CN108598072A - 一种基于一体化支架的uv-led光源模块制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于一体化支架的UV‑LED光源模块制备方法，包括以下步骤：首先制备大尺寸硅板，然后制备一体化支架，再将UV‑LED芯片通过高导热导电胶固定安装在大尺寸硅板上，并通过金线将大尺寸硅板的上表面与金属围坝的正极区域电性连接，将UV‑LED芯片的负极与金属围坝的负极区域电性连接，最后将玻璃盖板覆盖于两侧金属围坝上，完成光源模块的封装。本发明通过设计一种采用大尺寸硅板与高导热绝缘板以及金属围坝结合的一体化支架，通过固晶、电气连接，实现了大功率UV‑LED光源模块的全无机封装结构，改善了器件的可靠性，提高了光功率密度，制备工艺简单，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及UV-LED芯片封装技术领域，尤其涉及一种基于一体化支架的UV-LED光源模块制备方法。
背景技术
紫外固化技术在现今许多行业占据着比较大的比重，紫外发光二极管(UV-LED)作为一种新型绿色光源，在工业应用中逐渐取代传统紫外光源。然而，固化技术对紫外光源的要求也越来越严格，不但需要高可靠、节能的大功率光源，而且对功率密度也有一定的要求，因此，单颗芯片已经无法满足实际固化应用的需求，设计一种高可靠性大功率UV-LED光源模块，显得尤为重要。
随着UV-LED功率密度的增大，散热问题成为制约大功率UV-LED集成产品的关键障碍之一。散热不及时会严重影响LED的光电性能，因此，提高散热是研究LED封装中需解决的首要问题。而且，现有UV-LED产品还延续了可见光LED的封装技术，采用填充硅胶来简化封装工艺，但是UV-LED在使用一段时间后，由于热量问题会使硅胶出现黄化甚至是变黑的现象，严重影响了LED的出光，以致其不能满足正常的应用需要。因此，避免紫外辐射对有机材料造成的黄化问题，采用全无机封装是现在紫外LED封装的趋势。
目前LED芯片结构主要是水平结构、垂直结构和倒装结构，相对于水平和倒装结构，垂直结构的芯片具有单面出光，指向性好，而且芯片的P型和N型电极在LED外延层的两侧，使得电流密度均匀，解决了同侧电极芯片存在的电流拥挤问题；同时，垂直结构芯片具有良好的散热性，因此，在制备大功率LED器件中得到广泛的应用。现有LED封装技术中使用的印刷电路板常采用铜箔来制作电路，但是铜箔截面积小，因此限制了电流负载能力，同时也限制了LED灯具的功率密度。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于一体化支架的UV-LED光源模块制备方法，为实现上述光源模块，设计一种采用大尺寸硅板与高导热绝缘板以及金属围坝结合的一体化支架；通过固晶、电气连接，实现了大功率UV-LED光源模块的全无机封装结构，改善了器件的可靠性，提高了光功率密度，制备工艺简单，实用性强。
为解决上述问题，本发明的技术方案如下：一种基于一体化支架的UV-LED光源模块制备方法，包括以下步骤：
S1.首先将一张高阻的硅板表面抛光，在硅板上涂覆上光刻胶，采用曝光显影的方式，使得硅板上不需要蒸镀的地方保留光刻胶，通过蒸镀设备在光刻好的硅板上蒸镀3000埃左右厚度的金属金、银或铂，蒸镀完成后，使用去胶液去除硅板上剩余的光刻胶，最后通过切割设备将上述步骤完成后的硅板切割成所需的尺寸，完成大尺寸硅板的制备；
S2.然后制备一体化支架，以高导热绝缘板作为支撑板，高导热绝缘板两侧设有金属围坝分别作为电路连接的正负极，高导热绝缘板上位于两侧金属围坝之间设有大尺寸硅板，金属围坝和大尺寸硅板均与高导热绝缘板通过高导热导电胶粘结压合；
S3.将UV-LED芯片通过高导热导电胶固定安装在大尺寸硅板上，并通过金线将大尺寸硅板的上表面与金属围坝的正极区域电性连接，将UV-LED芯片的负极与金属围坝的负极区域电性连接；
S4.最后将玻璃盖板覆盖于两侧金属围坝上，完成光源模块的封装。
优选的，所述一体化支架上的高导热绝缘板为高导热氮化铝陶瓷基板或氧化铝陶瓷基板。
优选的，所述一体化支架上的金属围坝材料为铜或者铝，金属围坝的内表面可蒸镀反光度较好的金属银或者铂。
优选的，所述高导热导电胶为高导银胶或者焊料。
优选的，所述UV-LED芯片采用垂直结构。
优选的，所述玻璃盖板采用石英玻璃材料制成，玻璃盖板与金属围坝之间可通过金属焊料固定或者UV胶粘接，所述金属焊料通过回流焊或加热台加热固化，所述UV胶可通过紫外光照固化。
优选的，所述UV-LED芯片采用全并联的方式线性排列形成一模块，多个模块通过串联和并联的组合方式可组合成更大的模组。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明设计一种采用大尺寸硅板与高导热绝缘板以及金属围坝结合的一体化支架，实现了大功率UV-LED的集成封装结构。
2、本发明采用一体化支架中采用的大尺寸硅板以及金属围坝表面蒸镀反光金属，大大提高了UV-LED的光功率密度。
3、本发明将一体化支架中的金属围坝直接作为电路连接的正负极，大大提高了电流负载能力，解决了印刷电路板的载流限制问题，提高了单位面积封装功率，而且，此结构无需在支撑板上做电路设计，简化了封装制造工艺。
4、本发明采用模块串联和并联结合的方式，若干UV-LED芯片线性排列先组成一个大功率封装模块，多个模块再构成更大的模组，通过改变芯片和模块的并联和串联组合方式，可以灵活地设计UV-LED的电流和电压，不仅能够实现大功率、高电压的UV-LED模组封装，而且也降低了驱动电源的设计要求。
5、本发明通过将一体化支架中的大尺寸硅板并联接入电路中，提高了UV-LED的抗静电能力，芯片底部大尺寸硅板与高导热绝缘板的结合，改善了UV-LED的散热性能，提高了模块的可靠性，采用金属围坝加上玻璃盖板的全无机封装结构，避免了有机胶存在的不利因素，进一步提高了UV-LED模块的可靠性。
附图说明
图1为本发明UV-LED光源模块制备方法实施例中一体化支架的侧视结构示意图。
图2为本发明UV-LED光源模块制备方法实施例的侧视结构示意图。
图3为本发明UV-LED光源模块制备方法实施例的俯视结构示意图。
图4为本发明UV-LED光源模块制备方法实现模组的俯视结构示意图。
图中：1一体化支架、2高导热绝缘板、3金属围坝、4大尺寸硅板、5高导热导电胶、6UV-LED芯片、7金线、8玻璃盖板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1、请参阅图1和图2，一种基于一体化支架的UV-LED光源模块制备方法，包括以下步骤：首先将一张高阻的硅板表面抛光，在硅板上涂覆上光刻胶，采用曝光显影的方式，使得硅板上不需要蒸镀的地方保留光刻胶，通过蒸镀设备在光刻好的硅板上蒸镀3000埃左右厚度的金属金、银或铂，蒸镀完成后，使用去胶液去除硅板上剩余的光刻胶，最后通过切割设备将上述步骤完成后的硅板切割成所需的尺寸，完成大尺寸硅板4的制备；
然后制备一体化支架1，以高导热绝缘板2作为支撑板，高导热绝缘板2两侧设有金属围坝3分别作为电路连接的正负极，高导热绝缘板2上位于两侧金属围坝3之间设有大尺寸硅板4，金属围坝3和大尺寸硅板4均与高导热绝缘板2通过高导热导电胶5粘结压合；
再将UV-LED芯片6通过高导热导电胶5固定安装在大尺寸硅板4上，并通过金线7将大尺寸硅板4的上表面与金属围坝3的正极区域电性连接，将UV-LED芯片6的负极与金属围坝3的负极区域电性连接；
最后将玻璃盖板8覆盖于两侧金属围坝3上，完成光源模块的封装。
实施例2，一体化支架1上的高导热绝缘板2为高导热氮化铝陶瓷基板或氧化铝陶瓷基板。其余同实施例1。
实施例3，一体化支架1上的金属围坝3材料为铜或者铝，金属围坝3的内表面可蒸镀反光度较好的金属银或者铂，大大提高了UV-LED的光功率密度。其余同实施例1。
实施例4，高导热导电胶5为高导银胶或者焊料。其余同实施例1。
实施例5，UV-LED芯片6采用垂直结构，使得单面出光指向性好，电流密度均匀，同时具有良好的散热性。其余同实施例1。
实施例6，玻璃盖板8采用石英玻璃材料制成；玻璃盖板8与金属围坝3之间可通过金属焊料固定或者UV胶粘接，金属焊料通过回流焊或加热台加热固化，UV胶可通过紫外光照固化。其余同实施例1。
实施例7，请参与图3和图4，UV-LED芯片6采用全并联的方式线性排列形成一模块，多个模块通过串联和并联的组合方式可组合成更大的模组，可以灵活地设计UV-LED的电流和电压，不仅能够实现大功率、高电压的UV-LED模组封装，而且也降低了驱动电源的设计要求。其余同实施例1。
本发明的设计重点在于：设计一种采用大尺寸硅板与高导热绝缘板以及金属围坝结合的一体化支架，通过固晶、电气连接，实现了大功率UV-LED光源模块的全无机封装结构，改善了器件的可靠性，提高了光功率密度，制备工艺简单，实用性强。
Claims (7)
1.一种基于一体化支架的UV-LED光源模块制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.首先将一张高阻的硅板表面抛光，在硅板上涂覆上光刻胶，采用曝光显影的方式，使得硅板上不需要蒸镀的地方保留光刻胶，通过蒸镀设备在光刻好的硅板上蒸镀3000埃左右厚度的金属金、银或铂，蒸镀完成后，使用去胶液去除硅板上剩余的光刻胶，最后通过切割设备将上述步骤完成后的硅板切割成所需的尺寸，完成大尺寸硅板(4)的制备；
S2.然后制备一体化支架(1)，以高导热绝缘板(2)作为支撑板，高导热绝缘板(2)两侧设有金属围坝(3)分别作为电路连接的正负极，高导热绝缘板(2)上位于两侧金属围坝(3)之间设有大尺寸硅板(4)，金属围坝(3)和大尺寸硅板(4)均与高导热绝缘板(2)通过高导热导电胶(5)粘结压合；
S3.将UV-LED芯片(6)通过高导热导电胶(5)固定安装在大尺寸硅板(4)上，并通过金线(7)将大尺寸硅板(4)的上表面与金属围坝(3)的正极区域电性连接，将UV-LED芯片(6)的负极与金属围坝(3)的负极区域电性连接；
S4.最后将玻璃盖板(8)覆盖于两侧金属围坝(3)上，完成光源模块的封装。
2.根据权利要求1所述的一种基于一体化支架的UV-LED光源模块制备方法，其特征在于：所述一体化支架(1)上的高导热绝缘板(2)为高导热氮化铝陶瓷基板或氧化铝陶瓷基板。
3.根据权利要求1所述的一种基于一体化支架的UV-LED光源模块制备方法，其特征在于：所述一体化支架(1)上的金属围坝(3)材料为铜或者铝，金属围坝(3)的内表面可蒸镀反光度较好的金属银或者铂。
4.根据权利要求1所述的一种基于一体化支架的UV-LED光源模块制备方法，其特征在于：所述高导热导电胶(5)为高导银胶或者焊料。
5.根据权利要求1所述的一种基于一体化支架的UV-LED光源模块制备方法，其特征在于：所述UV-LED芯片(6)采用垂直结构。
6.根据权利要求1所述的一种基于一体化支架的UV-LED光源模块制备方法，其特征在于：所述玻璃盖板(8)采用石英玻璃材料制成；玻璃盖板(8)与金属围坝(3)之间可通过金属焊料固定或者UV胶粘接。
7.根据权利要求1所述的一种基于一体化支架的UV-LED光源模块制备方法，其特征在于：所述UV-LED芯片(6)采用全并联的方式线性排列形成一模块，多个模块通过串联和并联的组合方式可组合成更大的模组。
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