CN108899406A - 一种高可靠性大功率紫外led集成封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高可靠性大功率紫外LED集成封装方法，首先将高导热陶瓷基板作为支撑板，并在高导热陶瓷基板两端固定安装有金属围坝；然后将大尺寸硅板固定安装在高导热陶瓷基板上，紫外LED芯片固定安装在大尺寸硅板上；通过金线将紫外LED芯片与金属电极和大尺寸硅板电性连接；最后在金属围坝上固定玻璃盖板，完成结构封装。本发明通过采用高导热陶瓷基板结合大尺寸硅板和玻璃盖板，通过金线将紫外LED芯片分别与金属电极和大尺寸硅板进行电气连接，实现了适用于垂直、水平、倒装结构紫外LED芯片的大功率集成全无机封装结构，这不仅提高了光功率密度，也极大改善了器件的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及紫外LED芯片封装技术领域，尤其涉及一种高可靠性大功率紫外LED集成封装方法。
背景技术
随着紫外固化技术的快速发展，紫外LED作为一种新型能源得到了广泛的应用。然而，按照固化技术对紫外光源的要求，单颗芯片已无法达到所需要的高功率密度，因此，设计一种高可靠性大功率紫外LED的集成封装结构是推进固化技术发展的必然趋势。
散热问题是影响大功率紫外LED集成封装器件可靠性的主要因素。随着紫外LED输入功率的增大，集成封装结构产生的热量要远远高于单颗芯片所产生的热量，散热不良则会严重影响LED器件的光电性能，因此，控制器件的结温是研究LED封装首要解决的问题。另外，现有紫外LED封装主要还是采用填充有机硅胶来简化封装工艺，由于紫外光的辐射能量比较大，使得有机材料的耐紫外性能急剧下降而出现胶体黄化的现象，而且，有机材料与无机材料间热膨胀系数的失配在温度变化下存在应力拉扯的问题，严重影响了紫外LED的寿命和可靠性。因此，避免有机材料封装带来的不利影响，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。因此，设计一种适用于三种结构芯片的大功率紫外LED的集成封装方法显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种适用于垂直、水平、倒装芯片结构的高可靠性大功率紫外LED集成封装方法，提高了光功率密度，也极大改善了器件的可靠性。
为解决上述问题，本发明的技术方案如下：一种高可靠性大功率紫外LED集成封装方法，包括以下步骤：
S1.首先将高导热陶瓷基板作为支撑板，并在高导热陶瓷基板两端固定安装有金属围坝；
S2.然后将大尺寸硅板固定安装在高导热陶瓷基板上，紫外LED芯片固定安装在大尺寸硅板上；
S3.通过金线将紫外LED芯片与金属电极和大尺寸硅板电性连接；
S4.最后在金属围坝上固定玻璃盖板，完成结构封装。
优选的，紫外LED芯片采用垂直结构、水平结构或者倒装结构。
优选的，金属电极为高导热陶瓷基板上下层蒸镀的金属导电层，高导热陶瓷基板为高导热氮化铝陶瓷基板或氧化铝陶瓷基板。
优选的，大尺寸硅板为高电阻高导热板，且大尺寸硅板上表面蒸镀一层金、银或铂作为导电层。
优选的，高导热导电胶为高导热银胶或者金属焊料。
优选的，金属围坝材质为铜或铝，金属围坝的内表面蒸镀一层金属银或铂。
优选的，金属围坝内侧设置有凹槽，两侧的金属围坝内的凹槽通过UV胶或金属焊料与玻璃盖板固定连接。
优选的，紫外LED芯片采用全并联的方式线性排列形成一模块，通过串联与并联的组合方式可将多个模块组合成更大的模组。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明采用高导热陶瓷基板结合大尺寸硅板，实现了适用于垂直、水平、倒装结构紫外LED芯片的大功率集成封装结构。
2、本发明将封装结构中的金属围坝以及大尺寸硅板表面蒸镀反光金属，大大提高了紫外LED的光功率密度。
3、本发明采用模块串并联结合的方式，通过改变芯片数量和模块的并联与串联组合方式，可以灵活地调控紫外LED的电压和电流，降低了驱动电源的设计要求。
4、本发明的封装结构通过金线将大尺寸硅板与紫外LED芯片形成并联连接，提高了紫外LED的抗静电能力；芯片底部大尺寸硅板与高导热陶瓷基板的结合，有效地改善了紫外LED的散热性能，提高了封装器件的可靠性；紫外LED采用金属围坝加上玻璃盖板的全无机封装结构，有效地避免了有机硅胶封装存在的不利因素，进一步提高了产品的可靠性。
附图说明
图1为本发明紫外LED芯片采用垂直结构集成封装模块的示意图。
图2为本发明紫外LED芯片采用垂直结构集成封装模块的俯视图。
图3为本发明紫外LED芯片采用垂直结构实现模组的俯视图。
图4为本发明紫外LED芯片采用水平结构集成封装模块的示意图。
图5为本发明紫外LED芯片采用水平结构集成封装模块的俯视图。
图6为本发明紫外LED芯片采用倒装结构集成封装模块的示意图。
图7为本发明紫外LED芯片采用倒装结构集成封装模块的俯视图。
图中：1-高导热陶瓷基板、2-金属电极、3-金属围坝、4-大尺寸硅板、5-紫外LED芯片、6-高导热导电胶、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-图7，一种高可靠性大功率紫外LED集成封装方法，包括以下步骤：首先将高导热陶瓷基板1作为支撑板，并在高导热陶瓷基板1两端固定安装有金属围坝3；然后将大尺寸硅板4固定安装在高导热陶瓷基板1上，紫外LED芯片5固定安装在大尺寸硅板4上；通过金线7将紫外LED芯片5与金属电极2和大尺寸硅板4电性连接；最后在金属围坝3上固定玻璃盖板8，完成结构封装。
实施例2，请参阅图1-图2，通过金线7分别将垂直结构紫外LED芯片5的N极与金属电极2负极区域以及大尺寸硅板4的上表面与金属电极2正极区域连接起来，不仅完成了垂直结构紫外LED芯片5与金属电极2的电气连接，而且实现了垂直结构紫外LED芯片5与大尺寸硅板4的并联连接。其余同实施例1。
实施例3，请参阅图4-图5，通过金线7分别将水平结构紫外LED芯片5的N极与金属电极2负极区域以及紫外LED芯片5的P极与大尺寸硅板4的上表面和金属电极2正极区域连接起来，不仅完成了水平结构紫外LED芯片5与金属电极2的电气连接，而且实现了水平结构紫外LED芯片5与大尺寸硅板4的并联连接。其余同实施例1。
实施例4，请参阅图6-图7，通过金线7将大尺寸硅板4的上表面与金属电极2正极区域连接起来，不仅完成了倒装结构紫外LED芯片5与金属电极2的电气连接，而且实现了倒装结构紫外LED芯片5与大尺寸硅板4的并联连接。其余同实施例1。
实施例5，金属电极2为高导热陶瓷基板1上下层蒸镀的金属导电层，高导热陶瓷基板1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6，大尺寸硅板4为高电阻高导热板，且大尺寸硅板4上表面蒸镀一层金、银或铂作为导电层。其余同实施例1。
实施例7，高导热导电胶6为高导热银胶或者金属焊料。其余同实施例1。
实施例8，金属围坝3材质为铜或铝，金属围坝3的内表面蒸镀一层金属银或铂。其余同实施例1。
实施例9，金属围坝3内侧设置有凹槽，两侧的金属围坝3内的凹槽通过UV胶或金属焊料与玻璃盖板8固定连接。其余同实施例1。
实施例10，请参阅图3，紫外LED芯片5采用全并联的方式线性排列形成一模块，通过串联与并联的组合方式可将多个模块组合成更大的模组，模组可用于光固化、消毒杀菌、光化学合成及材料表面处理等紫外辐射应用领域。其余同实施例1。
本发明的设计重点在于：采用高导热陶瓷基板结合大尺寸硅板和玻璃盖板，通过金线将紫外LED芯片5分别与金属电极2和大尺寸硅板4进行电气连接，实现了适用于垂直、水平、倒装结构紫外LED芯片的大功率集成全无机封装结构，这不仅提高了光功率密度，也极大改善了器件的可靠性。
Claims (8)
1.一种高可靠性大功率紫外LED集成封装方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.首先将高导热陶瓷基板(1)作为支撑板，并在高导热陶瓷基板(1)两端固定安装有金属围坝(3)；
S2.然后将大尺寸硅板(4)固定安装在高导热陶瓷基板(1)上，紫外LED芯片(5)固定安装在大尺寸硅板(4)上；
S3.通过金线(7)将紫外LED芯片(5)与金属电极(2)和大尺寸硅板(4)电性连接；
S4.最后在金属围坝(3)上固定玻璃盖板(8)，完成结构封装。
2.根据权利要求1所述的一种高可靠性大功率紫外LED集成封装方法，其特征在于：所述紫外LED芯片(5)采用垂直结构、水平结构或者倒装结构。
3.根据权利要求1所述的一种高可靠性大功率紫外LED集成封装方法，其特征在于：所述金属电极(2)为高导热陶瓷基板(1)上下层蒸镀的金属导电层，高导热陶瓷基板(1)为高导热氮化铝陶瓷基板或氧化铝陶瓷基板。
4.根据权利要求1所述的一种高可靠性大功率紫外LED集成封装方法，其特征在于：所述大尺寸硅板(4)为高电阻高导热板，且大尺寸硅板(4)上表面蒸镀一层金、银或铂作为导电层。
5.根据权利要求1所述的一种高可靠性大功率紫外LED集成封装方法，其特征在于：所述高导热导电胶(6)为高导热银胶或者金属焊料。
6.根据权利要求1所述的一种高可靠性大功率紫外LED集成封装方法，其特征在于：所述金属围坝(3)材质为铜或铝，金属围坝(3)的内表面蒸镀一层金属银或铂。
7.根据权利要求1所述的一种高可靠性大功率紫外LED集成封装方法，其特征在于：所述金属围坝(3)内侧设置有凹槽，两侧的金属围坝(3)内的凹槽通过UV胶或金属焊料与玻璃盖板(8)固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种高可靠性大功率紫外LED集成封装方法，其特征在于：所述紫外LED芯片(5)采用全并联的方式线性排列形成一模块，通过串联与并联的组合方式可将多个模块组合成更大的模组。
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