一种UVLED陶瓷基座封装结构的制作方法

本实用新型涉及LED封装领域，具体而言，涉及一种UVLED陶瓷基座封装结构。

背景技术：

随着LED技术的快速发展以及可见光领域的日趋成熟，短波长的紫外光发光二极管(UV LED)逐渐被广大研究人员所关注，由于其光谱波段集中在紫外范围内，相比传统紫外光源，拥有独一无二的优势，包括功耗低、发光响应快、可靠性高、辐射效率高、寿命长、对环境无污染、结构紧凑等诸多优点，故其具有广阔的市场应用前景，在丝网印刷、聚合物固化、环境保护、白光照明以及军事探测等领域都有重大应用价值。

目前LED的主流封装方式是采用有机封装，且主要封装材料多为环氧树脂及硅树脂等有机材料。而由于紫外光波长更短，辐射能量高，这些有机材料受到其长时间照射容易出现老化，从而降低LED芯片的发光效率，影响其使用性能和寿命。随着UV LED封装技术不断进步，为了提高UV LED使用稳定性，无机材料逐步代替有机材料进行封装，如今市场上大都采用陶瓷框进行无机封装，但是其与UV LED封装衬板仍避免不了采用有机胶水进行连接。当然也有研究机构(如日本京瓷)研究出采用陶瓷框与封装衬板进行一体成型，省 去了后续两者封装连接问题，但这种工艺复杂，并且需要制作精密模具，生产成本极高，不适合工业化批量生产。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种UVLED陶瓷基座封装结构，其能够实现对UVLED陶瓷基座的无机封装，避免使用有机封装材料，延长LED器件的使用寿命。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种UVLED陶瓷基座封装结构，其包括陶瓷基板、金属层、焊料层以及封装陶瓷框，金属层包括分布在陶瓷基板上的电路连接部以及围绕电路连接部的封装连接部，在沿垂直于陶瓷基板的方向上，金属层包括第一金属层和第二金属层，第一金属层设置于陶瓷基板的表面，第二金属层设置于第一金属层的表面，焊料层设置于封装连接部，封装陶瓷框设置于焊料层。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电路连接部贯穿陶瓷基板。

在本实用新型较佳的实施例中，上述金属层采用印刷的方式设置在陶瓷基板的表面。

在本实用新型较佳的实施例中，上述焊料层采用印刷的方式设置在金属层的封装连接部上。

在本实用新型较佳的实施例中，金属层的厚度为0.02mm-0.1mm。

在本实用新型较佳的实施例中，上述陶瓷基板呈矩形。

在本实用新型较佳的实施例中，上述封装陶瓷框为具有两端开口的空心四棱柱构件。

本实用新型实施例的有益效果是：

1、在本实用新型的封装陶瓷框与陶瓷金属衬板烧结过程中，由于金属层及焊料层中均含有活性金属Ti，对封装陶瓷框和陶瓷基板表 面均有很好的润湿性，在封装陶瓷框与焊料层的界面处以及金属层与陶瓷基板的界面处均发生化学反应，形成含Ti的结合层(主要包含TiN)，从而使得封装陶瓷框与陶瓷金属衬板(包括金属层和陶瓷基板)得到很好的结合，并形成致密整体结构。本实用新型实现了封装陶瓷框与陶瓷金属衬板的无机封装，提高了UV LED的稳定性及可靠性。

2、本实用新型的UVLED陶瓷基座封装结构，其结构简单，制作过程也简单方便，在陶瓷基板的金属化(也可称之为图形化)以及陶瓷金属衬板与封装陶瓷框的无机封接只需要烧结一次就可完成制备工作，从而提高了生产效率，并且生产成本低，有利于推广运用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型的UVLED陶瓷基座封装结构的结构示意图；

图2为本实用新型的UVLED陶瓷基座封装结构的陶瓷金属衬板的局部放大图；

图3为本发明的UVLED陶瓷基座封装结构在设置LED芯片后的结构示意图。

图中：

UVLED陶瓷基座封装结构100；陶瓷基板110；金属层120；电路连接部121；封装连接部122；第一金属层123；第二金属层124； 焊料层130；封装陶瓷框140；陶瓷金属衬板150；LED芯片200；导电线210。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械 连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1，UVLED陶瓷基座封装结构100包括陶瓷金属衬板150、焊料层130以及封装陶瓷框140。陶瓷金属衬板150包括陶瓷基板110和金属层120。焊料层130设置于封装连接部122，封装陶瓷框140设置于焊料层130。

陶瓷基板110是氮化铝陶瓷或氧化铝陶瓷。在本实施例中，陶瓷基板110呈矩形。

金属层120采用印刷的方式设置在陶瓷基板110的表面。金属层120包括分布在陶瓷基板110上的电路连接部121以及封装连接部122。封装连接部122围绕电路连接部121，并且电路连接部121贯穿陶瓷基板110。

如图2所示，在沿垂直于陶瓷基板110的方向上，金属层120包括第一金属层123和第二金属层124。金属层的厚度为0.02mm-0.1mm。

第一金属层123设置于陶瓷基板110的表面。第一金属层123是由第一金属浆料制成的。第一金属浆料包括第一导电成分。第一导电成分包括Ag和Cu以及活性成分，用于在陶瓷基板110上形成导电层。活性成分包括Ti、Zr和Hf中的至少一种。例如，活性成分为Ti，或者活性成分为Zr，或者活性成分为Hf，或者活性成分为Ti和Hf的混合物，或者活性成分为Ti和Zr的混合物，或者活性成分为Zr和Hf的混合物，或者活性成分为Ti、Zr和Hf的混合物。按质量百分比计，Ag和Cu占第一导电成分总量的95％-98％，活性成分占 第一导电成分总量的2％-5％。按照该配比形成的第一金属浆料以及由第一金属浆料形成的第一金属层123，既能够实现导电，省去了在陶瓷基板110上另设导电金属箔(例如铜箔)的操作，同时浆料状的导电金属相对于金属箔而言结合得更加紧密，并且不像金属箔一样需要在陶瓷基板110上额外设置焊料，第一金属浆料中的活性成分能够直接与陶瓷基板110反应形成结合层。第一金属浆料除上述第一导电成分和活性成分以外，还包括有机粘结剂及有机溶剂等其他有机成分。

第二金属层124设置于第一金属层123的表面。第二金属层124是由第二金属浆料制成的。第二金属浆料的粘度小于第一金属浆料的粘度，使得第二金属浆料在陶瓷基板110上的流动性大于第一金属浆料在陶瓷基板110上的流动性，从而弥补第一金属浆料在陶瓷基板110上形成的小凹坑，使得整个金属层120的表面更加光滑平整，从而提高在后期设置LED芯片200时，LED芯片200与金属层120之间的气密性，使LED芯片200能够与金属层120紧密连接。第二金属浆料包括第二导电成分。第二导电成分包括Ag和Cu。第二导电成分的银铜质量比大于第一导电成分的银铜质量比。也即是，第二导电成分中按质量百分比计银所占的比重相对于第一导电成分中大。第二金属浆料除上述第二导电成分以外，还包括有机粘结剂及有机溶剂等其他有机成分。

焊料层130设置在金属层120的封装连接部122上。焊料层130也采用印刷的方式设置。焊料层130是由银铜钛浆料制成的。焊料层130按质量百分比计包括5％-45％的Ag、50％-85％的Cu和1％-15％的Ti。

封装陶瓷框140设置在焊料层130上，构成用于封装LED芯片200的框架结构。封装陶瓷框140为具有两端开口的空心四棱柱构件。封装陶瓷框140是氮化铝陶瓷或氧化铝陶瓷。

请参照图3，LED芯片200设置在金属层120的电路连接部121上。并且LED芯片200通过导电线210与金属层120的电路连接部121连接。LED芯片200为紫外光LED芯片。

需要说明的是，本实用新型的金属层120并非是设置在陶瓷基板110上连续的层结构，而是根据所需电路图形呈现出电路图案，因此，金属层120的电路连接部121和封装连接部122可连续、可不连续，本实用新型对此没有限制。金属层120的电路连接部121主要指金属层120的用于设置LED芯片200以及导电线210的部分。金属层120的封装连接部122主要指金属层120的用于设置焊料层130以及封装陶瓷框140的部分。

需要说明的是，本实用新型的金属层120在陶瓷基板110上沿横向划分，金属层120包括电路连接部121和封装连接部122；沿纵向划分，金属层120包括第一金属层123和第二金属层124。因此，也可以理解：电路连接部121和封装连接部122均包括第一金属层123和第二金属层124。

下面对本实用新型的UVLED陶瓷基座封装结构的封装方法进行说明。

步骤1：设置金属层120

首先，在陶瓷基板110上印刷第一金属浆料。

然后，在第一金属浆料上印刷第二金属浆料。

步骤2：设置焊料层130和封装陶瓷框140

在金属层120的封装连接部121上设置焊料层130。焊料层130也采用印刷的方式设置。将封装陶瓷框140附于焊料层130。封装陶瓷框140是氮化铝陶瓷或氧化铝陶瓷，其能够很好地与陶瓷金属衬板150进行封接匹配。在将封装陶瓷框140附于焊料层130之前对封装陶瓷框140进行预处理，预处理包括超声波清洗，以及清洗后的干燥处理，以除去封装陶瓷框140表面的脏物。

在本实用新型的封装陶瓷框140与陶瓷金属衬板150封接的过程中，由于金属层120及焊料层130中均含有活性金属Ti，对封装陶瓷框140和陶瓷基板110表面均有很好的润湿性，在封装陶瓷框140与焊料层130的界面处以及金属层120与陶瓷基板110的界面处均发生化学反应，形成含Ti的结合层(主要包含TiN)，从而使得封装陶瓷框140与陶瓷金属衬板150得到很好的结合，并形成了致密整体结构，进而提高整个UV LED陶瓷基座100的气密性。

步骤3：封装陶瓷框140与陶瓷金属衬板150真空烧结

在上述步骤完成之后，将陶瓷金属衬板150以及封装陶瓷框140一起在真空条件下封接。烧结温度为780℃-950℃，保温时间为10min-60min。真空条件为真空度高于5×10^-2Pa。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。