CN213660405U - 一种深紫外与可见光双波长led封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于半导体制造技术领域，具体涉及一种深紫外与可见光双波长LED封装结构。包括陶瓷基板、金属围坝、石英盖板、深紫外LED芯片、可见光LED芯片、上表面导电金属焊盘和下表面导电金属焊盘；所述的深紫外LED芯片、可见光LED芯片焊接在上表面导电金属焊盘，所述上表面导电金属焊盘和下表面导电金属焊盘通过导电柱连接，所述石英盖板位于金属围坝上部，所述金属围坝内壁与陶瓷基板呈一定倾斜角度。本实用新型提供了一种LED封装结构，通过采用带有倾斜角度的铝合金材质金属围坝作为封装的侧壁结构，来提高深紫外光的反射率。

Description

一种深紫外与可见光双波长LED封装结构

技术领域

本发明属于半导体制造技术相关领域，具体涉及一种深紫外与可见光双波长LED封装结构。

背景技术

基于AlGaN(氮化镓铝)材料的深紫外发光二极管(UV-LED)，相比于传统紫外光源，具有体积小、重量轻、寿命长、绿色环保、可频繁开关等优点。近年来深紫外LED在消毒方面得到广泛应用，例如净水消毒、空气消毒、物体表面消毒等。

但与可见光LED不同，目前AlGaN基深紫外LED正处于技术发展期，存在深紫外LED芯片的内量子效率低以及现有深紫外LED封装结构出光效率低等问题。现有的封装结构内壁与基板相互垂直，存在较多内部反射，深紫外LED芯片发出的光只有向上方向的光才能够透过石英盖板。现有封装主要采用环氧树脂、硅胶等有机聚合物材料粘结石英盖板和封装结构侧壁，然而长时间紫外辐照容易导致粘结材料的辐射老化而丧失气密性。因此需要进一步改善深紫外LED封装结构，以增强深紫外LED芯片所产生的紫外线的出光率和减缓封装粘结材料和粘结方式的老化失效问题。

此外，在深紫外LED表面消毒应用中，存在将深紫外LED芯片和可见光LED芯片封装于同一个结构中的需求，以实现通过发出可见光来指示紫外消毒器的辐照区域。

实用新型内容

1.要解决的问题

针对现有技术存在的深紫外LED封装结构出光效率低等问题，本实用新型提供了一种LED封装结构，通过在基板上下表面分别设计四块金属导电焊盘，实现深紫外LED芯片与可见光LED芯片的独立开关控制，通过采用带有倾斜角度的铝合金材质金属围坝作为封装的侧壁结构，来提高深紫外光的反射率；同时，针对现有的封装粘结材料和粘结方式容易产生老化失效问题，本实用新型通过在石英盖板边缘镀银以减缓粘结材料的紫外金属老化问题。

2.技术方案

为了解决上述问题，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提供了一种深紫外与可见光双波长LED封装结构，包括陶瓷基板、金属围坝、石英盖板、深紫外LED芯片、可见光LED芯片、上表面导电金属焊盘和下表面导电金属焊盘；所述的深紫外LED芯片、可见光LED芯片焊接在上表面导电金属焊盘，所述上表面导电金属焊盘和下表面导电金属焊盘通过导电柱连接，所述石英盖板位于金属围坝上部，所述金属围坝内壁与陶瓷基板呈一定倾斜角度。

优选的方案，所述金属围坝内壁与陶瓷基板的倾斜角度在45°～60°。

优选的方案，所述金属围坝的上方设有用于承托固定石英盖板的承托结构，和/或所述的石英盖板为圆形，其侧壁表面具有金属镀层。优选地为镀银或镀铜。

优选的方案，所述承托结构为台阶结构，和/或所述石英盖板与金属围坝的缝隙之间具有通过铜锡金属焊料粘结形成的粘结层结构。

优选的方案，石英盖板与金属围坝的缝隙之间通过金属焊料或环氧树脂进行密封粘结。

优选的方案，所述石英盖板的下表面具有AF2400特氟龙树脂层。AF2400对紫外线具有良好的稳定性和透过率以及较低的折射率，可以降低石英盖板对紫外线的全反射。

优选的方案，所述的AF2400特氟龙树脂层厚度为50～100μm，和/或所述的金属围坝为铝合金材质，其高度为2～2.5mm。

优选的方案，所述的陶瓷基板的上表面分别设有第一导电金属焊盘、第二导电金属焊盘、第三导电金属焊盘和第四导电金属焊盘，下表面导电金属焊盘分别设有第五导电金属焊盘、第六导电金属焊盘、第七导电金属焊盘和第八导电金属焊盘，所述的第一导电金属焊盘和第五导电金属焊盘、第二导电金属焊盘和第六导电金属焊盘、第三导电金属焊盘和第七导电金属焊盘之间，第四导电金属焊盘和第八导电金属焊盘分别通过导电柱连接。

优选的方案，所述封装结构还包括第一齐纳管和第二齐纳管，所述的深紫外LED芯片和第一齐纳管并联焊接在第一导电金属焊盘和第二导电金属焊盘之间，形成一个回路；所述的可见光LED芯片和第二齐纳管并联焊接在第三导电金属焊盘和第四导电金属焊盘之间，形成另一个回路。通过在陶瓷基底下表面的第五导电金属焊盘和第六导电金属焊盘、第七导电金属焊盘和第八导电金属焊盘施加启动电压，即可实现深紫外LED芯片和可见光LED芯片的发光。

优选的方案，所述的深紫外LED芯片的中心波长为275±5nm，所述的可见光LED芯片的中心波长为450±5nm。

优选的方案，所述深紫外LED芯片位于陶瓷基板的正中心。所述上表面的第一导电金属焊盘、第二导电金属焊盘、第三导电金属焊盘和第四导电金属焊盘的设计，使得深紫外LED芯片可以布局在陶瓷基板的正中心，可见光LED芯片布局在陶瓷基板的一侧。

优选的方案，所述的石英盖板为圆形，厚度为1mm；侧壁表面通过磁控溅射形成一层金属镀层，优选地为镀银或镀铜，在石英盖板与金属围坝的缝隙之间通过金属焊料或环氧树脂进行密封粘结。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)现有技术中针对深紫外LED芯片的封装，采用的陶瓷贴片封装方式，其侧壁与基板垂直，且侧壁表面为黄色的镀金层或铜镍合金层，导致深紫外LED芯片侧面发出的光在封装内部被大量吸收，本实用新型以对深紫外反射率较好的铝合金作为侧壁，同时以侧壁表面与基板呈45°～60°角的设计，来增强深紫外线的出光率。

(2)本实用新型的装置通过在石英盖板侧壁表面磁控溅射形成金属镀层，同时在金属围坝上设计台阶结构承托石英盖板，可以阻挡深紫外光对石英盖板与金属围坝之间粘结层材料的照射。同时，通过在石英盖板的下表面涂覆折射率低、稳定性高和紫外透过率好的AF2400特氟龙树脂来降低石英表面的全反射，增加出光率。

(3)本实用新型的封装结构将深紫外LED芯片和可见光LED芯片封装于同一集成结构，可以为其深紫外LED表面消毒中的应用提供较大的便利，本实用新型的装置可以实现通过发出可见光来指示紫外消毒器的辐照区域。

附图说明

图1为一种深紫外与可见光双波长LED封装结构的***图；

图2为一种深紫外与可见光双波长LED封装结构的俯视图；

图3为一种深紫外与可见光双波长LED封装结构的侧面剖视图；

图4为一种深紫外与可见光双波长LED封装结构的底视图；

图中：1、陶瓷基板；2、金属围坝；3、石英盖板；31、金属镀层，32、粘结层，4、导电柱，5、深紫外LED芯片；6、可见光LED芯片；7a、第一齐纳管；7b、第二齐纳管；8、上表面导电金属焊盘；9、下表面导电金属焊盘；8A、第一导电金属焊盘；8B、第二导电金属焊盘；8C、第三导电金属焊盘；8D、第四导电金属焊盘；9a、第五导电金属焊盘；9b、第六导电金属焊盘；9c、第七导电金属焊盘；9d、第八导电金属焊盘。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

本实施例提供了一种深紫外与可见光双波长LED的封装结构，如图1-图4所示，封装结构包括陶瓷基板1、金属围坝2、石英盖板3、深紫外LED芯片5、可见光LED芯片6、第一齐纳管7a、第二齐纳管7b、上表面导电金属焊盘8和下表面导电金属焊盘9；所述的陶瓷基板的上表面分别设有四块导电金属焊盘，分别为：第一导电金属焊盘8A、第二导电金属焊盘8B、第三导电金属焊盘8C和第四导电金属焊盘8D，下表面导电金属焊盘9分别设有四块对应的导电金属焊盘，分别为：第五导电金属焊盘9a；第六导电金属焊盘9b、第七导电金属焊盘9c和第八导电金属焊盘9d，所述的第一导电金属焊盘8A和第五导电金属焊盘9a之间、第二导电金属焊盘8B和第六导电金属焊盘9b之间、第三导电金属焊盘8C和第七导电金属焊盘9c之间，第四导电金属焊盘8D和第八导电金属焊盘9d之间分别通过导电柱4连接。

所述的深紫外LED芯片5和第一齐纳管7a并联焊接在第一导电金属焊盘8A和第二导电金属焊盘8B之间；所述的可见光LED芯片6和第二齐纳管7b并联焊接在第三导电金属焊盘8C和第四导电金属焊盘8D之间。通过在下表面的第五导电金属焊盘9a与第六导电金属焊盘9b之间、第七导电金属焊盘9c和第八导电金属焊盘9d之间施加电压，即可实现深紫外LED芯片和可见光LED芯片的发光，并联齐纳管的作用在于防止反向电压对LED芯片的损伤。

所述的深紫外LED芯片5的中心波长为275±5nm，所述的可见光LED芯片的中心波长为450±5nm。

所述的上表面的第一导电金属焊盘8A、第二导电金属焊盘8B、第三导电金属焊盘8C和第四导电金属焊盘8D的结构设置，使得深紫外LED芯片5可以布局在陶瓷基板1的正中心，可见光LED芯片6布局在陶瓷基板1的一侧。

所述的金属围坝2为铝合金材质，其高度为2mm，金属围坝2的内壁与陶瓷基板1呈45°角；金属围坝2的上方设有台阶，用于承托固定石英盖板3。

所述的石英盖板3为圆形，厚度为1mm；侧壁表面通过磁控溅射形成一层金属镀层31，优选地为镀银，在石英盖板3与金属围坝2的缝隙之间通过铜锡金属焊料粘结形成粘结层32。

所述的石英盖板3的下表面涂覆AF2400特氟龙树脂，厚度为50～100μm，AF2400特氟龙树脂对紫外线具有良好的稳定性和透过率以及较低的折射率，可以降低石英盖板对紫外线的全反射。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，区别是在于：

所述金属围坝2，其高度为2.5mm，内壁与陶瓷基板1呈60°角；所述的石英盖板3侧壁表面通过磁控溅射形成一层金属镀层31，优选地为镀银，在石英盖板3与金属围坝2的缝隙之间通过环氧树脂粘结形成粘结层32。

Claims (10)

1.一种深紫外与可见光双波长LED封装结构，其特征在于：包括陶瓷基板(1)、金属围坝(2)、石英盖板(3)、深紫外LED芯片(5)、可见光LED芯片(6)、上表面导电金属焊盘(8)和下表面导电金属焊盘(9)；所述的深紫外LED芯片(5)、可见光LED芯片(6)焊接在上表面导电金属焊盘(8)，所述上表面导电金属焊盘(8)和下表面导电金属焊盘(9)通过导电柱(4)连接，所述石英盖板(3)位于金属围坝(2)上部，所述金属围坝(2)内壁与陶瓷基板(1)呈一定倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的深紫外与可见光双波长LED封装结构，其特征在于：所述金属围坝(2)内壁与陶瓷基板(1)的倾斜角度在45°～60°。

3.根据权利要求1或2所述的深紫外与可见光双波长LED封装结构，其特征在于：所述金属围坝(2)的上方设有用于承托固定石英盖板(3)的承托结构，和/或所述的石英盖板(3)为圆形，其侧壁表面具有金属镀层(31)。

4.根据权利要求3所述的深紫外与可见光双波长LED封装结构，其特征在于：所述承托结构为台阶结构，和/或所述石英盖板(3)与金属围坝(2)的缝隙之间具有通过铜锡金属焊料粘结形成的粘结层(32)结构。

5.根据权利要求3所述的深紫外与可见光双波长LED封装结构，其特征在于：所述石英盖板(3)的下表面具有AF2400特氟龙树脂层。

6.根据权利要求5所述的深紫外与可见光双波长LED封装结构，其特征在于：所述的AF2400特氟龙树脂层厚度为50～100μm，和/或所述的金属围坝(2)为铝合金材质，其高度为2～2.5mm。

7.根据权利要求3所述的深紫外与可见光双波长LED封装结构，其特征在于：所述的陶瓷基板(1)的上表面导电金属焊盘(8)分别设有第一导电金属焊盘(8A)、第二导电金属焊盘(8B)、第三导电金属焊盘(8C)和第四导电金属焊盘(8D)，下表面导电金属焊盘(9)分别设有第五导电金属焊盘(9a)、第六导电金属焊盘(9b)、第七导电金属焊盘(9c)和第八导电金属焊盘(9d)，所述的第一导电金属焊盘(8A)和第五导电金属焊盘(9a)之间、第二导电金属焊盘(8B)和第六导电金属焊盘(9b)之间、第三导电金属焊盘(8C)和第七导电金属焊盘(9c)之间，第四导电金属焊盘(8D)和第八导电金属焊盘(9d)之间分别通过导电柱(4)连接。

8.根据权利要求7所述的深紫外与可见光双波长LED封装结构，其特征在于：所述封装结构还包括第一齐纳管(7a)和第二齐纳管(7b)，所述的深紫外LED芯片(5)和第一齐纳管(7a)并联焊接在第一导电金属焊盘(8A)和第二导电金属焊盘(8B)之间；所述的可见光LED芯片(6)和第二齐纳管(7b)并联焊接在第三导电金属焊盘(8C)和第四导电金属焊盘(8D)之间。

9.根据权利要求1或2所述的深紫外与可见光双波长LED封装结构，其特征在于：所述的深紫外LED芯片(5)的中心波长为275±5nm，所述的可见光LED芯片(6)的中心波长为450±5nm。

10.根据权利要求8所述的深紫外与可见光双波长LED封装结构，其特征在于：所述深紫外LED芯片(5)位于陶瓷基板(1)的正中心。

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