本發(fā)明屬于深紫外LED封裝技術領域，具體涉及一種深紫外LED封裝器件及其制備方法。

背景技術：

在紫外線中，波長在200納米至350納米的光線被稱為深紫外線。而深紫外LED(DUVLED)因其高效、環(huán)保、節(jié)能、可靠等優(yōu)勢，在照明、殺菌、醫(yī)療、印刷、生化檢測、高密度的信息儲存和保密通訊等領域具有重大的應用價值，這些優(yōu)勢是普通的紫外LED所無法比擬的。

由于深紫外LED的波長較短，能量很強，導致材料性能劣化嚴重，所以對封裝技術和封裝材料提出了極高的要求。但是，在傳統(tǒng)的深紫外LED封裝技術中，由于粘合層等在材質方面存在一定缺陷，導致UV光線極易被粘合層吸收，使得粘合層容易變黃、老化等，進而導致深紫外LED存在發(fā)光功率不高、散熱性差、可靠性低以及使用壽命短等諸多缺點。

比如，申請?zhí)枮?01420396320.9的中國專利公開了一種深紫外LED器件封裝結構，包括陶瓷支架1及設在陶瓷支架1底座固晶位上的深紫外芯片5，深紫外芯片5通過銀線6連接至正負電極，陶瓷支架1上通過粘接材料4粘接有石英透鏡2，這種封裝結構存在如下缺陷：(1)粘接材料容易吸收UV光線而引起自身老化，從而導致LED器件發(fā)光功率低、可靠性不高；(2)封裝結構比較復雜，制作成本較高，散熱性差，而且陶瓷支架和石英透鏡采用粘接方式進行連接，可靠性也不是很高。

再比如，申請?zhí)枮?01520585540.0的中國專利公開了一種深紫外COB光源，所述基板上設有凹槽，沿凹槽的頂部邊緣設有支承臺，所述支承臺的高度比基板的表面低形成臺階狀結構，所述玻璃蓋板的邊緣安裝在所述支承臺上，玻璃蓋板的頂面與基板的頂面平齊；所述玻璃蓋板上設有壓環(huán)，所述壓環(huán)的內(nèi)側壓在玻璃蓋板的外邊緣，壓環(huán)的外側壓在基板的表面。在本專利中，通過設置壓環(huán)結構將玻璃蓋板和基板扣合連接，從而避免了因采用粘接形式而導致粘接劑易發(fā)生老化、LED器件可靠性不高等問題，但是其封裝結構同樣比較復雜，制作成本較高，而且散熱性也比較差。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為彌補現(xiàn)有技術的不足，一方面提供了一種深紫外LED封裝器件，不僅極大地提高了LED發(fā)光功率，散熱性佳，產(chǎn)品的可靠性及使用壽命得以顯著提高，而且封裝結構極為簡單，有利于降低制備成本。

本發(fā)明為達到其目的，采用的技術方案如下：

一種深紫外LED封裝器件，其特征在于：

包括有金屬基板、深紫外芯片、光學元件、中間絕緣層和第一金屬共晶鍵合層；

所述金屬基板的正極區(qū)域和負極區(qū)域通過所述中間絕緣層分隔；

所述深紫外芯片固定于所述金屬基板上，且所述深紫外芯片與所述金屬基板的正極區(qū)域、負極區(qū)域電連接；

所述光學元件通過所述第一金屬共晶鍵合層固定于所述金屬基板上，所述光學元件將所述深紫外芯片完全包裹。

進一步的，還包括有SiO₂絕緣層；所述SiO₂絕緣層覆蓋于所述中間絕緣層的內(nèi)表面。

進一步的，還包括有第二金屬共晶鍵合層；所述深紫外芯片通過所述第二金屬共晶鍵合層固定于所述金屬基板上。

進一步的，所述深紫外芯片為垂直芯片；所述第二金屬共晶鍵合層位于所述金屬基板的負極區(qū)域上；所述垂直芯片通過所述第二共晶金屬鍵合層與所述金屬基板的負極區(qū)域電連接，所述垂直芯片通過金線與所述金屬基板的正極區(qū)域電連接。

進一步的，所述深紫外芯片為倒裝芯片；所述金屬基板的正極區(qū)域和負極區(qū)域均設有所述第二金屬共晶鍵合層，所述倒裝芯片通過所述第二金屬共晶鍵合層與所述金屬基板的正極區(qū)域、負極區(qū)域電連接。

進一步的，所述光學元件的外表面呈多層階梯式結構，且所述光學元件的外表面設有粗化微結構層。

進一步的，所述金屬基板為平面型金屬銅片；所述中間絕緣層由SMC材質制成；所述光學元件由無機透明材質制成。

本發(fā)明另一個方面對應地提供了一種深紫外LED封裝器件的制備方法，其封裝工藝簡單易行，適合流水線工作，制備效率高，有利于降低制備成本，其特征在于，包括以下步驟：

S1：將金屬基板分割成正極區(qū)域和負極區(qū)域，按相鄰所述金屬基板的正負極擺放順序相反的方式對多個所述金屬基板進行陣列排布；

S2：在各所述金屬基板的正極區(qū)域和負極區(qū)域之間填充中間絕緣層；

S3：在各所述金屬基板的上表面安裝固定深紫外芯片，且使各所述深紫外芯片與對應的所述金屬基板的正極區(qū)域、負極區(qū)域電連接；

S4：選取光學元件，先在各所述金屬基板的上表面制作第一金屬共晶鍵合層，然后光學元件通過所述第一金屬共晶鍵合層以共晶鍵合方式固定于所述金屬基板上，且使各所述深紫外芯片均被所述光學元件完全包裹；

S5：切割成單顆LED器件，測試、包裝。

進一步的，在所述步驟S2之后、所述步驟S3之前，在所述中間絕緣層的上表面覆蓋制作SiO₂絕緣層。

進一步的，在所述步驟S3中，先在各所述金屬基板的上表面制作第二金屬共晶鍵合層，然后各所述深紫外芯片通過所述第二金屬共晶鍵合層以共晶鍵合方式安裝固定于所述金屬基板上。

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下有益技術效果：

(1)本發(fā)明提供了一種深紫外LED封裝器件，包括有金屬基板、深紫外芯片、光學元件、中間絕緣層和第一金屬共晶鍵合層。其中，光學元件通過第一金屬共晶鍵合層固定于金屬基板上，換言之，在本發(fā)明中，光學元件通過共晶鍵合方式與金屬基板連接，取代了采用粘接劑對光學元件、基板進行連接這一傳統(tǒng)的固定方式，連接結構更加牢固，而且避免了粘接劑因吸收UV光線而自身發(fā)生老化、LED產(chǎn)品發(fā)光功率低等問題，從而極大地提高了LED產(chǎn)品的發(fā)光性能、可靠性和使用壽命。而且，本發(fā)明根據(jù)LED支架的結構特征設計了一種全新的封裝結構，其不僅整體結構極為簡單，制作工藝易行，有利于降低制備成本，而且散熱性能極佳，有利于提高LED產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。

(2)本發(fā)明提供了一種深紫外LED封裝器件，還包括有SiO₂絕緣層，其覆蓋于中間絕緣層的內(nèi)表面，從而阻隔了UV光線被中間絕緣層材料吸收，有效地防止了深紫外芯片工作時釋放的高能量而引起中間絕緣層材料老化、LED器件發(fā)光功率降低等問題，從而提高了LED產(chǎn)品的發(fā)光性能、可靠性和使用壽命。

(3)本發(fā)明對應提供的一種深紫外LED封裝器件制備方法，制備工藝簡單易行、成熟，適合流水線工作，因此，本發(fā)明在提高深紫外LED封裝器件的發(fā)光性能、可靠性和使用壽命的同時還可以提高制備效率，非常有利于降低制備成本。

附圖說明

圖1為實施例1所述的深紫外LED封裝器件的一種結構示意圖(剖切圖)；

圖2為實施例2所述的深紫外LED封裝器件的一種結構示意圖(剖切圖)；

圖3為實施例1所述的深紫外LED封裝器件的一種制備流程的示意圖。

附圖標記：

1、金屬基板；11、金屬基板的正極區(qū)域；12、金屬基板的負極區(qū)域；2、深紫外芯片；3、光學元件；31、粗化微結構層；4、SiO₂絕緣層；5、中間絕緣層；6、第一金屬共晶鍵合層；7、第二金屬共晶鍵合層；8、金線。

具體實施方式

在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于此描述的其他方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。

實施例1

本實施例公開了一種深紫外LED封裝器件，如圖1所示，包括有金屬基板1、深紫外芯片2、光學元件3、中間絕緣層5和第一金屬共晶鍵合層6。

其中，金屬基板1的正極區(qū)域11和負極區(qū)域12通過中間絕緣層5分隔；深紫外芯片2固定于金屬基板1上，且深紫外芯片2與金屬基板1的正極區(qū)域11、負極區(qū)域12電連接。

其中，光學元件3通過第一金屬共晶鍵合層6固定于金屬基板1上，光學元件3將深紫外芯片2完全包裹。換言之，在本發(fā)明中，采用金屬共晶鍵合方式將光學元件3和金屬基板1組合在一起，替代了傳統(tǒng)的粘接方式和機械裝配連接方式，從而不僅避免了粘接劑因大量吸收UV光線而導致自身易老化、LED器件發(fā)光功率低等問題，而且在提高LED器件的可靠性和使用壽命的基礎上還極大地簡化了封裝結構，有利于提高制備效率，降低制作成本，提高了LED產(chǎn)品的散熱性能。

在本發(fā)明中，采用金屬材料作為基板，其相對于陶瓷或者藍寶石基板而言，金屬共晶鍵合的工藝更加簡單，有利于提高封裝效率。

在傳統(tǒng)的深紫外LED封裝技術中，因中間絕緣層等在材質方面也存在一定缺陷，導致UV光線極易被中間絕緣層吸收，使得中間絕緣層材料容易變黃、老化等，從而導致深紫外LED的發(fā)光功率不高、可靠性低、使用壽命短等。因此，在本實施例中，所述的深紫外LED封裝器件還包括有SiO₂絕緣層4，如圖1所示，SiO₂絕緣層4覆蓋于中間絕緣層5的內(nèi)表面，極大地提高了深紫外LED器件封裝的氣密性。基于該結構設計，SiO₂絕緣層4阻隔了大量短波型的UV光線直接被中間絕緣層5吸收，不僅極大地提高深紫外LED的出光效率，而且降低了中間絕緣層5的材料老化速度，使得LED產(chǎn)品的可靠性和使用壽命得以顯著提高。

具體的，本實施例所述的深紫外LED封裝器件還包括有第二金屬共晶鍵合層7，深紫外芯片2通過第二金屬共晶鍵合層7固定于金屬基板1上。相對于傳統(tǒng)的粘接方式而言，共晶鍵合的連接結構更加牢固，有利于提高產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。

更具體的，在本實施例中，如圖1所示，深紫外芯片2為垂直芯片，第二金屬共晶鍵合層7僅位于金屬基板1的負極區(qū)域12上；深紫外芯片2(具體為垂直芯片)通過第二共晶金屬鍵合層7與金屬基板1的負極區(qū)域12電連接，深紫外芯片2(具體為垂直芯片)通過金線8與金屬基板1的正極區(qū)域11電連接。

當然，在本發(fā)明中，第二金屬共晶鍵合層7也可以僅位于金屬基板1的正極區(qū)域11上；深紫外芯片2(具體為垂直芯片)通過第二共晶金屬鍵合層7與金屬基板1的正極區(qū)域11電連接，深紫外芯片2通過金線8與金屬基板1的負極區(qū)域12電連接。換言之，類似的簡單變換均屬于本發(fā)明的等效保護范圍。

在本實施例中，如圖1所示，光學元件3的外表面呈多層階梯式結構，則光學元件3的折射率以臺階式逐漸降低，減少了深紫外光的全內(nèi)反射損失、P型電極的吸收等，從而提高了深紫外LED的出光效率。而且，在本實施例中，如圖1所示，光學元件3的外表面設有粗化微結構層31，有利于提高光的提取效率。

在本實施例中，如圖1所示，金屬基板1為平面型金屬銅片。平面型金屬銅片相對于傳統(tǒng)的凹槽型封裝支架而言，結構更為簡單，更加容易加工和封裝，有利于提高產(chǎn)品的制備效率，而且平面型金屬銅片的散熱效果好，導電系數(shù)高。此外，銅片常作為LED封裝的載體，原材料成本較低，有利于降低整個LED產(chǎn)品的制作成本。

在本實施例中，中間絕緣層5由SMC材質制成，從而不僅保證金屬基板1的正負極之間的電絕緣性能較為優(yōu)異，而且保證LED產(chǎn)品具有良好的機械性能、熱穩(wěn)定性以及耐化學防腐性。

在本實施例中，光學元件3由無機透明材質制成，有效地增強了光學元件3的抗UV光的能力。

此外，在本實施例中，金屬基板1的兩端分別焊接一個金屬端子作為引接線，以連接外部電源，為深紫外芯片2提供電能。

對應的，本實施例公開了深紫外LED封裝器件的一種制備方法，該制備方法的工藝流程如圖3所示，其包括以下步驟：

S1：將金屬基板1分割成正極區(qū)域11和負極區(qū)域12，按相鄰金屬基板1的正負極擺放順序相反的方式對多個金屬基板1進行陣列排布；

在上述步驟S1中，可以通過電鍍工藝將各金屬基板1分割成正極區(qū)域11和負極區(qū)域12，易于操作，有利于提高制備效率。當然，金屬基板1也可以使用傳統(tǒng)的金屬加工方式進行分割。

S2：在各金屬基板1的正極區(qū)域11和負極區(qū)域12之間填充中間絕緣層5。

通過上述步驟S2，金屬基板1的正極區(qū)域11和負極區(qū)域12之間被中間絕緣層5(通常為SMC材料)填充，有效地保證了金屬基板1的正極區(qū)域11和負極區(qū)域12之間良好的絕緣性能。

S3：在各金屬基板1的上表面安裝固定深紫外芯片2，且使各深紫外芯片2與對應的金屬基板1的正極區(qū)域11、負極區(qū)域12電連接。

S4：選取光學元件3，先在各金屬基板1的上表面制作第一金屬共晶鍵合層6，然后光學元件3通過第一金屬共晶鍵合層6以共晶鍵合方式固定于金屬基板1上，且使各深紫外芯片2均被光學元件3完全包裹。

S5：切割成單顆LED器件，測試、包裝。

其中，在步驟S2之后、步驟S3之前，在中間絕緣層5的上表面覆蓋制作SiO₂絕緣層4(SiO₂絕緣層4可制作成一薄層)，具體而言，SiO₂絕緣層4通過氣相沉積方法沉積于中間絕緣層5的上表面。因此，中間絕緣層5的上表面生長有一薄狀的SiO₂絕緣層4，有效地降低了中間絕緣層5(通常為SMC材料)在短波作用下的老化速度，提高了產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。此外，氣相沉積工藝比較成熟，易于操作，有利于提高LED產(chǎn)品的制備效率。

其中，在步驟S3中，先在各金屬基板1的上表面制作第二金屬共晶鍵合層7，然后各深紫外芯片2通過第二金屬共晶鍵合層7以共晶鍵合方式安裝固定于金屬基板1上。此外，可以采用圖形沉底方式制作垂直芯片，以提高出光效率。

具體的，深紫外芯片2為垂直芯片，第二金屬共晶鍵合層7僅位于金屬基板1的負極區(qū)域12上；深紫外芯片2(具體為垂直芯片)通過第二共晶金屬鍵合層7與金屬基板1的負極區(qū)域12電連接，深紫外芯片2(具體為垂直芯片)通過金線8與金屬基板1的正極區(qū)域11電連接。

換言之，深紫外芯片2(具體為垂直芯片)和金屬基板1的負極區(qū)域12之間通過金屬共晶鍵合工藝實現(xiàn)電連接，具體有以下方式：

(1)Au-Sn共晶：Au-Sn點助焊劑，約310℃回流焊接；

(2)Au-Au共晶：熱超聲共晶鍵合；

(3)Sn-Ag-Cu錫膏回流焊接(約260℃)。

即：在本實施例中，深紫外芯片2(具體為垂直芯片)和金屬基板1的負極區(qū)域12之間不再采用傳統(tǒng)的金線或者合金線的電連接方式，不僅降低了封裝成本，而且提高了產(chǎn)品的可靠性。

在本發(fā)明中，深紫外芯片2與金屬基板1以共晶鍵合方式進行連接固定，其相對于傳統(tǒng)的粘接方式而言，連接結構更加牢固，從而有效地提高了產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。

其中，在步驟S4中，光學元件3與金屬基板1組合之前，預先采用濕法腐蝕工藝對光學元件3的外表面進行粗化，以形成更易于出光的粗化微結構層31。濕法腐蝕工藝成熟、易行，制備效率高。

實施例2

本實施例公開了另一種深紫外LED封裝器件，在結構上，其與實施例1所述的深紫外LED封裝器件的差異在于：

如圖2所示，深紫外芯片2為倒裝芯片，金屬基板1的正極區(qū)域11和負極區(qū)域12均設有第二金屬共晶鍵合層7，深紫外芯片2(具體為倒裝芯片)通過第二金屬共晶鍵合層7與金屬基板1的正極區(qū)域11、負極區(qū)域12電連接。

對于深紫外LED封裝器件的制備方法，本實施例與實施例1的差異在于：

在步驟S4中，深紫外芯片2選擇倒裝芯片，金屬基板1的正極區(qū)域11和負極區(qū)域12均制作第二金屬共晶鍵合層7；深紫外芯片2(具體為倒裝芯片)通過第二金屬共晶鍵合層7與金屬基板1的正極區(qū)域11、負極區(qū)域12電連接。

換言之，深紫外芯片2(具體為倒裝芯片)和金屬基板1的正極區(qū)域11、負極區(qū)域12均通過金屬共晶鍵合工藝實現(xiàn)電連接，具體有以下方式：

(1)Au-Sn共晶：Au-Sn點助焊劑，約310℃回流焊接；

(2)Au-Au共晶：熱超聲共晶鍵合；

(3)Sn-Ag-Cu錫膏回流焊接(約260℃)。

即：在本實施例中，深紫外芯片2(具體為倒裝芯片)和金屬基板1的正極區(qū)域11、負極區(qū)域12之間均不再采用傳統(tǒng)的金線或者合金線的電連接方式，不僅操作方便，封裝成本得以降低，而且深紫外芯片2和金屬基板1之間的連接結構更為牢固，產(chǎn)品的可靠性更高。

本實施例所述的深紫外LED封裝器件的其它結構形式和制備方法，與實施例1完全相同，在此不再贅述。

本發(fā)明所述一種深紫外LED封裝器件及其制備方法的其它內(nèi)容參見現(xiàn)有技術。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，故凡未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。