[發明專利]紫外發光元件及全無機封裝方法

有效

• 申請號: 202010145168.7
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111162154B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 孫雷蒙;楊丹;李坤;劉芳
• 申請（專利權）人: 華引芯（武漢）科技有限公司
• 主分類號: H01L33/48
• 分類號: H01L33/48;H01L33/54;H01L33/58
• 代理公司: 杭州宇信知識產權代理事務所(普通合伙) 33231
• 代理人: 張宇娟

本發明提供了一種紫外發光元件及全無機封裝方法，包括步驟：制作具有金屬鍍層的透鏡和基板，將UV?LED芯片固定于所述基板上，使用電阻焊工藝實現透鏡與基板的固定連接。通過巧妙設計透鏡結構，利用電阻焊工藝，實現透鏡與基板的準確定位和緊密結合，制作工藝簡單，成本低、污染小，可大批量生產。本發明還提供一種發光面積大發光角度大、可靠性高的紫外發光元件，由于不使用任何有機物，可大幅提高UV?LED的使用性能及壽命，實現真正的全無機封裝。

技術領域

本發明涉及半導體領域，特別是紫外發光元件及全無機封裝方法。

背景技術

2017年8月16日，《水俁公約》正式生效，公約要求締約國自2020年1月1日起，禁止生產及進出口含汞產品(含汞量超過5毫克的普通照明用途的熒光燈)。《水俁公約》的簽署與通過加速激勵了UV-LED市場在全球各地起飛，包括日本、中國 、歐盟等多個市場，不論是家用，還是工業用傳統燈管均需要使用UV-LED來替換。

傳統的UV-LED，采用有機膠水封裝，而UV-LED芯片發出的紫外光輻射會導致膠體黃化，降低UV-LED封裝器件的的使用壽命。

近些年陸續有采所謂全無機封裝或半無機封裝等技術來封裝UV-LED芯片。其中，半無機封裝使用有機硅膠或環氧樹脂將石英透鏡黏附到陶瓷基板上。全無機封裝主要是在石英透鏡底部蒸鍍金屬，再通過錫膏或者納米銀膠等材料將透鏡黏附到陶瓷基板。可見，半無機封裝使用有機膠水，仍然無法完全避免有機物黃化失效的問題。全無機封裝使用的錫膏或納米銀膠等材料，雖然固化后是無機物，但是錫膏或納米銀膠等材料是采用助焊劑加錫珠或銀顆粒制作，在封裝固化階段，無法避免錫膏或納米銀膠內的助焊劑揮發至UV-LED腔體內，長時間使用時，腔體內的有機物會黃化衰變，黏附到腔體內透鏡上，造成透鏡透光率嚴重下降，影響UV-LED的使用效果。

故，需要研究開發一種新型的紫外發光元件的封裝方法，以提高紫外發光元件的使用壽命和光效。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種全無機封裝方法，包括步驟：

研磨拋光襯底，用激光在所述襯底上開設貫穿的通孔，所述通孔橫截面直徑為1～2mm，通孔間距為2～5mm，所述通孔排列形成多個矩形單元，采用濺射的方式使所述通孔內充滿金屬，所述金屬為合金，在所述襯底上表面濺射覆蓋所述通孔的第一金屬鍍層，所述襯底下表面濺射覆蓋所述通孔的第二金屬鍍層，激光切割所述襯底，得到單顆透鏡；

采用氮化鋁或氧化鋁粉末燒結、激光開孔、濺射鍍銅、覆蓋光阻、曝光顯影、電鍍或化學鍍增厚銅層、刻蝕去膜得到帶有焊盤和圍壩的陶瓷基板，在所述圍壩表面依次電鍍3～5μm鎳層和0.3～1μm金層；

通過共晶焊的方式將UV-LED芯片固定于所述焊盤上，將所述第二金屬鍍層與所述圍壩上表面對準，使用點焊、平行封焊或凸焊的焊接工藝實現透鏡與基板的固定連接。

進一步地，所述焊接工藝具體包括先使用點焊工藝進行預焊，然后使用平行封焊工藝全方位焊接。

進一步地，所述電阻焊工藝具體包括將透鏡與基板對準放置于平行封焊機內，點焊1～10次，焊點間距0.1～1mm，然后采用雙焊接導輪在所述透鏡的第一金屬鍍層上移動，設置焊接電壓為1～7V，焊接壓力100～2000g，焊接時間0.5～10ms。

進一步地，所述點焊次數為3～4次，所述焊接電壓為2～4V，所述焊接壓力為350～500g，所述焊接時間為1～2ms，所述焊點間距為0.1～0.2mm。

進一步地，所述單顆透鏡具有8個所述通孔。

進一步地，所述第二金屬鍍層與所述圍壩寬度相同。

進一步地，所述第一金屬鍍層制作步驟包括：采用濺射方式形成厚度為5～10μm合金，然后濺射厚度為3～5μm鎳，最后濺射厚度為0.3～1μm的金。