，形状为与金属围坝14上表面对应的框状结构；所述三维陶瓷基板15是通过DPC工艺制备的氮化铝陶瓷基板，含有金属线路层16和导电通孔17，且所述三维陶瓷基板15上的金属围坝 14是通过直接电镀铜工艺制作，金属围坝高度为0.6mm；所述焊接层13 是通过在金属围坝14上表面印刷锡银铜合金焊料层，并将所述石英玻璃盖板11的银层12对应放置在焊料层上，利用整体回流焊形成，所述焊接层 13厚度为50μm；整个焊接过程是在空气环境下完成，实现了深紫外LED 全无机气密封装。

实施例2

请参阅图2，该实施例2提供了一种深紫外LED全无机气密封装结构，包括含有银层22的石英玻璃盖板21、含有金属围坝24的三维陶瓷基板25、焊接层23以及深紫外LED芯片28；所述深紫外LED芯片28通过贴片和打线安装于所述三维陶瓷基板25的金属线路层26上，通过金线29实现电互连；所述石英玻璃盖板21上的银层22是通过丝网印刷和低温烧结纳米银膏制作，烧结温度为350℃，烧结时间为15min，烧结后银层22厚度为 30μm，形状为与金属围坝24上表面对应的框状结构；所述三维陶瓷基板 25是通过DPC工艺制备的氮化铝陶瓷基板，含有金属线路层26和导电通孔27，且金属围坝24是通过焊料层20的焊接作用固定于所述三维陶瓷基板25上，金属围坝24高度为0.8mm；所述焊接层23是通过在银层22上压制金锡焊片，并将压制有焊片的石英玻璃盖板21放置在金属围坝24上表面，利用感应局部加热形成，所述焊接层23厚度为80μm；整个焊接过程是在氮气环境下完成，实现了深紫外LED全无机气密封装。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种深紫外LED全无机气密封装结构，其特征在于包括含有银层的石英玻璃盖板、含有金属围坝的三维陶瓷基板、焊接层以及深紫外LED芯片；所述深紫外LED芯片贴装于所述三维陶瓷基板金属围坝内的线路层上；所述石英玻璃盖板位于所述三维陶瓷基板金属围坝上表面，且通过所述焊接层实现所述石英玻璃盖板银层与所述三维陶瓷基板金属围坝的气密焊接。

2.根据权利要求1所述的一种深紫外LED全无机气密封装结构，其特征在于，所述石英玻璃盖板上的银层是通过印刷和低温烧结纳米银膏制作，烧结温度为250-600℃，烧结时间为15-90min，且银层结构形状与金属围坝上表面对应，厚度为10-100μm。

3.根据权利要求1所述的一种深紫外LED全无机气密封装结构，其特征在于，所述三维陶瓷基板是通过DPC工艺制备，含有金属线路层和导电通孔，且所述三维陶瓷基板上的金属围坝是通过直接电镀、焊料焊接或热等静压工艺制作，金属围坝高度为0.5-1.5mm，陶瓷基板材质为氧化铝或氮化铝。

4.根据权利要求1所述的一种深紫外LED全无机气密封装结构，其特征在于，所述焊接层是通过印刷焊料或压制焊片制作在所述石英玻璃盖板银层上或所述三维陶瓷基板金属围坝上表面，材质为金锡、铜锡、锡银铜合金，厚度为30-200μm。

5.根据权利要求1所述的一种深紫外LED全无机气密封装结构，其特征在于，所述封装结构腔体内部为空气、氮气或惰性气体。

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