一种高气密性LED封装结构及其封装工艺的制作方法

一种高气密性led封装结构及其封装工艺
技术领域
1.本发明涉及led封装技术领域，尤其涉及一种高气密性led封装结构及其封装工艺。


背景技术：

2.目前，led光源因其高效节能、安全环保、可靠耐用，使用寿命长等优点，广泛应用于室内照明、舞台照明、隧道照明、景观照明及紫外固化消毒等领域，而不同的应用环境对led封装的要求也不同。例如，在隧道、户外或固化环境中，由于led光源经常受到水气、vocs等外界污染物影响而失效，因此，对上述应用环境中所使用的led进行封装时，其气密性尤为重要。
3.目前，常见的封装形式有全无机封装、半无机封装及有机封装。全无机封装采用电阻焊或激光封焊工艺，使带可伐的玻璃透镜与基板键合；半无机封装是由带杯陶瓷支架和玻璃透镜构成，通过在带杯陶瓷基板台阶区域涂覆胶水，再盖上玻璃透镜进行固化粘结；有机封装是采用胶水将芯片和金线覆盖进行保护。
4.若采用上述半无机封装对led进行封装，由于现有的玻璃透镜与基板围坝之间的粘接面积较小，点胶盖透镜工艺不稳定性，使得玻璃透镜与基板围坝之间粘接不牢固，玻璃透镜易脱落，在胶水烘烤过程中易形成贯穿气泡，进一步影响led光源的可靠性和气密性。


技术实现要素：

5.本发明的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是现有半无机封装技术中玻璃透镜与基板围坝之间的粘接面积较小，点胶盖透镜工艺不稳定性，使得玻璃透镜与基板围坝之间粘接不牢固，玻璃透镜易脱落，在胶水烘烤过程中易形成贯穿气泡，影响led光源的可靠性和气密性的技术缺陷。
6.本发明提供了一种高气密性led封装结构，所述结构包括：陶瓷基板、围坝、led晶片、玻璃透镜；
7.所述围坝在所述陶瓷基板的正面围成空腔，所述led晶片固定在所述空腔的底部；
8.所述空腔的内壁设置有双层台阶，所述双层台阶中远离所述陶瓷基板的台阶的截面形状为直角梯形，或远离所述陶瓷基板的台阶的侧面为倒角；
9.所述玻璃透镜的边缘通过胶水与所述双层台阶中靠近所述陶瓷基板的台阶的台阶面，以及远离所述陶瓷基板的台阶的侧面粘接，以将所述led晶片封装在所述空腔内。
10.可选地，所述led晶片为一个或一个以上。
11.可选地，所述围坝包括矩形围坝或圆形围坝，所述玻璃透镜包括平面透镜或球面透镜；
12.所述围坝为矩形围坝时，所述玻璃透镜为平面透镜；
13.所述围坝为圆形围坝时，所述玻璃透镜为球面透镜。
14.可选地，所述陶瓷基板的正面镀镍钯金或镀银，所述陶瓷基板的背面镀金或镀镍
钯金。
15.可选地，所述陶瓷基板的背面设置有散热焊盘和电极焊盘，所述散热焊盘与所述电极焊盘分离。
16.可选地，所述电极焊盘上设置有极性标识。
17.可选地，所述空腔的底部还固定有抗静电齐纳晶片；
18.所述抗静电齐纳晶片与所述led晶片并联连接。
19.本发明还提供了一种高气密性led封装结构的封装工艺，用于对上述实施例中任一项所述的一种高气密性led封装结构进行封装，所述工艺包括：
20.对所述双层台阶中靠近所述陶瓷基板的台阶的台阶面进行点胶，以使胶水铺满靠近所述陶瓷基板的台阶的台阶面；
21.将玻璃透镜放置在靠近所述陶瓷基板的台阶的台阶面上，以使玻璃透镜与胶水粘接，并对粘接玻璃透镜后的陶瓷基板进行烘烤，以使胶水的粘度提高；
22.在远离所述陶瓷基板的台阶的侧面与所述玻璃透镜的外壁之间再次注入胶水，以使胶水的高度与所述空腔的高度持平，并对再次注入胶水后的陶瓷基板进行烘烤，以使胶水固化。
23.可选地，所述对所述双层台阶中靠近所述陶瓷基板的台阶的台阶面进行点胶之前，还包括：
24.对所述陶瓷基板进行除湿；
25.将所述led晶片固定在所述陶瓷基板与所述围坝之间形成的空腔底部；
26.对固晶后的陶瓷基板进行等离子清洗。
27.可选地，所述对所述双层台阶中靠近所述陶瓷基板的台阶的台阶面进行点胶时，所述胶水的粘度为6000-8000@25℃/mpa.s；
28.所述在远离所述陶瓷基板的台阶的侧面与所述玻璃透镜的外壁之间再次注入胶水时，所述胶水的粘度为3500-4500@25℃/mpa.s。
29.从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
30.本发明提供的一种高气密性led封装结构及其封装工艺，在陶瓷基板的正面通过围坝形成空腔，并将led晶片固定在空腔的底部，空腔的内壁则采用双层台阶结构，且双层台阶中远离陶瓷基板的台阶的截面形状为直角梯形，或台阶的侧面为倒角，直角梯形结构或是倒角结构有利于扩大玻璃透镜与空腔之间的粘接面积，使得玻璃透镜的边缘与双层台阶的表面粘接更加牢固，并使用两次点胶工艺填满玻璃透镜与基板围坝的间隙，从而有效提高led光源的封装气密性。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
32.图1为本发明实施例提供的一种高气密性led封装结构的结构示意图；
33.图2为本发明实施例提供的图1中a的局部放大图；
34.图3为本发明实施例提供的另一种高气密性led封装结构的结构示意图；
35.图4为本发明实施例提供的图3中b的局部放大图；
36.图5为本发明实施例提供的单芯封装结构示意图；
37.图6为本发明实施例提供的多芯封装结构示意图；
38.图7为本发明实施例提供的陶瓷基板1背面的结构示意图。
39.其中，1、陶瓷基板；2、围坝；3、led晶片；4、玻璃透镜；5、抗静电齐纳晶片；6、散热焊盘；7、电极焊盘；8、极性标识。
具体实施方式
40.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。
41.在一个实施例中，如图1、2、3、4所示，图1为本发明实施例提供的一种高气密性led封装结构的结构示意图，图2为本发明实施例提供的图1中a的局部放大图，图3为本发明实施例提供的另一种高气密性led封装结构的结构示意图，图4为本发明实施例提供的图3中b的局部放大图；本发明提供了一种高气密性led封装结构，具体可以包括：陶瓷基板1、围坝2、led晶片3、玻璃透镜4。
42.其中，所述围坝2在所述陶瓷基板1的正面围成空腔，所述led晶片3固定在所述空腔的底部；所述空腔的内壁设置有双层台阶21，所述双层台阶21中远离所述陶瓷基板1的台阶的截面形状为直角梯形，或远离所述陶瓷基板1的台阶的侧面为倒角；所述玻璃透镜4的边缘通过胶水与所述双层台阶21中靠近所述陶瓷基板1的台阶的台阶面，以及远离所述陶瓷基板1的台阶的侧面粘接，以将所述led晶片3封装在所述空腔内。
43.本发明实施例中，陶瓷基板1的材质可以是氧化铝或氮化铝，在此不做限制；围坝2可以是金属围坝2，且围坝2的形状可以矩形也可以是圆形，具体可以视玻璃透镜4的形状而定；如图1所示，如玻璃透镜4为球面透镜时，则可以选择圆形围坝2来提升气密性，如图3所示，当玻璃透镜4为平面透镜时，则可以选择矩形围坝2来提升气密性。
44.具体地，使用围坝2在陶瓷基板1的正面围成空腔时，可以先在陶瓷基板1的表面做一层钛钨种子层，然后再进行电路层制作，接着将围坝2通过电镀工艺镀在陶瓷基板1的电路层上，从而使得围坝2与陶瓷基板1之间形成空腔结构。
45.进一步地，本技术可以将至少一个led晶片3固定在空腔的底部，其固定方式可以是将led晶片3底部电极用银胶粘接到陶瓷基板1的正面，且led晶片3底部顶部电极采用键合线与陶瓷基板1实现电气连接，而陶瓷基板1正面的线路则可以通过导电通孔与底部焊盘进行电气连接。
46.特别地，本技术将围坝2与陶瓷基板1之间形成的空腔的内壁设置为双层台阶21的结构，如图2所示，图2中，双层台阶21中远离陶瓷基板1的台阶的截面形状为直角梯形，当玻璃透镜4的边缘与靠近陶瓷基板1的台阶的台阶面，以及远离陶瓷基板1的台阶的侧面进行粘接时，由于直角梯形的结构设置，使得玻璃透镜4与双层台阶21之间的粘接面积变大，此时再使用胶水进行粘接，会将玻璃透镜4与双层台阶21之间粘接的更为牢固，避免了玻璃透
镜4掉落的风险，同时，对玻璃透镜的粘接过程可以使用二次点胶工艺，在第二次点胶时胶水填满玻璃透镜4与围坝2的间隙，从而有效提高led光源的封装气密性。
47.如图4所示，当双层台阶21中远离陶瓷基板1的台阶的侧面为倒角时，也可以使得玻璃透镜4与双层台阶21之间的粘接面积变大，玻璃透镜4与双层台阶21之间粘接的更为牢固。
48.另外，本技术中的双层台阶21可以采用电镀铜工艺一层层镀出来，或者是通过电化学腐蚀来形成双层台阶21结构。双层台阶21中靠近陶瓷基板1的台阶高度可以设置为0.35-0.5mm，远离陶瓷基板1的台阶高度可以设置为0.3mm，台阶倒角的距离可以设置为0.15-0.2mm。
49.在一个实施例中，如图5、6所示，图5为本发明实施例提供的单芯封装结构示意图，图6为本发明实施例提供的多芯封装结构示意图；所述led晶片3为一个或一个以上。
50.本实施例中，如图5、6所示，陶瓷基板1经过正面电路设计，可以实现单芯或多芯封装，使得led光源具有多样性。
51.在一个实施例中，所述围坝2可以包括矩形围坝2或圆形围坝2，所述玻璃透镜4可以包括平面透镜或球面透镜。
52.所述围坝2为矩形围坝2时，所述玻璃透镜4为平面透镜；所述围坝2为圆形围坝2时，所述玻璃透镜4为球面透镜。
53.本实施例中，结合图1和图3可知，本发明中围坝2的形状可以视玻璃透镜4的形状而定；当围坝2为矩形围坝2时，玻璃透镜4可以是平面透镜，此时双层台阶21中远离陶瓷基板1的台阶的截面形状可以是直角梯形，或台阶的侧面可以是倒角，从而使得玻璃透镜4与围坝2之间粘接面积更大，粘接更为牢固。
54.当围坝2为圆形围坝2时，玻璃透镜4可以是球面透镜，此时双层台阶21中远离陶瓷基板1的台阶的截面形状可以是直角梯形，或台阶的侧面可以是倒角，从而使得玻璃透镜4与围坝2之间粘接面积更大，粘接更为牢固。
55.在一个实施例中，所述陶瓷基板1的正面镀镍钯金或镀银，所述陶瓷基板1的背面镀金或镀镍钯金，从而使得陶瓷基板1的耐用性更强。
56.在一个实施例中，如图7所示，图7为本发明实施例提供的陶瓷基板1背面的结构示意图；所述陶瓷基板1的背面设置有散热焊盘6和电极焊盘7，所述散热焊盘6与所述电极焊盘7分离。
57.本实施例中，如图7所示，陶瓷基板1的背面左右两侧分别为电极焊盘7，左右两侧电极焊盘7之间为散热焊盘6，将散热焊盘6与电极焊盘7分离后，可以提高热电分离封装时灯珠的导热性能，并延长使用寿命。
58.在一个实施例中，如图7所示，所述电极焊盘7上设置有极性标识8，使得客户在使用过程中能够快速区分灯珠正负极。
59.在一个实施例中，如图5、6所示，所述空腔的底部还固定有抗静电齐纳晶片5；抗静电齐纳晶片5的底部电极也可以采用银胶粘接到陶瓷基板1的正面，且抗静电齐纳晶片5的顶部电极可以采用键合线与陶瓷基板1实现电气互联。
60.另外，所述抗静电齐纳晶片5与所述led晶片3并联连接，由于led晶片3为静电敏感器件，与抗静电齐纳晶片5并联后，可以提高抗静电能力，从而进一步提高灯珠整体抗静电
能力。
61.在一个实施例中，本发明还提供了一种高气密性led封装结构的封装工艺，用于对上述实施例中任一项所述的一种高气密性led封装结构进行封装，所述工艺包括：
62.s11：对所述双层台阶21中靠近所述陶瓷基板1的台阶的台阶面进行点胶，以使胶水铺满靠近所述陶瓷基板1的台阶的台阶面。
63.s12：将玻璃透镜4放置在靠近所述陶瓷基板1的台阶的台阶面上，以使玻璃透镜4与胶水粘接，并对粘接玻璃透镜4后的陶瓷基板1进行烘烤，以使胶水的粘度提高。
64.s13：在远离所述陶瓷基板1的台阶的侧面与所述玻璃透镜4的外壁之间再次注入胶水，以使胶水的高度与所述空腔的高度持平，并对再次注入胶水后的陶瓷基板1进行烘烤，以使胶水固化。
65.本实施例中，在对玻璃透镜4进行粘接的过程中，首先可以对靠近所述陶瓷基板1的台阶的台阶面进行点胶，以使胶水铺满整个台阶面，接着将玻璃透镜4放置在靠近陶瓷基板1的台阶的台阶面上，以使玻璃透镜4与胶水粘接，并对粘接玻璃透镜4后的陶瓷基板1进行烘烤，以使胶水的粘度升高，此时在远离陶瓷基板1的台阶的侧面与玻璃透镜4的外壁之间再次注入胶水，并保持胶水的高度与空腔的高度持平，对再次注入胶水后的陶瓷基板1进行烘烤后，即可使胶水固化。
66.进一步地，本技术中使用的胶水可以是ab胶，使用ab胶之前，可以将ab胶放入清洁的玻璃容器中，使用离心真空搅拌机搅拌均匀，并在10mmhg的真空下脱出气泡。
67.在对台阶面进行点胶时，可以采用划线式点胶机进行点胶，胶水铺满台阶面即可，不得流入碗杯内；并且，盖玻璃透镜4时不可施加压力，玻璃透镜4不可悬空。
68.作为一种优选的方式，本技术首次对玻璃透镜4与围坝2进行粘接时，靠近陶瓷基板1的台阶的台阶面可以不使用点胶工艺，而是采用焊料将玻璃透镜4与陶瓷基板1进行粘接，粘接后再进行点胶，将胶水填满玻璃透镜4与陶瓷基板1之间的间隙，从而提高封装气密性。
69.更进一步地，在对陶瓷基板1进行烘烤时，可以使用恒温烤箱，首次烘烤时的温度可以是50℃，烘烤时间可以为30min，此时胶水未固化，粘度升高，若发现明显气泡，可轻轻按压玻璃透镜4排出气泡；再次注入ab胶，并使胶水高度与空腔的高度平齐时，也可以使用脱泡机进行排泡；再次烘烤时，其烘烤条件可以设置为50℃/60min转烤80℃/60min再次转烤150℃/120min，经过上述烘烤条件，可实现两层胶水的完全固化。
70.在一个实施例中，所述对所述双层台阶21中靠近所述陶瓷基板1的台阶的台阶面进行点胶之前，还可以包括：
71.s01：对所述陶瓷基板1进行除湿。
72.s02：将所述led晶片3固定在所述陶瓷基板1与所述围坝2之间形成的空腔底部。
73.s03：对固晶后的陶瓷基板1进行等离子清洗。
74.本实施例中，在对陶瓷基板1进行点胶之前，还可以对陶瓷基板1进行除湿，并将led晶片3固定在空腔底部后，再对陶瓷基板1进行等离子清洗，等离子清洗功率可以是150w，清洗时间可以是200s，从而有效提高陶瓷基板1表面的润湿性能、改善陶瓷基板1表面的黏着力。
75.进一步地，在对陶瓷基板1进行等离子清洗后，可以对陶瓷基板1进行焊线，焊线后
还可以使用白光工艺，焊线后或经白光工艺后的陶瓷基板1还可以再次进行等离子清洗，从而改善陶瓷基板1表面的黏着力。
76.另外，在对led晶片进行气密性封装后，还可以进行切割操作，并在切割后进行分光，然后编带包装。
77.在一个实施例中，所述对所述双层台阶21中靠近所述陶瓷基板1的台阶的台阶面进行点胶时，所述胶水的粘度可以为6000-8000@25℃/mpa.s。
78.所述在远离所述陶瓷基板1的台阶的侧面与所述玻璃透镜4的外壁之间再次注入胶水时，所述胶水的粘度可以为3500-4500@25℃/mpa.s。
79.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
80.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间可以根据需要进行组合，且相同相似部分互相参见即可。
81.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。