[發(fā)明專利]一種深紫外LED封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法

有效

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• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN108389951B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚禹;鄭遠(yuǎn)志;陳向東;梁旭東
• 申請（專利權(quán)）人: 馬鞍山杰生半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L33/48
• 分類號: H01L33/48;H01L33/62;H01L33/44;H01L33/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 楊澤;劉芳

本發(fā)明提供一種深紫外LED封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，封裝結(jié)構(gòu)包括：深紫外LED芯片和具有開口向上的下凹空腔的支架，空腔的內(nèi)底壁上包括附著第一金屬層的第一涂覆區(qū)和第二金屬層的第二涂覆區(qū)，第一涂覆區(qū)和第二涂覆區(qū)間隔設(shè)置且電學(xué)相異，深紫外LED芯片跨設(shè)在第一金屬層和第二金屬層之間；減反層，減反層附著在深紫外LED芯片表面；透光絕緣層，透光絕緣層附著于第一金屬層和第二金屬層的外表面中未與深紫外LED芯片接觸的區(qū)域；透光蓋板，透光蓋板覆蓋在支架的開口處。該深紫外LED封裝結(jié)構(gòu)可改善高溫下金屬材料因裸露而造成氧化、腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，并且改善了LED芯片發(fā)光面因材料界面折射率差異大而導(dǎo)致的全反射現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及LED封裝技術(shù)，尤其涉及一種深紫外LED封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，屬于半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

紫外光依據(jù)波段通常可以劃分為：UVA(320-400nm)、UVB(280-320nm)、UVC(200-280nm)以及真空紫外VUV(10-200nm)。

基于三族氮化物(Ⅲ-nitride)材料的紫外發(fā)光二極管(UV LED)在殺菌消毒、聚合物固化、生化探測、非視距通訊及特種照明等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。相比較傳統(tǒng)紫外光源汞燈，具備環(huán)保、小巧便攜、低功耗、低電壓等諸多優(yōu)勢。近年來收到越來越多的關(guān)注和重視。

眾所周知，紫外光在空氣中的傳播距離短，容易被其他材料所吸收，因此，在深紫外LED芯片的封裝中，應(yīng)避免不當(dāng)?shù)姆庋b材料或封裝結(jié)構(gòu)對紫外光線的遮擋和吸收。尤其不能像常規(guī)藍(lán)光LED芯片的封裝一樣采用灌膠填充的方式對支架和芯片進(jìn)行密封，因?yàn)橛袡C(jī)材質(zhì)的膠水將會對芯片發(fā)出紫外光產(chǎn)生強(qiáng)烈吸收而導(dǎo)致封裝器件光功率的損耗。而通常的做法是，將深紫外芯片固定并焊接在支架碗杯內(nèi)，提供一光學(xué)透鏡，例如藍(lán)寶石或者石英透鏡，固定在支架的圍壩頂部，形成一半密封結(jié)構(gòu)。這一密封結(jié)構(gòu)可以提供足夠的機(jī)械強(qiáng)度用來保護(hù)芯片，但是它無法阻隔空氣進(jìn)入內(nèi)部，并且這種結(jié)構(gòu)有著顯而易見的光學(xué)設(shè)計(jì)缺陷，具體而言，由芯片內(nèi)部所發(fā)出的紫外光線將需要穿過LED芯片內(nèi)部-空氣-光學(xué)透鏡-空氣而射出，相比較灌膠封裝結(jié)構(gòu)下的LED芯片-膠水-空氣模式，光線需要穿過的界面增多，且由于界面兩側(cè)材料之折射率差異過大，尤其是芯片-空氣界面，它的折射率差異將遠(yuǎn)大于芯片-膠水界面，將導(dǎo)致多數(shù)光線被全反射回材料內(nèi)部而無法射出。

通常情況下，鑒于電流輸運(yùn)、焊接、反射光線以及散熱的需要，LED封裝所用的支架，內(nèi)杯表面通常會鍍有一金屬層，或金屬疊層，例如鋁、銀、金等等，目標(biāo)芯片被固定并焊接于其上，金屬鍍層提供目標(biāo)芯片電學(xué)連接，將芯片工作中產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出，并提供有效的反射效果用于增強(qiáng)封裝器件的出光。與外量子效率已高達(dá)85％以上的InGaN基藍(lán)光LED相比，目前AlGaN基紫外LED的發(fā)光功率和光電轉(zhuǎn)換效率還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能令人滿意，這就致使紫外LED芯片在工作過程中將產(chǎn)生遠(yuǎn)多于藍(lán)光LED芯片的熱量。而對于金屬鍍層來講，長時間高溫狀態(tài)以及深紫外光線的照射，將使得金屬鍍層性能受到嚴(yán)重影響。例如加劇氧化還原反應(yīng)的發(fā)生，或者加劇金屬材料被空氣中的酸性物質(zhì)腐蝕程度，尤其是金屬鋁、銀等化學(xué)屬性活潑金屬，隨著氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行，金屬鍍層的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，以及反射率指標(biāo)將顯著下降，大幅縮短了封裝器件的使用壽命。而采用金、鉑等惰性金屬，雖然可以減緩金屬的裂化現(xiàn)象，但是它們在紫光及紫外光波段區(qū)間的反射率并不理想，明顯不是深紫外LED支架反射層金屬的理想材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種深紫外LED封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，旨在改善并解決現(xiàn)有封裝結(jié)構(gòu)下材料界面多、材料折射率差異大而導(dǎo)致全反射現(xiàn)象嚴(yán)重，同時解決由于封裝支架內(nèi)金屬鍍層裸露而導(dǎo)致高溫下易劣化，導(dǎo)電、導(dǎo)熱及反射性能下降，影響封裝器件可靠性和壽命的問題。

本發(fā)明提供一種深紫外LED封裝結(jié)構(gòu)，包括：