一种紫外LED封装结构及其制造方法与流程

本发明涉及led封装技术领域，特别是一种紫外led芯片封装结构及制造方法。

背景技术：

随着led的技术发展，紫外led的性能稳步提升，特别是近紫外led，在效率上已经超越传统汞灯，如同半导体照明逐步取代传统光源，紫外领域也逐步由紫外led取代传统汞灯等光源，波段也逐渐往近紫外甚至深紫外方向发展，而功率也往大功率方面发展。现有传统的led封装基本都采用有机硅材料封装，如直插式led采用环氧树脂封装，贴片式led多采用硅胶封装，由于此类有机材料在紫外线线照射下，由于水、光、热等因素的影响容易失效，导致器件的光通量、辐射通量等的急剧衰减，甚至导致器件的亮度、辐射功率等急剧衰减，甚至导致器件失效。

目前市面上紫外led封装，主要采用以下三种形式：第一种是采用平面石英窗口，芯片与石英窗口之间无填充物的无机封装；第二种采用抗紫外性能较好的硅胶，用专用的铸模（molding）机做铸模透镜，有机硅胶封装；第三种采用石英透镜，但是芯片和石英透镜之间采用封装胶水填充。上述第一种方法产品寿命长，但由于芯片发出的光在芯片与空气界面全反射较为严重，造成取光效率较低，影响产品品质。上述第二种方法减少了光线在界面的全反射损失，取光效率较高，但存在三个问题：一是有机硅胶在长期的紫外光照射下会发生老化，透光度下降，从而严重影响期间寿命；二是硅胶对紫外线有一定吸收，硅胶透镜厚度较厚时，影响了产品的出光效率；三是硅胶与芯片接触，加上本身吸收一定的紫外线转化为热，硅胶温度较高，会加器件老化。第三种方法的与第二种方法一样，减少了芯片与空气界面的全发射，因此光效比第一种方法好；同时，其使用的有机材料较第二种方法少，因此其老化特性较第二种方法要好。因此大功率紫外led器件封装，需要尽量减少有机封装材料同时，同时需要保证产品整体的出光效率。现有的紫外led芯片大多为垂直结构芯片，需要通过焊线将芯片表面的电极电连接到基板上的布线上，常规焊线的方法是从芯片焊线到基板，焊线线弧较高，通常焊线最高处到芯片表面高度大于75微米，限制了芯片与基板间封装材料的减少。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种紫外led封装结构及制造方法，以实现减少封装器件内有机物封装材料含量，同时保证整产品整体的出光效率，提升紫外led器件的亮度、辐射功率及寿命。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案。

一种紫外led封装结构，包括基板、至少一颗紫外led芯片和石英玻璃；其中，所述的紫外led芯片固定在基板上，紫外led芯片上至少一个焊盘与基板上的布线使用金属线实现电连接，所述金线的第一焊点在基板上，第二焊点在紫外led芯片上，所述石英玻璃通过粘合剂或封装胶水直接与紫外led芯片贴合。

进一步，所述基板为高导热陶瓷基板。

进一步，所述紫外led芯片为垂直结构芯片。

进一步，所述紫外led芯片为单颗或多颗。

进一步，所述金属线为金线，第一焊点在基板上，第二焊点在芯片电极上，所述金线线弧最高处距离芯片表面小于25微米。

进一步，所述石英玻璃为平面或单一曲面透镜结构，或曲面透镜阵列结构。

进一步，所述粘合剂或封装胶水层为高透光性透明硅胶材质。

一种紫外led封装结构的制造方法，包括以下步骤：

步骤一、准备基板

步骤二、将紫外led芯片键合在所述基板上；

步骤三、将金线的第一焊点焊接在基板上，第二焊点焊接在紫外led芯片上，控制金线的线弧高度，将所述基板与紫外led芯片的电极连接导通；

步骤四、在石英玻璃表面或基板表面设置粘合剂或者封装胶水；

步骤五、将石英玻璃与已焊线的基板进行贴合；

步骤六、贴合好的材料进行固化作业。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：采用石英玻璃通过粘合剂直接与芯片表面贴合，结合焊线反打工艺，即第一焊点在较低处的基板的焊盘上而第二焊点在较高处的芯片的焊盘上，使线弧最高处相对芯片表面的高度尽量降低，石英玻璃与芯片表面之间的间隙也随之可以减到最小，从而有效减少封装器件内有机物封装材料含量，避免了比较厚的有机封装物料老化时对紫外光较大的吸收，有效提高产品寿命；同时选用合适透明的粘合剂，缩小两个界面折射率差从而减小了全反射角的角度，有效减少光线在界面间的全反射损耗，提高led芯片的出光率，从而提高封装产品的发光效率，提升整个器件的亮度、辐射功率及寿命。

附图说明

图1是本发明的一种led封装结构的具体实施例一的结构剖面示意图。

图2是现有技术采用的常规焊线样品的结构剖面示意图。

图3是本发明的一种led封装结构的具体实施例二的结构剖面示意图。

图4是本发明的一种led封装结构的具体实施例三的结构剖面示意图。

图5是本发明的一种led封装结构的具体实施例三的封装方法步骤1。

图6是本发明的一种led封装结构的具体实施例三的封装方法步骤2。

图7是本发明的一种led封装结构的具体实施例三的封装方法步骤3。

图8是本发明的一种led封装结构的具体实施例三的封装方法步骤4。

图9是本发明的一种led封装结构的具体实施例三的封装方法步骤5。

具体实施方式

在不冲突的情况下，本发明申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

实施例一。

参考图1，为本发明的一种led封装结构的具体实施例1的结构剖面示意图，具体包括：基板101，紫外led芯片102，金线103，粘合剂104，石英玻璃105。

所述基板101为高导热陶瓷基板。通过所述基板101，使得led封装结构散热性好，品质稳定可靠。

所述紫外led芯片102为垂直结构芯片。使用垂直结构的紫外led芯片102，芯片衬底导热性能，光电转换效率更高，提高器件的亮度、辐射功率，同时减少焊线金线数量，产品质量更加稳定可靠。

所述紫外led芯片102为一颗或多颗。采用多颗可以进一步提升光源亮度、辐射功率高，光密度大。

所述紫外led芯片102为多颗时，其的排布形状呈方形、多边形或圆形，可根据光源不同应用需求进行变化。

所述金线103采用反打焊线模式，此处第一焊点在基板101上，第二焊点在芯片102上。与之对应的，常规焊线如图2所示，其中金线203第一焊点在芯片202上，第二焊点在基板201上。由于基板在芯片下方，本发明采用反打方式可以降低金线线弧最高处相对芯片表面的高度；采用反打方式可以使线弧的最高点等于或低于基板碗杯深度，从而实现石英玻璃104与紫外led芯片102直接贴合的效果。

所述石英玻璃104为平面结构。

所述粘合剂105为高透光性透明硅胶材质，折射率处于1.40~1.44之间。

以下详细说明本发明实施例1的一种紫外led封装结构的制造方法。具体工艺流程如下：

步骤一、准备封装基板101。基板上表面设置有布线1011，下表面设置有电极焊盘1012与散热焊盘1013；

步骤二、将紫外led芯片102键合在所述基板101上。具体可使用高导热固晶胶或者共晶焊等方法将芯片102键合到所述基板101；

步骤三、焊线。将金线103的第一焊点焊接在基板上的布线1011上，第二焊点焊接在紫外led芯片的电极1021上，控制金线103的线弧高度，将所述基板布线1011与紫外led芯片电极1021连接导通；

步骤四、在石英玻璃105下表面或基板101上表面设置粘合剂或者封装胶水104；

步骤五、将石英玻璃105与已焊线的基板101进行贴合。将石英玻璃105和已焊线的基板101，分别放置于上下模具中，在真空下将上模和下模合模，并在上下模具间施加一定压力，将基板加热到100度以上，保持约5分钟，实现真空贴合；

步骤五、固化流程：贴合好的材料从模具取出后进一步加热至完全固化。

实施例二。

参考图3，为本发明的一种led封装结构的具体实施例2的结构剖面示意图，具体包括：301基板，302紫外led芯片，303金线，304粘合剂，305石英透镜。

本实施例封装结构与实施例1的区别在于，实施例1中石英玻璃105为平面结构，本实施例中的石英透镜305为球面透镜阵列结构，此处石英透镜也可为单个球面透镜。

通过结构为球面透镜或者阵列透镜的石英玻璃，可以进一步提高紫光芯片的出光率，较少封装器件的热堆积，从而提升封装器件整体性能。

实施例三。

参考图4，为本发明的一种led封装结构的具体实施例3的结构剖面示意图，具体包括：401基板，402紫外led芯片，403金线，404透明硅胶，405石英透镜。

所述基板401为高导热陶瓷基板。借由所述基板401，使得led封装结构散热性好，品质稳定可靠。

所述紫外led芯片402为垂直结构芯片。使用垂直结构的紫外led芯片402，芯片衬底导热性能，光电转换效率更高，提高器件的亮度、辐射功率，同时减少焊线金线数量，产品质量更加稳定可靠。

所述金线403采用反打焊线模式，第一焊点在基板上，第二焊点在芯片电极上，从而降低金线线弧高度；线弧最高点高度等于或低于基板碗杯深度，从而实现石英玻璃405与紫外led芯片402直接贴合的效果。

所述石英玻璃405为球面透镜结构。

所述透明硅胶404为高透光性透明硅胶材质，折射率处于1.40~1.44之间。

具体工艺流程如下：

步骤1，固晶流程：如图5所示，将紫外led芯片502，使用高导热固晶胶固定于所述基板501上；

步骤2，焊线流程：如图6所示，使用焊线反打工艺，控制金线503的线弧高度，将所述基板501与紫外led芯片502的电极连接导通；

步骤3，围坝涂覆流程：如图7所示，在基板501边缘使用围坝胶506进行围坝，在基板501上涂覆封装胶水504：

步骤4，贴合固化流程：如图8所示，将印刷涂覆好的基板501的和石英玻璃透镜505，进行真空贴合，加热固化；

步骤5，切割流程：如图9所示，将基板501切割成单颗成品507。

除上述实施例外，应当指出，在不脱离发明原理的前提下，还可以做出若干改进及润饰的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。