本发明涉及led封装技术，尤其涉及一种深紫外led封装结构及其制作方法，属于半导体器件制造技术领域。
背景技术：
紫外光依据波段通常可以划分为：uva(320-400nm)、uvb(280-320nm)、uvc(200-280nm)以及真空紫外vuv(10-200nm)。
基于三族氮化物(ⅲ-nitride)材料的紫外发光二极管(uvled)在杀菌消毒、聚合物固化、生化探测、非视距通讯及特种照明等领域有着广阔的应用前景。相比较传统紫外光源汞灯，具备环保、小巧便携、低功耗、低电压等诸多优势。近年来收到越来越多的关注和重视。
众所周知，紫外光在空气中的传播距离短，容易被其他材料所吸收，因此，在深紫外led芯片的封装中，应避免不当的封装材料或封装结构对紫外光线的遮挡和吸收。尤其不能像常规蓝光led芯片的封装一样采用灌胶填充的方式对支架和芯片进行密封，因为有机材质的胶水将会对芯片发出紫外光产生强烈吸收而导致封装器件光功率的损耗。而通常的做法是，将深紫外芯片固定并焊接在支架碗杯内，提供一光学透镜，例如蓝宝石或者石英透镜，固定在支架的围坝顶部，形成一半密封结构。这一密封结构可以提供足够的机械强度用来保护芯片，但是它无法阻隔空气进入内部，并且这种结构有着显而易见的光学设计缺陷，具体而言，由芯片内部所发出的紫外光线将需要穿过led芯片内部-空气-光学透镜-空气而射出，相比较灌胶封装结构下的led芯片-胶水-空气模式，光线需要穿过的界面增多，且由于界面两侧材料之折射率差异过大，尤其是芯片-空气界面，它的折射率差异将远大于芯片-胶水界面，将导致多数光线被全反射回材料内部而无法射出。
通常情况下，鉴于电流输运、焊接、反射光线以及散热的需要，led封装所用的支架，内杯表面通常会镀有一金属层，或金属叠层，例如铝、银、金等等，目标芯片被固定并焊接于其上，金属镀层提供目标芯片电学连接，将芯片工作中产生的热量导出，并提供有效的反射效果用于增强封装器件的出光。与外量子效率已高达85％以上的ingan基蓝光led相比，目前algan基紫外led的发光功率和光电转换效率还远远不能令人满意，这就致使紫外led芯片在工作过程中将产生远多于蓝光led芯片的热量。而对于金属镀层来讲，长时间高温状态以及深紫外光线的照射，将使得金属镀层性能受到严重影响。例如加剧氧化还原反应的发生，或者加剧金属材料被空气中的酸性物质腐蚀程度，尤其是金属铝、银等化学属性活泼金属，随着氧化还原反应的进行，金属镀层的导电导热性能，以及反射率指标将显著下降，大幅缩短了封装器件的使用寿命。而采用金、铂等惰性金属，虽然可以减缓金属的裂化现象，但是它们在紫光及紫外光波段区间的反射率并不理想，明显不是深紫外led支架反射层金属的理想材料。
技术实现要素：
本发明提供一种深紫外led封装结构及其制作方法，旨在改善并解决现有封装结构下材料界面多、材料折射率差异大而导致全反射现象严重，同时解决由于封装支架内金属镀层裸露而导致高温下易劣化，导电、导热及反射性能下降，影响封装器件可靠性和寿命的问题。
本发明提供一种深紫外led封装结构，包括：
深紫外led芯片和具有开口向上的下凹空腔的支架，所述空腔的内底壁上包括附着有n层第一金属层的第一涂覆区和附着有n层第二金属层的第二涂覆区，所述第一涂覆区和所述第二涂覆区间隔设置且电学相异，所述深紫外led芯片跨设在所述第一金属层和第二金属层之间；n≥1且为整数；
减反层，所述减反层附着在所述深紫外led芯片表面；
透光绝缘层，所述透光绝缘层附着于所述第一金属层和第二金属层的外表面中未与所述深紫外led芯片接触的区域；
透光盖板，所述透光盖板覆盖在所述支架的开口处与所述空腔构成闭合空间。
如上所述的深紫外led封装结构，其中，所述减反层的本征折射率小于所述深紫外led芯片衬底材料的折射率。
如上所述的深紫外led封装结构，其中，所述减反层的材料选自氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化钛、氟化镁、氟化钙、硫化铅、石英中的一种或多种。
如上所述的深紫外led封装结构，其中，所述透光绝缘层的材料选自氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化钛、氟化镁、氟化钙、硫化铅、石英中的一种或多种。
如上所述的深紫外led封装结构，其中，所述第一金属层中的每一层的材料选自铝、银、金、铜、锡、铅、铂中的一种或多种；
所述第二金属层中的每一层的材料选自铝、银、金、铜、锡、铅、铂中的一种或多种。
如上所述的深紫外led封装结构，其中，还包括齐纳二极管；
所述齐纳二极管设置在所述第一金属层和/或第二金属层上。
如上所述的深紫外led封装结构，其中，所述深紫外led芯片选自发光面具有半球状阵列结构的深紫外led芯片、发光面具有光子晶体结构的深紫外led芯片、发光面具有表面粗化结构的深紫外led芯片和发光面具有滤光薄膜的深紫外led芯片的一种。
如上所述的深紫外led封装结构，其中，所述透光盖板的上表面具有m层减反膜，所述透光板的下表面具有m层增透膜；m≥1且为整数。
本发明还提供一种上述任一所述的深紫外led封装结构的制作方法，包括如下步骤：
1)在具有开口向上的下凹空腔的支架的内底壁的第一涂覆区涂覆n层第一金属层，第二涂覆区涂覆n层第二金属层，所述第一涂覆区和所述第二涂覆区间隔设置；
2)将紫外led芯片跨设焊接在所述第一金属层和第二金属层之间；
3)在所述紫外led芯片表面涂覆减反层；在所述第一金属层和第二金属层的外表面中未与所述深紫外led芯片接触的区域涂覆透光绝缘层；其中，所述减反层和所述透光绝缘层的材料相同；
4)将透光性盖板覆盖在所述支架开口处。
本发明还提供一种上述任一所述的深紫外led封装结构的制作方法，包括如下步骤：
1)在具有开口向上的下凹空腔的支架的内底壁的第一涂覆区涂覆n层第一金属层，第二涂覆区涂覆n层第二金属层，所述第一涂覆区和所述第二涂覆区间隔设置；
2)在所述第一金属层和第二金属层的外表面中不与深紫外led芯片接触的区域涂覆透光绝缘层；
3)在紫外led芯片表面涂覆减反层后，将所述紫外led芯片跨设焊接在所述第一金属层和第二金属层之间；
4)将透光性盖板覆盖在所述支架开口处。
本发明的深紫外led封装结构中，第一金属层和第二金属层的外表面中未与深紫外led芯片接触的区域的透光绝缘层可以有效避免空气与支架表面的金属层的接触，从而避免了金属氧化、腐蚀情况的发生，提高了可靠性和器件寿命。同时，覆盖在深紫外led芯片表面上的减反层具备相对较低的折射率，使得透过深紫外led芯片衬底面发射出来的光线可以有效过渡到空气中去，一定程度上避免了全反射的发生，增大了出光角度，提高了器件的光功率。因次，本发明的深紫外led封装结构可显著提高封装器件的光功率，提升器件的可靠性和寿命指标。
附图说明
图1为本发明深紫外led封装结构一实施例的侧面剖视图；
图2为本发明深紫外led封装结构一实施例的俯视图；
图3为一种光的全反射现象于led芯片内部光路示意图；
图4为一种具有减反层结构p的led芯片内部光路示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明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。
图1为本发明深紫外led封装结构一实施例的侧面剖视图，图2为本发明深紫外led封装结构一实施例的俯视图，如图1-2所示，本发明提供一种深紫外led封装结构，包括：
深紫外led芯片1和具有开口向上的下凹空腔的支架2，空腔的内底壁上包括附着有n层第一金属层a的第一涂覆区和涂覆有n层第二金属层b的第二涂覆区，第一涂覆区和第二涂覆区间隔设置且电学相异，深紫外led芯片1跨设在第一金属层a和第二金属层b之间；n≥1且为整数；
减反层c，减反层c附着在深紫外led芯片1表面；
透光绝缘层d，透光绝缘层d附着于第一金属层a和第二金属层b的外表面中未与深紫外led芯片1接触的区域；
透光盖板3，透光盖板3覆盖在支架2的开口处与空腔构成闭合空间。
支架2是封装结构的主体，用于盛放深紫外led芯片1。其中，支架2具有一个开口向上的凹型空腔，可以想到的是，该凹型空腔由连接的内底壁和内侧壁组成。本发明的支架材料可以为氧化铝、氮化铝等陶瓷材料，也可以是ppa等塑性材料。另外，凹型空腔的开口可以为方形或者圆形，本发明并不做过多限制。具体地，支架2可以由底板和环形侧壁连接组成。
凹型空腔内底壁可以分处两个区域，即第一涂覆区和第二涂覆区，并且第一涂覆区和第二涂覆区间隔设置，其中，第一涂覆区用于涂覆第一金属层a，第二涂覆区用于涂覆第二金属层b。也就是说，第一金属层a和第二金属层b间隔设置互不连通。另外，第一金属层a和第二金属层b的层数可以是单层，也可以是多层。在本发明中，第一金属层a和第二金属层b的厚度为1-20μm，且第一金属层a和第二金属层b的厚度可以不同也可以相同。
在本发明的封装结构中，深紫外led芯片1的发光面朝上，由深紫外led芯片1内部发射出来的深紫外光穿透深紫外led芯片1背面的衬底材料射出，部分光线借由底部的第一金属层a和第二金属层b而最终射出。其中，深紫外led芯片1为倒装结构或者垂直结构，其与第一金属层a和第二金属层b的连接方式可以用锡膏焊接，或者是共晶焊接。
具体地，如图1-图2所示，深紫外led芯片1跨设在第一金属层a和第二金属层b之间，即深紫外led芯片1的一端与第一金属层a接触，深紫外led芯片1的另一端与第二金属层b接触，其中，第一金属层a上与深紫外led芯片1接触的区域可以称为第一接触区，第二金属层b上与深紫外led接触的区域可以称为第二接触区。
减反层c和透光绝缘层d是用于阻止电流传导且增加光学元件的透光性，减少光学元件的反射光的元件。其中，减反层c涂覆于深紫外led芯片1表面(即未与第一金属层a和第二金属层b接触的面)以减少深紫外led芯片1的反射光线，透光绝缘层d涂覆于第一金属层a和第二金属层b的外表面中未与深紫外led芯片1接触的区域(即第一接触区和第二接触区不涂覆透光绝缘层d)以阻止第一金属层a和第二金属层b的腐蚀。也即是说，深紫外led芯片1仍能够与第一金属层a和第二金属层b发生电荷转移。
图3为一种光的全反射现象于led芯片内部光路示意图。通常而言的芯片衬底材料为蓝宝石，它的折射率在1.8-1.9之间，芯片内部发射出来的光线经由衬底材料表面射出到达空气中。众所周知的，当光由光密介质射向光疏介质时，折射角将大于入射角。当入射角增大到某一数值时(临界角)，折射角将达到90°，这时大于该临界角之出射光线将被完全反射回材料内部无法射出。
根据计算临界角公式
当n2为定值时，n1越大则临界角越小，反之越大。鉴于蓝宝石材料的折射率较之于空气差异较大，这就致使光临界角变小，多数光线将在蓝宝石-空气界面被全反射回芯片内部并耗散成热量。图4为一种具有减反层结构p的led芯片内部光路示意图，图4中由led芯片内部发射出来的光线经由衬底材料表面射出进入减反层结构p再到达空气中。由于减反层结构p材料的折射率介于衬底材料与空气之间，增大了衬底材料的临界角，一定程度上减少了全反射现象的发生，有利于更多的光被取出。
因此，本发明的减反层c的设置有助于光的射出。
同时，透光绝缘层d能够有效隔离空气中的氧气、水汽、二氧化碳与金属材料的接触，使得第一金属层a和第二金属层d在工作状态下不至于受温度影响而氧化或腐蚀变质。
透光盖板3用于封堵支架2的开口，即凹型空腔的开口，从而完成对深紫外led芯片1的封装。
通过向凹型空腔侧壁顶端涂覆胶水，用于粘贴透光盖板3的边缘部分，使得透光盖板3与支架2连接形成一个完整器件。透光盖板材料优选石英材料，或者是蓝宝石材料，它们在深紫外波长区间内具备良好的光透过率。另外，透光盖板3可以被预切割成设定大小和形状，或者在完成与支架2的粘接成型后一并切割。
本发明中，为了使得减反层c能够减少深紫外led芯片1中光线的的反射，可以使减反层c的本征折射率小于深紫外led芯片1衬底材料的折射率。且在有限的厚度设定下，减反层c对紫外光不会产生显著吸收。
进一步地，减反层c的材料选自氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化钛、氟化镁、氟化钙、硫化铅、石英中的一种或多种。也就是说，减反层c的材料可以为上述一种化合物，也可以为上述多种化合物的混合物。
另外，本发明对透光绝缘层d的材料不做任何限定，只要能够实现透光并且阻止第一金属层a和第二金属层b腐蚀，抑制第一金属层a和第二金属层b的导电、导热及反射性能下降的材料即可。
进一步地，透光绝缘层d的材料还可以与减反层c的材料相同，即选自氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化钛、氟化镁、氟化钙、硫化铅、石英中的一种或多种。
也即是说，在本发明中，减反层c和透光绝缘层d可以相同，也可以不同。
减反层c与透光绝缘层d相同是指减反层c的材料与透光绝缘层d的材料相同。具体地，可以通过气相化学沉积、电子束蒸发、磁控溅镀等方式利用上述材料中的一种或多种一次性的对焊接有深紫外led芯片1的已镀有第一金属层a和第二金属层b的凹型空腔内进行附着，此时，附着于深紫外led芯片1表面的即为减反层c，剩下的即为透光绝缘层d。
减反层c与透光绝缘层d不同是指减反层c的材料与透光绝缘层d的材料不同。例如，减反层c的材料为a，透光绝缘层d的材料为b，且a和b不同。具体地，在将深紫外led芯片1未焊接于凹型空腔之前，在第一金属层a和第二金属层b分别选定第一接触区和第二接触区，随后向第一接触区和第二接触区涂覆有转移性材料。然后，通过气相化学沉积、电子束蒸发、磁控溅镀等方式利用材料b对凹型空腔内进行附着，此时，整个凹型空腔内壁都附着有材料b。再利用无机溶剂或有机溶剂清洗转移性材料，则覆盖在转移性材料之上的材料b也一同被去除，即只形成了透光绝缘层d。最后，将通过气相化学沉积、电子束蒸发、磁控溅镀等方式附着了材料a的深紫外led芯片1焊接在第一接触区和第二接触区，从而生成了减反层c和透光绝缘层d不同的封装结构。
其中，减反层c和透光绝缘层d不同的封装结构相对于减反层c和透光绝缘层d相同的封装结构具有一定的优势。
具体地，透光绝缘层d的材料可以以绝缘性能为主，从而在后续的使用过程中，透光绝缘层d可以确保第一金属层a和第二金属层b不致被紫外光辐照及空气中氧化、腐蚀而导致可靠性降低，也在一定程度上避免了后续在深紫外led芯片1封装过程中因固晶、烘烤、图案化等工序对支架3中金属层产生的不利影响；减反层c可以以减反性能为主，而在后续的使用过程中，减反层c可以确保深紫外led芯片1光源的透过性，减少其反射光，以增强发光效率。
而且减反层c和透光绝缘层d层具有差异性也会增加材料选择的范围，使得其功能更为多样化。
进一步地，第一金属层a中的每一层的材料选自铝、银、金、铜、锡、铅、铂中的一种或多种；
第二金属层b中的每一层的材料选自铝、银、金、铜、锡、铅、铂中的一种或多种。
也就是说，第一金属层a的每一层的的材料可以为上述一种，也可以是上述多种的合金；当n＞1时，第一金属层a的每一层的材料也可以不同。
第二金属层b的每一层的材料可以为上述一种，也可以是上述多种的合金；当n＞1时，第二金属层b的每一层的材料也可以不同。
同时，第一金属层a和第二金属层b的材料可以相同也可以不同。
另外，在空腔的内侧壁也可以涂覆有n层第三金属层，并且第三金属层的每一层的材料选自铝、银、金、铜、锡、铅、铂中的一种或多种。其中，n≥1。
另外，本发明还包括用于抑制静电电荷对深紫外led芯片1的负面作用，预防静电击穿的发生的齐纳二极管4，该齐纳二极管4设置在第一金属层a和/或第二金属层b上。
具体地，齐纳二级管4可以设置在第一金属层a上，并且其正负极通过导线与外界电连接；齐纳二级管4还可以设置在第二金属层b上，并且其正负极通过导线与外界电连接；齐纳二级管4还可以跨设在第一金属层a和第二金属层b上(如图2所示)，并且其正负极通过导线与外界电连接。其中，齐纳二极管4与深紫外led芯片1为并联连接。
进一步地，支架2的底部具有第一金属引脚5和第二金属引脚6。
如图1所示，在支架2的底部具有第一金属引脚5和第二金属引脚6。第一金属引脚5和第二金属引脚6主要提供外部电路的连接。具体地，第一接触区具有贯穿凹型空腔内底壁的第一导电孔51，第二接触区域具有贯穿凹型空腔内底壁的第二导电孔61。通过向第一导电孔51和第二导电孔61灌入导电胶，完成了深紫外led芯片1的正负极分别与第一金属引脚5和第二金属引脚6的电连接。另外，第一金属引脚5和第二金属引脚6之间为金属散热区。
进一步地，本发明中的深紫外led芯片1选自发光面具有半球状阵列结构的深紫外led芯片、发光面具有光子晶体结构的深紫外led芯片、发光面具有表面粗化结构的深紫外led芯片和发光面具有滤光薄膜的深紫外led芯片的一种
其中，发光面具有半球状阵列结构的深紫外led芯片可提供一球面出光角度，有利于光线在不同角度下射出，而发光面具有滤光薄膜结构的深紫外led芯片可以用于滤除紫外led芯片发射出的紫外光光谱中的冗余部分，使得发射出来的紫外光线波段更为集中，以增强或改善led芯片的光学性能。
进一步地，透光盖板的上表面具有m层减反膜，透光板的下表面具有m层增透膜；m≥1且为整数。下表面的减反膜和上表面的增透膜有助于透光盖板4的上表面和/或下表面具有m层增透膜或减反膜，m≥1且为整数。光线能够高效的由透光盖板内部射出到空气中。
本发明还提供一种上述任一所述的紫外led封装结构的制作方法，包括如下步骤：
1)在具有开口向上的下凹空腔的支架的内底壁的第一涂覆区涂覆n层第一金属层，第二涂覆区涂覆n层第二金属层，所述第一涂覆区和所述第二涂覆区间隔设置；
2)将紫外led芯片和齐纳二极管跨设焊接在所述第一金属层和第二金属层之间；
3)在所述紫外led芯片表面涂覆减反层；在所述第一金属层和第二金属层的外表面中未与所述深紫外led芯片接触的区域涂覆透光绝缘层；其中，所述减反层和所述透光绝缘层的材料相同；
4)将透光性盖板覆盖在所述支架开口处。
具体的，步骤1)中的支架可以为支架阵列，即由若干颗支架构成的整体结构，并且每颗支架都具备附着在支架底部第一金属引脚和第二金属引脚。
步骤2)可以包括：首先通过导电锡膏、导电银胶或者共晶焊等焊接方式，将深紫外led芯片的正负电极分别对应焊接在支架阵列中每一颗支架的第一金属层的第一接触区上和第二金属层的第二接触区上。
如果还需要设置齐纳二极管，也可以在该步骤中将齐纳二极管芯片以传统的方式同样焊接在第一金属层和/或第二金属层上。
步骤3)中，通过气相沉积、磁控溅镀、热蒸发、电子束蒸发等方式一次性的对焊接有深紫外led芯片1的已镀有第一金属层a和第二金属层b的凹型空腔内进行附着，此时，附着于深紫外led芯片1表面的即为减反层，剩下的即为透光绝缘层。同时，减反层和透光绝缘层的目标厚度可透过深紫外led芯片的衬底材料折射率和深紫外led芯片的发光波长计算得来。
步骤4)之前可以通过气相沉积(cvd)、磁控溅镀、热蒸发、电子束蒸发等方式于透光性盖板的上表面形成减反膜，在透光性盖板的上下表面形成增透膜。该增透膜或减反膜可以由单一材料构成，也可以是多种材料构成的叠层。然后将透光性盖板按照预设大小切割，使得其尺寸和形状满足支架装配要求。
具体在步骤4)中，通过胶水粘连或者焊接等方式，将透光性盖板粘接在每一颗支架的侧壁顶端。可以想到的是，透光性盖板与深紫外led芯片之间留一定有空隙。
最后，对支架阵列中每一颗支架实施彼此断裂分离，形成本发明的深紫外led封装结构。
上述制作方法为减反层和透光绝缘层材料相同的封装结构的制作方法。
以下提供一种减反层和透光绝缘层材料不同的封装结构的制作方法，包括如下步骤：
1)在具有开口向上的下凹空腔的支架的内底壁的第一涂覆区涂覆n层第一金属层，第二涂覆区涂覆n层第二金属层，所述第一涂覆区和所述第二涂覆区间隔设置；
2)在所述第一金属层和第二金属层的外表面中不与深紫外led芯片接触的区域涂覆透光绝缘层；
3)在紫外led芯片表面涂覆减反层后，将所述紫外led芯片跨设焊接在所述第一金属层和第二金属层之间；
4)将透光性盖板覆盖在所述支架开口处。
步骤2)中，在将深紫外led芯片未焊接于凹型空腔之前，在第一金属层和第二金属层分别选定第一接触区和第二接触区，随后向第一接触区和第二接触区涂覆有转移性材料。然后，通过气相化学沉积、电子束蒸发、磁控溅镀等方式利用透光绝缘层的材料对凹型空腔内进行附着，此时，整个凹型空腔内壁都附着有透光绝缘层的材料。再利用无机溶剂或有机溶剂清洗转移性材料，则覆盖在转移性材料之上的透光绝缘层的材料也一同被去除，即只形成了透光绝缘层。
步骤3)中，将通过气相化学沉积、电子束蒸发、磁控溅镀等方式附着了减反层的材料的深紫外led芯片焊接在第一接触区和第二接触区。
从而生成了减反层和透光绝缘层不同的封装结构。
其中，步骤1)和步骤4)与上述减反层和透光绝缘层材料相同的封装结构的制作方法的步骤1)和步骤4)一致。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。