一種紫外發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種紫外發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，包括：支架、LED芯片以及封裝罩體，所述支架上形成有電路，所述LED芯片固定于支架上并與支架上的電路電性連接，其特征在于：所述封裝罩體的下表面外圍設(shè)置凹槽結(jié)構(gòu)，并在所述凹槽結(jié)構(gòu)中填充有機(jī)粘結(jié)膠；所述封裝罩體設(shè)置于LED芯片之上，并通過有機(jī)粘結(jié)膠與所述支架相連接。
【專利說明】
一種紫外發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種LED封裝技術(shù)，特別涉及一種紫外發(fā)光二極管(LED)器件封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(英文簡稱LED)，是一種固體半導(dǎo)體發(fā)光器件。隨著LED技術(shù)的發(fā)展，LED的封裝波段逐漸往近紫外甚至深紫外方向發(fā)展，而功率也往大功率方面發(fā)展。然而采用傳統(tǒng)的封裝，通常在LED芯片表面涂覆一層折射率較高的有機(jī)封裝膠，而此類有機(jī)封裝膠在長時間服役條件下，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。對于大功率LED集成光源來說，由于各種原因，如芯片發(fā)熱、散熱不足等情況，導(dǎo)致器件表面溫度過高，進(jìn)而導(dǎo)致器件失效。
[0003]目前UVLED主要集中在UVA和UVB波段，UVA波段為320?400nm，又稱為長波黑斑效應(yīng)紫外線。它有很強(qiáng)的穿透力，可以穿透大部分透明玻璃以及塑料;UVB波段為275?320nm，又稱為中波紅斑效應(yīng)紫外線。中等穿透力，它的波長較短的部分會被透明玻璃吸收。針對紫外光各個波段的特性，針對不同波段采用不同的封裝方式，如UVA中385nm以上波段的UVLED主要是采用有機(jī)硅材料封裝，385nm以下波段的UVB和UVC由于其高能量，對有機(jī)封裝膠中的苯基等一些基團(tuán)具有破壞作用，長期服役會存在可靠性問題。為提高低波段UVLED的使用壽命，有廠家都采用了玻璃等無機(jī)材料代替有機(jī)封裝硅膠，但是基板和玻璃之間的粘結(jié)卻成為問題。而采用AuSn共晶等封裝形式，需要在玻璃和基板上鍍金屬，因此需要全新的機(jī)臺和工藝，而且這種接觸還存在熱膨脹系數(shù)(英文簡稱CTE)不匹配的風(fēng)險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種紫外發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，延長封裝器件使用壽命，提高可靠性。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括:支架、LED芯片以及封裝罩體，所述支架上形成有電路，所述LED芯片固定于支架上并與支架上的電路電性連接，其特征在于:所述封裝罩體的下表面外圍設(shè)置凹槽結(jié)構(gòu)，并在所述凹槽結(jié)構(gòu)中填充有機(jī)粘結(jié)膠;所述封裝罩體設(shè)置于LED芯片之上，并通過有機(jī)粘結(jié)膠與所述支架相連接。
[0006]優(yōu)選地，所述凹槽結(jié)構(gòu)至少開設(shè)一圈。
[0007]優(yōu)選地，所述凹槽結(jié)構(gòu)呈閉合狀或者非閉合狀。
[0008]優(yōu)選地，所述凹槽結(jié)構(gòu)表面設(shè)有反射層或者吸收層。
[0009]優(yōu)選地，所述反射層為金屬反射層或者非金屬反射層。
[0010]優(yōu)選地，所述封裝罩體為透鏡或蓋板。
[0011]優(yōu)選地，所述支架具有碗杯，所述碗杯環(huán)繞于所述LED芯片，所述凹槽結(jié)構(gòu)位于所述碗杯頂部。
[0012]優(yōu)選地，所述有機(jī)粘結(jié)膠形成于所述碗杯頂部與封裝罩體之間。
[0013]優(yōu)選地，所述支架為陶瓷支架或者塑膠支架。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟:
(1)提供一支架，并在所述支架上形成電路；
(2)提供一LED芯片，固定于所述支架上，并與支架上的電路電性連接；
(3)提供一透鏡或蓋板，并在所述透鏡的下表面外圍設(shè)置凹槽結(jié)構(gòu)，以及在所述凹槽結(jié)構(gòu)中填充有機(jī)粘結(jié)膠；
(4)所述透鏡或蓋板設(shè)置于LED芯片之上，并通過有機(jī)粘結(jié)膠與所述支架相連接。
[0015]優(yōu)選地，在所述步驟(3)凹槽結(jié)構(gòu)填充中填充有機(jī)粘結(jié)膠之前，在所述凹槽結(jié)構(gòu)表面鍍有反射層或者吸收層。
[0016]優(yōu)選地，所述步驟(3)中凹槽結(jié)構(gòu)至少開設(shè)一圈。
[0017]優(yōu)選地，所述步驟(3)中凹槽結(jié)構(gòu)呈閉合狀或者非閉合狀。
[0018]優(yōu)選地，所述支架具有碗杯，所述碗杯環(huán)繞于所述LED芯片，所述凹槽結(jié)構(gòu)位于所述碗杯頂部。
[0019]優(yōu)選地，所述有機(jī)粘結(jié)膠形成于所述碗杯頂部與封裝罩體之間。
[0020]優(yōu)選地，所述支架為陶瓷支架或者塑膠支架。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種紫外發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，至少包括以下技術(shù)效果:(I)通過對UVLED封裝結(jié)構(gòu)的封裝罩體設(shè)置凹槽結(jié)構(gòu)并填充有機(jī)粘結(jié)膠層，避免有機(jī)粘結(jié)膠層或塑膠支架被紫外光(如UVC)照射到，從而延長使用壽命，提高封裝器件的可靠性；(2)由于有機(jī)粘結(jié)膠層材料的楊氏模量較小，可以作為緩沖層釋放應(yīng)力，從而解決透鏡/蓋板與支架的熱膨脹系數(shù)不匹配的問題。
[0022]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0023]附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。
[0024]圖1是實施例1的紫外LED封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是圖1中的具有凹槽結(jié)構(gòu)的透鏡示意圖(填充有機(jī)粘結(jié)膠)。
[0026]圖3是圖1中的具有凹槽結(jié)構(gòu)的透鏡示意圖(未填充有機(jī)粘結(jié)膠)。
[0027]圖4是實施例2的紫外LED封裝結(jié)構(gòu)之具有凹槽結(jié)構(gòu)的蓋板示意圖(填充有機(jī)粘結(jié)膠)。
[0028]圖5是實施例2的紫外LED封裝結(jié)構(gòu)之具有凹槽結(jié)構(gòu)的蓋板示意圖(未填充有機(jī)粘結(jié)膠)。
[0029]圖中各標(biāo)號表示如下:100:支架；101:碗杯;200: LED芯片；300:封裝罩體;301:凹槽結(jié)構(gòu):302:有機(jī)粘結(jié)膠;303:反射層/吸收層。
【具體實施方式】
[0030]
下面結(jié)合示意圖對本發(fā)明的紫外LED封裝結(jié)構(gòu)制作方法進(jìn)行詳細(xì)的描述，在進(jìn)一步介紹本發(fā)明之前，應(yīng)當(dāng)理解，由于可以對特定的實施例進(jìn)行改造，因此，本發(fā)明并不限于下述的特定實施例。還應(yīng)當(dāng)理解，由于本發(fā)明的范圍只由所附權(quán)利要求限定，因此所采用的實施例只是介紹性的，而不是限制性的。除非另有說明，否則這里所用的所有技術(shù)和科學(xué)用語與本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所普遍理解的意義相同。
[0031]實施例1
如圖1?3所示，本實施例提供一種紫外發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括:支架100、倒裝LED芯片200以及封裝罩體300，支架100上形成有電路，LED芯片200固定于支架100上并與支架上的電路電性連接，封裝罩體300的下表面外圍設(shè)置圓環(huán)形的凹槽結(jié)構(gòu)301，凹槽結(jié)構(gòu)內(nèi)表面設(shè)有反射層303，并在凹槽結(jié)構(gòu)301中填充有機(jī)粘結(jié)膠302;封裝罩體300設(shè)置于LED芯片200之上，并通過有機(jī)粘結(jié)膠302與支架100相連接。
[0032]支架100的材質(zhì)可以選擇陶瓷支架或者塑膠支架等，本實施例優(yōu)選陶瓷支架。支架的形狀優(yōu)選具有碗杯101，碗杯101環(huán)繞于所述LED芯片200，凹槽結(jié)構(gòu)301位于碗杯101頂部，有機(jī)粘結(jié)膠302位于碗杯101頂部與封裝罩體300之間。
[0033]封裝罩體300，可以選用透鏡或者蓋板，本實施例優(yōu)選石英透鏡作為封裝罩體。
[0034]視紫外LED封裝器件的服役環(huán)境，凹槽結(jié)構(gòu)301可以開設(shè)一圈或多圈，其可以是閉合環(huán)狀或者非閉合環(huán)狀。如LED器件在環(huán)境惡劣的條件下服役，由于置于水中或者空氣中含硫等較多，凹槽結(jié)構(gòu)優(yōu)選設(shè)計成閉合環(huán)狀，并填充有機(jī)粘結(jié)膠層(可以選用環(huán)氧樹脂或硅樹脂)，如此有利于增強(qiáng)透鏡與支架的封裝密合性，也可以開設(shè)多圈，避免單圈有某處結(jié)合不良的風(fēng)險，增強(qiáng)可靠性;如LED器件在較高溫環(huán)境下服役，凹槽結(jié)構(gòu)優(yōu)選設(shè)計具有部分開口，呈非閉合環(huán)狀，可以利用空氣對流來增加散熱，有利于提升封裝結(jié)構(gòu)的散熱性。
[0035]凹槽結(jié)構(gòu)內(nèi)表面設(shè)有反射層或吸收層，其可以采用電鍍或者蒸鍍等鍍膜工藝形成，反射層材質(zhì)可以選用包括Ag或Al的金屬反射層，也可以選用非金屬反射層，如分布布拉格反射層(DBR)，吸收層材質(zhì)可以是金屬或者電介質(zhì)。由于石英透鏡封裝罩體300是透射率很好的材料，UV光有一定的幾率可以通過透鏡照射到有機(jī)粘結(jié)膠302上，而在凹槽結(jié)構(gòu)301表面處設(shè)置反射層/吸收層303就避免了 UV光照射到有機(jī)膠上而引起膠的老化，從而大大改善了紫外LED器件的可靠性。
[0036]本實施例的紫外發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，可以采用如下工藝步驟形成:
(1)提供一具有碗杯101的支架100，并在支架上形成電路；
(2)將一倒裝LED芯片200，固定于支架上，并與支架上的電路電性連接；
(3)提供一石英透鏡作為封裝罩體300，并在石英透鏡的下表面外圍設(shè)置凹槽結(jié)構(gòu)301，然后在凹槽結(jié)構(gòu)301內(nèi)表面鍍有反射層/吸收層303，接著在凹槽結(jié)構(gòu)301中填充有機(jī)粘結(jié)膠302；
(4)將封裝罩體300設(shè)置于LED芯片200之上，并通過有機(jī)粘結(jié)膠302與支架100相連接。
[0037]本發(fā)明通過對UVLED封裝結(jié)構(gòu)的封裝罩體設(shè)置凹槽結(jié)構(gòu)并填充有機(jī)粘結(jié)膠層，避免有機(jī)粘結(jié)膠層被紫外光(如UVC)照射到，從而延長使用壽命，提高UVLED封裝器件的可靠性;此外，由于透鏡和支架的熱膨脹系數(shù)不同，如石英玻璃為0.5ppm/K，陶瓷支架為6ppm/K，在器件服役時由于溫度升高可能導(dǎo)致蓋板受張應(yīng)力被拉裂。而采用有機(jī)粘結(jié)膠層材料的楊氏模量較小，可以作為緩沖層釋放應(yīng)力，從而解決封裝罩體與支架的熱膨脹系數(shù)不匹配的問題。
[0038]實施例2
如圖4和5所示，本實施例與實施例1區(qū)別在于:實施例1的封裝罩體300采用石英透鏡，而本實施的封裝罩體300采用玻璃蓋板;實施例1的凹槽結(jié)構(gòu)301呈圓環(huán)形，本實施例的凹槽結(jié)構(gòu)301呈方形且位于玻璃蓋板的外邊緣。該結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)點在于:由于開設(shè)凹槽結(jié)構(gòu)的位置最大程度地遠(yuǎn)離紫外LED光源，因此可以進(jìn)一步避免可能的UV照射造成的有機(jī)粘結(jié)膠老化而影響器件的可靠性。
[0039]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述具體實施方案僅為本發(fā)明的部分優(yōu)選實施例，以上實施例還可以進(jìn)行各種組合、變形。本發(fā)明的范圍不限于以上實施例，凡依本發(fā)明所做的任何變更，皆屬本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，包括:支架、LED芯片以及封裝罩體，所述支架上形成有電路，所述LED芯片固定于支架上并與支架上的電路電性連接，其特征在于:所述封裝罩體的下表面外圍設(shè)置凹槽結(jié)構(gòu)，并在所述凹槽結(jié)構(gòu)中填充有機(jī)粘結(jié)膠;所述封裝罩體設(shè)置于LED芯片之上，并通過有機(jī)粘結(jié)膠與所述支架相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述凹槽結(jié)構(gòu)至少開設(shè)一圈。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述凹槽結(jié)構(gòu)表面設(shè)有反射層或吸收層。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述封裝罩體為透鏡或蓋板。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述支架具有碗杯，所述碗杯環(huán)繞于所述LED芯片，所述凹槽結(jié)構(gòu)位于所述碗杯頂部。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述支架為陶瓷支架或者塑膠支架。7.—種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，包括工藝步驟: (1)提供一支架，并在所述支架上形成電路； (2)提供一LED芯片，固定于所述支架上，并與支架上的電路電性連接； (3)提供一封裝罩體，并在所述封裝罩體的下表面外圍設(shè)置凹槽結(jié)構(gòu)，以及在所述凹槽結(jié)構(gòu)中填充有機(jī)粘結(jié)膠； (4)所述封裝罩體設(shè)置于LED芯片之上，并通過有機(jī)粘結(jié)膠與所述支架相連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:在所述步驟(3)凹槽結(jié)構(gòu)中填充有機(jī)粘結(jié)膠之前，在所述凹槽結(jié)構(gòu)表面鍍有反射層或吸收層。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述步驟(3)中凹槽結(jié)構(gòu)至少開設(shè)一圈。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述支架具有碗杯，所述碗杯環(huán)繞于所述LED芯片，所述凹槽結(jié)構(gòu)位于所述碗杯頂部。
【文檔編號】H01L33/48GK106025037SQ201610360174
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】時軍朋, 林秋霞, 林振端, 徐宸科, 趙志偉
【申請人】廈門市三安光電科技有限公司