一種led封裝蓋板的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種LED封裝蓋板，具體涉及一種LED無(wú)機(jī)封裝蓋板的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，LED的封裝大多采用硅膠、環(huán)氧樹(shù)脂等有機(jī)材料對(duì)芯片進(jìn)行密封保護(hù)，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)，光取出量逐漸降低，導(dǎo)致器件失效，通過(guò)實(shí)際和理論的驗(yàn)證，有機(jī)材料不利于封裝紫外 LED器件以及和不適合使用有機(jī)材料的器件，所以尋求抗紫外線老化簡(jiǎn)易的無(wú)機(jī)封裝工藝 及其配套的部件非常重要。在已有的制備無(wú)機(jī)封裝蓋板工藝中，玻璃透鏡通過(guò)熔融方式固 定粘合到金屬基板上，但玻璃透鏡在高溫（一般大于600°C)下軟化，呈現(xiàn)流質(zhì)的狀態(tài)很容 易往周圍鋪展，造成曲率的不可控，光斑位置一致性差，密封度不夠從而影響器件壽命，發(fā) 光效果和能量的集中；另蓋板底部平度不夠，由于內(nèi)部腔體高度較低，有觸及芯片及Wire Bond金線的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種LED封裝蓋板的制備方法，該方法 很好地解決了現(xiàn)有的LED無(wú)機(jī)封裝技術(shù)中玻璃因高溫熔融容易從金屬底板溢出，觸及芯片 及導(dǎo)線，影響發(fā)光效果的問(wèn)題。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種LED封裝蓋板的制備方法，所述 方法包括如下步驟：
[0005] (1)對(duì)金屬件進(jìn)行加工；
[0006] (2)制作出步驟（1)中加工好的金屬件需要的尺寸與形狀的玻璃透鏡；
[0007] (3)將步驟（1)中加工好的金屬件和步驟（2)中的玻璃透鏡進(jìn)行去污清洗后干 燥；
[0008] (4)將步驟（3)中獲得的金屬件進(jìn)行預(yù)氧化，在所述金屬件表面形成金屬氧化層； [0009] (5)將步驟（3)中獲得的玻璃透鏡和步驟（4)中獲得的金屬件進(jìn)行對(duì)位裝配，在對(duì) 位裝配過(guò)程中將基板材料嵌合在所述金屬件的底部；
[0010] (6)對(duì)位裝配后在燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)完后去除金屬件底部的基板材料，獲得燒結(jié) 件；
[0011] (7)將步驟（6)中獲得的燒結(jié)件進(jìn)行去應(yīng)力處理；
[0012] (8)將步驟（7)中獲得的燒結(jié)件中的金屬件進(jìn)行表面處理，得到所述LED封裝蓋 板。
[0013] 本發(fā)明先采用精密機(jī)床沖壓或拉深、線切割、機(jī)加工、刻蝕等方法對(duì)金屬件進(jìn)行加 工，再經(jīng)過(guò)后續(xù)的研磨拋光等加工過(guò)程，制作出外觀、尺寸、性能都符合要求的金屬件。
[0014] 為了達(dá)到玻璃透鏡與金屬件的良好潤(rùn)濕，提高玻璃透鏡與金屬件的結(jié)合力以及封 接的氣密性，對(duì)金屬件必須進(jìn)行預(yù)氧化處理，預(yù)氧化要求如下：
[0015] ①金屬氧化物必須均勻致密；
[0016] ②氧化層必須與金屬緊密粘附；
[0017] ③氧化層厚度應(yīng)控制在2. 5~5.0 ym;
[0018] 氧化層不宜過(guò)厚，亦不能過(guò)薄，否則均可能導(dǎo)致結(jié)合力差而漏氣。
[0019] 優(yōu)選地，所述步驟（2)中的玻璃透鏡為電子玻璃和光學(xué)玻璃中的一種，所述步驟 (2)中玻璃透鏡的形狀為方塊、薄片或圓球形中的一種。其中，本發(fā)明所述電子玻璃優(yōu)選為 肖特8250、肖特8350、DM-305、DM-308、康寧7052、康寧7056電子玻璃中的一種。
[0020] 優(yōu)選地，所述步驟（3)中采用中性或弱酸性的化學(xué)溶液進(jìn)行去污清洗。由于玻 璃透鏡和金屬件表面的臟污會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品燒結(jié)后光窗含有氣泡或雜質(zhì)污染，影響透光效果， 所以必須將玻璃透鏡和加工好的金屬件進(jìn)行去污清洗和干燥處理，由于玻璃透鏡耐堿性較 差，表面容易被腐蝕，所以清洗去污須采用中性或弱酸性的化學(xué)溶液，若必須使用堿性溶 液，須將處理時(shí)間縮短并適當(dāng)降低[OH1濃度。
[0021] 優(yōu)選地，所述步驟（5)中基板材料為鉬金屬、陶瓷基板、石墨板和因康鎳中的一 種。
[0022] 優(yōu)選地，所述步驟（5)中在基板材料嵌合在所述金屬件的底部之前將硼化物粉末 均勻分散在基板材料上。本發(fā)明所述步驟（5)中優(yōu)選采用高純石墨工裝夾具進(jìn)行人工或 設(shè)備自動(dòng)對(duì)位裝配；本發(fā)明在對(duì)位裝配過(guò)程中將表面分散有特殊化學(xué)品粉末硼化物粉末的 基板材料嵌合在金屬件的底部，控制玻璃透鏡在燒結(jié)時(shí)往下流動(dòng)，提高玻璃透鏡下表面平 整度；另外由于硼化物抗高溫氧化性能優(yōu)異、高溫潤(rùn)滑效果佳、高溫下與玻璃透鏡的潤(rùn)濕性 好，且能通過(guò)簡(jiǎn)單的物理結(jié)合方法如高壓噴涂等使其緊密粘附于基板上且不易脫落，燒結(jié) 后玻璃透鏡能輕易從基板上脫離且不粘附污染，從而制得底部平整度良好的封裝蓋板。若 有特殊要求，特殊化學(xué)品粉末硼化物粉末可以不需要。
[0023] 優(yōu)選地，所述步驟（5)中所述硼化物為氏03、BN和B4C中的一種，所述基板材料為 鉬金屬、陶瓷基板、石墨板和因康鎳中的一種。
[0024] 優(yōu)選地，所述步驟（6)中燒結(jié)爐內(nèi)含有氮?dú)夂蜌錃?，以燒結(jié)爐內(nèi)氣體總體積計(jì)， 所述氮?dú)獾捏w積百分比多95%，所述氫氣的體積百分比< 5%，，所述燒結(jié)爐內(nèi)的露點(diǎn) 為-60 °C~-10°C，所述燒結(jié)爐內(nèi)的氧含量為30~300ppm，所述燒結(jié)爐內(nèi)的燒結(jié)溫度為 900~1100°C。通過(guò)密封連接燒結(jié)爐內(nèi)氣氛（主要成分為氮?dú)夂退?，適量的氫氣）的精 密調(diào)節(jié)，控制玻璃透鏡的曲率，達(dá)到玻璃透鏡高溫熔化后鋪展的方向和尺寸可控。
[0025] 優(yōu)選地，所述步驟（8)中的表面處理方式為先將所述燒結(jié)件中的金屬件表面進(jìn)行 除油清洗，然后拋光、酸洗和活化去除氧化層，再進(jìn)行所述金屬件表面的鍍層處理。
[0026] 優(yōu)選地，所述步驟（8)中金屬件表面的鍍層處理方式為電鍍和化學(xué)鍍中的至少一 種，所述鍍層為鍍鎳、鍍銅、鍍錫、鍍銀和鍍金中的一種或幾種的組合鍍層。本發(fā)明所述LED 封裝蓋板需要鍍覆一層或幾層鍍層，方便后面的波峰焊、平行封焊或電阻焊等，提高LED封 裝蓋板表面的可焊性和耐氧化性。
[0027] 本發(fā)明提供了一種LED封裝蓋板，所述LED封裝蓋板采用上述所述的制備方法制 備而成。
[0028] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供了一種LED封裝蓋板的制備方法，該方法通 過(guò)玻璃透鏡與金屬件在封接燒結(jié)爐內(nèi)氣氛（主要成分為氮?dú)夂退?，適量的氫氣）的精 密調(diào)節(jié)，控制玻璃透鏡的曲率，達(dá)到玻璃透鏡高溫熔化后鋪展的方向和尺寸可控，并采用 特殊的材料和化學(xué)物品作為墊板，嵌合在金屬件底部，以提高LED封裝蓋板底面平整度， 可以做到小于〇? 02mm，產(chǎn)品一致性好，關(guān)鍵尺寸CPK大于1. 33,在波長(zhǎng)320-1700nm(-般 320-400nm定義為紫外波長(zhǎng)），光的透過(guò)率> 92 %，如果再進(jìn)行雙面鍍?cè)鐾改?，可?shí)現(xiàn)透過(guò) 率> 98%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)對(duì)金屬件進(jìn)行去污清洗和表面氧化，提高了透鏡和 金屬件的結(jié)合力，本發(fā)明的方法解決了玻璃因高溫熔融容易從金屬底板溢出，觸及芯片及 導(dǎo)線，影響發(fā)光效果的問(wèn)題；本發(fā)明的方法保證了產(chǎn)品封接的氣密性，漏率小于1XlO^Pa. m3/S，對(duì)整個(gè)玻璃透鏡和金屬件進(jìn)行一體化隨爐去應(yīng)力處理，省去單獨(dú)去應(yīng)力的步驟，提高 了生產(chǎn)效率，減少了產(chǎn)品在周轉(zhuǎn)過(guò)程帶來(lái)的不良影響；進(jìn)一步提高透鏡和金屬件的結(jié)合力 和生產(chǎn)效率；LED封裝蓋板中的金屬件進(jìn)行表面處理，實(shí)現(xiàn)了LED封裝蓋板與底下基座的氣 密封焊，提高了整個(gè)器件的發(fā)光性能和壽命。。本發(fā)明的方法在LED封裝，以及紫外、深紫外 LED封裝領(lǐng)域都有著非常好的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為本發(fā)明所述LED封裝蓋板的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明所述LED封裝蓋板的另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖3為本發(fā)明所述LED封裝蓋板的另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖4為本發(fā)明所述LED封裝蓋板的另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖中：1、金屬件，2、玻璃透鏡，3、臺(tái)階，4、凸起，5,凹槽。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 為了更好地說(shuō)明本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā) 明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0035]實(shí)施例1
[0036] 本發(fā)明所述LED封裝蓋板的制備方法的一種實(shí)施例，所述制備方法包括以下步 驟：
[0037] (1)將金屬件加工成如圖1所示的形狀，然后使其尺寸和性能符合要求；
[0038] 金屬件尺寸：內(nèi)孔直徑為2. 4±0. 03mm、臺(tái)階3的直徑為2.8±0. 03mm、蓋板邊長(zhǎng)為 4. 3±0. 05mm;
[0039] (2)制作以下尺寸和形狀的肖特8250玻璃透鏡；
[0040] 形狀：玻璃方塊；
[0041]尺寸：長(zhǎng)（1. 84±0. 02mm)X寬（1. 84±0. 02mm)X高（1. 60±0. 02mm);
[0042] (3)將制成的金屬件和肖特8250玻璃透鏡進(jìn)行去污清洗，然后干燥；
[0043] 金屬件：用除油粉超聲清洗30min ;
[0044] 肖特8250玻璃透鏡：用無(wú)水乙醇超聲清洗30min ;
[0045] 金屬件和玻璃透鏡清洗后于120°C烘干箱中烘干60min ;
[0046] (4)將步驟（3)中獲得的金屬件進(jìn)行預(yù)氧化，在所述金屬件表面形成金屬氧化層， 厚度為2. 5ym;
[0047] (5)將步驟（3)中獲得的肖特8250玻璃透鏡與步驟⑷中獲得的金屬件進(jìn)行對(duì)位 裝配，在裝配過(guò)程中，采用氧化硼粉末均勻分散在鉬金屬板上，然后嵌合在金屬件的底部；
[0048] (6)對(duì)位裝配后放入燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)完后去除金屬件底部的基板材料，獲 得燒結(jié)件；其中，燒結(jié)溫度為900°C，燒結(jié)時(shí)間為4h，爐內(nèi)氣氛：按體積比計(jì)，氮?dú)鉃?8%、氫 氣為2%，露點(diǎn)-60°C，氧含量300ppm;
[0049] (7)將燒結(jié)件進(jìn)行去應(yīng)力處理；
[0050] (8)對(duì)步驟（7)獲得的燒結(jié)件進(jìn)行除油清洗、拋光、酸洗、活化去除氧化層，再進(jìn)行 表面電鍍鎳，得到所述LED封裝蓋板。
[0051] 本實(shí)施例制備的LED封裝蓋板如圖1所示，包括金屬件1和玻璃透鏡2,所述玻璃 透鏡2為肖特8250玻璃透鏡，所述金屬件1具有臺(tái)階3,用于放置玻璃透鏡2,所述LED封 裝蓋板的底部平整度為〇. 〇15mm，透光率大于92. 4%。
[0052] 實(shí)施例2
[0053] 本發(fā)明所述LED封裝蓋板的制備方法的一種實(shí)施例，所述制備方法包括以下步 驟：
[0054] (1)將金屬件加工成如圖2所示的形狀，然后使其尺寸和性能符合要求；
[0055] 金屬件尺寸：內(nèi)孔直徑為2. 4±0. 03