紫外LED封装方法与流程

本发明属于半导体封装技术领域，具体地说，涉及一种紫外LED封装方法。

背景技术：

紫外LED裸芯片封装技术主要有两种形式：一种是板上芯片(Chip On Board, COB)技术，另一种是倒装片技术。就COB工艺而言，半导体芯片是通过固晶程序将晶片交接贴装在基板上，再进行打线将芯片与基板间进行电连接，最后用树脂滴灌在芯片上，当树脂以流体方式完全在芯片及支架表面覆盖后进行固化，完成封装，目前常用的环氧树脂或者硅胶与LED芯片或者基板的连接处长时间使用由于老化等原因容易裂开，导致密封性能丧失，外界空气直接与芯片接触，影响芯片的性能。

此外，就目前的树脂封装工艺来说，例如常用的环氧树脂或者硅胶，但紫外光对材料的老化影响较大，使其工作过程中出现黑斑，影响LED 器件的性能，缩短LED 器件的寿命。

技术实现要素：

本发明为了解决现有紫外LED封装方法所采用的材质易老化，密封性能丧失后直接影响到芯片性能的技术问题，提出了一种紫外LED封装方法，可以解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种紫外LED封装方法，包括以下步骤：

（11）、固晶步骤，将紫外LED 芯片固设在基板腔体内的固晶区内；

（12）、焊线步骤，用导线将紫外LED芯片与相关电路端子连接；

（13）、等离子镀膜步骤，将固定有紫外LED芯片的基板置于喷涂室内，喷涂室被抽成低压真空状态，向紫外LED 芯片表面及基板腔体内喷涂喷涂剂进行等离子体镀膜，在紫外LED 芯片表面及基板腔体内表面形成保护薄膜，所述保护薄膜的成分为碳氟类化合物；

（14）、封盖板步骤，将透紫外光的盖板密封在基板腔体的口部。

进一步的，所述喷涂剂为聚四氟乙烯、聚全氟丙烯，的至少一种。

进一步的，步骤（13）中向紫外LED 芯片表面及基板腔体内喷涂等离子态喷涂剂之前，还包括向喷涂室内输入惰性气体的步骤，输入惰性气体之后保持喷涂室内的真空度不低于5mt。

进一步的，步骤（13）中，将液态的喷涂剂放置在等离子设备中，等离子设备将液态的喷涂剂雾化，并且等离子设备产生高频电磁场，雾化的喷涂剂在高频电磁场的作用下形成等离子态并发生聚合反应，产生的聚合物均匀的沉积在紫外LED 芯片表面及基板腔体内表面形成保护薄膜。

进一步的，步骤（13）中，通过控制等离子设备的喷涂流量和喷涂时间，使得涂层的厚度为30-70nm。

本发明同时提出了另外一种紫外LED封装方法，包括以下步骤：

（21）、固晶步骤，将紫外LED 芯片固设在基板腔体内的固晶区内；

（22）、焊线步骤，用导线将紫外LED芯片与相关电路端子连接；

（23）、封盖板步骤，将透紫外光的盖板密封在基板腔体的口部。

（24）、等离子镀膜步骤，将封有盖板的基板置于喷涂室内，喷涂室被抽成低压真空状态，向所述盖板的表面以及盖板与基板的接缝侧壁处喷涂喷涂剂进行等离子镀膜，在所述盖板的表面以及盖板与基板的接缝侧壁处形成保护薄膜，所保护薄膜的成分为碳氟类化合物。

进一步的，所述喷涂剂为聚四氟乙烯、聚全氟丙烯的至少一种。

进一步的，所述喷涂剂还添加有二氧化硅，所述二氧化硅在喷涂剂中成份比例为5%-25%。

进一步的，步骤（24）中喷涂等离子态喷涂剂之前，还包括向喷涂室内输入惰性气体的步骤，输入惰性气体之后保持喷涂室内的真空度不低于5mt。

进一步的，步骤（24）中，将液态的喷涂剂放置在等离子设备中，等离子设备将液态的喷涂剂雾化，并且等离子设备产生高频电磁场，雾化的喷涂剂在高频电磁场的作用下形成等离子态并发生等离子体聚合反应，产生的聚合物均匀的沉积到盖板的表面以及盖板与基板的接缝侧壁处形成保护薄膜，通过控制等离子设备的喷涂流量和喷涂时间，使得涂层的厚度为30-70nm。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的紫外LED封装方法，首先，通过向紫外LED 芯片表面及基板腔体内或者盖板的表面以及盖板与基板的接缝侧壁处进行等离子体镀膜，能够为紫外LED芯片再次增加一层保护薄膜，当等离子体薄膜附着在紫外LED 芯片表面及基板腔体内时，可以在盖板密封性能丧失时涂层可以防止紫外LED芯片与空气接触，起到二道防线的作用，当等离子体薄膜附着在盖板的表面以及盖板与基板的接缝侧壁处时，可以延缓盖板的老化，延长盖板的密封时间。其次，将喷涂剂雾化并生成等离子态，发生等离子体聚合反应，产生的聚合物沉积到芯片和基板表面或者盖板的表面以及盖板与基板的接缝侧壁处，形成的保护薄膜更加均匀，且保护膜的密度高，保护效果好，通过将喷涂室抽成低压真空状态，减少了空气中杂质的含量，提高了涂层的洁净度。再次，采用透紫外光的盖板将基板腔体的口部密封，避免了环氧树脂或者硅胶耐紫外光性能较差出光效率低的问题。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所提出的紫外LED封装方法的一种实施例流程图；

图2是实施例一中紫外LED封装的结构示意图；

图3是本发明所提出的紫外LED封装方法的另外一种实施例流程图；

图4是实施例二中紫外LED封装的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

紫外LED具有发光功率低，紫外光对材料的老化影响大的特点，因此，对紫外LED的封装从工艺到选材都受到严格限制，目前常采用的环氧树脂封装，材料在紫外光的照射下极易氧化，导致密封性能丧失，外界空气直接与芯片接触，影响芯片的性能，而且出光效率低，若采用金属与玻璃透镜封装，必须解决盖板与芯片基板间的密封难题。由于焊接前芯片已完成固晶和打线过程，焊接工艺温度受到很大限制(LED芯片承受温度低于260℃，时间低于3秒)，采用粘胶工艺虽然温度低，但难以形成气密封装，影响LED器件性能与可靠性。基于以上种种限制，本发明提出的紫外LED封装方法，可以解决上述问题，下面以具体实施例详细说明。

实施例一

本实施例提出了一种紫外LED封装方法，如图1所示，包括以下步骤：

S11、固晶步骤，将紫外LED 芯片固设在基板腔体内的固晶区内；

本实施例是采用板上芯片封装技术，如图2所示，包括基板11，基板11上具有用于容置芯片12的腔体13。

S12、焊线步骤，用导线将紫外LED芯片与相关电路端子连接；

S13、等离子镀膜步骤，将固定有紫外LED芯片的基板置于喷涂室内，喷涂室被抽成低压真空状态，向紫外LED 芯片表面及基板腔体内喷涂喷涂剂进行等离子体镀膜，在紫外LED 芯片表面及基板腔体内表面形成保护薄膜，所述保护薄膜的成分为碳氟类化合物，形成如图2所示的涂层15；

在封装盖板之前，首先，通过向紫外LED 芯片表面及基板腔体内增加等离子体薄膜，具有抗氧化、耐热性、耐低温性的特点，为紫外LED芯片再次增加一层保护薄膜，可以在盖板密封性能丧失时涂层可以防止紫外LED芯片与泄露进来的空气直接接触，起到二道防线的作用，其次，通过将喷涂剂转化成等离子态喷涂，在高频电磁场作用下，使雾化液滴直径变小、变均匀，进而可以提高涂层的密度，同时使得涂层更加均匀。再次，通过在低压真空的环境下喷涂，减少了空气中杂质的含量，提高了涂层的洁净度，附着力强。

S14、封盖板步骤，将透紫外光的盖板密封在基板腔体的口部。在喷完喷涂剂后，将基板取出，在常压下封盖板，本实施例的封装方式采用盖板14将腔体13封装，避免了环氧树脂或者硅胶耐紫外光性能较差、容易丧失气密性以及出光效率低的问题。

其中，石英材质具有抗紫外能力强，对紫外光的出光率高的特点，盖板优选采用石英盖板实现。

其中，喷涂剂为聚四氟乙烯、聚全氟丙烯的至少一种。

步骤S13中向紫外LED 芯片表面及基板腔体内喷涂等离子态喷涂剂之前，还包括向喷涂室内输入惰性气体的步骤，输入惰性气体之后保持喷涂室内的真空度不低于5mt。通过向喷涂室内充入惰性气体，可以进一步减小喷涂时被封入涂层内的空气的含量，相应空气中杂质的含量也减少，而且，可以将部分惰性气体封入至涂层中，可以起到进一步保护芯片的作用，减少芯片与空气接触的可能性，该惰性气体优选采用氦气，当然，也可以采用其他惰性气体实现。

本实施例步骤S13中的喷涂具体实现方式可以为：将液态的喷涂剂放置在等离子设备中，等离子设备将液态的喷涂剂雾化，并且等离子设备产生高频电磁场，雾化的喷涂剂在高频电磁场的作用下形成等离子态并发生聚合反应，产生的聚合物均匀的沉积在紫外LED 芯片表面及基板腔体内表面形成保护薄膜。

步骤S13中，通过控制等离子设备的喷涂流量和喷涂时间，涂层的厚度不易过低，否则将会丧失保护作用或者保护作用差，同样厚度也不宜过高，否则将会影响紫外光的出光率，本实施例中优选使得涂层的厚度为30-70nm，能够实现两者兼顾。

作为一个优选实施例，步骤S13中，真空度抽到20mt，喷涂剂流量为40sccm，处理时间20min，形成的涂层，其紫外出光率为80%。

为了解决盖板的密封问题，还可以在常温下对盖板采用胶粘的方式将其与基板密封固定，然后，再将封装好的紫外LED再次进行等离子镀膜，将封装好的紫外LED置于喷涂室内，喷涂室被抽成低压真空状态，向盖板的表面以及盖板与基板的接缝侧壁处喷涂喷涂剂进行等离子体镀膜，在盖板的表面以及盖板与基板的接缝侧壁处形成保护薄膜，所述保护薄膜的成分同样为碳氟类化合物。通过等离子体镀膜在盖板的表面以及盖板与基板的接缝侧壁处时，可以延缓盖板的老化，延长盖板的密封时间。由于本喷涂步骤用于增强盖板的密封性，其喷涂厚度一般较往芯片上喷涂的厚度大，相应作用时间长一些或者喷涂剂的流量大一些。

实施例二

本实施例提出了另外一种紫外LED封装方法，如图3所示，包括以下步骤：

S21、固晶步骤，将紫外LED 芯片固设在基板腔体内的固晶区内；

本实施例是采用板上芯片封装技术，如图4所示，包括基板11，基板11上具有用于容置芯片12的腔体13。

S22、焊线步骤，用导线将紫外LED芯片与相关电路端子连接；

S23、封盖板步骤，将透紫外光的盖板密封在基板腔体的口部。

S24、等离子镀膜步骤，将封有盖板的基板置于喷涂室内，喷涂室被抽成低压真空状态，向所述盖板的表面以及盖板与基板的接缝侧壁处喷涂喷涂剂进行等离子体镀膜，向盖板14的表面以及盖板14与基板11的接缝侧壁处喷涂喷涂剂进行等离子镀膜，在盖板14的表面以及盖板14与基板11的接缝侧壁处形成保护薄膜，所保护薄膜的成分为碳氟类化合物，形成图4所示的涂层15。

与实施例一中不同的是，本方法在常温下对盖板采用胶粘的方式将其与基板密封固定后，直接将喷涂剂喷涂在盖板的表面以及盖板与基板的接缝侧壁处进行等离子喷涂，用于延缓盖板的老化，延长盖板的密封时间，解决了常温或者低温（低于LED芯片承受温度260℃）下盖板的密封问题。

由于芯片上没有喷涂涂层，因此，可以提高紫外光的出光率。

喷涂剂为聚四氟乙烯、聚全氟丙烯的至少一种。

为了进一步提高透光率，优选在喷涂剂中还添加有二氧化硅，二氧化硅在喷涂剂中成份比例为5%-25%。

步骤S24中，将液态的喷涂剂放置在等离子设备中，等离子设备将液态的喷涂剂雾化，并且等离子设备产生高频电磁场，雾化的喷涂剂在高频电磁场的作用下形成等离子态并发生等离子体聚合反应，产生的聚合物均匀的沉积到盖板的表面以及盖板与基板的接缝侧壁处形成保护薄膜，通过控制等离子设备的喷涂流量和喷涂时间，使得涂层的厚度为30-70nm。由于本位置的镀膜主要用于解决盖板的密封问题，可以适当的把厚度较直接在芯片上镀膜时的厚度增加，同时为了保证不影响出光，也不应过高，实验表明，将厚度控制在30-70nm可以既能延缓盖板的老化，延长盖板的密封时间，又不影响出光。

例如：封装好盖板后，对盖板上表面进行等离子喷涂处理，采用未添加二氧化硅的喷涂剂，将真空度抽到10mt，喷涂剂流量为60sccm，处理时间50min，形成的涂层，其透光率为75%。

同样条件下，封装好盖板后，对盖板上表面进行等离子喷涂处理，采用添加二氧化硅的喷涂剂，将真空度抽到10mt，喷涂剂流量为60sccm，处理时间50min，形成的涂层透光率为可达到90%。

采用上述工艺形成的涂层厚度约30-70nm，其耐温范围为-50至300摄氏度。

步骤S24中喷涂等离子态喷涂剂之前，还包括向喷涂室内输入惰性气体的步骤，输入惰性气体之后保持喷涂室内的真空度不低于5mt。通过向喷涂室内充入惰性气体，可以进一步减小喷涂时被封入涂层内的空气的含量，相应空气中杂质的含量也减少，而且，可以将部分惰性气体封入至涂层中，可以减缓粘胶的老化，起到进一步增加盖板与基板之间密封性的作用。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。