CN210640264U - 一种全无机封装的倒装uv-led器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了全无机封装的倒装UV‑LED器件，包括盖板、UV‑LED芯片、基板，所述UV‑LED芯片内嵌于所述盖板内并与所述基板共晶连接。本实用新型提供的全无机封装的倒装UV‑LED器件，由于UV‑LED芯片与盖板之间紧密贴合而无其他介质填充，使得器件具有较高的出光效率、较好的散热、较佳的可靠性及更大的出光角，同时，该器件尺寸小，相对于行业内目前低功率的3535支架，本实用新型提供的全无机封装的倒装UV‑LED器件尺寸为0808或1010甚至更小，便于集成。

Description

一种全无机封装的倒装UV-LED器件

技术领域

本实用新型属于LED封装技术领域，尤其涉及一种全无机封装的倒装UV-LED器件。

背景技术

传统的紫外光源（UV）是采用汞蒸气放电利用汞的激发态来产生紫外线，具有功耗高、发热量大、寿命短、反应慢、有安全隐患等诸多缺陷。新兴的紫外光源采用LED发光原理，称为“UV-LED”，与传统汞灯紫外光源相比，拥有以下优点：1、紫外LED是全固态照明器件，机械结构稳定，便携，耐冲击，工作电压小，且无需复杂的驱动电路；2、紫外LED响应速率高即开即用，无需预热等复杂操作，使用方便；3、传统汞灯多谱线发光，紫外LED发光峰单一，且发光波长连续可调；4、紫外LED材料中不含对环境有害的物质，同时，紫外LED节约高达70%的能源，是真正的环保节能光源；5、紫外LED寿命在5000小时以上，远远超过汞灯的寿命。UV-LED包括100nm～420nm之间的所有电磁辐射波长，应用市场目前根据其发光波长可以分为UVA（320nm～420nm，也称为“长波紫外线”）、UVB（275nm～320nm，也称为“中波紫外线”）和UVC（100nm～275nm，也称为“短波紫外线”）波段，广泛于医疗应用、印刷、紫外光空气清净、高解析度光学应用、荧光粉反射、UV胶固化、特种照明等。

UV-LED在实际环境中的应用通常会面临多方面的挑战，其中可靠性和散热问题尤为突出。要提高UV-LED的可靠性，从封装结构上去改进是一种非常有效的方式。目前小功率中低端UV-LED芯片，如紫外杀菌、紫外固化等，主要沿用可见光LED的封装方式，即采用树脂类的有机材料进行封装，而有机材料抗UV性能差、热膨胀系数大、透湿透氧率高的特性，会造成紫外光辐射致胶体黄化光源衰减、热应力脆化及湿应力杂质入侵的劣性，将大幅降低UV-LED的可靠性。UV-LED的光电转换效率较低，大约有70%的能量转化为热能，特别是UVC-LED的转化效率更低，约90%的能量转化为热能，因此UV-LED封装须选择导热系数较高的材料。

目前UV-LED行业内封装采用覆铜氮化铝陶瓷支架，支架含有金属围坝，内部有腔体，腔体填充多为空气，而空气折射率为1，UV-LED芯片出光经过腔体会有全反射损失，且空气导热能力极差，导致UV-LED工作时主要依靠底面散热，因此需优化腔体内的填充材料，有利于UV-LED芯片的多面散热，提高UV-LED器件的可靠性。

并且使用覆铜氮化铝陶瓷支架支撑UV-LED芯片，然后使用纯石英透镜盖封的过程中，往往是在UV-LED芯片固定于基板上时需进行一次加热，在连接石英透镜与覆铜氮化铝陶瓷支架时，也需要加热，这将不可避免地对UV-LED芯片多次加热，从而影响UV-LED芯片的可靠性。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种全无机封装的倒装UV-LED器件，包括盖板、UV-LED芯片、基板，所述UV-LED芯片内嵌于所述盖板内，并与所述基板共晶连接。

优选地，所述盖板和所述基板之间围绕所述UV-LED芯片设置有共晶层和反射层。

优选地，所述盖板和所述基板之间依次设置所述反射层和所述共晶层。

优选地，围绕所述UV-LED芯片依次设置所述反射层和所述共晶层，所述共晶层包围所述反射层。

优选地，所述盖板为石英玻璃透镜或蓝宝石透镜。

优选地，所述盖板为矩形或者半圆形。

优选地，所述UV-LED芯片为倒装结构。

优选地，所述基板具有贯穿的通孔，所述通孔内填充铜，所述基板通过铜与所述UV-LED芯片的电极电性连接。

优选地，所述基板底部设有铜层，所述铜层覆盖所述通孔或所述通孔部分区域，所述铜层还覆盖所述通孔外围区域。

优选地，所述铜的水平高度高于所述基板。

本实用新型提供的全无机封装的倒装UV-LED器件，由于UV-LED芯片与盖板之间紧密贴合且无其他介质填充，使得器件具有较高的出光效率、较好的散热、较佳的可靠性及更大的出光角，同时，该器件尺寸小，相对于行业内目前低功率的3535支架，本实用新型提供的全无机封装的倒装UV-LED器件尺寸为0808或1010甚至更小，便于集成。

附图说明

图1是实施例1中全无机封装UV－LED器件剖视图；

图2是实施例1中基板俯视图；

图3是实施例2中全无机封装UV－LED器件剖视图；

图4是实施例3中全无机封装UV－LED器件剖视图；

图5是实施例4中全无机封装UV－LED器件剖视图；

其中，1-盖板、2-UV－LED芯片、3-基板、4-反射层、5-共晶层、6-通孔、7-白胶。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更为清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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。

实施例1

如图1，一种全无机封装的倒装UV-LED器件，包括盖板1、UV-LED芯片2、基板3，盖板1为矩形石英玻璃透镜，盖板1包裹UV-LED芯片2并与基板3共晶连接。相比于常规支架封装的UV-LED器件，盖板1与UV-LED芯片2之间无缝隙、无空气、也无其他介质填充，UV-LED芯片2出射光可直接进入盖板中，可减少UV-LED光线在芯片衬底与空气界面、空气与盖板界面的全反射消耗，提高出光效率。盖板1和基板3之间围绕UV-LED芯片2设置有共晶层5和反射层4，共晶层5为金，反射层4为银。盖板1和基板3之间依次固定设置反射层4和共晶层5，即共晶层5包围反射层4。相比于反射层4固定在基板3上的UV-LED封装器件，反射层4固定于盖板1上，UV-LED芯片2的出射光经由盖板上的反射层反射到盖板中射出，可减少UV-LED光线在盖板与空气界面、空气与基板界面的全反射消耗，提高出光效率。UV-LED芯片2为倒装结构，基板3具有两个贯穿的通孔6，通孔6充满铜，如图2所示。UV-LED芯片2的电极与贯穿基板3的通孔6通过填充铜得以电性连接。基板3底部的通孔区域及通孔外围区域覆盖铜层，相比于常规的UV-LED封装器件，本实用新型的基板的通孔6的尺寸与UV-LED芯片2的电极尺寸对应，通孔下方设置有铜层，其结构非常有利于UV-LED芯片的散热，可提高UV-LED封装器件的可靠性。

实施例2

如图3，一种全无机封装的倒装UV-LED器件，包括盖板1、UV-LED芯片2、基板3，盖板1为半圆形石英玻璃透镜，相比于平面适应透镜，可减少UV-LED光线在盖板与空气界面处的全反射消耗，提高出光效率。盖板1包裹UV-LED芯片2并与基板3共晶连接。盖板1和基板3之间依次设置反射层4和共晶层5，即反射层4位于共晶层5上方，反射层4为银，共晶层5为金锡合金，反射层4与共晶层5叠加设置可简化工艺，同时增加反射层的面积，提高反射率。UV-LED芯片2为倒装结构，基板3具有两个贯穿的通孔6，通孔6充满铜。UV-LED芯片2的电极与贯穿基板3的通孔6通过填充铜得以电性连接。基板3底部的通孔区域及通孔外围区域覆盖铜层，相比于UV-LED芯片电极，经过全无机封装的UV-LED器件具有更大的正负电极区，不但可以增加散热，还可以降低后续贴装精度要求，也便于后续分光编带。

实施例3

如图4，一种全无机封装的倒装UV-LED器件，包括盖板1、UV-LED芯片2、基板3，盖板1为矩形蓝宝石透镜，盖板1包裹UV-LED芯片2并与基板3共晶连接。盖板1和基板3之间围绕UV-LED芯片2设置有共晶层5和反射层4。盖板1和基板3之间依次设置反射层4和共晶层5，即共晶层5包围反射层6。UV-LED芯片2为倒装结构，基板3具有两个贯穿的通孔6，通孔6充满铜，如图2所示。UV-LED芯片2的电极与贯穿基板3的通孔6通过填充铜得以电性连接。如图4，基板3通孔底部的外围部分区域及通孔外围区域覆盖铜层，经过全无机封装的UV-LED器件具有更大的正负电极区，且正负电极区之间留有较宽的绝缘区，可以进一步降低后续贴装精度要求，也便于后续分光编带。

实施例4

如图5，一种全无机封装的倒装UV-LED器件，包括盖板1、UV-LED芯片2、基板3，盖板1为矩形蓝宝石透镜，盖板1包裹UV-LED芯片2并与基板3共晶连接。盖板1和基板3之间围绕UV-LED芯片2设置有共晶层5和反射层4。盖板1和基板3之间依次设置反射层4和共晶层5，即共晶层5包围反射层6。UV-LED芯片2为倒装结构，基板3具有两个贯穿的通孔6，通孔6充满铜，且铜的高度高于基板3的高度，使得UV-LED芯片2位于盖板1内部，UV-LED芯片2的上表面接近矩形蓝宝石透镜的上表面，可减少UV-LED芯片2发出光线的传播距离，以此提高光效，同时，UV-LED芯片2的四周无遮挡，可实现大于180°出光角，增大UV-LED芯片2的作用范围。通孔6填充的铜柱之间设置有白胶，可将UV-LED芯片2射向电极绝缘沟槽间的光线反射到出光面，减少光线损失，进一步提高光效。UV-LED芯片2的电极与贯穿基板3的通孔6通过铜得以电性连接。

本申请实施例中UV-LED芯片发出的光由蓝宝石（折射率1.78）直接进入石英玻璃（折射率1.4~1.6），器件腔体内无气体（折射率约为1）填充，可大幅度降低全反射损失，明显增加器件出光，与腔体内为空气或真空的方案对比光效提高30%~55%；而且UV-LED芯片产生的热量可直接通过4个侧面及顶面散出，全无机封装的倒装UV-LED器件底部铜层与通孔连接，导电的同时还可以传递热量，本实用新型器件散热效果明显强于腔体内为空气或真空的方案，在相同电流下对比UV-LED芯片结温下降8%~15%。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何基于本实用新型技术方案上的等效变换均属于本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全无机封装的倒装UV-LED器件，包括盖板、UV-LED芯片、基板，其特征在于，所述UV-LED芯片内嵌于所述盖板内，并与所述基板共晶连接。

2.根据权利要求1所述的一种全无机封装的倒装UV-LED器件，其特征在于，所述盖板和所述基板之间围绕所述UV-LED芯片设置有共晶层和反射层。

3.根据权利要求2所述的一种全无机封装的倒装UV-LED器件，其特征在于，所述盖板和所述基板之间依次设置所述反射层和所述共晶层。

4.根据权利要求2所述的一种全无机封装的倒装UV-LED器件，其特征在于，围绕所述UV-LED芯片依次设置所述反射层和所述共晶层，所述共晶层包围所述反射层。

5.根据权利要求1所述的一种全无机封装的倒装UV-LED器件，其特征在于，所述盖板为石英玻璃透镜或蓝宝石透镜。

6.根据权利要求5所述的一种全无机封装的倒装UV-LED器件，其特征在于，所述盖板为矩形或者半圆形。

7.根据权利要求1所述的一种全无机封装的倒装UV-LED器件，其特征在于，所述UV-LED芯片为倒装结构。

8.根据权利要求1所述的一种全无机封装的倒装UV-LED器件，其特征在于，所述基板具有贯穿的通孔，所述通孔内填充铜，所述基板通过铜与所述UV-LED芯片的电极电性连接。

9.根据权利要求8所述的一种全无机封装的倒装UV-LED器件，其特征在于，所述基板底部设有铜层，所述铜层覆盖所述通孔或所述通孔部分区域，所述铜层还覆盖所述通孔外围区域。

10.根据权利要求8所述的一种全无机封装的倒装UV-LED器件，其特征在于，所述铜的水平高度高于所述基板。

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