一種全無機(jī)集成led封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種全無機(jī)集成LED封裝結(jié)構(gòu)，包括由陶瓷基板制成的支架，以及與支架結(jié)構(gòu)相配合的玻璃蓋板；該支架上設(shè)有放置LED芯片的凹槽，凹槽的上邊沿向四周外側(cè)水平延伸，與支架形成梯形連接結(jié)構(gòu)，所述玻璃蓋板恰置于該梯形連接結(jié)構(gòu)上，以將支架蓋合；所述凹槽內(nèi)設(shè)有共晶焊焊盤，凹槽內(nèi)還設(shè)有貫穿支架的金屬通孔，該金屬通孔的一端與共晶焊焊盤相連接，另一端與外部金屬焊盤相連接；共晶焊焊盤之上設(shè)有倒裝LED芯片。本實(shí)用新型避免有機(jī)材料如硅膠的應(yīng)用，可用于紫外LED和不適合使用有機(jī)材料器件的封裝，解決了惡劣環(huán)境下相關(guān)器件封裝材料易老化變質(zhì)問題。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本新型有效的提高了LED在特殊環(huán)境下的應(yīng)用范圍，且能夠使用深紫外線LED光源。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及LED封裝結(jié)構(gòu)，具體涉及一種全無機(jī)材料制成的集成LED封裝結(jié) 構(gòu)。 一種全無機(jī)集成LED封裝結(jié)構(gòu)

【背景技術(shù)】
[0002] 集成LED光源在照明領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，目前，LED的封裝多采用硅膠、環(huán)氧樹 脂等有機(jī)材料對(duì)芯片進(jìn)行密封保護(hù)，這些材料透明性好、易于操作、能提高出光效率，但耐 紫外性能差，抗老化性能差，在紫外環(huán)境下極易老化變質(zhì)，采用傳統(tǒng)的有機(jī)硅膠材的封裝， 有機(jī)硅材料在長(zhǎng)時(shí)間服役條件下，由于水、光、熱等因素的影響容易失效，導(dǎo)致器件的光通 量、輻射通量等的急劇衰減，甚至導(dǎo)致器件失效。因此有機(jī)材料不適于封裝紫外LED器件以 及在高溫、高紫外燈惡劣環(huán)境下使用的器件，因此選擇一種高耐老化型封裝非常有必要，采 用無機(jī)方式封裝是途徑之一，但目前實(shí)現(xiàn)無機(jī)密封封裝技術(shù)困難較大，其主要原因是溫度 的限制，以及材料各方面綜合性能的制約。本方案選擇了全無機(jī)結(jié)構(gòu)封裝工藝能在一定程 度上能夠解決以上問題。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 因此，針對(duì)上述的問題，本實(shí)用新型提出一種全無機(jī)集成LED封裝結(jié)構(gòu)，其從LED 封裝結(jié)構(gòu)的改進(jìn)入手，并結(jié)合相應(yīng)的封裝工藝，從而在一定程度上能夠解決以上【背景技術(shù)】 中提及的問題。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種全無機(jī)集成LED 封裝結(jié)構(gòu)，包括由陶瓷基板制成的支架，以及與支架結(jié)構(gòu)相配合的玻璃蓋板；該支架上設(shè)有 放置LED芯片的凹槽，凹槽的上邊沿向四周外側(cè)水平延伸，與支架形成梯形連接結(jié)構(gòu)，所述 玻璃蓋板恰置于該梯形連接結(jié)構(gòu)上，以將支架蓋合；所述凹槽內(nèi)設(shè)有共晶焊焊盤，共晶焊焊 盤的形狀根據(jù)實(shí)際需要選擇規(guī)格，優(yōu)選選用E型互嵌結(jié)構(gòu)。共晶焊焊盤附著在凹槽內(nèi)，凹槽 內(nèi)還設(shè)有貫穿支架的金屬通孔，該金屬通孔的一端與共晶焊焊盤相連接，另一端與外部金 屬焊盤相連接。在所述凹槽的內(nèi)部的共晶焊焊盤之上設(shè)有倒裝LED芯片，提高芯片的初始 出光效率，倒裝芯片通過共晶焊的方式將芯片焊接在陶瓷基板的凹槽內(nèi)。其中，支架的總厚 度范圍為3-4_，支架設(shè)置凹槽位置處的陶瓷基板的厚度范圍為0. 4-0. 6_。
[0005] 其中，梯形連接結(jié)構(gòu)與玻璃蓋板的接觸面上設(shè)有第一金屬層，同樣的，玻璃蓋板與 梯形連接結(jié)構(gòu)的接觸面設(shè)有第二金屬層。其中，第二金屬層材料的膨脹系數(shù)與玻璃相近，第 一金屬層與第二金屬層的材料具有相近熔點(diǎn)，以能很好熔接。所述第二金屬層與第一金屬 層通過電阻焊方式連接在一起。其中，相近熔點(diǎn)是指，兩種金屬的熔化點(diǎn)相近，熔點(diǎn)相差不 超過10攝氏度。上述設(shè)計(jì)，避免了兩種金屬在電阻焊的時(shí)候由于熔點(diǎn)不相近導(dǎo)致其中一金 屬層熔化流失。
[0006] 所述的玻璃蓋板可以是高硼玻璃也可以是普通玻璃。
[0007] 本實(shí)用新型避免有機(jī)材料如硅膠的應(yīng)用，可用于紫外LED和不適合使用有機(jī)材料 器件的封裝，解決了惡劣環(huán)境下相關(guān)器件封裝材料易老化變質(zhì)問題。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí) 用新型有效的提高了 LED在特殊環(huán)境下的應(yīng)用范圍，且能夠使用深紫外線LED光源。同時(shí)， 本實(shí)用新型使用的是最新的倒裝LED芯片，提高整個(gè)光源的亮度；采用陶瓷作為基板將有 效的提高了 LED光源的散熱性能；另外，本實(shí)用新型使用全無機(jī)封裝，抗老化能力強(qiáng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1為本實(shí)用新型的LED封裝結(jié)構(gòu)的分解圖；
[0009] 圖2為本實(shí)用新型的LED封裝結(jié)構(gòu)的支架示意圖（中間內(nèi)凹）
[0010] 圖3為本實(shí)用新型的LED封裝結(jié)構(gòu)的支架俯視圖；
[0011] 圖4為本實(shí)用新型的LED封裝結(jié)構(gòu)的支架剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 現(xiàn)結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0013] 本實(shí)用新型的一種全無機(jī)集成LED封裝結(jié)構(gòu)，參見圖1-圖4，包括由陶瓷基板制成 的支架1，以及與該支架1配合的玻璃蓋板2,以恰將支架1蓋合；該支架1上設(shè)有放置LED 芯片3的凹槽11，凹槽11的上邊沿向四周外側(cè)水平延伸，與支架形成梯形連接結(jié)構(gòu)12,所 述玻璃蓋板2恰置于該梯形連接結(jié)構(gòu)12上，以將支架1蓋合；所述凹槽11內(nèi)部設(shè)共晶焊焊 盤4。共晶焊焊盤4附著在內(nèi)凹槽11，凹槽內(nèi)還設(shè)有貫穿支架1的金屬通孔13,該金屬通孔 13的一端與共晶焊焊盤44相連接，另一端與外部金屬焊盤5相連接。其中，焊盤形狀根據(jù) 實(shí)際需要選擇規(guī)格，參見圖1，本實(shí)施例中的共晶焊焊盤4選用E型互嵌結(jié)構(gòu)。
[0014] 共晶焊焊盤4附著在凹槽11內(nèi)，凹槽11內(nèi)還設(shè)有貫穿支架1的金屬通孔13,在所 述凹槽11的內(nèi)部的共晶焊焊盤4之上設(shè)有LED芯片3，該LED芯片為倒裝芯片，可提1?芯片 的初始出光效率，倒裝芯片通過共晶焊的方式將芯片焊接在支架1的凹槽11內(nèi)。其中，支 架1的總厚度范圍為3-4_，支架1設(shè)置凹槽位置處的陶瓷基板的厚度范圍為0. 4-0. 6_。
[0015] 其中，梯形連接結(jié)構(gòu)12與玻璃蓋板2的接觸面上設(shè)有第一金屬層14,同樣的，玻 璃蓋板2與梯形連接結(jié)構(gòu)12的接觸面設(shè)有第二金屬層（圖上未示出）。其中，第二金屬層材 料的膨脹系數(shù)與玻璃相近，第一金屬層14與第二金屬層的材料具有相近熔點(diǎn)，以能很好熔 接。所述第二金屬層與第一金屬層14通過電阻焊方式連接在一起。其中，相近熔點(diǎn)是指， 兩種金屬的熔化點(diǎn)相近，熔點(diǎn)相差不超過10攝氏度。上述設(shè)計(jì)，避免了兩種金屬在電阻焊 的時(shí)候由于熔點(diǎn)不相近導(dǎo)致其中一金屬層熔化流失。
[0016] 另外，玻璃蓋板2可以是高硼玻璃也可以是普通玻璃。
[0017] 制作上述全無機(jī)集成LED封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，包括如下過程：
[0018] 過程1 :制作支架以及玻璃蓋板，其具體包括以下過程：
[0019] 過程11 :制備陶瓷基板，陶瓷基板總厚度控制在3-4mm之間；該陶瓷基板上設(shè)有凹 槽，設(shè)置凹槽位置處的陶瓷基板的厚度范圍控制在〇. 4-0. 6mm之間；同時(shí)，凹槽的上邊沿與 陶瓷基板的上表面形成梯形連接結(jié)構(gòu)，也就是說凹槽的上邊沿與陶瓷基板的上邊沿呈階梯 狀。
[0020] 過程12 :對(duì)陶瓷基板的凹槽進(jìn)行激光鉆孔，該孔用來將陶瓷基板內(nèi)部的第一電極 引到支架底部，該孔的直徑選擇0.2-0. 3mm之間；將陶瓷基板內(nèi)部的第二電極引到支架的 表層。然后對(duì)陶瓷基板做前處理清潔，并在陶瓷基板的內(nèi)凹槽局部區(qū)域印刷導(dǎo)電電路，烘烤 固化，以最終形成支架。
[0021] 過程13 :制作玻璃蓋板，其中，玻璃蓋板的厚度控制在0.8-1. 5mm之間，尺寸大小 剛好與陶瓷基板的凹槽的上邊沿相匹配。
[0022] 過程14 :將過程12獲得的陶瓷基板，沿著陶瓷基板凹槽的四周的上邊沿設(shè)置第一 金屬層，形成具有高導(dǎo)熱性能的金屬化陶瓷基板邊框，將過程13制成的玻璃蓋板，在其與 陶瓷基板的接觸面上同樣設(shè)置第二金屬層，形成具有高導(dǎo)熱性能的玻璃蓋板邊框。
[0023] 過程2 :對(duì)過程1制成的支架進(jìn)行烘烤除濕、電漿清洗。
[0024] 過程3 :將倒裝芯片擴(kuò)晶，在清潔好的陶瓷基板進(jìn)行點(diǎn)助焊劑，固晶。
[0025] 過程4 :將固晶好的支架經(jīng)過共晶爐烘烤。
[0026] 過程5 :蓋玻璃蓋板，并通過電阻焊工藝的壓力電阻焊原理實(shí)現(xiàn)第二金屬層與高 光透過率窗口構(gòu)成的組合體與支架無縫焊接，實(shí)現(xiàn)LED器件非直接高溫加熱快速無機(jī)材料 氣密封裝。
[0027] 盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本實(shí)用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng) 該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié) 上可以對(duì)本實(shí)用新型做出各種變化，均為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種全無機(jī)集成LED封裝結(jié)構(gòu)，包括由陶瓷基板制成的支架，以及與支架結(jié)構(gòu)相配 合的玻璃蓋板；該支架上設(shè)有放置LED芯片的凹槽，凹槽的上邊沿向四周外側(cè)水平延伸， 與支架形成梯形連接結(jié)構(gòu)，所述玻璃蓋板恰置于該梯形連接結(jié)構(gòu)上，以將支架蓋合；所述凹 槽內(nèi)設(shè)有共晶焊焊盤，凹槽內(nèi)還設(shè)有貫穿支架的金屬通孔，該金屬通孔的一端與共晶焊焊 盤相連接，另一端與外部金屬焊盤相連接；共晶焊焊盤之上設(shè)有倒裝LED芯片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全無機(jī)集成LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：支架的總厚度 范圍為3-4_，支架設(shè)置凹槽位置處的陶瓷基板的厚度范圍為0. 4-0. 6_。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全無機(jī)集成LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：支架上的梯形 連接結(jié)構(gòu)與玻璃蓋板的接觸面上設(shè)有第一金屬層，同樣的，玻璃蓋板與梯形連接結(jié)構(gòu)的接 觸面設(shè)有第二金屬層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種全無機(jī)集成LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：第一金屬層與 第二金屬層的材料具有相近熔點(diǎn)，以能很好熔接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全無機(jī)集成LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述共晶焊焊 盤選用E型互嵌結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H01L33/64GK203910859SQ201420362401
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】鄭劍飛 申請(qǐng)人:廈門多彩光電子科技有限公司