一种紫外LED封装结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种紫外LED封装结构及其制作方法，所述封装结构包括紫外LED芯片、玻璃盖板和陶瓷基座。所述玻璃盖板的上、下表面分别设有粗化结构，且所述玻璃盖板外沿设有金属层一；所述陶瓷基座内设有用于放置所述紫外LED芯片的凹槽，所述凹槽的底部形成有电路层，所述凹槽的槽壁的上表面设有金属层二；所述金属层二与金属层一通过感应局部加热工艺焊接在一起，使所述玻璃盖板与所述陶瓷基座固定连接。本发明专利技术解决了紫外LED封装中有机材料老化和气密性问题，通过玻璃双面粗化结构，有效降低了反射光损，提高了器件出光效率；采用感应局部加热焊接技术，降低了高温对LED芯片的热影响，提高了器件可靠性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种紫外LED封装结构及其制作方法，所述封装结构包括紫外LED芯片、玻璃盖板和陶瓷基座。所述玻璃盖板的上、下表面分别设有粗化结构，且所述玻璃盖板外沿设有金属层一；所述陶瓷基座内设有用于放置所述紫外LED芯片的凹槽，所述凹槽的底部形成有电路层，所述凹槽的槽壁的上表面设有金属层二；所述金属层二与金属层一通过感应局部加热工艺焊接在一起，使所述玻璃盖板与所述陶瓷基座固定连接。本专利技术解决了紫外LED封装中有机材料老化和气密性问题，通过玻璃双面粗化结构，有效降低了反射光损，提高了器件出光效率；采用感应局部加热焊接技术，降低了高温对LED芯片的热影响，提高了器件可靠性。【专利说明】一种紫外LED封装结构及其制作方法
本专利技术属于半导体封装技术相关领域，更具体地，涉及一种紫外LED封装结构及其制作方法。所述紫外LED封装结构具有较高的出光率及可靠性，不易被氧化，气密性较好;且其制作方法灵活性高，适用范围较广。
技术介绍
紫外发光二极管(LED)相比传统紫外光源(如汞灯)具有节能环保、响应快、波长可控和效率高等优点，可应用于杀菌消毒、医疗美容、隐秘通讯和生化检测等领域。白光LED封装通常是在LED芯片表面涂覆一层有机封装胶(如环氧树脂、硅胶等)，以保护LED芯片和提高出光效率。如图1所示，白光LED封装结构包括有硅胶层10、荧光粉胶层11、散热基座12、电路层13、金线14及蓝光LED芯片15，所述散热基座12开设有凹槽，所述凹槽的底部设置有所述电路层13。所述蓝光LED芯片15设置在所述凹槽内，且其表面涂覆有所述荧光粉胶层U。所述金线14电性连接所述电路层13及所述蓝光LED芯片15。所述硅胶层10将所述荧光粉胶层11、所述电路层13、所述金线14及所述蓝光LED芯片15封装在所述散热基座12的凹槽内。由于有机封装胶受紫外线影响容易老化且其是非气密的，易导致LED封装结构的性能和可靠性较低，难以满足紫外LED封装要求。为了解决有机硅胶易老化和气密性问题，业界已经做了一些研究，如采用玻璃作为紫外LED器件的出光材料，采用玻璃透镜和平行焊缝技术，实现了紫外LED器件的气密封装，提高了可靠性，如图2所示。紫外LED封装结构包括玻璃透镜20、焊接件21、金属框22、陶瓷基板23、电路层24、金线25及紫外LED芯片26，所述陶瓷基板23上形成有电路层24，所述紫外LED芯片26设置在所述陶瓷基板23上，所述金线25电性连接所述电路层24及所述紫外LED芯片26。所述金属框22设置在所述陶瓷基板23上且围绕所述电路层24、所述金线25及所述紫外LED芯片26。所述焊接件21设置在所述金属框22远离所述陶瓷基板23的一侧上且固定连接所述金属框22及所述玻璃透镜20，所述玻璃透镜20将所述电路层24、所述金线25及所述紫外LED芯片26封装在所述金属框22与所述陶瓷基板23之间。但制备玻璃透镜的工艺复杂、成本高，且如图2所示的封装方式仅适合含规则外形焊框(如方形)的基板封装，使用局限性较大。对于直接采用玻璃盖板封装紫外LED器件，特别是对于圆片级紫外LED封装或阵列集成器件，由于平面玻璃的上下表面光滑，且玻璃与空气折射率差异较大，界面存在菲涅尔反射，从而影响LED器件出光效率。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种紫外LED封装结构及其制作方法，解决紫外LED器件易老化和气密封装问题，提高紫外LED器件的出光效率与可靠性。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为:—种紫外LED封装结构，包括紫外LED芯片、玻璃盖板和陶瓷基座，其特征在于:所述玻璃盖板的上、下表面分别设有粗化结构，且所述玻璃盖板的外沿设有金属层一；所述陶瓷基座内设有用于放置所述紫外LED芯片的凹槽，在所述凹槽的底部设有电路层，所述凹槽的槽壁的上表面设有金属层二，所述金属层二与所述金属层一通过感应局部加热工艺焊接在一起，使所述玻璃盖板与所述陶瓷基座固定连接，确保了所述紫外LED封装结构的气密性及可靠性。进一步的，所述玻璃盖板的材质为紫外玻璃，260-400nm紫外波段的光透过率大于80 %，其热膨胀系数为4.5-5.5 X 10-6/ V，折射率为I.4-1.6。进一步的，所述粗化结构为周期或随机排布在所述玻璃盖板上、下表面的纳米结构，所述纳米结构的形状为柱状、锥状和蛾眼状中的一种，且所述纳米结构的底部直径和间距均为50-100nm，高度为80-150nm。进一步的，所述粗化结构为微纳米复合结构，其中微米结构的直径和间隔均为1-ΙΟμπι，形状为半球状;纳米结构分布在所述微米结构的表面，其形状为柱状、锥状和蛾眼状中的一种，底部直径和间距均为50-100nm，高度为80-150nmo进一步的，所述金属层二通过共烧工艺制备，其材质为可伐合金或因伐合金，厚度为 10-30μηιο一种紫外LED封装结构的制作方法，包括以下步骤:(I)通过刻蚀工艺在玻璃盖板的上、下表面制备粗化结构；(2)利用半导体微加工工艺在玻璃盖板的外沿制备金属层一；(3)通过固晶工艺将紫外LED芯片固定在陶瓷基座的凹槽内，并通过引线键合技术实现紫外LED芯片与电路层间的电互连；(4)利用感应局部加热工艺将玻璃盖板与陶瓷基座焊接在一起。进一步的，所述粗化结构的制备包括以下步骤:(I)将玻璃盖板进行去油、去污清洗以及干燥处理；(2)在所述玻璃盖板的表面沉积一层金膜，所述金膜的厚度为5-10nm;(3)对沉积有金层的所述玻璃盖板进行快速热退火，退火温度为500-800°C，退火时间为2-10min，以形成金纳米颗粒；(4)以所述金纳米颗粒作为掩膜，对所述玻璃盖板进行干法刻蚀，得到纳米粗化结构。进一步的，所述粗化结构的制备包括以下步骤:(I)将玻璃盖板进行去油、去污清洗以及干燥处理；(2)对所述玻璃盖板进行光刻、显影，并进行干法或湿法刻蚀，以形成微米结构； (3)在所述微米结构的表面沉积一层金膜，所述金膜的厚度为5-10nm ；(4)对沉积有金层的所述玻璃盖板进行快速热退火，退火温度为500-800°C，退火时间为2-10min，以形成金纳米颗粒；(5)以所述金纳米颗粒作为掩膜，对所述玻璃盖板进行干法刻蚀，得到微纳米复合粗化结构。进一步的，所述金属层一的制备包括以下步骤:(I)将玻璃盖板进行去油、去污清洗以及干燥处理；(2)在所述玻璃盖板的表面溅射一层Ti或Cr作为粘结层，所述粘结层的厚度为50-150nm；(3)在所述粘结层上溅射Cu/Ag或Ni/Au作为结构层，Cu或Ni层厚度为200-500nm，Ag或Au层厚度为60-150nm ；(4)在所述玻璃盖板上进行光刻、显影，并图形电镀锡基焊料层，所述焊料层的材质为以下材质中的一种:Sn、CuSn、AuSn、AgSn、SnAgCu，其厚度为20-50μηι ；(5)对电镀后的所述玻璃盖板进行湿法腐蚀，去除多余的所述粘结层和所述结构层，得到金属层一。进一步的，实现所述金属层一及所述金属层二之间的焊接包括以下步骤:(I)对玻璃盖板和陶瓷基座进行去油、去污清洗以及干燥处理；(2)将所述玻璃盖板上的金属层一与所述陶瓷基座上的金属层二对准、压紧；(3)将对准压紧后的所述玻璃盖板与所述陶瓷基座固定在感应线圈中，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紫外LED封装结构，包括紫外LED芯片、玻璃盖板和陶瓷基座，其特征在于：所述玻璃盖板的上、下表面分别设有粗化结构，且所述玻璃盖板的外沿设有金属层一；所述陶瓷基座内设有用于放置所述紫外LED芯片的凹槽，在所述凹槽的底部设有电路层，所述凹槽的槽壁的上表面设有金属层二，所述金属层二与所述金属层一通过感应局部加热工艺焊接在一起，使所述玻璃盖板与所述陶瓷基座固定连接，确保了所述紫外LED封装结构的气密性及可靠性。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明祥，彭洋，程浩，罗小兵，刘胜，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42