一種紫外led封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種紫外LED封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，所述封裝結(jié)構(gòu)包括紫外LED芯片、玻璃蓋板和陶瓷基座。所述玻璃蓋板的上、下表面分別設(shè)有粗化結(jié)構(gòu)，且所述玻璃蓋板外沿設(shè)有金屬層一；所述陶瓷基座內(nèi)設(shè)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電路層，所述凹槽的槽壁的上表面設(shè)有金屬層二；所述金屬層二與金屬層一通過感應(yīng)局部加熱工藝焊接在一起，使所述玻璃蓋板與所述陶瓷基座固定連接。本發(fā)明解決了紫外LED封裝中有機材料老化和氣密性問題，通過玻璃雙面粗化結(jié)構(gòu)，有效降低了反射光損，提高了器件出光效率；采用感應(yīng)局部加熱焊接技術(shù)，降低了高溫對LED芯片的熱影響，提高了器件可靠性。
【專利說明】
一種紫外LED封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種紫外LED封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法。所述紫外LED封裝結(jié)構(gòu)具有較高的出光率及可靠性，不易被氧化，氣密性較好;且其制作方法靈活性高，適用范圍較廣。
【背景技術(shù)】
[0002]紫外發(fā)光二極管(LED)相比傳統(tǒng)紫外光源(如汞燈)具有節(jié)能環(huán)保、響應(yīng)快、波長可控和效率高等優(yōu)點，可應(yīng)用于殺菌消毒、醫(yī)療美容、隱秘通訊和生化檢測等領(lǐng)域。
[0003]白光LED封裝通常是在LED芯片表面涂覆一層有機封裝膠(如環(huán)氧樹脂、硅膠等)，以保護LED芯片和提高出光效率。如圖1所示，白光LED封裝結(jié)構(gòu)包括有硅膠層10、熒光粉膠層11、散熱基座12、電路層13、金線14及藍光LED芯片15，所述散熱基座12開設(shè)有凹槽，所述凹槽的底部設(shè)置有所述電路層13。所述藍光LED芯片15設(shè)置在所述凹槽內(nèi)，且其表面涂覆有所述熒光粉膠層U。所述金線14電性連接所述電路層13及所述藍光LED芯片15。所述硅膠層10將所述熒光粉膠層11、所述電路層13、所述金線14及所述藍光LED芯片15封裝在所述散熱基座12的凹槽內(nèi)。由于有機封裝膠受紫外線影響容易老化且其是非氣密的，易導(dǎo)致LED封裝結(jié)構(gòu)的性能和可靠性較低，難以滿足紫外LED封裝要求。
[0004]為了解決有機硅膠易老化和氣密性問題，業(yè)界已經(jīng)做了一些研究，如采用玻璃作為紫外LED器件的出光材料，采用玻璃透鏡和平行焊縫技術(shù)，實現(xiàn)了紫外LED器件的氣密封裝，提高了可靠性，如圖2所示。紫外LED封裝結(jié)構(gòu)包括玻璃透鏡20、焊接件21、金屬框22、陶瓷基板23、電路層24、金線25及紫外LED芯片26，所述陶瓷基板23上形成有電路層24，所述紫外LED芯片26設(shè)置在所述陶瓷基板23上，所述金線25電性連接所述電路層24及所述紫外LED芯片26。所述金屬框22設(shè)置在所述陶瓷基板23上且圍繞所述電路層24、所述金線25及所述紫外LED芯片26。所述焊接件21設(shè)置在所述金屬框22遠離所述陶瓷基板23的一側(cè)上且固定連接所述金屬框22及所述玻璃透鏡20，所述玻璃透鏡20將所述電路層24、所述金線25及所述紫外LED芯片26封裝在所述金屬框22與所述陶瓷基板23之間。但制備玻璃透鏡的工藝復(fù)雜、成本高，且如圖2所示的封裝方式僅適合含規(guī)則外形焊框(如方形)的基板封裝，使用局限性較大。對于直接采用玻璃蓋板封裝紫外LED器件，特別是對于圓片級紫外LED封裝或陣列集成器件，由于平面玻璃的上下表面光滑，且玻璃與空氣折射率差異較大，界面存在菲涅爾反射，從而影響LED器件出光效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種紫外LED封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，解決紫外LED器件易老化和氣密封裝問題，提高紫外LED器件的出光效率與可靠性。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0007]—種紫外LED封裝結(jié)構(gòu)，包括紫外LED芯片、玻璃蓋板和陶瓷基座，其特征在于:
[0008]所述玻璃蓋板的上、下表面分別設(shè)有粗化結(jié)構(gòu)，且所述玻璃蓋板的外沿設(shè)有金屬層一；
[0009]所述陶瓷基座內(nèi)設(shè)有用于放置所述紫外LED芯片的凹槽，在所述凹槽的底部設(shè)有電路層，所述凹槽的槽壁的上表面設(shè)有金屬層二，所述金屬層二與所述金屬層一通過感應(yīng)局部加熱工藝焊接在一起，使所述玻璃蓋板與所述陶瓷基座固定連接，確保了所述紫外LED封裝結(jié)構(gòu)的氣密性及可靠性。
[0010]進一步的，所述玻璃蓋板的材質(zhì)為紫外玻璃，260-400nm紫外波段的光透過率大于80 %，其熱膨脹系數(shù)為4.5-5.5 X 10-6/ V，折射率為I.4-1.6。
[0011]進一步的，所述粗化結(jié)構(gòu)為周期或隨機排布在所述玻璃蓋板上、下表面的納米結(jié)構(gòu)，所述納米結(jié)構(gòu)的形狀為柱狀、錐狀和蛾眼狀中的一種，且所述納米結(jié)構(gòu)的底部直徑和間距均為50-100nm，高度為80-150nm。
[0012]進一步的，所述粗化結(jié)構(gòu)為微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中微米結(jié)構(gòu)的直徑和間隔均為1-ΙΟμπι，形狀為半球狀;納米結(jié)構(gòu)分布在所述微米結(jié)構(gòu)的表面，其形狀為柱狀、錐狀和蛾眼狀中的一種，底部直徑和間距均為50-100nm，高度為80-150nmo
[0013]進一步的，所述金屬層二通過共燒工藝制備，其材質(zhì)為可伐合金或因伐合金，厚度為 10-30μηιο
[0014]一種紫外LED封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟:
[0015](I)通過刻蝕工藝在玻璃蓋板的上、下表面制備粗化結(jié)構(gòu)；
[0016](2)利用半導(dǎo)體微加工工藝在玻璃蓋板的外沿制備金屬層一；
[0017](3)通過固晶工藝將紫外LED芯片固定在陶瓷基座的凹槽內(nèi)，并通過引線鍵合技術(shù)實現(xiàn)紫外LED芯片與電路層間的電互連；
[0018](4)利用感應(yīng)局部加熱工藝將玻璃蓋板與陶瓷基座焊接在一起。
[0019]進一步的，所述粗化結(jié)構(gòu)的制備包括以下步驟:
[0020](I)將玻璃蓋板進行去油、去污清洗以及干燥處理；
[0021](2)在所述玻璃蓋板的表面沉積一層金膜，所述金膜的厚度為5-10nm;
[0022](3)對沉積有金層的所述玻璃蓋板進行快速熱退火，退火溫度為500-800°C，退火時間為2-10min，以形成金納米顆粒；
[0023](4)以所述金納米顆粒作為掩膜，對所述玻璃蓋板進行干法刻蝕，得到納米粗化結(jié)構(gòu)。
[0024]進一步的，所述粗化結(jié)構(gòu)的制備包括以下步驟:
[0025](I)將玻璃蓋板進行去油、去污清洗以及干燥處理；
[0026](2)對所述玻璃蓋板進行光刻、顯影，并進行干法或濕法刻蝕，以形成微米結(jié)構(gòu)；[0027 ] (3)在所述微米結(jié)構(gòu)的表面沉積一層金膜，所述金膜的厚度為5-10nm ；
[0028](4)對沉積有金層的所述玻璃蓋板進行快速熱退火，退火溫度為500-800°C，退火時間為2-10min，以形成金納米顆粒；
[0029](5)以所述金納米顆粒作為掩膜，對所述玻璃蓋板進行干法刻蝕，得到微納米復(fù)合粗化結(jié)構(gòu)。
[0030]進一步的，所述金屬層一的制備包括以下步驟:
[0031](I)將玻璃蓋板進行去油、去污清洗以及干燥處理；
[0032](2)在所述玻璃蓋板的表面濺射一層Ti或Cr作為粘結(jié)層，所述粘結(jié)層的厚度為50-150nm；
[0033](3)在所述粘結(jié)層上濺射Cu/Ag或Ni/Au作為結(jié)構(gòu)層，Cu或Ni層厚度為200-500nm，Ag或Au層厚度為60-150nm ；
[0034](4)在所述玻璃蓋板上進行光刻、顯影，并圖形電鍍錫基焊料層，所述焊料層的材質(zhì)為以下材質(zhì)中的一種:Sn、CuSn、AuSn、AgSn、SnAgCu，其厚度為20-50μηι ；
[0035](5)對電鍍后的所述玻璃蓋板進行濕法腐蝕，去除多余的所述粘結(jié)層和所述結(jié)構(gòu)層，得到金屬層一。
[0036]進一步的，實現(xiàn)所述金屬層一及所述金屬層二之間的焊接包括以下步驟:
[0037](I)對玻璃蓋板和陶瓷基座進行去油、去污清洗以及干燥處理；
[0038](2)將所述玻璃蓋板上的金屬層一與所述陶瓷基座上的金屬層二對準、壓緊；
[0039](3)將對準壓緊后的所述玻璃蓋板與所述陶瓷基座固定在感應(yīng)線圈中，使用高頻感應(yīng)加熱，將金屬層一與金屬層二的焊接在一起，使所述玻璃蓋板及所述陶瓷基座固定連接；
[0040](4)對焊接后的所述玻璃蓋板與所述陶瓷基座進行熱處理，消除應(yīng)力。
[0041]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點:
[0042]采用玻璃雙面粗化結(jié)構(gòu)，提高了紫外LED器件的出光效率;采用感應(yīng)局部加熱焊接技術(shù)，實現(xiàn)了紫外LED低溫氣密封裝，提高了封裝效率與可靠性;且制作簡單，靈活性較高，適用范圍較廣。
【附圖說明】
[0043]圖1是現(xiàn)有白光LED封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0044]圖2是現(xiàn)有紫外LED封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0045]圖3是本發(fā)明第一實施方式提供的紫外LED封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0046]圖4是本發(fā)明第二實施方式提供的紫外LED封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0047]在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:10_硅膠層，11-熒光粉膠層，12-散熱基座，13、24、36、47_電路層，14、25、37、48_金線，15-藍光LED芯片，20-玻璃透鏡，21-焊接件，22-金屬框，23-陶瓷基板，26、38、49_紫外LED芯片，30、40_粗化結(jié)構(gòu)，31、41-玻璃蓋板，32、42-金屬層一，33、44-金屬層二，34、45-凹槽，35、46-陶瓷基座，43-金屬焊料環(huán)。
【具體實施方式】
[0048]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0049]實施例1
[0050]請參閱圖3，本發(fā)明第一實施方式提供的紫外LED封裝結(jié)構(gòu)，其包括紫外LED芯片38、玻璃蓋板31及陶瓷基座35。所述玻璃蓋板31設(shè)置在所述陶瓷基板35上，且其將所述紫外LED芯片38封裝在所述陶瓷基座35內(nèi)。
[0051]所述陶瓷基座35開設(shè)有凹槽34，所述凹槽34的底部形成有電路層36。本實施方式中，所述電路層36與開設(shè)于所述陶瓷基座35上的導(dǎo)電通孔電性連接，其通過所述導(dǎo)電通孔與外部實現(xiàn)電性連接。所述紫外LED芯片38設(shè)置在所述凹槽34內(nèi)，所述電路層36通過金線37電性連接所述紫外LED芯片38。
[0052]所述凹槽34的槽壁的上表面形成有金屬層二33，所述陶瓷基座35通過所述金屬層二 33與所述玻璃蓋板31相連接。本實施方式中，所述金屬層二 33的形狀及位置與所述凹槽34的形狀及位置相對應(yīng)，以使光線自所述玻璃蓋板31發(fā)出；所述金屬層二 33是通過共燒工藝制成的，其材質(zhì)為可伐合金，厚度為10-30μηι。優(yōu)選的，所述金屬層二33的厚度為30μηι。
[0053]本實施方式中，所述玻璃蓋板31的材質(zhì)為紫外玻璃，其熱膨脹系數(shù)為4.5-5.5 X10一6/°C，折射率為1.4-1.6，260-400nm紫外波段的光透過率大于80 %。
[0054]所述玻璃蓋板31的上、下表面分別形成有粗化結(jié)構(gòu)30，所述粗化結(jié)構(gòu)30減小了反射損耗，提高了出光效率。所述粗化結(jié)構(gòu)30為周期或隨機排布在所述玻璃蓋板31的上、下表面的蛾眼狀納米結(jié)構(gòu)。所述納米結(jié)構(gòu)底部的直徑為50-100nm，間隔為50-100nm，高度為80-150nm。作為優(yōu)選，所述納米結(jié)構(gòu)底部的直徑為80 ± 1nm，間隔為80 ± 1nm，高度為120 土1nm0
[0055]所述玻璃蓋板31的邊緣還設(shè)有金屬層一32，所述金屬層一 32與所述金屬層二 33通過感應(yīng)局部加熱工藝焊接在一起，使所述玻璃蓋板31與所述陶瓷基座35可靠的連接在一起，所述玻璃蓋板31將所述電路層36、所述金線37及所述紫外LED芯片38封裝在所述陶瓷基座35內(nèi)。本實施方式中，所述金屬層一32的形狀及尺寸與所述金屬層二33的形狀及尺寸相對應(yīng);所述金屬層一 32為多層金屬結(jié)構(gòu)，其包括依次疊層設(shè)置的Ti粘結(jié)層、Cu/Ag結(jié)構(gòu)層和CuSn焊料層。
[0056]本發(fā)明第一實施方式還提供一種紫外LED封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其包括以下步驟:
[0057]第一步，通過刻蝕工藝在玻璃蓋板31的上、下表面形成粗化結(jié)構(gòu)30;
[0058]第二步，利用半導(dǎo)體微加工技術(shù)在所述玻璃蓋板31的外沿制備金屬層一；
[0059]第三步，提供一個紫外LED芯片38及陶瓷基座35，所述陶瓷基座35開設(shè)有凹槽34，所述凹槽34的底部形成有電路層36，通過固晶工藝將紫外LED芯片38固定在所述凹槽34內(nèi)，并采用引線鍵合技術(shù)將所述紫外LED芯片38及所述電路層36電性連接；
[0060]第四步，采用感應(yīng)局部加熱工藝將玻璃蓋板31及所述陶瓷基座35焊接在一起。具體的，所述玻璃蓋板31及所述陶瓷基座35通過所述金屬層一 32及所述金屬層二 33焊接在一起，使所述玻璃蓋板31將所述紫外LED芯片38封裝在所述凹槽34內(nèi)。
[0061 ]在本實施例中，采用刻蝕工藝制備所述粗化結(jié)構(gòu)30的步驟如下:
[0062]步驟I，將玻璃蓋板31進行去油、去污清洗以及干燥處理；
[0063]步驟2，在所述玻璃蓋板31的表面沉積一層金膜，所述金膜的厚度為7±2nm;
[0064]步驟3，對有金層的所述玻璃蓋板31進行快速熱退火，退火溫度為600±20°C，退火時間為5±2min，以形成金納米顆粒；
[0065]步驟4，以所述金納米顆粒作為掩膜，對所述玻璃蓋板31進行干法刻蝕，得到納米粗化結(jié)構(gòu)30。
[0066]在本實施例中，采用半導(dǎo)體微加工工藝制備所述金屬層一32步驟如下:
[0067]步驟I，將玻璃蓋板31進行去油、去污清洗以及干燥處理；
[0068]步驟2，在所述玻璃蓋板31的表面濺射一層Ti作為粘結(jié)層，所述粘結(jié)層的厚度為150±20nm;
[0069]步驟3，在所述粘結(jié)層上派射Cu/Ag結(jié)構(gòu)層，Cu層厚度為300±20nm，Ag層厚度為80±20nm；
[0070]步驟4，在所述玻璃蓋板31上進行光刻、顯影，并圖形電鍍CuSn焊料層，所述焊料層的厚度為30±5μηι;可以理解，在其他實施方式中，所述焊料層的材質(zhì)還可以為Sn、AuSn、AgSn或SnAgCuο
[0071]步驟5，對電鍍后的所述玻璃蓋板31進行濕法腐蝕，去除多余的Ti層和Cu/Ag層，得到金屬層一 32。
[0072]在本實施例中，采用感應(yīng)局部加熱工藝焊接所述金屬層一及所述金屬層二的步驟如下:
[0073]步驟I，將玻璃蓋板31上的金屬層一32與陶瓷基座35上的金屬層二33對準、壓緊；
[0074]步驟2，將對準壓緊后的所述玻璃蓋板31與所述陶瓷基座35固定在感應(yīng)線圈中，使用高頻感應(yīng)加熱，將所述金屬層一32及所述金屬層二33焊接在一起，使所述玻璃蓋板31與所述陶瓷基座35固定連接；
[0075]步驟3，對焊接后的所述玻璃蓋板31與所述陶瓷基座35進行熱處理，消除應(yīng)力。
[0076]實施例2
[0077]請參閱圖4，本發(fā)明第二實施方式提供的紫外LED封裝結(jié)構(gòu)，其包括紫外LED芯片49、玻璃蓋板41及陶瓷基座46。所述玻璃蓋板41設(shè)置在所述陶瓷基座46上，且其將所述紫外LED芯片49封裝在所述陶瓷基座46內(nèi)。
[0078]所述陶瓷基座46開設(shè)有凹槽45，所述凹槽45的底部形成有電路層47。本實施方式中，所述電路層47自身與外部電性連接。所述紫外LED芯片49設(shè)置在所述凹槽45內(nèi)，所述電路層47通過金線48電性連接所述紫外LED芯片49。
[0079]所述凹槽45的槽壁的上表面形成有金屬層二44，所述陶瓷基座46通過所述金屬層二 44與所述玻璃蓋板41相連接。本實施方式中，所述金屬層二 44的形狀及位置與所述凹槽45的形狀及位置相對應(yīng)，以使光線自所述玻璃蓋板41發(fā)出；所述金屬層二 44是通過共燒工藝制成的，其材質(zhì)為因伐合金，厚度為10-30μηι。作為優(yōu)選，所述金屬層二44的厚度為ΙΟμπι。
[0080]所述玻璃蓋板41的上、下表面分別形成有粗化結(jié)構(gòu)40，所述粗化結(jié)構(gòu)40減小了反射損耗，提高了出光效率。所述粗化結(jié)構(gòu)40為周期排布在所述玻璃蓋板41的上、下表面的微納米結(jié)構(gòu)，所述微納米結(jié)構(gòu)的微米結(jié)構(gòu)為半球狀，其直徑及間隔均為1-10μπι。作為優(yōu)選，所述微米結(jié)構(gòu)的直徑和間隔均為3μπι;納米錐狀結(jié)構(gòu)形成在所述微米結(jié)構(gòu)的表面上，底部直徑和間距均為50-100nm，高度為80-150nm。作為優(yōu)選，所述納米錐狀結(jié)構(gòu)的底部直徑和間距均為 60± 10nm，高度為 100±20nm。
[0081 ]所述玻璃蓋板41的邊緣還設(shè)有金屬層一 42，所述金屬層一 42與所述金屬層二 44之間設(shè)置有金屬焊料環(huán)43且兩者通過感應(yīng)局部加熱技術(shù)焊接在一起，使所述玻璃蓋板41與所述陶瓷基座46可靠的連接在一起，所述玻璃蓋板41將所述電路層47、所述金線48及所述紫外LED芯片49封裝在所述陶瓷基座46內(nèi)。本實施方式中，所述金屬層一42的形狀及尺寸與所述金屬層二 44的形狀及尺寸相對應(yīng);所述金屬層一 42為多層金屬結(jié)構(gòu)，其包括依次疊層設(shè)置的Cr粘結(jié)層和Ni/Au結(jié)構(gòu)層。
[0082]本發(fā)明第二實施方式還提供一種紫外LED封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其步驟與本發(fā)明第一實施方式提供的紫外LED封裝結(jié)構(gòu)的制作方法相似。不同點在于所述粗化結(jié)構(gòu)40的制備、所述金屬層一 42的制備及所述玻璃蓋板41與所述陶瓷基座46的焊接。
[0083]在本實施例中，采用刻蝕工藝制備所述粗化結(jié)構(gòu)40的步驟如下:
[0084]步驟I，將玻璃蓋板41進行去油、去污清洗以及干燥處理；
[0085]步驟2，對所述玻璃蓋板41進行光刻、顯影，并進行干法刻蝕，形成微米結(jié)構(gòu)；
[0086]步驟3，在所述微米結(jié)構(gòu)的表面沉積一層金膜，所述金膜的厚度為8±2nm;
[0087]步驟4，對沉積有金層的所述玻璃蓋板41進行快速熱退火，退火溫度為700±20 °C，退火時間為10 ±2min，以形成金納米顆粒；
[0088]步驟5，以金納米顆粒作為掩膜，對所述玻璃蓋板41進行干法刻蝕，得到微納米復(fù)合粗化結(jié)構(gòu)40。
[0089]在本實施例中，制備所述金屬層一42的工藝為:
[0090]步驟I，將玻璃蓋板41進行去油、去污清洗以及干燥處理；
[0091]步驟2，在所述玻璃蓋板41的表面濺射一層Cr作為粘結(jié)層，所述粘結(jié)層的厚度為180±20nm;
[0092]步驟3，在所述粘結(jié)層上濺射Ni/Au結(jié)構(gòu)層，Ni層厚度為300±20mn，Au層厚度為100土1nm;
[0093]步驟4，在所述玻璃蓋板41上進行光刻、顯影，形成掩膜圖案；
[0094]步驟5，對光刻后的所述玻璃蓋板41進行濕法腐蝕，去除多余的Cr、Ni和Au，得到金屬層一 42。
[0095]在本實施例中，采用感應(yīng)局部加熱工藝焊接所述玻璃蓋板41和所述陶瓷基座46的步驟如下:
[0096]步驟I，將玻璃蓋板41和陶瓷基座46進行去油、去污清洗以及干燥處理；
[0097]步驟2，將所述玻璃蓋板41、所述陶瓷基座46和金屬焊料環(huán)43進行對準、壓緊；
[0098]步驟3，將對準壓緊后的所述玻璃蓋板41、所述陶瓷基座46及所述金屬焊料環(huán)43固定在感應(yīng)線圈中，使用高頻感應(yīng)加熱，將金屬層一42及金屬層二44焊接在一起，使所述玻璃蓋板41與所述陶瓷基座46固定連接；
[0099]步驟4，對焊接后的所述玻璃蓋板41與所述陶瓷基座46進行熱處理，以消除應(yīng)力。
[0100]需要特別指出的是，雖然本發(fā)明針對紫外LED封裝結(jié)構(gòu)進行了說明和例證，但本發(fā)明同樣適合不宜采用有機封裝膠的白光LED器件封裝(如高溫、高濕等惡劣環(huán)境下的LED器件封裝)，可以提高LED器件的出光效率與可靠性。
[0101]采用本發(fā)明的紫外LED封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，所述紫外LED封裝結(jié)構(gòu)的玻璃蓋板上、下表面分別形成有粗化結(jié)構(gòu)，所述粗化結(jié)構(gòu)減小了反射光損，提高了紫外LED的出光率；所述金屬層一與所述金屬層二通過感應(yīng)局部加熱技術(shù)焊接在一起，進而使所述玻璃蓋板與所述陶瓷基座固定連接，實現(xiàn)了紫外LED封裝結(jié)構(gòu)低溫氣密封裝，保證了氣密性和可靠性，且所述紫外LED封裝結(jié)構(gòu)的制作方法簡單，靈活性較高，適用范圍較廣。
[0102]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種紫外LED封裝結(jié)構(gòu)，包括紫外LED芯片、玻璃蓋板和陶瓷基座，其特征在于: 所述玻璃蓋板的上、下表面分別設(shè)有粗化結(jié)構(gòu)，且所述玻璃蓋板的外沿設(shè)有金屬層一； 所述陶瓷基座內(nèi)設(shè)有用于放置所述紫外LED芯片的凹槽，在所述凹槽的底部設(shè)有電路層，所述凹槽的槽壁的上表面設(shè)有金屬層二，所述金屬層二與所述金屬層一通過感應(yīng)局部加熱工藝焊接在一起，使所述玻璃蓋板與所述陶瓷基座固定連接，確保了所述紫外LED封裝結(jié)構(gòu)的氣密性及可靠性。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述玻璃蓋板的材質(zhì)為紫外玻璃，260-400nm紫外波段的光透過率大于80 %，其熱膨脹系數(shù)為4.5_5.5 X 10—6/°C，折射率為1.4-1.6。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述粗化結(jié)構(gòu)為周期或隨機排布在所述玻璃蓋板上、下表面的納米結(jié)構(gòu)，所述納米結(jié)構(gòu)的形狀為柱狀、錐狀和蛾眼狀中的一種，且所述納米結(jié)構(gòu)的底部直徑和間距均為50-100nm，高度為80-150nm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外LE D封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述粗化結(jié)構(gòu)為微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中微米結(jié)構(gòu)的直徑和間隔均為1-10μπι，形狀為半球狀;納米結(jié)構(gòu)分布在所述微米結(jié)構(gòu)的表面，其形狀為柱狀、錐狀和蛾眼狀中的一種，底部直徑和間距均為50-100nm，高度為80-150nm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬層二通過共燒工藝制備，其材質(zhì)為可伐合金或因伐合金，厚度為10-30μηι。6.一種紫外LED封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟: (1)通過刻蝕工藝在玻璃蓋板的上、下表面制備粗化結(jié)構(gòu)； (2)利用半導(dǎo)體微加工工藝在玻璃蓋板的外沿制備金屬層一； (3)通過固晶工藝將紫外LED芯片固定在陶瓷基座的凹槽內(nèi)，并通過引線鍵合技術(shù)實現(xiàn)紫外LED芯片與電路層間的電互連； (4)利用感應(yīng)局部加熱工藝將玻璃蓋板與陶瓷基座焊接在一起。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紫外LED封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述粗化結(jié)構(gòu)的制備包括以下步驟: (1)將玻璃蓋板進行去油、去污清洗以及干燥處理； (2)在所述玻璃蓋板的表面沉積一層金膜，所述金膜的厚度為5-10nm; (3)對沉積有金層的所述玻璃蓋板進行快速熱退火，退火溫度為500-800°C，退火時間為2-10min，以形成金納米顆粒； (4)以所述金納米顆粒作為掩膜，對所述玻璃蓋板進行干法刻蝕，得到納米粗化結(jié)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紫外LED封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述粗化結(jié)構(gòu)的制備包括以下步驟: (1)將玻璃蓋板進行去油、去污清洗以及干燥處理； (2)對所述玻璃蓋板進行光刻、顯影，并進行干法或濕法刻蝕，以形成微米結(jié)構(gòu)； (3)在所述微米結(jié)構(gòu)的表面沉積一層金膜，所述金膜的厚度為5-10nm; (4)對沉積有金層的所述玻璃蓋板進行快速熱退火，退火溫度為500-800°C，退火時間為2-10min，以形成金納米顆粒； (5)以所述金納米顆粒作為掩膜，對所述玻璃蓋板進行干法刻蝕，得到微納米復(fù)合粗化結(jié)構(gòu)。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紫外LED封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述金屬層一的制備包括以下步驟: (1)將玻璃蓋板進行去油、去污清洗以及干燥處理； (2)在所述玻璃蓋板的表面濺射一層Ti或Cr作為粘結(jié)層，所述粘結(jié)層的厚度為50-150nm； (3)在所述粘結(jié)層上派射Cu/Ag或Ni/Au作為結(jié)構(gòu)層，Cu或Ni層厚度為200-500nm，Ag或Au層厚度為60-150nm; (4)在所述玻璃蓋板上進行光刻、顯影，并圖形電鍍錫基焊料層，所述焊料層的材質(zhì)為以下材質(zhì)中的一種:Sn、CuSn、AuSn、AgSn、SnAgCu，其厚度為20-50μηι; (5)對電鍍后的所述玻璃蓋板進行濕法腐蝕，去除多余的所述粘結(jié)層和所述結(jié)構(gòu)層，得到金屬層一。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種紫外LED封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，實現(xiàn)所述金屬層一及所述金屬層二之間的焊接包括以下步驟: (1)對玻璃蓋板和陶瓷基座進行去油、去污清洗以及干燥處理； (2)將所述玻璃蓋板上的金屬層一與所述陶瓷基座上的金屬層二對準、壓緊； (3)將對準壓緊后的所述玻璃蓋板與所述陶瓷基座固定在感應(yīng)線圈中，使用高頻感應(yīng)加熱，將金屬層一與金屬層二的焊接在一起，使所述玻璃蓋板及所述陶瓷基座固定連接； (4)對焊接后的所述玻璃蓋板與所述陶瓷基座進行熱處理，消除應(yīng)力。
【文檔編號】H01L33/52GK105845814SQ201610288910
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】陳明祥, 彭洋, 程浩, 羅小兵, 劉勝
【申請人】華中科技大學(xué)