一种紫外LED封装结构及其制作方法与流程

本发明涉及一种紫外led封装结构及其制作方法，属于紫外led封装技术领域。

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led(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、低电压等诸多众所周知的优点,近年来受到越来越多的关注。

紫外线的波长较短，光子能量高，在很多材料中都有严重的吸收，而且会破坏材料的化学键，使得材料性能劣化。因此在紫外led的封装中，不能用传统的硅胶或者环氧树脂填充在支架内包覆芯片的方式进行封装。为了提高紫外led器件的使用寿命，解决方案是用高纯度的石英或者蓝宝石等无机材料代替环氧或有机硅胶进行封装，用粘接胶或者共晶焊的方式将无机材料粘接在支架上。共晶焊具有较好的粘接强度并且稳定性较好，但需要在无机材料上沉积ansn等贵金属，工艺复杂，成本高。因此采用有机胶进行粘接是目前应用最广泛的方式。用有机胶进行封装虽然操作简单，成本低，易大规模生产，但也存在粘接力不足，易透镜脱落，密封性不好，防尘防水等级不足等问题。

专利cn209045610u——《一种深紫外led封装结构及其制作方法》中采用在支架侧壁和透镜结合面涂覆环氧树脂，然后在透镜外侧涂覆硅胶，明显提高透镜的粘接强度。该技术方案存在不足是环氧树脂及其溶剂挥发性较强且紫外波段透射率差，在烘烤或者使用过程中存在明显光衰减。

专利cn106025037b——《一种紫外发光二极管封装结构及其制作方法》中采用在透镜上设置凹槽结构提高透镜的粘接力和可靠性，不足是在于透镜的制作成本较高，难以大量推广使用。

现有技术中，部分led具有阶梯式结构的封装结构，但由于目前大部分的有机胶水紫外线都不能透过，通常只能用于led的阶梯式的封装，不能实现用于紫外led的封装，例如参见授权公告号cn207800646u的发明专利，公开一种高光效led封装结构，透明胶体、荧光粉和扩散粉是作为填充剂充满支架内部的，是一个实心结构，造成现有技术中虽然有阶梯式的封装结构仍存在使用缺陷。因此，迫切需要一种紫外led封装结构及其制作方法，以解决现有技术中存在的这一问题。

为了解决上述技术问题，特提出一种新的技术方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种紫外led封装结构及其制作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种紫外led封装结构，包括陶瓷支架、第一围坝、电路板、焊盘、第二围坝、第三围坝、第四围坝、透镜、第一黏胶层、第二黏胶层和第三黏胶层，陶瓷支架上设置第一围坝，第一围坝与陶瓷支架的配合围成安装腔，电路板位于安装腔内与陶瓷支架固定连接，芯片通过焊盘与的电路板形成电性连接，第一围坝的上端面且靠近第一围坝外侧面的位置设置第二围坝，第二围坝的上端面且靠近第二围坝外侧面的位置固定设置第三围坝，第三围坝的上端面且靠近第三围坝外侧面的位置固定设置第四围坝，透镜位于芯片上方，透镜包含底部和外侧部，透镜的底部且靠近外侧部的部分以及透镜的外侧部且靠近底部的部分通过粘接胶分别通过第一黏胶层与第一围坝和第二围坝固定连接，透镜的外侧部和第三围坝之间填充第二黏胶层，透镜的外侧部和第四围坝之间填充第三黏胶层。

优选地，所述电路板可替换为通过光刻和电镀的方式预制在支架上的电路。

优选地，所述第一层粘接胶为硅基有机胶或氟基有机胶。

优选地，所述第二层粘接胶为硅基有机胶、氟基有机胶、环氧树脂或无影胶。

优选地，所述陶瓷支架的各个棱角分别设置圆弧过渡。

一种紫外led封装制作方法，所述方法包含下述步骤：

步骤一，支架制作；通过光刻、电镀、腐蚀、通孔及注塑工艺，在支架底部形成电路，并在支架上制作多阶围坝，多阶围坝包括但不限于第一围坝和第二围坝；

步骤二，固晶；将紫外led芯片和齐纳二极管芯片的正负电极与支架焊盘对齐，并依序固定于支架的焊盘完成电路电性连接；

步骤三，一次点胶；在支架第一围坝上点有机粘接胶，并用吸嘴将透镜放置于支架上，利用重力和胶水流动性，完成粘接和密封，通过烤箱对胶水进行固化，将透镜固定在支架上；

步骤四，二次点胶；在第二围坝上点第二种有机粘接胶，并利用胶体流动，填满第二围坝，通过烤箱或者紫外线对胶体进行固化；

步骤五，重复点胶操作直至完成所有点胶和固化操作。

优选地，固晶方式可以采用锡膏固晶、助焊剂辅助共晶固晶、热压共晶固晶，并通过烘烤或回流工艺实现将芯片固定在支架预定的位置，完成电路电性连接。

优选地，点胶方式为针管通过压力控制进行点胶、或探针在胶盘上蘸胶的方式进行点胶。

优选地，胶水固化方式为烤箱、热板，温度为低温-高温-低温，减小胶水在固化收缩，也可以采用紫外线照射进行固化。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.透镜的粘接力明显提升。以3.5mmx3.5mm陶瓷支架为例，在没有采用本发明的结构前，采用有机胶进行粘接透镜，透镜的推力值在1～2kg。采用本发明的封装结构后，透镜推力均大于4kg。有效地避免了后续安装、运输过程中透镜脱落的现象。

2.密封性好，可以应用于各种高温高湿的恶劣环境。经第三方检测机构进行测试，采用本结构在封装体可以通过ip68防水防尘等级测试及双85(湿度85％，温度85℃)测试。

3.可靠性高。胶体受到紫外线照射发生劣化时，多层胶体结构材料是不连续的，可以起到缓冲作用，提高了封装体长期使用的可靠性。

附图说明

图1为实施例1中深紫外led封装体结构截面示意图。

图2为实施例1中深紫外led封装体结构立体示意图。

图3为实施例1中深紫外led封装体结构俯视示意图。

图4为实施例2中深紫外led封装体结构截面示意图。

图5为实施例2中深紫外led封装体结构立体示意图。

图6为实施例2中深紫外led封装体结构俯视示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅说明书附图，本发明提供一种技术方案：一种紫外led封装结构，包括陶瓷支架1、第一围坝2、电路板3、焊盘4、第二围坝5、第三围坝6、第四围坝7、透镜8、第一黏胶层9、第二黏胶层10和第三黏胶层11，陶瓷支架1上设置第一围坝2，第一围坝2与陶瓷支架1的配合围成安装腔，电路板3位于安装腔内与陶瓷支架1固定连接，芯片通过焊盘4与的电路板3形成电性连接，第一围坝2的上端面且靠近第一围坝2外侧面的位置设置第二围坝5，第二围坝5的上端面且靠近第二围坝5外侧面的位置固定设置第三围坝6，第三围坝6的上端面且靠近第三围坝6外侧面的位置固定设置第四围坝7，透镜8位于芯片上方，透镜8包含底部和外侧部，透镜8的底部且靠近外侧部的部分以及透镜8的外侧部且靠近底部的部分通过粘接胶分别通过第一黏胶层9与第一围坝2和第二围坝5固定连接，透镜8的外侧部和第三围坝6之间填充第二黏胶层10，透镜8的外侧部和第四围坝7之间填充第三黏胶层11。

优选地，电路板3可替换为通过光刻和电镀的方式预制在支架上的电路。

优选地，第一层粘接胶为硅基有机胶或氟基有机胶。

优选地，第二层粘接胶为硅基有机胶、氟基有机胶、环氧树脂或无影胶。

优选地，陶瓷支架1的各个棱角分别设置圆弧过渡。

一种紫外led封装制作方法，方法包含下述步骤：

步骤一，支架制作；通过光刻、电镀、腐蚀、通孔及注塑工艺，在支架底部形成电路，并在支架上制作多阶围坝，多阶围坝包括但不限于第一围坝2和第二围坝5；

步骤二，固晶；将紫外led芯片和齐纳二极管芯片的正负电极与支架焊盘4对齐，并依序固定于支架的焊盘4完成电路电性连接；

步骤三，一次点胶；在支架第一围坝2上点有机粘接胶，并用吸嘴将透镜8放置于支架上，利用重力和胶水流动性，完成粘接和密封，通过烤箱对胶水进行固化，将透镜8固定在支架上；

步骤四，二次点胶；在第二围坝5上点第二种有机粘接胶，并利用胶体流动，填满第二围坝5，通过烤箱或者紫外线对胶体进行固化；

步骤五，重复点胶操作直至完成所有点胶和固化操作。

优选地，固晶方式可以采用锡膏固晶、助焊剂辅助共晶固晶、热压共晶固晶，并通过烘烤或回流工艺实现将芯片固定在支架预定的位置，完成电路电性连接。

优选地，点胶方式为针管通过压力控制进行点胶、或探针在胶盘上蘸胶的方式进行点胶。

优选地，胶水固化方式为烤箱、热板，温度为低温-高温-低温，减小胶水在固化收缩，也可以采用紫外线照射进行固化。

优选地，支架为陶瓷氮化铝、陶瓷氧化铝、emc、pct、ppa支架；支架为多层围坝结构，围坝层数为阶数在3～20阶，综合考虑工艺优化效益和实现难度，优选的阶数在3～5阶；一阶围坝高度大于200微米，一般为300～600微米；二阶及以上围坝高度为大于50微米，一般为为50～200um。

实施例1：

本实施例提供一种紫外led封装结构，包括：陶瓷支架1、第一围坝2、第二围坝5、第三围坝6、第四围坝7、紫外led芯片、第一黏胶层9、第二黏胶层10、第三黏胶层11和透镜8；陶瓷支架1上设置第一围坝2，第一围坝2与陶瓷支架1的配合围成安装腔，电路板3位于安装腔内与陶瓷支架1固定连接，芯片通过焊盘4与的电路板3形成电性连接，第一围坝2的上端面且靠近第一围坝2外侧面的位置设置第二围坝5，第二围坝5的上端面且靠近第二围坝5外侧面的位置固定设置第三围坝6，第三围坝6的上端面且靠近第三围坝6外侧面的位置固定设置第四围坝7，透镜8位于芯片上方，透镜8包含底部和外侧部，透镜8的底部且靠近外侧部的部分以及透镜8的外侧部且靠近底部的部分通过粘接胶分别通过第一黏胶层9与第一围坝2和第二围坝5固定连接，透镜8的外侧部和第三围坝6之间填充第二黏胶层10，透镜8的外侧部和第四围坝7之间填充第三黏胶层11。

其中，陶瓷支架1的材质可以是陶瓷氮化铝、陶瓷氧化铝、emc、pct、ppa支架，本实施例优选陶瓷氮化铝支架。

本实施例中具有第一围坝2、第二围坝5、第三围坝6和第四围坝7这4层围坝，优选的实施方式中可以仅采用3层，即仅采用第一围坝2、第二围坝5和第三围坝6，同时，第一围坝2高度为500微米，第二围坝5高度为150微米，第三围坝6高度为150微米。

第一层粘接胶可以是硅基有机胶、氟基有机胶，本实施例优选硅基有机胶作为第一层粘接胶。

第二层粘接胶可以是硅基有机胶、氟基有机胶、环氧树脂、无影胶等，本实施例优选的无影胶作为第二层粘接胶。

透镜8材料可以是蓝宝石或者石英，透镜8形状可以平面、球冠型等，本实施例优选蓝宝石平面透镜8，并在蓝宝石双面蒸镀mgf2增透层，减少界面反射。

本实施例的一种紫外led封装结构，可以采用如下的工艺步骤制作：

1)陶瓷支架1制作。通过光刻、电镀、腐蚀、通孔等工艺，在陶瓷支架1底部形成第一焊盘4和第二焊盘4，并在支架上制作第一围坝2、第二围坝5、第三围坝6和第四围坝7，其中，第四围坝7可根据选择性制作。

2)固晶。用固晶机探针蘸助焊剂点在第一焊盘4、第二焊盘4上；用吸嘴将紫外led芯片放置在支架内并将芯片正负电极与第一、第二焊盘4对齐；将制放置完芯片的支架通过回流炉，在温度作用下，芯片正负极与第一、第二焊盘4形成共晶，将芯片固定于支架的焊盘4完成电路电性连接；

3)一次点胶。用点胶机在支架一阶围坝上点硅基有机胶，并用吸嘴将透镜8放置于陶瓷支架1的第一围坝2上，利用重力和胶水流动性，完成粘接和密封。将一次点胶完成的支架放入烤箱中，在60℃烘烤2小时，再放入150度烘烤6小时，将胶水进行完全固化，将透镜8固定在陶瓷支架1上；

4)二次点胶。用点胶机在第二围坝5上和第三围坝6内点无影胶，并利用胶体流动，填满二阶围坝，打开紫外线灯对支架进行照射10分钟，将无影胶进行固化。

实施例2

本实施例提供一种紫外led封装结构，包括：陶瓷支架1、第一围坝2、第二围坝5、第三围坝6、第四围坝7、紫外led芯片、第一黏胶层9、第二黏胶层10、第三黏胶层11和透镜8；陶瓷支架1上设置第一围坝2，第一围坝2与陶瓷支架1的配合围成安装腔，电路板3位于安装腔内与陶瓷支架1固定连接，芯片通过焊盘4与的电路板3形成电性连接，第一围坝2的上端面且靠近第一围坝2外侧面的位置设置第二围坝5，第二围坝5的上端面且靠近第二围坝5外侧面的位置固定设置第三围坝6，第三围坝6的上端面且靠近第三围坝6外侧面的位置固定设置第四围坝7，透镜8位于芯片上方，透镜8包含底部和外侧部，透镜8的底部且靠近外侧部的部分以及透镜8的外侧部且靠近底部的部分通过粘接胶分别通过第一黏胶层9与第一围坝2和第二围坝5固定连接，透镜8的外侧部和第三围坝6之间填充第二黏胶层10，透镜8的外侧部和第四围坝7之间填充第三黏胶层11。

其中，陶瓷支架1的材质可以是陶瓷氮化铝、陶瓷氧化铝、emc、pct、ppa支架，本实施例优选陶瓷氮化铝支架。

本实施例中具有第一围坝2、第二围坝5、第三围坝6和第四围坝7这4层围坝，优选的实施方式中可以仅采用3层，即仅采用第一围坝2、第二围坝5和第三围坝6，同时，第一围坝2高度为450微米，第二围坝5高度为100微米，第三围坝6高度为100微米。

第一层粘接胶可以是硅基有机胶、氟基有机胶，本实施例优选氟基有机胶作为第一层粘接胶。

第二层粘接胶可以是硅基有机胶、氟基有机胶、环氧树脂、无影胶等，本实施例优选的环氧树脂作为第二层粘接胶。

第三层粘接胶可以是硅基有机胶、氟基有机胶、环氧树脂、无影胶等，本实施例优选的硅基有机胶作为第三层粘接胶。

透镜8材料可以是蓝宝石或者石英，透镜8形状可以平面、球冠型等，本实施例优选石英球面透镜8，利用球面透镜8改变光线转播路径，提高出光效率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。