[發(fā)明專利]一種紫外發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110261566.6
• 申請(qǐng)日: 2011-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN102983245A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武帥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島杰生電氣有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/48
• 分類號(hào): H01L33/48;H01L33/56;H01L33/52
• 代理公司: 青島聯(lián)智專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 37101
• 代理人: 邵新華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固態(tài)半導(dǎo)體發(fā)光器件的封裝工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種紫外發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

對(duì)于紫外線光源產(chǎn)品來說，其發(fā)光波長一般從200納米到350納米之間，這些短波長發(fā)光光源可以應(yīng)用在空氣或者水的凈化處理、皮膚病的治療、生物檢測(cè)以及軍事通訊等領(lǐng)域。而且，通常這個(gè)波段的紫外光源器件的應(yīng)用環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，有可能需要在水下工作，或者在惡劣的氣候甚至高低壓等條件下工作，因此對(duì)于這個(gè)波段的紫外線光源器件的封裝要求也很特殊，必須能夠保證在特殊條件下紫外光源不會(huì)受到外界環(huán)境的干擾，保持其穩(wěn)定的工作狀態(tài)。另外，不同的應(yīng)用環(huán)境對(duì)于紫外線光源器件的出光角度要求也是不一樣的，比如水和空氣的消毒凈化需要大發(fā)射角度，而光譜分析測(cè)試則需要聚光小角度，因此有必要因需設(shè)計(jì)。

傳統(tǒng)的紫外線光源產(chǎn)品都是由水銀燈或者高壓汞燈來提供，但是由于這些傳統(tǒng)光源有著體積大、壽命短、有毒有害物質(zhì)污染環(huán)境和人體安全、耗能高等缺點(diǎn)，因此，近年來開始了基于半導(dǎo)體材料的固態(tài)半導(dǎo)體紫外或短波長發(fā)光二極管的研究，并出現(xiàn)了可以發(fā)射紫外光線的二極管芯片。

通常，一個(gè)傳統(tǒng)的發(fā)光二極管要作為獨(dú)立的光源使用，為了更為有效的獲取出光效率，提高散熱能力，并對(duì)發(fā)光芯片及電極進(jìn)行有效的保護(hù)，需要將發(fā)光芯片24封裝在塑膠透鏡38與金屬基板20（或陶瓷基板）結(jié)合形成的腔室中，如圖1所示。為了提高出光效率，還需要進(jìn)一步在所述腔室中注入一種有機(jī)樹脂，以覆蓋在發(fā)光芯片24的上面，并充滿整個(gè)腔室。這是目前可見光發(fā)光二極管所廣泛使用的封裝方式。

但是，對(duì)于紫外發(fā)光二極管來說，圖1所示的傳統(tǒng)可見光發(fā)光二極管的封裝方式并不適用，原因之一是可見光發(fā)光二極管封裝所使用的塑膠透鏡對(duì)紫外線具有強(qiáng)烈的吸光性，這些有機(jī)材料構(gòu)成的塑膠在紫外線照射下會(huì)發(fā)生反應(yīng)變質(zhì)，變得不再透明，從而使得紫外光線無法透過封裝材料發(fā)射到空氣中。若去除塑膠透鏡38，則又有悖于二極管光源的封裝原則，失去了對(duì)二極管芯片的保護(hù)，使其易發(fā)生氧化反應(yīng)，無法繼續(xù)使用。

為了解決紫外發(fā)光二極管的封裝問題，有人提出了一種使用無機(jī)液態(tài)玻璃膠2涂覆在發(fā)光二極管晶粒1上，以形成隔離保護(hù)層，然后再灌注環(huán)氧樹脂3的封裝方法，如圖2所示。采用這種封裝結(jié)構(gòu)，由于目前世界上現(xiàn)有的環(huán)氧樹脂材料在紫外線的輻照下很快就會(huì)變質(zhì)，因此也不利于紫外光線的透射。而且這種封裝形式也比較脆弱，很難在水下以及高低壓條件下確保光源能夠穩(wěn)定正常的工作。

因此，如何設(shè)計(jì)一種穩(wěn)定的抗干擾能力強(qiáng)的紫外發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，以保證在任何環(huán)境條件下紫外光源都能正常使用，是目前迫切需要解決的一項(xiàng)主要問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種牢固實(shí)用的紫外發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，以解決傳統(tǒng)二極管的封裝方式氣密性差、穩(wěn)定性差、不能適應(yīng)惡劣應(yīng)用環(huán)境的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種紫外發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)多管腳的TO型金屬管座和一個(gè)金屬管帽，在所述金屬管座上安裝有發(fā)射紫外光線的發(fā)光芯片，所述發(fā)光芯片的正負(fù)電極通過導(dǎo)線分別對(duì)應(yīng)焊接在金屬管座的正負(fù)極管腳上；所述金屬管帽固定在金屬管座上，在金屬管帽上安裝有透光窗體，所述透光窗體在紫外波段有大于50%的透過率。

進(jìn)一步的，所述透光窗體為平板透明窗體或者為透鏡，例如半球透鏡或者全球透鏡，且在金屬管帽上的安裝位置與發(fā)光芯片的出光面正對(duì)。

為了避免透光窗體在紫外光線的照射下變質(zhì)，阻礙紫外光線的向外透射，本發(fā)明優(yōu)選采用硬質(zhì)抗衰老材料制作所述的透光窗體，比如藍(lán)寶石或者石英玻璃等材料，或者其他無機(jī)材質(zhì)，以避免對(duì)紫外光線造成衰減。

又進(jìn)一步的，所述發(fā)光芯片采用導(dǎo)電膠貼片的方式或者回流焊的方式固定在金屬管座上。

再進(jìn)一步的，所述透光窗體與金屬管帽采用熔融焊接的方式密封成型；所述金屬管帽與金屬管座通過高壓壓焊的方式密封在一起，以提高紫外發(fā)光二極管的氣密性。

為了提高紫外光線的出光率，在所述金屬管帽與金屬管座形成的腔室內(nèi)安裝有用于將發(fā)光芯片發(fā)出的紫外光線反射到透光窗體的反光杯。

為了將發(fā)光芯片產(chǎn)生的熱量迅速地散發(fā)出去，以提高發(fā)光芯片的工作效率，優(yōu)選在所述金屬管座上進(jìn)一步安裝一個(gè)散熱裝置，以達(dá)到冷卻發(fā)光芯片的效果。