CN210296410U - 一种紫外led发光器件封装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种紫外LED发光器件封装结构，包括基板、封装于基板上的紫外LED芯片以及覆盖于紫外LED芯片上方的透镜，透镜的周沿具有环状的卡托，所述卡托的底面与基板的结合面之间具有第一密封胶，所述卡托的外沿以及周围的基板表面上还覆盖有第二密封胶，该第二密封胶内混合填充有对所述紫外LED芯片出射的紫外线非透明设置的无机填料，以解决现有封装结构中密封粘接使用的有机胶粘剂在紫外LED芯片出射的紫外线的照射下易老化而失效问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED封装技术领域，具体是涉及一种紫外LED发光器件封装结构。
背景技术
LED是一种固体半导体发光材料，紫外线对于杀菌、消毒具有良好的效果，尤其是对于是波长分布于200-280nm之间的深紫外线，也称作UVC，具有较高的能量，对于杀菌、消毒具有良好的效果。随着社会的发展，杀菌消毒设备的需求量逐年上升，而深紫外(UVC)杀菌技术获得了广泛认可，结合LED寿命长，节能环保的特点，深紫外LED发光器件的市场越来越广阔。
由于UVC的高能量，在其可杀菌的同时也会对有机物分子带来严重的破坏，因此深紫外LED的封装要尽量避免使用有机材料或设法保护有机材料不被UVC照射。目前大部分的封装厂都采用无机封装技术，基板使用氮化铝陶瓷材料，透镜使用高纯度石英材料，但基板与透镜的结合仍然需要使用有机胶黏剂进行粘接。虽然使用一些遮挡技术，如围坝，支架或阶梯等，UVC的光不会直接照射到有机胶黏剂，但透镜内还是会有少部分光线通过折射，反射等过程，间接照射到有机胶黏剂。在使用过程中，有机胶黏剂还是会逐渐老化，经过一段时间后，有机胶黏剂的密封性能和粘接强度会逐渐下降，甚至可能发生透镜脱落的情况，带来可靠性的风险。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种紫外LED发光器件封装结构，以解决现有封装结构中密封粘接使用的有机胶粘剂在紫外LED芯片出射的紫外线的照射下易老化而失效问题。
具体方案如下：
一种紫外LED发光器件封装结构，包括基板、封装于基板上的紫外LED芯片以及覆盖于紫外LED芯片上方的透镜，其中，所述透镜的周沿具有环状的卡托，且透镜的入光面上具有避让紫外LED芯片的内凹空腔，所述卡托的底面与基板的结合面之间具有第一密封胶，所述卡托的外沿以及周围的基板表面上还覆盖有第二密封胶，该第二密封胶内混合填充有对所述紫外LED芯片出射的紫外线非透明设置的无机填料。
本实用新型还提供了另一种紫外LED发光器件封装结构，包括基板、封装于基板上的紫外LED芯片以及覆盖于紫外LED芯片上方的透镜，其中，所述透镜的周沿具有环状的卡托，所述基板上具有与透镜的卡托相匹配设置的环形支架，透镜的卡托位于该环形支架上，以使透镜的入光面与基板的上表面之间形成容置紫外LED芯片的空腔，所述卡托与环形支的结合面之间具有第一密封胶，所述卡托的外沿以及环形支架的表面上还覆盖有第二密封胶，该第二密封胶内混合填充有对所述紫外LED芯片出射的紫外线非透明设置的无机填料。
进一步的，所述环形支架以及基板一体成型而制得。
进一步的，所述环形支架的顶部具有往内凹陷的环形阶梯结构，所述透镜的卡托支承于该环形阶梯结构的下阶梯面上。
进一步的，所述第一密封胶位于卡托的底面、外周面与环形支架的结合面上。
进一步的，所述环形阶梯结构的阶梯高度大于卡托的厚度，所述卡托的顶面、环形阶梯结构的侧壁以及透镜外周壁的底部共同形成一凹槽，所述第二密封胶的一部分填充于该凹槽内。
作为上述两紫外LED发光器件封装结构的优选方案，所述无机填料为钛白粉。
作为上述两紫外LED发光器件封装结构的优选方案，所述紫外LED芯片以锡膏或者共晶焊的方式固定于所述基板上。
作为上述两紫外LED发光器件封装结构的优选方案，所述透镜由石英材料制成。
本实用新型提供的紫外LED发光器件封装结构与现有技术相比较具有以下优点：本实用新型提供的紫外LED发光器件封装结构的密封胶包含两种密封胶，其中，第一种密封胶涂布于透镜与基板的结合面之间，实现基板与透镜的初步粘接固定和密封；第二种密封胶胶位于透镜与基板结合面的外侧边缘，可加强粘接强度以及气密性，且第二密封胶内部混合填充了对紫外线非透明的无机填料，紫外LED芯片出射的紫外线无法穿透该无机填料，因此第二密封胶中的有机胶体会受到无机填料的保护，不会受到紫外线的照射，可有效解决了有机胶粘剂快速老化的问题，寿命可大大延长。另外，密封胶双层密封的设计，确保了封装体内部的气密性和透镜粘接强度牢固性。
附图说明
图1示出了实施例1中的紫外LED发光器件封装结构的剖面示意图。
图2示出了图1中A处的放大图。
图3示出了实施例1中的紫外LED发光器件封装结构的俯视图。
图4示出了实施例2中的紫外LED发光器件封装结构的剖面示意图。
图5示出了图4中B处的放大图。
图6示出了实施例2中另一紫外LED发光器件封装结构的剖面示意图。
图7示出了图6中C处的放大图。
图8示出了实施例2中的紫外LED发光器件封装结构的俯视图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
实施例1
如图1-图3所示的，本实施例提供了一种紫外LED发光器件封装结构，其包括基板11、封装于基板11上的紫外LED芯片12以及覆盖于紫外LED芯片12上方的透镜13。本实施例中以及下述其它实施例中的紫外LED芯片均以UVC的紫外LED芯片为例来进行说明，但并不限定于此，也可应用于UVA、UVB的紫外LED芯片的封装中。
具体的，基板11的上表面和下表面上分别具有第一电极111和第二电极112，第一电极111和第二电极112之间通过导通孔113实现导通。其中，基板11选用由耐深紫外的绝缘材料制成，例如氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷等材料，本实施中优选具有高导热率的氮化铝陶瓷材料制成。第一电极111和第二电极112可以通过电镀、丝印等方式形成于基板11上，第一电极111和第二电极112的连通可以通过在导通孔113内沉铜来实现。
本实施例中的紫外LED芯片12采用的是倒装的芯片结构，但并不限定于此，还可以是其它的芯片结构，例如正装芯片结构、垂直芯片结构。本实施例中倒装的紫外LED芯片12可以通过锡膏焊接或者共晶焊接的方式固定于基板11上，并且与基板11上的第一电极111导通，采用锡膏焊接或者共晶焊接的方式可以避免采用有机固晶胶固定，可以防止使用过程中有机固晶胶劣化而影响其使用寿命。
透镜13优选采用对深紫外线(UVC)具有高透过率的石英材料制成，透镜13的周沿具有环状的卡托131，且透镜13的入光面上具有避让紫外LED芯片12的内凹空腔，卡托131的底面与基板11的结合面之间涂布有第一密封胶141，完成基板11与透镜13的初步粘接固定和密封。
在卡托131的外周侧沿上还覆盖有第二密封胶142，以加强粘接强度以及气密性，该第二密封胶142由有机胶黏剂以及混合填充的无机填料制成，该无机填料对深紫外线非透明。
由于深紫外线无法穿透无机填料，所以第二密封胶142中的有机胶体会受到无机填料的保护，不会受到深紫外线的照射，因此有效解决了有机胶黏剂快速老化的问题，寿命可大大延长。而且采用双层密封胶的设计，确保了封装体内部的气密性和透镜粘接强度牢固性。
在本实施例中，第一密封胶141优选采用具备一定的耐紫外能力的有机胶黏剂，例如道康宁公司的740UV WHITE 290ML CARTRIDGE。第二密封胶142优选采用有机硅胶粘剂，例如瓦克公司的Semicosil-1088W。
作为本实施例的一优选方案，第二密封胶142中的无机填料为钛白粉。
实施例2
如图4-图5所示的，本实施例提供了一种紫外LED发光器件封装结构，其包括了基板21、封装于基板21上的紫外LED芯片12以及覆盖于紫外LED芯片22上方的透镜23。
具体的，基板21的上表面和下表面上分别具有第一电极211和第二电极212，第一电极211和第二电极212之间通过导通孔213实现导通。其中，基板21选用由耐深紫外的绝缘材料制成，例如氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷等材料，本实施中优选具有高导热率的氮化铝陶瓷材料制成。第一电极211和第二电极212可以通过电镀、丝印等方式形成于基板21上，第一电极211和第二电极212的连通可以通过在导通孔213内沉铜来实现。
本实施例中的紫外LED芯片12采用的是倒装的芯片结构，但并不限定于此，还可以是其它的芯片结构，例如正装芯片结构、垂直芯片结构。本实施例中倒装的紫外LED芯片12可以通过锡膏焊接或者共晶焊接的方式固定于基板21上，并且与基板21上的第一电极211导通，采用锡膏焊接或者共晶焊接的方式可以避免采用有机固晶胶固定，可以防止使用过程中有机固晶胶劣化而影响其使用寿命。
透镜23优选采用对深紫外线(UVC)具有高透过率的石英材料制成，透镜23的周沿具有环状的卡托231。基板21上具有与透镜23的卡托231相匹配设置的环形支架215，透镜23的卡托231位于该环形支架215上，以使透镜23的入光面与基板21的上表面之间形成容置紫外LED芯片12的空腔。该环形支架215由耐深紫外线、且对深紫外线不透明的材料制成，例如金属、陶瓷等材料。金属材料制成的环形支架215可以采用焊接的方式固定于基板21上，而陶瓷材料制成的环形支架215可以在环形支架215底面上形成焊接金属层，然后以焊接的方式固定在基板21上，或者该环形支架215采用与基板21相同的材料制成，环形支架215可以同基板一体成型制得，例如本实施中的环形支架215和基板21都由氮化铝陶瓷材料制成，在模具中形成基板21与环形支架215一体的结构，再烧结而成。
卡托231与环形支架215的结合面之间涂布有第一密封胶241，完成环形支架215与透镜23的初步粘接固定和密封。
在卡托231的外周侧沿上还覆盖有第二密封胶242，以加强粘接强度以及气密性，该第二密封胶242由有机胶黏剂以及混合填充的无机填料制成，该无机填料对深紫外线非透明。
由于深紫外线无法穿透无机填料，所以第二密封胶242中的有机胶体会受到无机填料的保护，不会受到深紫外线的照射，因此有效解决了有机胶黏剂快速老化的问题，寿命可大大延长。而且采用双层密封胶的设计，确保了封装体内部的气密性和透镜23粘接的牢固性。
该结构的深紫外LED发光器件封装结构与实施例1中的深紫外LED发光器件封装结构相比较，本实施例中的透镜的底面可以为平面，无需打磨成实施例1中的内凹空腔，便于透镜的制作。但需在基板21上形成环形支架215，因而基板21的制作工艺相对而言更为复杂。
在本实施例中，第一密封胶241优选采用具备一定的耐紫外能力的有机胶黏剂，例如道康宁公司的740UV WHITE 290ML CARTRIDGE。第二密封胶242优选采用有机硅胶粘剂，例如瓦克公司的Semicosil-1088W。
作为本实施例的一优选方案，第二密封胶242中的无机填料为钛白粉。
作为本实施例的一优选方案，参考图6-图8，环形支架215的顶部形成往内凹陷的环形阶梯结构，透镜23的卡托231支承于该环形阶梯结构的下阶梯面上，以便于对透镜23安装的初步定位以及限位。第一密封胶241则涂布于卡托231的底面与环形支架215的结合面上，即环形阶梯结构的下阶梯面以及侧面上，以加强第一密封胶241对透镜23和环形支架215两者之间的结合力以及密封性。
优选的，环形阶梯结构的阶梯高度大于卡托231的厚度，因此透镜23的卡托231支承于该环形阶梯结构的下阶梯面上时，卡托231的顶面下沉于环形支架215的顶面，即卡托231的顶面与环形阶梯结构的侧壁以及透镜23的周壁的一部分形成一凹槽，第二密封胶242的一部分填充于该凹槽内，以加强第二密封胶242对透镜23和环形支架215两者之间的结合力以及密封性。
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 (9)
1.一种紫外LED发光器件封装结构，其特征在于：包括基板、封装于基板上的紫外LED芯片以及覆盖于紫外LED芯片上方的透镜，其中，所述透镜的周沿具有环状的卡托，且透镜的入光面上具有避让紫外LED芯片的内凹空腔，所述卡托的底面与基板的结合面之间具有第一密封胶，所述卡托的外沿以及周围的基板表面上还覆盖有第二密封胶，该第二密封胶内混合填充有对所述紫外LED芯片出射的紫外线非透明设置的无机填料。
2.一种紫外LED发光器件封装结构，其特征在于：包括基板、封装于基板上的紫外LED芯片以及覆盖于紫外LED芯片上方的透镜，其中，所述透镜的周沿具有环状的卡托，所述基板上具有与透镜的卡托相匹配设置的环形支架，透镜的卡托位于该环形支架上，以使透镜的入光面与基板的上表面之间形成容置紫外LED芯片的空腔，所述卡托与环形支的结合面之间具有第一密封胶，所述卡托的外沿以及环形支架的表面上还覆盖有第二密封胶，该第二密封胶内混合填充有对所述紫外LED芯片出射的紫外线非透明设置的无机填料。
3.根据权利要求2所述的紫外LED发光器件封装结构，其特征在于：所述环形支架以及基板一体成型而制得。
4.根据权利要求2所述的紫外LED发光器件封装结构，其特征在于：所述环形支架的顶部具有往内凹陷的环形阶梯结构，所述透镜的卡托支承于该环形阶梯结构的下阶梯面上。
5.根据权利要求4所述的紫外LED发光器件封装结构，其特征在于：所述第一密封胶位于卡托的底面、外周面与环形支架的结合面上。
6.根据权利要求4所述的紫外LED发光器件封装结构，其特征在于：所述环形阶梯结构的阶梯高度大于卡托的厚度，所述卡托的顶面、环形阶梯结构的侧壁以及透镜外周壁的底部共同形成一凹槽，所述第二密封胶的一部分填充于该凹槽内。
7.根据权利要求1或2所述的紫外LED发光器件封装结构，其特征在于：所述无机填料为钛白粉。
8.根据权利要求1或2所述的紫外LED发光器件封装结构，其特征在于：所述紫外LED芯片以锡膏或者共晶焊的方式固定于所述基板上。
9.根据权利要求1或2所述的紫外LED发光器件封装结构，其特征在于：所述透镜由石英材料制成。
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