一种深紫外LED封装结构及其制备方法

技术领域

本发明涉及LED灯领域，更具体地，涉及一种深紫外LED封装结构及其制备方法。

背景技术

深紫外LED的封装，由于深紫外波段光子能量高，超出常用封装胶的c-c单键与c-o单键能量，造成封装胶的老化失效，所以深紫外的封装不能采用常规LED封装材料封装。目前的深紫外一般采用无机或半无机封装。一般的封装结构是采用氮化铝或者氧化铝陶瓷，做成三维立体碗杯形状，同时碗杯底部设计电路，表面盖封蓝宝石或者石英玻璃。由于陶瓷要压制成三维立体结构，成本较高，且每个碗杯内部可设置的深紫外芯片有限，无法制备大功率及阵列分布等封装产品。

如公开号“CN203910859U”，公开日为2014年10月29日的中国专利文件公开了一种全无机集成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，玻璃盖板恰置于该梯形连接结构上，以将支架盖合；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，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。

上述的技术方案中，在陶瓷支架上加工凹槽的工艺难度和成本都较高，造成深紫外封装器件成本很高。基板内部可容纳芯片数量有限，碗杯深0.4～0.6mm，玻璃盖板扣合后内部空间较大，深紫外发射还需要经过一层介质造成光损失，同时还存在内部空间需要采用真空或空气封装，以及封装气密性等影响封装啊器件可靠性的问题。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中器件加工成本高以及封装器件可靠性的问题，提供一种深紫外LED封装结构，能够降低加工成本，提高器件的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种深紫外LED封装结构，包括陶瓷基板、玻璃盖板和LED芯片，所述陶瓷基板安装有若干个LED芯片，所述玻璃盖板贴合在所述陶瓷基板装有所述LED芯片一侧；所述玻璃盖板设置有容纳所述LED芯片的凹槽，所述凹槽的内表面与所述LED芯片的边缘贴合或留有间隙。玻璃盖板可以为石英玻璃或蓝宝石玻璃。LED芯片为深紫外LED芯片。

在上述的技术方案中，当玻璃盖板与陶瓷基板贴合后，一个LED芯片或者并排贴合在一起的多个LED芯片位于玻璃盖板的凹槽内，由于LED芯片的边缘与凹槽的内表面贴合或仅仅留有间隙，因此凹槽内不存在空气或仅有少量的空气，避免了非真空密封封装对深紫外LED封装器件可靠性的影响。

优选的，所述凹槽在所述玻璃盖板上阵列式分布，所述凹槽的数量与所述LED芯片的数量一致，每个所述凹槽容纳一个所述LED芯片。当每个LED芯片之间相距有一定的距离时，每个LED芯片都有与其对应的凹槽，使得每个LED芯片都位于凹槽内，从而使得装有LED芯片的位置都不会有空气或者仅有少量的空气间隙。

优选的，所述凹槽的内表面的长宽深是所述LED芯片的长宽高的1-1.3倍，优选为1.2倍。将玻璃盖板盖合在陶瓷基板上的时候，凹槽比LED芯片大会降低安装的难度。

优选的，所述陶瓷基板为平板状，所述LED芯片均安装于所述陶瓷基板的平面上。平板状的陶瓷基本结构简单，生产成本低，并且能够根据需要将多个LED芯片装在平面上。

优选的，所述陶瓷基板装有所述LED芯片的一侧涂覆有一层用于连接所述玻璃盖板的粘连材料。粘连材料只有很薄的一层，基本与陶瓷基本上的印刷电路平齐，令陶瓷基板和玻璃盖板之间不留间隙，封装结构更加牢靠。

优选的，所述玻璃盖板的边缘与所述陶瓷基板的边缘连接，粘连材料只需要涂覆在陶瓷盖板的边缘，远离LED芯片的位置，避免粘连材料对LED芯片和陶瓷基本上的印刷电路产生不良影响，提高封装结构的牢靠性。

优选的，所述粘连材料为硅胶、银胶、锡膏或者胶黏剂。

还提供一种深紫外LED封装结构的制备方法，可用于制造上述的无机深紫外LED封装结构，具体包括如下步骤，

步骤一：在陶瓷基板的平面上印刷电路；

步骤二：将若干个LED芯片装在陶瓷基板上，并与所述印刷电路形成电气连接；深紫外LED芯片采用倒装的形式，采用共晶或回流焊工艺，将芯片固晶形成电气连接，也可以垂直芯片采用焊线共晶的方式。

步骤三：在玻璃盖板上加工出与所述LED芯片一一对应的凹槽，所述凹槽的大小与所述LED芯片的大小一致或略大于所述LED芯片；

步骤四：将所述玻璃盖板扣压在所述陶瓷基板，所述LED芯片装入所述凹槽内，所述玻璃盖板与所述陶瓷基板的平面贴合在一起。

上述的技术方案中，通过上述制备方法所制造的LED封装结构，LED芯片所在的凹槽只有少量或者没有空气，因此避免了避免了非真空密封封装对深紫外LED封装器件可靠性的影响。

优选的，在所述步骤三中，通过激光刻蚀或纳米压印在所述玻璃盖板上加工出所述凹槽，通过这两种方式进行凹槽的加工，能够加工出精度较高的凹槽，避免凹槽小于LED芯片导致无法安装或者凹槽过大导致内部有较多的空气。

优选的，在所述步骤四中，所述玻璃盖板的平面边缘与所述陶瓷基板的平面边缘贴合在一起。贴合的位置远离LED芯片的位置，避免用于贴合的粘连材料对LED芯片和陶瓷基本上的印刷电路产生不良影响，提高封装结构的牢靠性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用平面陶瓷基板大大降低器件材料成本，直接采用平面玻璃盖板上设置有容纳LED芯片的凹槽，凹槽大小与LED芯片的大小相等或略大于LED芯片，因此玻璃盖板在盖合后，深紫外LED芯片与玻璃盖板几乎完全贴合，光线直接由LED芯片射入玻璃盖板，减少一次介质损失，芯片与盖板之间间隙较小甚至没有，不需考虑真空封装或空气封装问题，减少影响可靠性因素,提高器件的可靠性。同一基板可根据需求封装多颗深紫外LED芯片，形成深紫外的阵列集成式封装。

附图说明

图1是本发明的一种深紫外LED封装结构实施例1的结构示意图；

图2是本发明的一种深紫外LED封装结构实施例2的结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1

如图1所示为一种深紫外LED封装结构的实施例，包括陶瓷基板1、玻璃盖板2和LED芯片3，陶瓷基板1安装有多个LED芯片3，LED芯片3阵列贴合设置，玻璃盖板2贴合在陶瓷基板1装有LED芯片3一侧；玻璃盖板2设置有容纳LED芯片3的凹槽4，凹槽4的内表面与LED芯片3的边缘之间留有间隙。玻璃盖板2为蓝宝石玻璃。

优选的，凹槽4的内表面的长宽深是LED芯片3的长宽高的1.2倍，将玻璃盖板2盖合在陶瓷基板1上的时候，凹槽4比LED芯片3大会降低安装的难度。

优选的，陶瓷基板1为平板状，LED芯片3均安装于陶瓷基板1的平面上。平板状的陶瓷基本结构简单，生产成本低，并且能够根据需要将多个LED芯片3装在平面上。

优选的，陶瓷基板1装有LED芯片3的一侧涂覆有一层用于连接玻璃盖板2的粘连材料5。粘连材料5只有很薄的一层，基本与陶瓷基本上的印刷电路平齐，令陶瓷基板1和玻璃盖板2之间不留间隙，封装结构更加牢靠。

优选的，玻璃盖板2的边缘与陶瓷基板1的边缘连接，粘连材料5只需要涂覆在陶瓷盖板的边缘，远离LED芯片3的位置，避免粘连材料5对LED芯片3和陶瓷基本上的印刷电路产生不良影响，提高封装结构的牢靠性。

优选的，粘连材料5为胶黏剂。

本实施例的工作原理或工作流程：在上述的技术方案中，当玻璃盖板2与陶瓷基板1贴合后，多个LED芯片3位于玻璃盖板2的凹槽4内，由于LED芯片3的边缘与凹槽4的内表面贴合或仅仅留有间隙，芯片所发射深紫外光线直接入射玻璃盖板后发射出器件，减少一次空隙内介质造成的光损失。

本实施例的有益效果：采用平面的陶瓷基板1大大降低器件材料成本，直接采用平面玻璃盖板2上设置有容纳LED芯片3的凹槽4，凹槽4大小与LED芯片的大小相等或略大于LED芯片，因此玻璃盖板2在盖合后，LED芯片3与玻璃盖板2几乎完全贴合，光线直接由LED芯片3射入玻璃盖板2，减少一次介质损失，LED芯片3与玻璃盖板2之间间隙较小甚至没有，不需考虑真空封装或空气封装问题，减少影响可靠性因素,提高器件的可靠性。同一基板可根据需求封装多颗深紫外LED芯片，形成深紫外的阵列集成式封装。

实施例2

如图2所示为一种深紫外LED封装结构的另一实施例，与实施例1的区别在于：

LED芯片3设置有多个，且LED芯片3之间相距一定的距离，凹槽4的数量与LED芯片3的数量一致，每个凹槽4容纳一个LED芯片3。当每个LED芯片3之间相距有一定的距离时，每个LED芯片3都有与其对应的凹槽4，使得每个LED芯片3都位于凹槽4内，从而使得装有LED芯片3的位置都不会有空气或者仅有少量的空气。

凹槽4的内表面与LED芯片3的边缘贴合。

其余特征和工作原理与实施例1一致。

实施例3

一种深紫外LED封装结构的制备方法，可用于制造实施例2的无机深紫外LED封装结构，具体包括如下步骤：

步骤一：在陶瓷基板1的平面上印刷电路；

步骤二：将若干个LED芯片3装在陶瓷基板1上，并与印刷电路形成电气连接；深紫外LED芯片3采用倒装的形式，采用共晶或回流焊工艺，将芯片固晶形成电气连接，也可以垂直芯片采用焊线共晶的方式。

步骤三：通过刻蚀在玻璃盖板2上加工出与LED芯片3一一对应的凹槽4，凹槽4的大小与LED芯片3的大小一致；通过刻蚀能够加工出精度较高的凹槽4，避免凹槽4小于LED芯片3导致无法安装或者凹槽4过大导致内部有较多的空气。

步骤四：将玻璃盖板2扣压在陶瓷基板1，LED芯片3装入凹槽4内，玻璃盖板2与陶瓷基板1的平面贴合在一起。

其中，在步骤四中，玻璃盖板2的平面边缘与陶瓷基板1的平面边缘贴合在一起。贴合的位置远离LED芯片3的位置，避免用于贴合的粘连材料对LED芯片3和陶瓷基本上的印刷电路产生不良影响，提高封装结构的牢靠性。

本实施例的有益效果：通过上述制备方法所制造的LED封装结构，LED芯片3所在的凹槽4与LED芯片3完全贴合在一起，光线直接由LED芯片射入玻璃盖板，减少一次介质损失。同时，不需考虑真空封装或空气封装问题，减少影响可靠性因素,提高器件的可靠性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。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。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。