一种紫外LED封装结构及其制备方法技术

本发明专利技术属于半导体封装技术领域，公开一种紫外LED封装结构，包括：LED支架、紫外LED芯片、粘合层和无机玻璃，通过粘合层将LED支架与无机玻璃相连接实现密封功能。其中：粘合层包括有机粘合剂模块、紫外吸光剂模块和干燥剂模块，有机粘合剂模块将LED支架与无机玻璃相连接，紫外吸光剂模块用于阻隔紫外LED芯片发出的紫外光线对有机粘合剂的老化衰退影响，干燥剂模块用于阻隔外部空气环境的水汽成分，保护紫外LED芯片不受其影响。本发明专利技术解决了紫外LED封装结构中有机粘合剂易受紫外光照射的老化问题和紫外LED芯片易受空气水汽干扰的失效问题，有效提高了紫外LED的稳定性。本发明专利技术还提供一种紫外LED封装结构制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种紫外LED封装结构及其制备方法
本专利技术涉及一种半导体封装
，具体涉及一种紫外LED封装结构及其制备方法。
技术介绍
为了保护全球生态环境，原来占据主要市场的汞灯紫外光源将逐渐退出历史舞台，取而代之的是环保节能的紫外LED固态光源，这对于紫外LED产业是一个重要历史发展契机。紫外LED，主要指发光波长短于410nm的一类发光LED的统称，根据其发光波长，可以分为3类：(1)近紫外(UVA)：410-320nm，(2)中紫外(UVB)：320-280nm，(3)深紫外(UVC)：280-100nm。不同发光波长的紫外LED有着不同的应用场合，其市场潜力巨大。近紫外LED(UVA-LED)主要应用于全光谱照明、紫外固化、钞票防伪识别、色转换、3D打印和油墨印刷等领域；中紫外LED(UVB-LED)主要应用于植物生长、光触媒、环境净化和医疗应用方面，深紫外LED(UVC-LED)主要应用于杀菌消毒、水净化、传感器乃至光电离领域。目前，短波长的紫外LED的消毒杀菌作用引起了广泛关注。封装是影响LED器件性能的重要环节。对于白光LED器件，通常采用在LED芯片表面填充有机封装胶体，用于密封和保护LED芯片，不受外界水汽环境干扰。然而对于短波长的紫外光LED芯片，由于在紫外线的长时间照射下，有机高分子吸收能量较大的紫外光子，导致了有机高分子间的键链被破坏，容易使得有机封装胶体出现老化衰退现象，影响紫外LED器件的使用性能。为了提高紫外LED器件的稳定性，采用无机玻璃封装成为了研究一大热点。利用无机玻璃置于紫外LED顶部，防止外来环境对紫外LED芯片的损害。但由于无机玻璃无法做到直接与LED支架相连接，常见做法是加入中间的有机粘合剂，如硅胶、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等。有机粘合剂的加入解决了无机玻璃与LED支架相连接的难点，并且工艺流程简单适合大规模产业化，然而，在长时间的紫外照射下，有机粘合剂同样会存在紫外老化退化问题，造成了有机粘合剂形变甚至脱落的使用困境。除此之外，由于缺少类似白光LED器件封装所用的有机封装胶体，紫外LED芯片直接裸露于空气环境当中，容易受到空气中水汽环境侵蚀而失效。因此，如何设计一种封装成本低且稳定可靠的紫外LED封装结构仍是业界所要解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种紫外LED封装结构。本专利技术还提供一种紫外LED封装结构的制备方法。本专利技术的一种紫外LED封装结构采用如下的技术方案实现：一种紫外LED封装结构，包括：LED支架、紫外LED芯片、粘合层和无机玻璃；LED支架置于底层；紫外LED芯片置于LED支架内腔上表面，紫外LED芯片与LED支架内腔通孔金属电路相连；粘合层位于LED支架顶面，将LED支架与无机玻璃相连接实现密封；无机玻璃位于紫外LED的顶部，无机玻璃下表面与粘合层上表面相接。优选地，粘合层的宽度与LED支架顶面边缘宽度一致，包括：有机粘合剂模块、紫外吸光剂模块和干燥剂模块，有机粘合剂模块将LED支架与无机玻璃相连接，紫外吸光剂模块用于阻隔紫外LED芯片发出的紫外光线对有机粘合剂的老化衰退影响，干燥剂模块用于阻隔外部空气环境的水汽成分，保护紫外LED芯片不受其影响。优选地，有机粘合剂模块、紫外吸光剂模块和干燥剂模块并排相连，高度一致，并且有机粘合剂模块置于最外层，由外到内包括：有机粘合剂模块/紫外吸光剂模块/干燥剂模块、有机粘合剂模块/干燥剂模块/紫外吸光剂模块两种组合形式，其中：有机粘合剂模块宽度占粘合层比例为1/3-2/3，紫外吸收剂模块宽度占粘合层比例为1/6-1/3，干燥剂模块宽度占粘合层比例为1/6-1/3。优选地，有机粘合剂模块包括硅胶、聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料一种或者两种以上组合而成；紫外吸光剂模块由PDMS与紫外吸光粒子以一定质量比例混合而成，紫外吸光粒子包括氧化锌(ZnO)、二氧化钛(TiO2)、氧化铁(Fe2O3)一种或者两种以上组合，质量浓度为5-25wt％；干燥剂模块由PDMS与干燥粒子以一定比例混合而成，干燥粒子包括氧化钙(CaO)、无水氯化钙(CaCl2)、氧化铝(Al2O3)、硫酸钙(CaSO4)、硫酸钠(Na2SO4)一种或者两种以上组合，质量浓度为5-25wt％。优选地，LED支架设置有内腔通孔金属电路，分为正负两极，通孔金属电路的正极与紫外LED芯片的正极相连接，通孔金属电路的负极与紫外LED芯片的负极相连接；LED支架内腔表面设置有金属反光层，金属反光层由铝或者银组成，反射率为50-90％。优选地，紫外LED芯片形状为矩形，发光波长为250-410nm，高度为50-200μm。优选地，无机玻璃的形状与LED支架的底面形状一致，高度为0.5-3mm。本专利技术的一种紫外LED封装结构的制备方法采用如下的技术方案实现：一种紫外LED封装结构的制备方法，包括如下步骤：S1.固晶：采用固晶机将紫外LED芯片固定在LED支架内腔上表面中心处；S2.电气连接：将紫外LED芯片和LED支架内腔的金属电路相连；S3.准备有机粘合剂、紫外吸光剂、干燥剂，其中紫外吸光剂由PDMS与紫外吸光粒子以一定质量比例混合而成，并且加以真空脱泡处理；干燥剂由PDMS与干燥粒子以一定比例混合而成，并且加以真空脱泡处理；S4.印刷粘合层：利用模板印刷法，将有机粘合剂、紫外吸光剂、干燥剂印刷置于无机玻璃表面，形成有机粘合剂模块、紫外吸光剂模块、干燥剂模块，有机粘合剂模块、紫外吸光剂模块、干燥剂模块三者共同组成粘合层；S5.连接：将步骤S4获得的无机玻璃倒置放置于所述的LED支架顶面上，其中粘合层下表面与LED支架的顶面相连接，并且无机玻璃的四侧与LED支架四侧保持对齐；S6.加热固化，完成封装工艺。优选地，步骤S4中，有机粘合剂通过有机粘合剂印刷模板印刷置于无机玻璃表面、紫外吸光剂通过紫外吸光剂印刷模板印刷置于无机玻璃表面、干燥剂通过干燥剂印刷模板印刷置于无机玻璃表面；其中：有机粘合剂印刷模板预留有有机粘合剂模块形状通孔，紫外吸光剂印刷模板预留有紫外吸光剂模块形状通孔，干燥剂印刷模板预留有干燥剂模块形状通孔。有机粘合剂模块形状通孔、紫外吸光剂模块形状通孔和干燥剂模块形状通孔的宽度总和与LED支架顶面边缘宽度一致，厚度为0.5-3mm。优选地，步骤S6中，加热固化温度为80-180℃，时间为1-3h。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：(1)本专利技术的紫外LED封装结构通过设计粘合层的组成结构，制备含有机粘合剂模块/紫外吸光剂模块/干燥剂模块的粘合层，解决了在紫外LED封装结构中有机粘合剂易受紫外光照射的老化问题和紫外LED芯片易受空气水汽干扰的失效问题，有效提高了紫外LED的稳定性。(2)本专利技术的紫外LED封装结构制备工艺简单，适用于工业生产。附图说明图1为本专利技术实施例1中紫外LED芯片固晶于LED支架上的示意图；图2为本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紫外LED封装结构，其特征在于，包括：LED支架、紫外LED芯片、粘合层和无机玻璃；LED支架置于底层；紫外LED芯片置于LED支架内腔上表面，紫外LED芯片与LED支架内腔通孔金属电路相连；粘合层位于LED支架顶面，将LED支架与无机玻璃相连接实现密封；无机玻璃位于紫外LED的顶部，无机玻璃下表面与粘合层上表面相接。/n

【技术特征摘要】
1.一种紫外LED封装结构，其特征在于，包括：LED支架、紫外LED芯片、粘合层和无机玻璃；LED支架置于底层；紫外LED芯片置于LED支架内腔上表面，紫外LED芯片与LED支架内腔通孔金属电路相连；粘合层位于LED支架顶面，将LED支架与无机玻璃相连接实现密封；无机玻璃位于紫外LED的顶部，无机玻璃下表面与粘合层上表面相接。


2.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，粘合层的宽度与LED支架顶面边缘宽度一致，包括：有机粘合剂模块、紫外吸光剂模块和干燥剂模块，有机粘合剂模块将LED支架与无机玻璃相连接，紫外吸光剂模块用于阻隔紫外LED芯片发出的紫外光线对有机粘合剂的老化衰退影响，干燥剂模块用于阻隔外部空气环境的水汽成分，保护紫外LED芯片不受其影响。


3.根据权利要求2所述的LED封装结构，其特征在于，有机粘合剂模块、紫外吸光剂模块和干燥剂模块并排相连，高度一致，并且有机粘合剂模块置于最外层，由外到内包括有机粘合剂模块/紫外吸光剂模块/干燥剂模块、有机粘合剂模块/干燥剂模块/紫外吸光剂模块两种组合形式，其中：有机粘合剂模块宽度占粘合层比例为1/3-2/3，紫外吸收剂模块宽度占粘合层比例为1/6-1/3，干燥剂模块宽度占粘合层比例为1/6-1/3。


4.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，有机粘合剂模块包括硅胶、聚二甲基硅氧烷材料的一种或者两种以上组合而成；紫外吸光剂由聚二甲基硅氧烷与紫外吸光粒子以一定质量比例混合而成，紫外吸光粒子包括氧化锌、二氧化钛、氧化铁的一种或者两种以上组合而成，质量浓度为5-25wt％；干燥剂由聚二甲基硅氧烷与干燥粒子以一定比例混合而成，干燥粒子包括氧化钙、无水氯化钙、氧化铝、硫酸钙、硫酸钠一种或者两种以上组合而成，质量浓度为5-25wt％。


5.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，LED支架设置有内腔通孔金属电路，分为正负两极，通孔金属电路的正极与紫外LED芯片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁鑫锐，颜才满，汤勇，李宗涛，余彬海，余树东，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44