一种紫外LED器件的制作方法

本实用新型涉及紫外LED领域，特别是涉及一种紫外LED器件。

背景技术：

紫外LED是LED的一种，其具备超长寿命、冷光源、无热辐射、寿命不受开闭次数影响、能量高、照射均匀效率高以及不含有毒物物质等优点，使得其在医疗、杀菌、印刷、照明、数据存储以及保密通信等方面都有较大的应用价值。

随着LED波长变短，辐射能量变强，使得传统的有机封装材料的耐紫外性能急剧下降，进而导致紫外LED的寿命较短，稳定性较低。且紫外LED辐射的高能量会产生大量的热量，而传统的封装方式无法满足散热需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种紫外LED器件，目的在于解决现有技术中紫外LED器件散热性差导致的寿命短以及可靠性低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种紫外LED器件，该器件包括：

陶瓷基座；设置于所述陶瓷基座的凹槽；设置于所述陶瓷基座、位于所述凹槽上的台形阶梯结构；安装于所述台形阶梯结构处的石英玻璃盖板；共晶倒装焊接于所述凹槽底面的紫外LED芯片，其中，所述紫外LED芯片的正负极与所述凹槽底面之间至少有两层导热导电性能良好的金属层，以实现所述紫外LED芯片的共晶倒装焊接。

可选地，所述金属层包括镀于所述紫外LED芯片的正负极处的第一金属层、镀于所述凹槽底面处的第二金属层以及位于所述第一金属层和所述第二金属层之间的第三金属层。

可选地，所述第一金属层以及所述第二金属层均为金膜层，所述第三金属层为锡膜层。

可选地，所述第一金属层的厚度为7-10um，所述第二金属层的厚度为3-5um，所述第三金属层为4-5um。

可选地，所述凹槽包括与水平面成预设角度的环形坡面。

可选地，所述紫外LED器件还包括填充于所述凹槽与所述石英玻璃盖板形成的密闭空间的保护性气体。

可选地，所述保护性气体为惰性气体或氮气。

可选地，所述台形阶梯结构与所述石英玻璃盖板之间的粘结剂为无机粘结剂。

可选地，所述无机粘结剂为碱金属硅酸盐粘合剂、磷酸盐系统粘合剂以及磷酸氧化物系统粘合剂中的任意一种。

可选地，所述陶瓷基座为氧化铝陶瓷基座或氮化铝陶瓷基座。

本实用新型所提供的一种紫外LED器件，该器件包括陶瓷基座；设置于所述陶瓷基座的凹槽；设置于所述陶瓷基座、位于所述凹槽上的台形阶梯结构；安装于所述台形阶梯结构处的石英玻璃盖板；共晶倒装焊接于所述凹槽底面的紫外LED芯片，其中，所述紫外LED芯片的正负极与所述凹槽底面之间至少有两层导热导电性能良好的金属层，以实现所述紫外LED芯片的共晶倒装焊接。本申请通过导电导热性能良好的金属，将紫外LED芯片共晶倒装焊接于紫外LED器件内，避免了传统的固晶有机胶的使用；且在保证紫外LED芯片电气连接的同时，能将热量传导至陶瓷基座，增加了器件的导热性能，从而提高器件的稳定性和寿命。可见，本申请有利于提高紫外LED器件的散热性能。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例所提供的紫外LED器件的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的LED芯片共晶方式的一种具体实施方式的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所提供的陶瓷基板的开槽方式结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图1，图1为本实用新型实施例所提供的紫外LED器件的结构示意图，该器件包括陶瓷基座11；设置于所述陶瓷基座的凹槽12；设置于所述陶瓷基座、位于所述凹槽上的台形阶梯结构13；安装于所述台形阶梯结构处的石英玻璃盖板14；共晶倒装焊接于所述凹槽底面的紫外LED芯片15，其中，所述紫外LED芯片的正负极与所述凹槽底面之间至少有两层导热导电性能良好的金属层，以实现所述紫外LED芯片的共晶倒装焊接。

需要说明的是，上述石英玻璃盖板14可以是石英玻璃透镜，也可以是石英玻璃平板。上述陶瓷基座可以具体为氧化铝陶瓷基座或氮化铝陶瓷基座。

上述紫外LED芯片的正负极和凹槽底面之间的金属层数量大于等于2。优先地，金属层可以为3层，分别为镀于紫外LED芯片的正负极处的第一金属层、镀于所述凹槽底面处的第二金属层以及位于第一金属层和第二金属层之间的第三金属层。各个金属层可以通过蒸镀或溅射的方式镀于相应位置。此时，第一金属层和第三金属层可以形成共晶相，第二金属层和第三金属层可以形成共晶相。上下两个接触面分别形成共晶相，相较于只使用两种金属层实现共晶倒装焊，其可以进一步提高紫外LED芯片的焊接稳定性。

显而易见地，还可以使用三层以上的金属层实现紫外LED器件的共晶倒装焊，具体实现过程与两层以及三层金属层的实现过程类似，在此不作赘述。

而上述第一金属层以及所述第二金属层所使用的金属可以相同，也可以不同，在此不作限定。

共晶焊接所使用的金属应为导热导电性能良好的金属，以保证电气连接的同时，提高器件的导热性能。优先地，第一金属层以及第二金属层均可以为金膜层，第三金属层可以为锡膜层。而第一金属层的厚度为7-10um，第二金属层的厚度为3-5um，第三金属层为4-5um。

此时，在较低共晶温度下，上下Au金属层与中间Sn金属层能形成熔点较低的金锡共晶合金体。即在共晶温度下，Au、Sn相互渗透，接触面处首先形成液相，降温后，液相形成晶粒形式互相结合的机械混合物Au₈0Sn₂₀。从而使得两两接触的界面处均能形成Au₈0Sn₂₀共晶相，实现稳固焊接。同时，紫外LED器件以蓝宝石衬底面进行出光，减少了电极对光线的遮挡，且Au、Sn的导热导电性能较好，可以热量通过金属层传导至陶瓷基座，进而提高器件的散热性能，从而延长了紫外LED器件的寿命，提高了紫外LED器件的稳定性。

当金属层为三层时，具体的共晶方式可以参见图2，图2为本实用新型实施例所提供的LED芯片共晶方式的一种具体实施方式的结构示意图。

如图2所示，陶瓷基座21和紫外LED芯片22之间依次镀有三层金属层，分别为镀于紫外LED芯片22的正负极上的第一金属层23，镀于陶瓷基座21上的第二金属层24，位于第一金属层23和第二金属层24之间的第三金属层25。

为了提高器件的光提取率，可以将凹槽的侧面设置成倾斜面，即凹槽包括与水平面成预设角度的环形坡面，具体的形状构造可以参见图3，图3为本实用新型实施例所提供的陶瓷基板的开槽方式结构示意图。如图3所示，不垂直于水平面的坡面使得陶瓷基板的内部可以形成反光杯形状，进而提高紫外光线的反射率，从而提高器件的光提取率。

可以理解的是，上述预设角度可以为30度到60度，也可以为90度，即凹槽的侧面垂直于水平面。

为了进一步提高紫外LED器件的无机化，用于粘结台形阶梯结构和石英玻璃盖板的粘合剂可以使用无机粘合剂16，即将无机粘合剂填充于台形阶梯结构和石英玻璃盖板之间，以实现石英玻璃盖板的安装，进而保证紫外LED器件的气密性。

更进一步地，无机粘结剂可以具体为碱金属硅酸盐粘合剂、磷酸盐系统粘合剂以及磷酸氧化物系统粘合剂中的任意一种，当然，也可以具体为其它类型的无机粘合剂，在此不作限定。

使用无机粘合剂取代传统的有机粘合剂，从而进一步提高了紫外LED器件的耐紫外性能。

需要说明的是，还可以利用共晶焊接方式实现石英玻璃的安装，其实现过程可以具体为：在台形阶梯结构的表面镀上一层金属层，石英玻璃盖板的外周镀上一层金属层，通过台形阶梯结构上和石英玻璃盖板的外周上的两个金属层形成共晶相，这样可以保证紫外LED器件的气密性，同时也可以延长紫外LED器件的寿命和稳定性。

显而易见地，还可以利用两层以上的金属层形成共晶相，以实现石英玻璃的安装，具体的实现过程可以参见上文相关部分，在此不再赘述。

为了减少紫外LED器件封装时使用的有机物，可以利用保护气体填充方式来取代传统的有机硅胶的灌封。

优先地，上述紫外LED器件还可以包括填充于凹槽与石英玻璃盖板形成的密闭空间的保护性气体，即在紫外LED器件的密闭空间内充入保护性气体。更进一步地，上述保护性气体为惰性气体或氮气。

利用保护性气体来取代有机硅胶的灌封，可以使得紫外LED器件的封装过程中全无机化，避免了有机材料的使用，从而延长紫外LED器件的寿命，增加了紫外LED器件的稳定性。

本实用新型实施例所提供的紫外LED器件，该器件包括陶瓷基座；设置于陶瓷基座的凹槽；设置于陶瓷基座、位于凹槽上的台形阶梯结构；安装于台形阶梯结构处的石英玻璃盖板；共晶倒装焊接于凹槽底面的紫外LED芯片，其中，紫外LED芯片的正负极与凹槽底面之间至少有两层导热导电性能良好的金属层，以实现紫外LED芯片的共晶倒装焊接。该器件通过导电导热性能良好的金属，将紫外LED芯片共晶倒装焊接于紫外LED器件内，避免了传统的固晶有机胶的使用；且在保证紫外LED芯片电气连接的同时，能将热量传导至陶瓷基座，增加了器件的导热性能，从而提高器件的稳定性和寿命。

以上对本实用新型所提供的一种紫外LED器件进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。