本發(fā)明涉及照明技術(shù)領(lǐng)域，具體的是指一種視窗氣密無硅膠的半導(dǎo)體發(fā)光芯片的封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前發(fā)光芯片的封裝多采用硅膠、環(huán)氧樹脂等有機材料對芯片進行密封保護，這些材料透明性好、易于操作、能提高光取出量，但耐紫外線性能差，在紫外環(huán)境下極易老化變質(zhì)。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體發(fā)光芯片封裝結(jié)構(gòu)封裝方式是用硅膠做封裝材料，封裝遇到紫外光照射，容易裂解老化，容易死燈導(dǎo)致器件失效，因此有機材料不利于封裝紫外 LED 器件以及和不適合使用有機材料的器件。所以尋求抗紫外線老化簡易的無機封裝工藝及其配套的部件非常必要。

為此市場上出現(xiàn)了陶瓷、金屬加玻璃的封裝工藝，但應(yīng)用上述封裝工藝時需要采用多個焊接件且需要借助平行縫焊技術(shù)，封裝工藝繁瑣且對設(shè)備的要求較高，增加了成本的投入，此外，封裝后的氣密性得不到很好的保證。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種視窗氣密無硅膠的半導(dǎo)體發(fā)光芯片的封裝結(jié)構(gòu)，該裝置針對現(xiàn)有的封裝工藝進行改進，大大降低了成本的投入，封裝工藝簡單，且氣密性及可靠度得到進一步的提升，此外，還能增加光通量及光功率。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提出一種視窗氣密無硅膠的半導(dǎo)體發(fā)光芯片的封裝結(jié)構(gòu)，所述封裝裝置包括：陶瓷體，所述陶瓷體為一板狀物，在所述陶瓷體表面設(shè)有金屬框放置區(qū)、芯片放置區(qū)及焊金線區(qū)，所述金屬框放置區(qū)處于陶瓷體的上表面外圍，所述焊金線區(qū)位于芯片放置區(qū)的兩側(cè)，所述金屬框放置區(qū)、芯片放置區(qū)及焊金線區(qū)鍍有能進行焊接的可焊接材料，所述焊金線區(qū)穿孔并在孔內(nèi)填滿銀膠，在所述陶瓷體的底面設(shè)有三個焊盤；金屬框，所述金屬框置于金屬框放置區(qū)，所述金屬框圍繞陶瓷體的上表面外圍而設(shè)置，所述金屬框與陶瓷體圍成一“凹”字形結(jié)構(gòu)，所述金屬框表面鍍有可焊接材料；半導(dǎo)體發(fā)光芯片，所述半導(dǎo)體發(fā)光芯片置于芯片放置區(qū)，所述半導(dǎo)體發(fā)光芯片與陶瓷體之間設(shè)有固晶材料；金線，所述金線置于焊金線區(qū)；玻璃，所述玻璃蓋設(shè)于金屬框上，所述玻璃上與所述金屬框相接之處鍍有可焊接材料；其中，所述陶瓷體與金屬框之間設(shè)有第一預(yù)置焊片，所述金屬框與玻璃之間設(shè)有第二預(yù)置焊片，所述第二預(yù)置焊片的熔點低于第一預(yù)置焊片的熔點。

進一步的，所述可焊接材料選自金、鈀、銀及金錫中的一種。

進一步的，所述固晶材料選自銀膠、無助焊劑的可焊接金屬材料的一種或助焊劑。

進一步的，所述第一預(yù)置焊片的熔點大于300度，所述第二預(yù)置焊片的熔點為150～300度。

進一步的，所述金屬框相對的一側(cè)設(shè)有階梯狀的支撐部，所述玻璃設(shè)置于支撐部之上，所述玻璃與所述支撐部之間設(shè)有第二預(yù)置焊片。

可選的，所述半導(dǎo)體發(fā)光芯片為垂直結(jié)構(gòu)，其設(shè)有一個焊線區(qū)及一個固晶區(qū)，所述焊線區(qū)和固晶區(qū)上鍍有可接焊接材料，所述焊線區(qū)穿孔并在孔內(nèi)填滿銀膠，和設(shè)置于陶瓷體底面的三個焊盤導(dǎo)通；所述半導(dǎo)體發(fā)光芯片可為倒裝芯片，其設(shè)有二個獨立的固晶區(qū)，固晶區(qū)鍍上可接焊接材料，固晶區(qū)穿孔并在孔內(nèi)填滿銀膠，和設(shè)置于陶瓷體底面的三個焊盤導(dǎo)通

可選的，所述玻璃為水平板狀玻璃、球狀對稱透鏡及非對稱光學(xué)透鏡中的一種

進一步的，所述第一預(yù)置焊片可由第一無助焊劑焊料替代，所述第二預(yù)置焊片可由第二無助焊劑焊料替代，第二無助焊劑的焊料的熔點低于第一無助焊劑的焊料的熔點，無助焊劑的焊接材料選自為錫銻鎳、錫銀銅、錫鉍銀及錫鉍中的一種或多種。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提出了一種陶瓷體與金屬框及玻璃的焊接工藝，其中陶瓷體與金屬框之間的焊接是第一預(yù)置焊片或者焊料來完成的，具體包括以下步驟：

金屬框、第一預(yù)置焊片或焊料和陶磁體1去油去污清洗，干燥；

在真空環(huán)境下，加上氫氧氣氛氣體或隋性氣體下, 加熱到熔點以上，進行釬焊工藝，使得金屬框固定在陶磁體之上；

金屬框與玻璃之間的焊接是基于第二預(yù)置焊片或者焊料來完成的，具體包括如下步驟：

第二預(yù)置焊片或焊料、玻璃去油去污清洗，干燥；

在真空環(huán)境下，加上氫氧氣氛體或隋性氣體，加熱第二預(yù)置焊片或焊料熔點以上，進行釬焊工藝，使得玻璃固定在金屬框之上。

本發(fā)明的有益效果：

1.本發(fā)明采用無機封裝，利用陶磁、金屬及玻璃進行真空封裝，而避免了采用傳統(tǒng)的硅樹脂封裝方式，從而避免了由于紫外光照射而產(chǎn)生的硅膠老化、裂解等不良后果，繼而增加光通量及光功率；

2.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過在陶瓷以及玻璃等絕緣材料表面鍍有可焊接材料，再在陶瓷與金屬框以及金屬框與玻璃之間預(yù)先設(shè)置不同熔點的焊片，通過可焊接材料的中間作用，最后再通過加熱固話即可完成整個封裝裝置的固化，整個過程只需在真空中加熱，工藝簡單可靠，減少了設(shè)備的投入，降低了成本；

3.本發(fā)明的全部焊接借助焊片完成，無需使用多個焊接件，良品率高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種視窗氣密無硅膠的半導(dǎo)體發(fā)光芯片的封裝結(jié)構(gòu)的實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種視窗氣密無硅膠的半導(dǎo)體發(fā)光芯片的封裝結(jié)構(gòu)的玻璃與金屬框的另一種焊接方式；

圖3為本發(fā)明一種視窗氣密無硅膠的半導(dǎo)體發(fā)光芯片的封裝結(jié)構(gòu)的實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一種視窗氣密無硅膠的半導(dǎo)體發(fā)光芯片的封裝結(jié)構(gòu)的實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一種視窗氣密無硅膠的半導(dǎo)體發(fā)光芯片的封裝結(jié)構(gòu)中半導(dǎo)體發(fā)光芯片為垂直結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明一種視窗氣密無硅膠的半導(dǎo)體發(fā)光芯片的封裝結(jié)構(gòu)中半導(dǎo)體發(fā)光芯片為倒裝芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-陶瓷體，2-金屬框，3-半導(dǎo)體發(fā)光芯片，4-固晶材料，5-金線，6-玻璃，7-第一預(yù)置焊片，8-第二預(yù)置焊片，9-銀漿，10-焊盤，11-金屬框放置區(qū)，12-芯片放置區(qū)，13-焊金線區(qū)，14-通孔，21-支撐部。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的技術(shù)特征可以相互組合。例如，下文中所述的第一預(yù)置焊片或第二預(yù)置焊片可由焊料取代，固晶材料可由預(yù)置焊片或者焊料取代。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明一具體實施方式，本發(fā)明提出一種視窗氣密無硅膠的半導(dǎo)體發(fā)光芯片的封裝結(jié)構(gòu)，該封裝裝置主要包括陶瓷體1、金屬框2、半導(dǎo)體發(fā)光芯片3、金線5及玻璃6。

其中，陶瓷體1是一塊板狀物，在陶瓷體1的上表面上設(shè)有金屬框放置區(qū)11、芯片放置區(qū)12及焊金線區(qū)13，金屬框2置于金屬框放置區(qū)11上，半導(dǎo)體發(fā)光芯片3置于芯片放置區(qū)12上，金線5焊接于焊金線區(qū)13，金屬框放置區(qū)11設(shè)置于陶瓷體1的上表面的外圍部分，焊金線區(qū)13為兩個且分別位于芯片放置區(qū)12的兩側(cè)，由于陶瓷為絕緣材料，為了使陶瓷具備焊接功能，本發(fā)明在上述金屬框放置區(qū)11、芯片放置區(qū)12及焊金線區(qū)13均鍍有可焊接材料，例如金等，當(dāng)然，上述可焊接材料不限于金，可焊接材料可從惰性金屬中選取，具體的，可焊接材料選自金、鈀、銀及金錫中的一種。

金屬框2置于金屬框放置區(qū)11，金屬框2圍繞陶瓷體1的上表面外圍而設(shè)置，金屬框2與陶瓷體1圍成一“凹”字形結(jié)構(gòu)，金屬框2表面鍍有可焊接材料，芯片放置區(qū)12及焊金線區(qū)13就處于“凹”字形結(jié)構(gòu)當(dāng)中。

半導(dǎo)體發(fā)光芯片3與陶瓷體1之間設(shè)有固晶材料4，上述固晶材料4優(yōu)選為銀膠固晶材料。半導(dǎo)體發(fā)光芯片3置于固晶材料4之上，通過加熱就可實現(xiàn)固晶材料4對半導(dǎo)體發(fā)光芯片3的固化。

玻璃6蓋設(shè)于金屬框2上，玻璃6上與金屬框相接之處鍍有可焊接材料。

通過以上可知，本發(fā)明通過在絕緣材料陶瓷體1以及玻璃6的表面鍍可焊接材料，使得陶瓷體1以及玻璃6可與中間的金屬框2焊接在一起，繼而通過在陶瓷體1與金屬框2之間預(yù)先設(shè)置第一預(yù)置焊片7，在金屬框2與玻璃6之間預(yù)先設(shè)置第二預(yù)置焊片8，且需保證第二預(yù)置焊片8的熔點低于第一預(yù)置焊片7的熔點，優(yōu)選的，上述第一預(yù)置焊片7的熔點大于300度，而第二預(yù)置焊片8的熔點為150～300度，至此，將上述整個封裝裝置置于真空條件下加熱即可實現(xiàn)半導(dǎo)體發(fā)光芯片3的完美封裝。在加熱過程中，由于第一預(yù)置焊片7與第二預(yù)置焊片8具有溫差，避免了兩種焊片的同步融化，更能保證半導(dǎo)體發(fā)光芯片3的封裝效果。

在本實施例中，第一預(yù)置焊片7可選擇金鍺、金硅或銀銅合金中的一種。當(dāng)然，在其它實施例中，上述第一預(yù)置焊片7可由同等熔點的焊料取代，同時，焊料也可自金鍺、金硅或銀銅合金中中選擇；上述第二預(yù)置焊片8可選擇金錫、錫銀銅、錫銻、錫銅、錫銀及錫鉍中的一種，同樣，當(dāng)上述第二預(yù)置焊片8被同等熔點要求的焊料所取代時，其材料也可從金錫、錫銀銅、錫銻、錫銅、錫銀及錫鉍中選擇。

本發(fā)明金屬框2與陶瓷體1之間的連接要保證金屬框2和玻陶體1之間的氣密性要求，金屬框2要能夠和跟陶磁氣密封接的膨脹合金，優(yōu)選的，本發(fā)明所用的金屬框2的材料可選擇銅、鋁、鎢銀或鎢銅中的一種。在保證上述前提條件之下，就可以對陶瓷體1與金屬框2以及金屬框2與玻璃6之間的焊接。

在本實施例中，陶瓷體1與金屬框2之間的焊接是基于熔點在300度以上的第一預(yù)置焊片7或者焊料來完成的，具體包括如下步驟：(A)金屬框2，熔點在300度以上第一預(yù)置焊片7或焊料和陶磁體1去油去污清洗，干燥；(B)在真空環(huán)境下，加上氫氧氣氛氣體或隋性氣體下, 加熱到300度以上，進行釬焊工藝，使得金屬框2固定在陶磁體1之上。金屬框2與玻璃6之間的焊接是基于熔點在150度到300度的第二預(yù)置焊片8或者焊料來完成的，具體包括如下步驟：(A)150到300度的第二預(yù)置焊片8或焊料，玻璃6去油去污清洗，干燥；(B)在真空環(huán)境下，加上氫氧氣氛體或隋性氣體,加熱到150度以上，進行釬焊工藝，使得玻璃6固定在金屬框2之上。

至此，半導(dǎo)體發(fā)光芯片3的封裝得以完成，本發(fā)明采用無機封裝，利用陶瓷、金屬及玻璃在真空條件下真空封裝，不用硅樹脂封裝，從而避免因紫外光照射而產(chǎn)生硅膠老化、裂解等不良后脫，而增加光通量及光功率。

在本發(fā)明的另一種實施方式中，金屬框2與玻璃6之間的焊接還可以采用如下方法，如圖2所示，即玻璃6在相應(yīng)金屬框2的位置鍍上可焊接材料，在玻璃6相應(yīng)金屬框2位置的打玻璃打61孔并在玻璃孔61內(nèi)填銀漿，玻璃6遠離于金屬框2的另一層對應(yīng)金屬框2位置鍍上可焊接材料即可。

在本發(fā)明的其它實施方式中，陶瓷體1與金屬框2以及金屬框2與玻璃6之間的焊接可直接通過激光焊接方式完成，利用這種方式時，不需要用到預(yù)置焊片或者焊料，將陶瓷體1與金屬框2或者金屬框2與玻璃6之間的位置固定好，再通過激光焊接的方式即可一步完成。

當(dāng)然，除以上所述之外，金屬框2和玻璃6可以用傳統(tǒng)的平行封焊焊接方式，焊接在一起，其步驟為：(A) 玻璃6去油去污清洗，干燥；(B)將平行綘焊機的焊頭對金屬框2和玻璃6連接的地方進行定位，便用連續(xù)脈沖縫焊，便玻璃6和金屬框2焊在一起。

如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，在本實施例中，上述玻璃6可改為球狀對稱透鏡或非對稱光學(xué)透鏡。

如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，在本實施例中，金屬框2相對的一側(cè)設(shè)有階梯狀的支撐部21，玻璃6設(shè)置于支撐部21之上，玻璃6與所述支撐部21之間設(shè)有第二預(yù)置焊片8，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)定使得金屬框2與玻璃6之間的連接更為緊密可靠，且在外形上更加美觀。

需要說明的是，以上實施例中的半導(dǎo)體發(fā)光芯片3可為水平結(jié)構(gòu)或垂直結(jié)構(gòu)，或半導(dǎo)體發(fā)光芯片3可為倒裝芯片。當(dāng)半導(dǎo)體發(fā)光芯片3為水平結(jié)構(gòu)時，參照圖1，芯片上端有正極,負(fù)極,芯片正電極和負(fù)電極分別與正極焊線區(qū)和負(fù)極焊線區(qū)焊接金線導(dǎo)通；當(dāng)半導(dǎo)體發(fā)光芯片3為垂直結(jié)構(gòu)時，如圖5所示，芯片上端一種極性電極, 則陶磁體一個焊線區(qū)，芯片電極與焊線區(qū)焊接金線導(dǎo)通；當(dāng)半導(dǎo)體發(fā)光芯片為倒裝芯片時，如圖6所示，陶磁體正負(fù)極焊盤隔離不導(dǎo)通，倒裝芯片正極負(fù)極焊盤安置在陶磁體正負(fù)極焊盤上面。此外，以上實施例中的金線5可改成銅鍍金線或銅線。

由此，本發(fā)明通過在陶瓷體1以及玻璃6等絕緣材料表面鍍有可焊接材料，再在陶瓷體1與金屬框2以及金屬框2與玻璃6之間預(yù)先設(shè)置不同熔點的焊片，通過可焊接材料的中間作用，最后再通過加熱固話即可完成整個封裝裝置的固化，整個過程只需在真空中加熱，工藝簡單可靠，減少了設(shè)備的投入，降低了成本。

本發(fā)明在陶瓷體1的下表面設(shè)有焊盤10，焊盤10的位置與焊金線區(qū)13以及芯片放置區(qū)12的位置相對應(yīng)。進一步的，為了實現(xiàn)金線5與焊盤10之間的連接，在陶瓷體1的焊金線區(qū)13設(shè)有貫穿于陶瓷體1的通孔14，再在通孔14內(nèi)注入銀漿9，金線5通過銀漿9的作用就可以與焊盤10導(dǎo)通。

通過以上所述可知，本發(fā)明的所有焊接固化過程可通過多種方式來完成，特別是針對在真空條件下的加熱固化方式來說，其都是通過預(yù)置焊片來完成，區(qū)別于傳統(tǒng)方法中的需要借助多個焊接件的方法，簡化了封裝工藝且提高了良品率。

以上對本發(fā)明各實施方式的描述是為了更好地理解本發(fā)明，其僅僅是示例性的，而非旨在對本發(fā)明進行限制。應(yīng)注意，在以上描述中，針對一種實施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特征相組合，或替代其它實施方式中的特征。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不脫離本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思的情況下，針對以上所描述的實施方式進行的各種變化和修改，均屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。