CN113725345A - 一种双面微透镜阵列制备方法及紫外led封装装置 - Google Patents
一种双面微透镜阵列制备方法及紫外led封装装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113725345A CN113725345A CN202110991333.5A CN202110991333A CN113725345A CN 113725345 A CN113725345 A CN 113725345A CN 202110991333 A CN202110991333 A CN 202110991333A CN 113725345 A CN113725345 A CN 113725345A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ultraviolet led
- lens
- sapphire glass
- glass lens
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 18
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 15
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 7
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 claims description 3
- JVPLOXQKFGYFMN-UHFFFAOYSA-N gold tin Chemical compound [Sn].[Au] JVPLOXQKFGYFMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 claims description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 4
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 description 3
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 238000000016 photochemical curing Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/58—Optical field-shaping elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
- G02B19/0047—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
- G02B19/0061—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
- G02B19/0095—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with ultraviolet radiation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
- G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
- G02B3/0062—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
- G02B3/0068—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between arranged in a single integral body or plate, e.g. laminates or hybrid structures with other optical elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/483—Containers
- H01L33/486—Containers adapted for surface mounting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
- H01L2933/0058—Processes relating to semiconductor body packages relating to optical field-shaping elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
- H01L2933/0066—Processes relating to semiconductor body packages relating to arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
本发明涉及紫外LED制备领域，更具体地，涉及一种双面微透镜阵列制备方法，采用该制备方法在蓝宝石玻璃透镜的上下表面制作均匀、大面积且易于控制的微透镜阵列，基于几何光学的折射原理，光在两种透明介质交界处，将向折射率高的区域弯折。材料的折射率越高，入射光发生折射的能力越强。通过这个原理，将一个完整的激光波前在空间上分成许多微小的部分，每一部分被相应的小透镜聚焦在焦平面上，光斑进行重叠，从而实现在特定区域将光均匀化。将该蓝宝石玻璃透镜应用在紫外LED封装装置上，降低深紫外LED封装光学窗口‑空气界面之间的全反射损失，将经过透镜的光聚焦在焦平面上，同时增加发射光的耦合能力，均匀紫外LED的出光强度。
Description
技术领域
本发明涉及紫外LED制备领域，更具体地，涉及一种双面微透镜阵列制备方法及紫外LED封装装置。
背景技术
随着技术的发展，紫外LED的性能得到不断的提升，与目前常用的气体紫外光源相比较，紫外LED属于冷光源，具有寿命长、可靠性高、照射亮度均匀、效率高以及不含有毒物质的优点，在生物医疗、表面杀菌清洁、印刷光刻、光固化生产以及通信探测等领域中都具有重要的作用。
但是目前深紫外LED的发展面临许多挑战，传统的LED封装结构使紫外LED芯片的出光不均匀，不能满足紫外LED的高性能、高均匀度的使用的需求。因此，提高紫外LED封装器件的光线提取率以及出光均匀度，是紫外LED封装领域的研究重点。
公开号为CN106935695A公开了一种紫外LED器件，LED芯片设置于支架底部，方案中紫外LED芯片共晶倒装焊接于紫外LED器件内，再将石英玻璃盖板进行封盖，保持封闭环空间。但是，该石英玻璃盖板的光线提取率、出光均匀度的程度还不足以达到最好效果，有待进行提高。
发明内容
本发明为紫外LED封装器件的光线提取率以及出光均匀度，提供一种双面微透镜阵列制备方法及使用该双面微透镜阵列的深紫外LED封装结构，使用双面微透镜阵列结构的蓝宝石玻璃透镜，提高紫外LED芯片的出光均匀度，从而使其呈现出更好的发光性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种双面微透镜阵列制备方法，选用蓝宝石玻璃透镜，并进行以下制备步骤：S1将蓝宝石玻璃透镜一面进行抛光，并在抛光表面上通过等离子体化学气相沉积200nm厚的SiO2膜，处理温度为300℃；
S2旋涂700nm厚的正光刻胶，并且采用掩模版进行投影曝光，再使用步进光刻机投影曝光，曝光波长365nm，曝光时间290ms；
S3将正光刻胶位置显影50秒形成纳米孔，再通过等离子体蚀刻将图案转移到SiO2膜上，持续1分钟；
S4将强酸混合物加热至270℃后用来蚀刻蓝宝石，蚀刻时间为6分钟，然后通过氧等离子体蚀刻去除SiO2掩膜；
S5对蓝宝石玻璃透镜的另一面重复S1-S4操作，完成双面制备；
S6使用激光将具有纳米阵列的蓝宝石玻璃透镜切割划分成正方体单元，并通过使用含氟聚合物密封剂封装在深紫外LED上以形成密封结构。
通过使用微纳米阵列双面透镜使深紫外LED具有更好光均匀状态，基于几何光学的折射原理，光在两种透明介质交界处(如空气和玻璃)，将向折射率高的区域弯折。材料的折射率越高，入射光发生折射的能力越强。通过这个原理，将一个完整的激光波前在空间上分成许多微小的部分，每一部分被相应的小透镜聚焦在焦平面上，光斑进行重叠，从而实现在特定区域将光均匀化。
具体地，所述S3中，等离子体蚀刻在CF4与O2的混合气氛中进行。
具体地，所述强酸混合物为98％浓硫酸和84％浓磷酸溶液混合物，两种强酸的体积比为3：1。
同时，一种深紫外LED封装装置，包括陶瓷基座、紫外LED芯片以及上述加工完成的蓝宝石玻璃透镜，所述陶瓷基座设有凹槽，所述紫外LED芯片通过金锡共晶倒装焊接在凹槽中，紫外LED芯片的正负极与所述凹槽底面之间至少有两层金属层。陶瓷基座为AlN陶瓷基座，紫外LED芯片正负极与凹槽底面之间至少有两层导热导电性能良好的金属层，以实现紫外LED芯片的共晶倒装焊接。
采用蓝宝石玻璃透镜取代平常使用的石英平板玻璃，利用蓝宝石玻璃透镜上下表面制作均匀、大面积且易于控制的纳米阵列，可以降低深紫外LED封装光学窗口-空气界面之间的全反射损失，同时增加发射光的耦合能力，增强深紫外LED的光均匀度。
另外，所述凹槽边缘设有阶梯形结构，所述蓝宝石玻璃透镜安装于阶梯形结构上，并完全覆盖凹槽。蓝宝石玻璃透镜与凹槽阶梯形结构粘合固定。
进一步地，所述凹槽与所述蓝宝石玻璃透镜形成的密闭空间中填充有保护性气体，保护性气体为惰性气体或氮气。
进一步地，所述蓝宝石玻璃透镜的立方体单元朝向紫外LED芯片一面的透镜曲率半径为27nm，相对的一面的透镜曲率半径为22nm。因为曲率半径过大，会导致微透镜阵列层折射率渐变不明显，从而降低光照度和光强度。曲率半径过小，会导致微透镜阵列厚度增加，不利于光的透射，从而降低光照度和光强度。
进一步地，所述紫外LED芯片的光线主波长为260nm。
进一步地，所述立方体单元的透镜厚度为12nm。
进一步地，所述紫外LED芯片的外形尺寸为1mm X 1mm，底部为对称电极。对称电极与金属层焊接。
进一步地，所述陶瓷基座为氮化铝陶瓷基座。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明公开了提供一种双面微透镜阵列制备方法，通过该方法对选用的蓝宝石玻璃透镜进行处理，在上下表面形成纳米阵列，提高光的折射率。
该双面微透镜阵列的深紫外LED封装结构，使用双面微透镜阵列的蓝宝石玻璃透镜取代了石英平板玻璃，利用蓝宝石玻璃透镜上下表面制作均匀、大面积且易于控制的纳米阵列，可以降低深紫外LED封装光学窗口-空气界面之间的全反射损失，将经过透镜的光聚焦在焦平面上，同时增加发射光的耦合能力，均匀紫外LED的出光强度。微透镜阵列深紫外紫外LED封装结构还具有发光强度高、防静电释放损害以及高效可靠等优点。
附图说明
图1是实施例紫外LED封装结构示意图。
图2是蓝宝石玻璃透镜结构示意图。
图3是蓝宝石玻璃透镜侧视图。
图4是本例封装结构的仿真图。
图5是本例仿真实验的峰光强度数据图。
图6是本例仿真实验的峰辐照度数据图。
图7是对比例封装结构的仿真图。
图8是对比例仿真实验的峰光强度数据图。
图9是对比例仿真实验的峰辐照度数据图。
其中，1陶瓷基座，2紫外LED芯片，3蓝宝石玻璃透镜，4凹槽，5金属层，6阶梯形结构。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
实施例
如图1-3所示，本实施例提供了一种双面微透镜阵列制备方法，选用合适尺寸的蓝宝石玻璃透镜3，并对其进行以下制备步骤：
首先，将蓝宝石玻璃透镜3一面进行单面抛光，并在抛光表面上通过等离子体化学气相沉积200nm厚的SiO2膜，处理温度为300℃；然后，旋涂700nm厚的正光刻胶(PR)，并且采用掩模版进行投影曝光，随后使用步进光刻机投影曝光，曝光波长365nm，曝光时间290ms；接着将PR显影50秒形成纳米孔，再通过等离子体蚀刻将图案转移到SiO2膜上，持续1分钟，其中等离子体蚀刻在CF4与O2的混合气氛中进行；最后用98％浓硫酸和84％浓磷酸溶液的混合物加热至270℃后蚀刻蓝宝石，两种强酸的体积比为3：1，蚀刻时间为6分钟，然后通过氧等离子体蚀刻去除SiO2掩膜。
同理，对蓝宝石玻璃透镜3的另一面重复如上操作，完成蓝宝石玻璃透镜3的双面加工。完成加工后，使用激光将具有纳米阵列的蓝宝石玻璃透镜3切割成划分成多个正方体单元，并通过使用含氟聚合物密封剂封装在深紫外LED上以形成密封结构。
同时，本实施例还提供了一种深紫外LED封装装置，包括陶瓷基座1、紫外LED芯片2以及双面具有纳米阵列的蓝宝石玻璃透镜3，其中，陶瓷基座1为氮化铝陶瓷基座1(AlN)，陶瓷基座1设有凹槽4，凹槽4包括与水平面成预设角度的环形坡面，紫外LED芯片2的外形尺寸为1mm X 1mm，底部为对称电极。紫外LED芯片2位于凹槽4底部中央，凹槽4侧壁向外拔模扩张，避免阻隔紫外LED芯片2的光路传播，紫外LED芯片2的光线主波长为260nm。
本实施例中，紫外LED芯片2通过金锡共晶倒装焊接在凹槽4中，一般地，紫外LED芯片2的正负极与凹槽4底面之间有三层金属层5，金属层5包括了镀于紫外LED芯片2的正负极处的第一金属层5、镀于所述凹槽4底面处的第二金属层5以及位于第一金属层5和第二金属层5之间的第三金属层5，第一金属层5以及第二金属层5均为金膜层，第三金属层5为锡膜层，而且，第一金属层5的厚度为7-10um，第二金属层5的厚度为3-5um，第三金属层5为4-5um。
另外，凹槽4边缘设有阶梯形结构6，蓝宝石玻璃透镜3安装于阶梯形结构6上，蓝宝石玻璃透镜3完全覆盖凹槽4，而且两者之间形成的密闭空间，并填充有保护性气体，保护性气体可以为惰性气体或氮气。具体地，阶梯形结构6与带有纳米阵列的蓝宝石玻璃透镜3之间采用含氟聚合物密封剂作为无机粘结剂进行粘结，使凹槽4形成密封空间。
本实施例中，蓝宝石玻璃透镜3的立方体单元朝向紫外LED芯片2一面的透镜半径为27um，相对的一面的透镜半径为22um，立方体单元的透镜厚度为12um。蓝宝石玻璃透镜3的上下表面均具有纳米透镜阵列，降低深紫外LED封装光学窗口-空气界面之间的全反射损失，同时增加发射光的耦合能力，增强深紫外LED的光均匀度。
此外，本实施例对制备完成的蓝宝石玻璃透镜3和普通的蓝宝石平板玻璃分别作为紫外LED封装结构的盖板，其他参数保持一致，进行了ZMAX仿真对比实验。
将双面微透镜阵列的蓝宝石玻璃透镜3装于其中一个封装结构中，为本例；将蓝宝石平板玻璃装于另外一个封装结构中，为对比例。在距离玻璃面10cm处测两个结构的发光性能，数据如图4-9所示：
| 本例 | 对比例 | |
| 峰光强度 | 19.187W/球面度 | 11.309W/球面度 |
| 峰辐照度 | 0.00153W/mm<sup>2</sup> | 0.001135W/mm<sup>2</sup> |
因此可得出，本例的光强和照度与对比例相比更高，具有更好光均匀情况的原因归因于：
微透镜阵列层折射率渐变和图案阵列光耦合特性，对于纳米结构，透光率是纳米结构的几何形状和尺寸以及入射光的波长函数。因此，纳米阵列光耦合增强是渐变二维纳米结构和表面图案话连续球形形态的组合结果，可以有效扩大光子逃逸锥的范围，减少透镜-空气界面处的全反射损失。
基于几何光学的折射原理，光在两种透明介质交界处(如空气和玻璃)，将向折射率高的区域弯折。材料的折射率越高，入射光发生折射的能力越强。通过这个原理，将一个完整的激光波前在空间上分成许多微小的部分，每一部分被相应的小透镜聚焦在焦平面上，光斑进行重叠，从而实现在特定区域将光均匀化。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双面微透镜阵列制备方法，其特征在于：选用蓝宝石玻璃透镜，并进行以下制备步骤：
S1将蓝宝石玻璃透镜一面进行抛光，并在抛光表面上通过等离子体化学气相沉积200nm厚的SiO2膜，处理温度为300℃；
S2旋涂700nm厚的正光刻胶，并且采用掩模版进行投影曝光，再使用步进光刻机投影曝光，曝光波长365nm，曝光时间290ms；
S3将正光刻胶位置显影50秒形成纳米孔，再通过等离子体蚀刻将图案转移到SiO2膜上，持续1分钟；
S4将强酸混合物加热至270℃后用来蚀刻蓝宝石，蚀刻时间为6分钟，然后通过氧等离子体蚀刻去除SiO2掩膜；
S5对蓝宝石玻璃透镜的另一面重复S1-S4操作，完成双面制备；
S6使用激光将具有纳米阵列的蓝宝石玻璃透镜切割划分成正方体单元，并通过使用含氟聚合物密封剂封装在深紫外LED上以形成密封结构。
2.根据权利要求1所述双面微透镜阵列制备方法，其特征在于：所述S3中，等离子体蚀刻在CF4与O2的混合气氛中进行。
3.根据权利要求2所述双面微透镜阵列制备方法，其特征在于：所述强酸混合物为98％浓硫酸和84％浓磷酸溶液混合物，两种强酸的体积比为3：1。
4.一种深紫外LED封装装置，其特征在于：包括陶瓷基座、紫外LED芯片以及权利要求3所述蓝宝石玻璃透镜，所述陶瓷基座设有凹槽，所述紫外LED芯片通过金锡共晶倒装焊接在凹槽中，紫外LED芯片的正负极与所述凹槽底面之间至少有两层金属层；
所述凹槽边缘设有阶梯形结构，所述蓝宝石玻璃透镜安装于阶梯形结构上，并完全覆盖凹槽。
5.根据权利要求4所述深紫外LED封装装置，其特征在于：所述凹槽与所述蓝宝石玻璃透镜形成的密闭空间中填充有保护性气体。
6.根据权利要求5所述深紫外LED封装装置，其特征在于：所述蓝宝石玻璃透镜的立方体单元朝向紫外LED芯片一面的透镜曲率半径为27nm，相对的一面的透镜曲率半径为22nm。
7.根据权利要求6所述深紫外LED封装装置，其特征在于：所述紫外LED芯片的光线主波长为260nm。
8.根据权利要求7所述深紫外LED封装装置，其特征在于：所述立方体单元的透镜厚度为12nm。
9.根据权利要求8所述深紫外LED封装装置，其特征在于：所述紫外LED芯片的外形尺寸为1mm X 1mm，底部为对称电极。
10.根据权利要求9所述深紫外LED封装装置，其特征在于：所述陶瓷基座为氮化铝陶瓷基座。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110991333.5A CN113725345A (zh) | 2021-08-26 | 2021-08-26 | 一种双面微透镜阵列制备方法及紫外led封装装置 |
| US17/520,845 US20230069990A1 (en) | 2021-08-26 | 2021-11-08 | Method for preparing double-sided microlens array and deep ultraviolet led inorganic module packaging device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110991333.5A CN113725345A (zh) | 2021-08-26 | 2021-08-26 | 一种双面微透镜阵列制备方法及紫外led封装装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113725345A true CN113725345A (zh) | 2021-11-30 |
Family
ID=78678307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110991333.5A Pending CN113725345A (zh) | 2021-08-26 | 2021-08-26 | 一种双面微透镜阵列制备方法及紫外led封装装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230069990A1 (zh) |
| CN (1) | CN113725345A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114904022A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-08-16 | 厦门大学 | 一种大面积深紫外固态面光源及杀菌装置 |
| CN115134500A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-09-30 | 电子科技大学 | 保护玻璃、探测器、光场传感器、光场相机及耦合方法 |
| CN117293257A (zh) * | 2023-11-27 | 2023-12-26 | 徐州稻源龙芯电子科技有限公司 | 一种高光源利用率的紫外led封装结构及制备方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006135130A1 (en) * | 2005-06-15 | 2006-12-21 | Lg Chem, Ltd. | Light emitting diode device using electrically conductive interconnection section |
| US9147812B2 (en) * | 2008-06-24 | 2015-09-29 | Cree, Inc. | Methods of assembly for a semiconductor light emitting device package |
| WO2013133594A1 (en) * | 2012-03-05 | 2013-09-12 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Light-emitting device and method of manufacturing the same |
| JP6490932B2 (ja) * | 2013-09-16 | 2019-03-27 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | 発光素子パッケージ |
| US11084318B2 (en) * | 2018-02-15 | 2021-08-10 | Hetal B. Kurani | Multifunctional writing device for automatic exam proctoring and grading |
-
2021
- 2021-08-26 CN CN202110991333.5A patent/CN113725345A/zh active Pending
- 2021-11-08 US US17/520,845 patent/US20230069990A1/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114904022A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-08-16 | 厦门大学 | 一种大面积深紫外固态面光源及杀菌装置 |
| CN115134500A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-09-30 | 电子科技大学 | 保护玻璃、探测器、光场传感器、光场相机及耦合方法 |
| CN115134500B (zh) * | 2022-06-29 | 2023-10-24 | 电子科技大学 | 保护玻璃、探测器、光场传感器、光场相机及耦合方法 |
| CN117293257A (zh) * | 2023-11-27 | 2023-12-26 | 徐州稻源龙芯电子科技有限公司 | 一种高光源利用率的紫外led封装结构及制备方法 |
| CN117293257B (zh) * | 2023-11-27 | 2024-02-06 | 徐州稻源龙芯电子科技有限公司 | 一种高光源利用率的紫外led封装结构及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20230069990A1 (en) | 2023-03-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113725345A (zh) | 一种双面微透镜阵列制备方法及紫外led封装装置 | |
| US11994766B2 (en) | Backlight module, method of manufacturing the same, display device | |
| US8564004B2 (en) | Complex primary optics with intermediate elements | |
| US7737636B2 (en) | LED assembly with an LED and adjacent lens and method of making same | |
| TWI608636B (zh) | 具非對稱性光形的發光裝置及其製造方法 | |
| WO2019080536A1 (zh) | 背光模组、显示屏及终端 | |
| JP2008503900A (ja) | 改良光出力を提供する縦型半導体装置 | |
| JP2012212019A (ja) | 光学要素アレイの製造方法、光学要素アレイ、レンズユニット、及びカメラモジュール | |
| US10141479B1 (en) | Light-emitting package structure provided with predetermined view angle | |
| CN1629656A (zh) | 具有直射光控制部分的透镜基板及其制造方法、透射屏和背面投影仪 | |
| JP2018531414A6 (ja) | 広角レンズ、および、それを備えた光学アセンブリ | |
| JP2018531414A (ja) | 広角レンズ、および、それを備えた光学アセンブリ | |
| CN111146315B (zh) | 一种全无机封装的倒装uv-led器件及制作方法 | |
| CN108550677A (zh) | 一种紫外led封装器件 | |
| JP2016143881A (ja) | 発光ダイオードのパッケージ構造及びパッケージ方法 | |
| TW202221391A (zh) | 發光裝置、背光板及顯示面板 | |
| CN216250784U (zh) | 一种深紫外led封装结构 | |
| KR20190006204A (ko) | 패터닝된 색 변환 매질을 포함하는 소자들 및 이의 형성 방법들 | |
| TWI624968B (zh) | 可提供預定視角的發光二極體封裝結構、發光二極體封裝模組、及其成形方法 | |
| CN102169946A (zh) | 一种led照明装置及其制造方法 | |
| TW202306148A (zh) | 高像素密度結構及其製造方法 | |
| JP2004069790A (ja) | 凹部付き基板の製造方法、凹部付き基板、マイクロレンズ用凹部付き基板、マイクロレンズ基板、液晶パネル用対向基板、液晶パネルおよび投射型表示装置 | |
| TW200527719A (en) | High power LED flattening package structure | |
| CN216924057U (zh) | 一种深紫外led器件 | |
| CN104600169B (zh) | 用于倒装led芯片的双面图形化衬底及其制作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |