一种LED器件的封装方法及LED器件技术

本发明专利技术属于半导体封装领域，尤其适用于半导体发光器件(LED)和激光照明封装器件等具有高光通密度和短波长高能量输出的光源器件封装。涉及到一种LED器件的封装方法，该LED器件是包括由透明无机密封盖板、金属密封环、陶瓷基板、LED芯片和LED焊接导线等部件组成，通过透明无机密封盖板、金属密封环和陶瓷基板共晶焊接进行封装形成密闭的LED器件。

【技术实现步骤摘要】
一种LED器件的封装方法及LED器件
本专利技术属于半导体封装领域，尤其适用于半导体发光器件(LED)和激光照明封装器件等具有高光通密度和短波长高能量输出的光源器件封装，具本是涉及一种LED器件的封装方法及LED器件。
技术介绍
目前在LED封装领域主要采用有机胶水对LED芯片进行封装，部分LED是将有机胶水灌封在支架反射腔体内，也有采用模具成型工艺将有机胶水形成各种形状包覆LED芯片。LED芯片所发出的光通过有机胶水透射而发出。当LED芯片所发出的光具有高能量密度时，经过长时间照射有机胶水的分子链会产生断裂，进而产生颜色的变化例如发黄，胶水本体发生变脆的现象进而产生开裂，破坏了LED封装体的密封性能，会导致LED器件失效。尤其在低波长的紫外器件和高能量密度的激光器重产生此现象。为了克服这类失效，有部分封装器件采用无机盖板和有机胶水结合的方式，使用有机胶水涂覆在无机盖板的周围，用以和具有台阶结构的支架腔体固定。采用这一方法虽然可以延长使用寿命，但，长时间照射仍然会使胶水失效，使得LED器件气密性不好，甚至盖板脱落。该种具有台阶的陶瓷支架成型难度高，焊接效果差，且工艺难度大。总而言之，目前的产品依然存在采用无机胶水的缺陷和台阶或凹槽结构的陶瓷基板生产成高，成型难度大的困境，从而阻碍了低波长LED器件和高光通密度的LED器件和激光照明器件的推广使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于进行一种全无机材料的高可靠性、耐紫外线照射、耐潮湿和耐腐蚀、气密性好的LED封装器件。该LED器件包括透明密封盖板、金属密封环、基板、LED芯片和LED焊接导线，将LED芯片安装基板上使LED焊接导线与LED芯片连接，通过将透明密封盖板和金属密封环之间，及金属密封环和基板之间共晶焊接进行封装形成密闭空间，并使LED芯片位于该密闭空间内。通过该封装方法所制作的LED光源全程没有使用有机材料，使得LED光源不受封装体内无机材料的老化影响，具有生产工艺简单、成本低、长寿命和高可靠性的特点。作为本专利技术的一种技术特征，该密封盖板是由透明无机材料组成，且在盖板周围有一圈用于和密封环焊接的金属层，其材料优选用蓝宝石、硅、玻璃体系无机材料制成，该金属层是圆形、四边形或多边形形状，金属层的材质为金、银、铜、金锡、银锡中的一种或多种金属通过共烧、溅射、蒸镀、电镀、沉积或化学反应而制成，金属层厚度范围在0.1um～100um之间。作为本专利技术的一种技术特征，该LED器件所用密封环主体是由金、银、铜、铁等金属合金而成，在密封环的表面进行电镀金、银、铜、金锡、银锡中的一种或多种混合而成的金属层，厚度在1～10um之间。作为本专利技术的一种技术特征，该LED器件基板是由陶瓷、金属或石墨体系材料制成的平面结构，陶瓷材料优选氧化铝和氮化铝材料，具有单面或者双面的线路层且线路层是由导电金属构成，该金属层为金、银、铜、金锡、银锡中的一种或多种混合而成，该基板整体厚度在0.1～5mm之间，优选在0.3～1.0mm之间，金属层厚0.03～1mm之间，优选在0.05～0.5mm之间。作为本专利技术的一种技术特征，该LED器件所用芯片为LED垂直芯片或LED倒装芯片，且芯片底部焊盘金属层为金锡合金、银锡合金或金，在高温环境下和LED光源基板能形成金属共晶连接，高温环境为真空环境或氮气环境，温度在150°～450°之间，优选温度为285°～415°之间，该芯片波长为210nm～1100nm之间，优选为：265nm～365nm之间的紫外波段和430～460nm的蓝色激光芯片。作为本专利技术的一种技术特征，其密封盖板和密封环及陶瓷基板的共晶焊接温度在265°～415°之间，且在真空环境或氮气环境内完成。作为本专利技术的一种技术特征，其透明密封盖板的光透透射率>70％,折射率在1.2～2之间。附图说明：为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要说明。所述的附图只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图，同属于本专利技术实施例范畴之内。图1所示为实施例中的透明无机密封盖板，其为平面结构，1为透明无机盖板，11为透明无机盖板上的金属层。图2所示为实施例中的陶瓷基板正面，4为陶瓷基板，41显示为陶瓷基板上的金属层，该金属层是和金属密封焊接区域，43显示区域是陶瓷基板和LED芯片焊接的金属区域。图3所示为实施例中的金属密封环，2为属密封环，21为金属密封环所形成的密封区域。图4所示为实施例中的LED器件的截面图，11为无机透明盖板和金属环焊接后所形成的共晶金属层；41为密封金属环和陶瓷基板焊接后所形成的共晶金属层；42金属层为陶瓷基板和外部电路连接的金属层。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的具体实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术的保护范围。本专利技术创造中的各种技术特征，在不相互矛盾冲突的前提下可以交互组合。本专利技术实施例是这样实现的：一种无机封装的LED器件，首先将平面陶瓷基板正反两面溅射一层金属铜，形成金属层41和金属层42；其中41金属层还可根据不同芯片具有不同形状及电路结构，本实施例中只选取倒装芯片作为实施例的一种，如图中的43金属层所示为匹配对称结构的倒装芯片而形成的金属层形状。在金属层43的两边经过激光打孔形成双面基板的导通孔，在导通孔内塞填铜浆或银浆等金属材料形成电路导通即金属层43和金属层42的部分导通。金属层42也可根据不同的线路结构设计不同的金属层形状。通过蚀刻出相应的线路，主要有两个功能区域，一是芯片焊接区域，二是金属密封环焊接区域。然后在铜层表面通过电镀、蒸镀、沉积或化学反应等方法形成金锡、金、银锡或银的共晶焊接金属层。无机透明盖板优选蓝宝石材质，将蓝宝石盖板的周围区域进行金属化处理，形成11金属层。金属环2是通过金属型材加工而成，再经过金属表面处理形成两个端面的金属镀层。本实施例中的LED器件的封装过程是：步骤一：先将LED芯片3和陶瓷基板4进行连接，连接方式可以是共晶、锡膏焊接或银胶粘结方式。步骤二：将密封金属环2和陶瓷基板4焊接，形成封装腔体。步骤三：将无机透明密封盖板1和密封金属环2的上端面进行共晶焊接，完成封装腔体的密封。或者有另外一种LED器件的封装过程是：步骤一：将LED芯片3和密封金属环2同时放置在陶瓷基板4上，再进行共晶焊接。步骤二：将无机透明密封盖板1和密闭金属环的上端进行焊接。或者有另外一种组装方法：步骤一：将LED芯片和陶瓷基板4进行焊接。步骤二：将2密封金属环和无机透明盖板进行焊接。步骤三：将步骤一和步骤二形成的组件进行焊接。以上步骤中所说的焊接为共晶焊接，高温环境为真空环境或氮气环境，温度在150°～450°之间，焊接过程中可对各部件的上方施加压力，在共晶过程中可使用阻焊剂来提高焊接质量。需要特别说明的是，虽然本专利技术只针对短波长LED器件和高光通密度的激光器件进行了阐述和实施例说明，但本专利技术的封装结构同样其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED器件的封装方法，其特征在于，该LED器件包括透明密封盖板、金属密封环、基板、LED芯片和LED焊接导线，将LED芯片安装基板上使LED焊接导线与LED芯片连接，通过将透明密封盖板和金属密封环之间，及金属密封环和基板之间共晶焊接进行封装形成密闭空间，并使LED芯片位于该密闭空间内。

【技术特征摘要】
1.一种LED器件的封装方法，其特征在于，该LED器件包括透明密封盖板、金属密封环、基板、LED芯片和LED焊接导线，将LED芯片安装基板上使LED焊接导线与LED芯片连接，通过将透明密封盖板和金属密封环之间，及金属密封环和基板之间共晶焊接进行封装形成密闭空间，并使LED芯片位于该密闭空间内。2.如权利要求1所述的LED器件的封装方法，其特征在于，所述密封盖板是由透明无机材料组成，且在盖板周围有一圈用于和金属密封环焊接的金属层，密封盖板材料优选用蓝宝石、硅或玻璃材料，所述金属层是圆形、四边形或多边形形状，金属层的材质为金、银、铜、金锡、银锡中的一种或多种金属通过共烧、溅射、蒸镀、电镀、沉积或化学反应而制成，金属层厚度范围在0.1um～100um之间。3.如权利要求1所述的LED器件的封装方法，其特征在于，所述金属密封环的主体是由金、银、铜、铁或金属合金而成，在其表面进行电镀金、银、铜、金锡、银锡中的一种或多种形成金属表层，金属表层的厚度在1～10um之间。4.如权利要求1所述的LED器件的封装方法，其特征在于，所述基板是由陶瓷、金属或石墨体系材料制成的平面结构，陶瓷材料优选氧化铝和氮化铝材料，具有单面或者双面的线路层且线路层是由导电金属构成，该导电金属材料为金、银、铜、金锡、银锡中的一种或多种混合而成，该基板整体厚度在0.1～5mm之间，优选在0.3～1.0m...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓玉仓，石维志，耿占峰，
申请(专利权)人：光创空间深圳技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44