一种适用于侧发光深紫外LED封装支架及其生产工艺的制作方法

本发明涉及深紫外led封装技术领域，更具体地，涉及一种适用于侧发光深紫外led封装支架及其生产工艺。

背景技术：

目前，深紫外led具有非常广阔的应用前景，特别是在杀菌医疗领域有着不可替代的作用。

深紫外led通常包括本体和封装陶瓷支架，图1是现有技术中陶瓷支架的结构示意图，目前行业内通用的陶瓷支架采用如下工艺制作：

首先在陶瓷基板10'正面做电路布局，然后采用金属材料，例如铜铁铝镁等的合金，制作腔体围坝20'；陶瓷基板10'背面的底部电极30'也采用上述的金属材料；上述金属材料和陶瓷基板10'之间采用高温烧结或者焊接等工艺，最后在陶瓷基板10'上激光打孔，在孔位注入金属浆料，使陶瓷基板10'正面与底部电极30'导通。

采用该类陶瓷支架对本体进行封装时，本体位于陶瓷基板10'正面且被腔体围坝20'包围，通过底部电极30'接收电信号控制本体发光，实现深紫外led的发光控制。这类深紫外led在进行应用时，通常将底部电极30'与安装面固定，同时实现机械连接和电连接，如果以安装面相对的一面作为正面，则现有技术中的深紫外led只能进行正发光，这种固定的发光方式对深紫外led的广泛应用，具有明显的限制。

因此，提供一种新的适用于侧发光深紫外led封装支架及其生产工艺，实现深紫外led不同方向的发光，成为本领域急需解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了适用于侧发光深紫外led封装支架及其生产工艺，实现深紫外led侧向发光，减小了现有技术中深紫外led只能进行正发光对深紫外led的广泛应用的限制。

为了达到上述目的，第一方面，本发明提供了一种陶瓷支架生产工艺。

该陶瓷支架生产工艺包括：将氮化铝粉体与粘合剂搅拌混合形成氮化铝浆料；将所述氮化铝浆料注入到基层模具中，形成氮化铝基层；在所述氮化铝基层表面堆叠一层金属浆料形成金属层；在所述金属层上的预设电极区设置金属电极块，其中，所述金属层上预设有在第一方向上依次排列的多个所述电极区，每个所述电极区内设置有在第二方向上依次排列且相互绝缘的两个所述金属电极块，所述第一方向与所述第二方向交叉；在所述金属层上覆盖一层所述氮化铝浆料，形成氮化铝基板胚体，其中，所述氮化铝基板胚体包括在所述第一方向延伸的第一围坝和在所述第二方向上延伸的第二围坝，相邻两个所述第一围坝和相邻两个所述第二围坝交叉限定的区域为固晶区，所述固晶区用于设置led本体，所述第二围坝覆盖所述金属电极块，且在所述第一方向上，所述第二围坝具有相对设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第二围坝的第一侧壁与被其覆盖的所述金属电极块的距离大于其第二侧壁与被其覆盖的所述金属电极块的距离；将所述氮化铝基板胚体进行高温烧结处理，并在高温烧结处理后进行退火处理，形成氮化铝陶瓷结构；对所述氮化铝陶瓷结构，在设置所述第二围坝一侧的第一表面上的各个所述固晶区进行激光打孔，形成所述第一表面至所述金属层的孔，并在所述孔内填充金属材料；在所述第一表面按照预设的电路进行光刻；将光刻后的所述氮化铝陶瓷结构进行蒸镀和电镀处理，形成电路；对蒸镀和电镀处理后的所述氮化铝陶瓷结构进行切割，形成若干个独立的氮化铝陶瓷支架，其中，在每个所述陶瓷支架中，包含一个所述固晶区和围绕所述固晶区的两个所述第一围坝和两个所述第二围坝，并且，两个所述第二围坝中仅有一个覆盖有两个所述金属电极块，且两个所述金属电极块暴露于所述第二围坝的一个表面外。

进一步地，所述粘合剂在所述氮化铝浆料中所占的比重为1％～30％。

进一步地，所述粘合剂为高温挥发性粘合剂，所述高温挥发性粘合剂在1000℃的温度下会挥发；所述氮化铝基板胚体进行高温烧结处理时的温度大于或等于1000℃。

进一步地，所述氮化铝基板胚体进行高温烧结处理时的温度为1700℃～2000℃。

进一步地，在对所述氮化铝基板胚体进行退火处理的步骤中，退火的速度不高于20℃/分钟。

进一步地，在将所述氮化铝基板胚体进行高温烧结处理以及退火处理的步骤中，所述高温烧结处理和所述退火处理的总时间为2～6小时。

进一步地，在将氮化铝粉体与粘合剂搅拌混合形成氮化铝浆料之后，将所述氮化铝浆料注入到基层模具中之前，所述陶瓷支架生产工艺还包括：将所述氮化铝浆料置于密闭的容器中；通过抽真空机对所述容器进行抽真空处理，并向所述容器中通入氮气，其中，抽真空处理和通入氮气的步骤循环若干次。

进一步地，在所述孔内填充金属材料的步骤中，所述金属材料为铜、钨、金、银中的一种或者几种。

为了达到上述目的，第二方面，本发明提供了一种陶瓷支架。

该陶瓷支架包括：基板，所述基板包括第一氮化铝层、第二氮化铝层和位于所述第一氮化铝层和所述第二氮化铝层之间的金属层；围坝，与所述第一氮化铝层在同一制程中形成，所述围坝包括在第一方向延伸的两个第一围坝和在第二方向上延伸的两个第二围坝，所述两个第一围坝和所述两个第二围坝包围限定的区域为固晶区，所述固晶区内设置有预设的电路和由所述第一氮化铝层表面贯穿至所述金属层的孔，所述孔内填充有金属材料，所述第一方向与所述第二方向交叉，所述固晶区用于设置led本体，在所述第二方向上依次排列且相互绝缘两个金属电极块，被单个所述第二围坝覆盖并暴露于所述第二围坝的一个表面外。

进一步地，所述金属材料为铜、钨、金、银中的一种或者几种。

与现有技术相比，本发明提供的适用于侧发光深紫外led封装支架及其生产工艺，至少实现了如下的有益效果：

第一、提供了一种陶瓷支架，采用该陶瓷支架进行封装得到的深紫外led，以安装面相对的一面作为正面时，深紫外led能够进行侧面发光，也即实现了深紫外led侧向发光，减小了现有技术中深紫外led只能进行正发光对深紫外led的广泛应用的限制；

第二、陶瓷支架的主体采用氮化铝材料，使得陶瓷支架具有很高的导热性，能够将本体产生的热量及时传递到外界，提高了深紫外led的散热能力，提升深紫外led的使用寿命；

第三、陶瓷支架的基板和围坝均是氮化铝经过烧结形成的陶瓷，所以基板和围坝的结合强度高，围坝不容易脱落，封装形成的深紫外led可靠性更好。

第四、本发明通过特殊工艺将正发光支架的底部电极设置到支架侧壁，实现通电电极和发光方向呈现90°的侧发光效果，对固晶区位置没有产生影响，也就是对后期封装工艺没有影响，不需要改变现有的封装工艺，更加便于自动化批量生产。

当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是现有技术所述的陶瓷支架的结构示意图；

图2是本发明实施例所述的适用于侧发光深紫外led封装支架的生产工艺的流程图；

图3是本发明实施例所述的适用于侧发光深紫外led封装支架的生产工艺的示意图；

图4是本发明实施例所述的适用于侧发光深紫外led封装支架的生产工艺中电极区和金属电极的俯视图；

图5是本发明实施例所述的适用于侧发光深紫外led封装支架的生产工艺中第一围坝和第二围坝的俯视图；

图6是本发明实施例所述的适用于侧发光深紫外led封装支架的结构示意图；

图7是本发明实施例所述的适用于侧发光深紫外led封装支架的侧面电极示意图；

图8是本发明实施例所述的适用于侧发光深紫外led封装支架的俯视图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

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讨论。

首先，本发明提供了一种适用于侧发光深紫外led封装支架的生产工艺，关于本发明提供的适用于侧发光深紫外led封装支架的生产工艺具体描述如下。

图2是本发明实施例所述的适用于侧发光深紫外led封装支架的生产工艺的流程图，图3是本发明实施例所述的适用于侧发光深紫外led封装支架的生产工艺的示意图，如图2和图3所示，在一种实施例中，适用于侧发光深紫外led封装支架的生产工艺包括如下的步骤s101至步骤s110。

步骤s101：将氮化铝粉体与粘合剂搅拌混合形成氮化铝浆料。

其中，采用高纯度的氮化铝成分粉体和粘合剂，按照一定的比例搅拌混合产生氮化铝浆料，此时氮化铝浆料具有可以塑形，不流动特性。

步骤s102：将氮化铝浆料注入到基层模具中，形成氮化铝基层10。

其中，形成的氮化铝基层10如图3所示。

步骤s103：在氮化铝基层10表面堆叠一层金属浆料形成金属层20。

步骤s104：在金属层20上的预设电极区a设置金属电极块30。

其中，图4是本发明实施例所述的适用于侧发光深紫外led封装支架的生产工艺中电极区和金属电极的俯视图，如图4所示，金属层20上预设有在第一方向a上依次排列的多个电极区a，每个电极区a内设置有在第二方向b上依次排列且相互绝缘的两个金属电极块30，金属电极块30与金属层20导通。第一方向a与第二方向b交叉，形成的金属层20和金属电极块30如图3和图4所示。

步骤s105：在金属层20上覆盖一层氮化铝浆料40，形成氮化铝基板胚体。

其中，图5是本发明实施例所述的适用于侧发光深紫外led封装支架的生产工艺中第一围坝和第二围坝的俯视图，如图5所示，氮化铝基板胚体包括在第一方向a延伸的第一围坝41和在第二方向b上延伸的第二围坝42，相邻两个第一围坝41和相邻两个第二围坝42交叉限定的区域为固晶区43，固晶区43用于设置led本体，如图3所示，第二围坝42覆盖金属电极块30，且在第一方向a上，第二围坝42具有相对设置的第一侧壁42a和第二侧壁42b，第二围坝42的第一侧壁42a与被其覆盖的金属电极块30的距离大于其第二侧壁42b与被其覆盖的金属电极块30的距离，也即，所有金属电极块30在第一方向a上均设置于其所在的第二围坝42的一侧，从而在步骤s110进行切割后，将金属电极块30能够留在一个陶瓷支架上，而不容易将金属电极块30分割。

步骤s106：将氮化铝基板胚体进行高温烧结处理，并在高温烧结处理后进行退火处理，形成氮化铝陶瓷结构。

经过高温烧结冷却之后，氮化铝粉体已经成为氮化铝陶瓷，具有非常好的硬度和导热性，而且，当粘合剂为高温挥发性的粘合剂时，经过高温已经基本挥发完毕。

在高温烧结和退火处理后，还可将烧结后氮化铝陶瓷结构整平抛光，以将陶瓷表面的瑕疵去掉。

步骤s107：对氮化铝陶瓷结构，在设置第二围坝42一侧的第一表面s1上的各个固晶区43进行激光打孔，形成第一表面s1至金属层20的孔k，并在孔k内填充金属材料50。

步骤s108：在第一表面s1按照预设的电路进行光刻。

步骤s109：在光刻后的氮化铝陶瓷结构的第一表面s1进行蒸镀和电镀处理，形成电路60。

其中，在对氮化铝陶瓷结构的第一表面s1进行光刻后，通过蒸镀和电镀的方式进行处理，在固晶区43内形成电路60，该电路60通过孔k内的金属材料连通金属层，进而连通金属电极块30。

其中，通过蒸镀，在第一表面s1上形成金属电路图案，通过电镀可以使整个金属电路图案更加平整清晰。

在形成电路60之后，可对氮化铝陶瓷结构进行清洗，去掉不必要的一些污染。

步骤s110：对蒸镀和电镀处理后的氮化铝陶瓷结构进行切割，形成若干个独立的氮化铝陶瓷支架。

具体地，切割线l位于第一围坝41和第二围坝42上，切割形成成品单颗陶瓷支架。图6是本发明实施例所述的适用于侧发光深紫外led封装支架的结构示意图，图7是本发明实施例所述的适用于侧发光深紫外led封装支架的侧面电极示意图，图8是本发明实施例所述的适用于侧发光深紫外led封装支架的俯视图，如图3、图6至图8所示，形成的每个陶瓷支架包含一个固晶区43和围绕固晶区43的两个第一围坝41和两个第二围坝42，并且，两个第二围坝42中仅有一个覆盖有两个金属电极块30，且两个金属电极块30暴露于第二围坝42的一个表面外。

采用该实施例提供的适用于侧发光深紫外led封装支架的生产工艺，形成的陶瓷支架进行封装而得到的深紫外led，以安装面相对的一面作为正面时，深紫外led能够进行侧面发光，也即实现了深紫外led侧向发光，减小了现有技术中深紫外led只能进行正发光对深紫外led的广泛应用的限制；陶瓷支架的主体采用氮化铝材料，使得陶瓷支架具有很高的导热性，能够将本体产生的热量及时传递到外界，提高了深紫外led的散热能力，提升深紫外led的使用寿命；陶瓷支架的基板和围坝均是氮化铝经过烧结形成的陶瓷，所以基板和围坝的结合强度高，围坝不容易脱落，封装形成的深紫外led可靠性更好。

可选地，在一种实施例中，在第一方向a上，第二围坝42的中心面与金属电极块30的一个侧面位于同一平面上，从而在步骤s110中进行切割时，切割面位于第二围坝42的中心面进行切割，不仅能够使各个陶瓷支架的第二围坝42在第一方向a上的厚度均匀，而且能够恰好使金属电极块30在切割面处暴露，也即实现金属电极块30暴露于第二围坝42的一个表面外。

可选地，在一种实施例中，在步骤s109中，先进行蒸镀，快速形成电路的基本形状和结构，然后在进行电镀，使得形成的电路的平整度和致密度均较好。

可选地，在一种实施例中，粘合剂采用高温挥发性的粘合剂，从而在步骤s106的高温条件下，粘合剂能够挥发。

可选地，在一种实施例中，高温挥发性粘合剂在1000℃的温度下会挥发，步骤s106中，氮化铝基板胚体进行高温烧结处理时的温度大于或等于1000℃，使得粘合剂在高温烧结处理的过程中同时挥发，无需单独设置使粘合剂挥发的制程，优选地，氮化铝基板胚体进行高温烧结处理时的温度为1700℃～2000℃，保证烧结炉温度均匀，提升陶瓷支架的质量。

可选地，在一种实施例中，粘合剂在氮化铝浆料中所占的比重为1％～30％，优选为6％，经过试验证明，粘合剂在氮化铝浆料中所占的比重小于1％时，烧结出的陶瓷结合不紧密，使得陶瓷支架的强度较低，容易损坏；粘合剂在氮化铝浆料中所占的比重大于30％时，在后续步骤的高温条件下挥发不完全，容易导致粘合剂残留过多，影响陶瓷支架的使用，其中，粘合剂在氮化铝浆料中所占的比重为6％时，一方面，烧结出的陶瓷结合紧密，陶瓷支架强度高，达到使用环境的强度要求，另一方面，在后续步骤的高温条件下挥发完全。

可选地，在一种实施例中，在步骤s101形成氮化铝浆料之后，在步骤s102形成氮化铝基层之前，陶瓷支架生产工艺还包括对氮化铝浆料反复搅拌的步骤，以搅拌均匀，并且，在搅拌均匀后，还包括对氮化铝浆料进行无氧处理的步骤，进一步可选地，无氧处理的过程持续2小时。具体地，无氧处理的步骤描述如下：将氮化铝浆料置于密闭的容器中；通过抽真空机对容器进行抽真空处理，并向容器中通入氮气，其中，抽真空处理和通入氮气的步骤循环若干次。通过上述无氧处理的步骤，能够将氮化铝浆料中的氧气排除，进而使得步骤s105中形成的胚体中的氧气充分排除，避免步骤s106中将氮化铝基板胚体进行高温烧结的过程中产生氧化物杂质，影响陶瓷支架。

可选地，在一种实施例中，步骤s106中，在对氮化铝基板胚体进行退火处理时，退火的速度不高于20℃/分钟，高温烧结处理和退火处理的总时间为2～6小时，以形成陶瓷结合紧密、强度好的陶瓷支架。

可选地，在一种实施例中，步骤s107在孔内填充金属材料时中，金属材料为铜或钨。通过铜或钨来填充孔，以实现本体与金属电极块，也即电极的导通。

以上为本发明提供的陶瓷支架生产工艺，关于本发明提供的陶瓷支架，具体描述如下。

如图6至图8所示，适用于侧发光深紫外led封装支架包括基板、围坝和金属电极块。

其中，基板包括第一氮化铝层10、第二氮化铝层40和位于第一氮化铝层10和第二氮化铝层40之间的金属层20。

围坝与第一氮化铝层10在同一制程中形成，围坝包括在第一方向a延伸的两个第一围坝41和在第二方向b上延伸的两个第二围坝42，两个第一围坝41和两个第二围坝42包围限定的区域为固晶区43，固晶区43内设置有预设的电路60和由第一氮化铝层20表面贯穿至金属层20的孔k，孔k内填充有金属材料50，金属材料50为铜、钨、金、银中的一种或者几种，第一方向a与第二方向b交叉，固晶区43用于设置led本体。

金属电极块为在第二方向b上依次排列且相互绝缘两个金属电极块30，被单个第二围坝42覆盖并暴露于第二围坝42的一个表面外。

其中，金属电极块30为接收外部电信号的电极，led本体设置于固晶区43，封装完成后，金属电极块30接收外部电信号，经金属层20和孔k内的金属材料50传输至电路60，led本体与电路60电连接，实现对led本体发光的控制。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。