無機封裝的發光裝置及其封裝方法
【專利摘要】本發明公開了一種無機封裝的發光裝置及其封裝方法，無機封裝的發光裝置包括LED芯片和碗杯，碗杯形成有安裝凹槽，LED芯片包括襯底和發光器件，LED芯片位于安裝凹槽中，所述LED芯片與所述安裝凹槽的側壁之間形成主封裝區域，所述主封裝區域中設置有無機材料填充層，所述無機材料填充層和所述襯底將所述發光器件密封封裝在所述安裝凹槽中。采用金屬填充層與LED芯片自身的襯底實現對發光器件的封裝，無需采用硅膠等有機材料，并且，也節省了玻璃蓋板的使用，金屬填充層具有更好的連接可靠性，并且，金屬填充層為無機物，不會因紫外線照射而產生老化，確保LED芯片能夠牢固可靠的封裝在碗杯中，實現提高無機封裝的發光裝置的穩定性和可靠性。
【專利說明】
無機封裝的發光裝置及其封裝方法
技術領域
[0001]本發明涉及LED發光技術，尤其涉及一種無機封裝的發光裝置及其封裝方法。
【背景技術】
[0002]紫外線對細菌、病毒的殺滅作用一般在幾秒內完成，而對于傳統氯氣和臭氧消毒方法要達到紫外線的效果需要20分鐘以上。紫外線消毒技術在所有消毒技術中，殺菌廣譜性最尚，幾乎對所有的細菌、病毒都有尚效殺滅作用。隨著技術的進步，深紫外LED光源具有功耗低、壽命長、無污染，深紫外LED光源的波長是可以通過半導體材料生產工藝進行調整，通過波長的調整科學家發現深紫外線還有更廣泛的應用例如皮膚治療、軍事遙感等。而對于LED光源來說，通常包括碗杯和LED芯片，LED芯片通常包括襯底和發光器件，LED芯片在封裝到碗杯的過程中，需要外加玻璃蓋板配合硅膠實現LED芯片整體封裝到碗杯中，但是，LED光源發出的紫外光都會對硅膠等有機材料產生影響，硅膠長期被紫外照射后會老化，最后致使LED芯片外部的玻璃蓋板脫落。如何設計一種穩定性和可靠性高并提高出光效率的LED光源是本發明所要解決的技術問題。
【發明內容】
[0003]本發明提供了一種無機封裝的發光裝置及其封裝方法，實現提高無機封裝的發光裝置的穩定性和可靠性，并提高出光效率。
[0004]為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案予以實現:
一種無機封裝的發光裝置，包括LED芯片和碗杯，所述碗杯形成有安裝凹槽，所述LED芯片包括襯底和發光器件，所述LED芯片位于所述安裝凹槽中，所述LED芯片與所述安裝凹槽的側壁之間形成主封裝區域，所述主封裝區域中設置有無機材料填充層，所述無機材料填充層和所述襯底將所述發光器件密封封裝在所述安裝凹槽中。
[0005]進一步的，所述襯底形成有外延伸部，所述外延伸部與所述碗杯之間還形成副封裝區域，所述副封裝區域中也設置有所述無機材料充層。
[0006]進一步的，所述無機材料充層為無機絕緣層;或者，所述無機材料充層為金屬填充層，所述發光器件的側部形成有絕緣保護層。
[0007]進一步的，所述金屬填充層為鋁填充層，所述鋁填充層的內表面形成反光面。
[0008]進一步的，所述安裝凹槽呈喇叭口結構。
[0009]進一步的，所述襯底為石英玻璃或藍寶石或氮化鋁；和/或，所述絕緣保護層由二氧化硅或三氧化二鋁材料制成。
[0010]進一步的，所述LED芯片的底部還設置有基板，所述基板上形成有兩個導電部，所述導電部與所述LED芯片對應的電極連接。
[0011 ] 進一步的，所述電極與所述導電部通過共金工藝焊接到一起，并且，所述LED芯片與所述基板之間形成封裝所述電極的絕緣封裝層。
[0012]進一步的，所述襯底的出光面形成有透鏡結構。
[0013]進一步的，所述LED芯片為深紫外LED芯片。
[0014]本發明還提供一種無機封裝的發光裝置的封裝方法，具體方法為:
步驟1、將LED芯片放入到碗杯的安裝凹槽中，使得LED芯片與安裝凹槽的側壁之間形成封裝區域；
步驟2、在封裝區域中形成無機材料填充層，無機材料填充層和LED芯片的襯底將發光器件封裝在安裝凹槽中。
[0015]進一步的，所述無機材料填充層為無機絕緣層;所述步驟2具體為:通過化學沉淀或蒸鍍工藝在封裝區域中形成無機絕緣層，無機絕緣層和LED芯片的襯底將發光器件封裝在安裝凹槽中。
[0016]進一步的，所述無機材料填充層為金屬填充層，所述步驟2具體為:將液態金屬材料注入到封裝區域中，冷卻凝固后形成金屬填充層，金屬填充層和LED芯片的襯底將發光器件封裝在安裝凹槽中。
[0017]進一步的，所述無機材料填充層為金屬填充層，所述步驟2具體為:將固態金屬材料放入到封裝區域中，固態金屬材料焊接在LED芯片和碗杯之間形成金屬填充層，金屬填充層和LED芯片的襯底將發光器件封裝在安裝凹槽中。
[0018]進一步的，所述方法在步驟I之前還包括步驟10、在LED芯片的發光器件側部形成有絕緣保護層。
[0019]進一步的，所述步驟10具體為:采用蒸鍍處理工藝在LED芯片的發光器件側部形成有絕緣保護層。
[0020]與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是:本發明提供的無機封裝的發光裝置及其封裝方法，通過液態無機材料形成的無機材料填充層配合襯底將LED芯片的發光器件密封封裝在碗杯中，采用無機材料填充層與LED芯片自身的襯底實現對發光器件的封裝，無需采用硅膠等有機材料，并且，也節省了玻璃蓋板的使用，無機材料填充層具有更好的連接可靠性，并且，無機材料填充層為無機物，不會因紫外線照射而產生老化，確保LED芯片能夠牢固可靠的封裝在碗杯中，實現提高無機封裝的發光裝置的穩定性和可靠性。
[0021]結合附圖閱讀本發明的【具體實施方式】后，本發明的其他特點和優點將變得更加清
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【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本發明無機封裝的發光裝置實施例的結構示意圖一；
圖2為本發明無機封裝的發光裝置實施例的結構示意圖二；
圖3為本發明無機封裝的發光裝置實施例的使用狀態參考圖一；
圖4為本發明無機封裝的發光裝置實施例的使用狀態參考圖二。
【具體實施方式】
[0024]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0025]如圖1所示，本實施例無機封裝的發光裝置，包括LED芯片I和碗杯2，所述碗杯2形成有安裝凹槽(未圖示)，LED芯片I包括襯底11和發光器件10，所述LED芯片I位于所述安裝凹槽中，所述LED芯片I與所述安裝凹槽的側壁之間形成主封裝區域21，所述主封裝區域21中設置有無機材料填充層4，無機材料填充層4和所述襯底11配合將所述發光器件1封裝在所述安裝凹槽中。
[0026]具體而言，本實施例無機封裝的發光裝置采用無機材料進行封裝，其中，無機材料形成的無機材料填充層4可以是無機絕緣層或金屬填充層，而無機絕緣層可以采用蒸鍍二氧化硅、化學沉淀無機鹽碳酸鈣或者化學沉淀硫酸鋇;金屬填充層可以采用液態金屬冷卻獲得，或者，采用固態金屬材料焊接形成。以采用液態的金屬材料為例，進行說明。LED芯片I放置在碗杯2形成的安裝凹槽中后，將液態無機材料注入到LED芯片I與安裝凹槽的側壁之間形成主封裝區域21中，待液態無機材料冷卻凝固后，形成的無機材料填充層4配合襯底11將發光器件10密封封裝在碗杯I中，以完成LED芯片I的封裝。在實際使用過程中，由于無機材料填充層4為無機物，無機材料填充層4不會因照射紫外線而產生老化的現象，同時，無機材料填充層4與襯底11配合將發光器件10密封封裝在碗杯I中，實現了 LED芯片I的無機封裝目的，無需采用硅膠等有機材料進行封裝，其可靠性更高，確保LED芯片I的封裝可靠性。其中，為了滿足液態金屬封裝的要求，發光器件10在其側部形成有絕緣保護層3。具體的，所述無機材料填充層4可以優選采用鋁材料制成形成鋁填充層，所述鋁填充層的內表面形成反光面，由于鋁材料對紫外光具有較好的反射效果，無機材料填充層4的內壁將形成反光面，無機材料填充層4能夠有效的將LED芯片I投射到側壁的光反射出，有效的提高了出光效率。
[0027]其中，LED芯片I頂部用于出光的襯底可以采用石英玻璃或藍寶石或氮化鋁。而為了便于LED芯片I進行電路連接，LED芯片I的底部還設置有基板12，所述基板12上形成有兩個導電部(未圖示)，所述導電部與所述LED芯片I對應的電極連接。具體的，LED芯片I和基板12之間的電連接實現方式可以通過共金工藝焊接到一起，然后，采用絕緣材料將電極和基板封裝保護起來以防止短路。而本實施例中的LED芯片I為深紫外LED芯片I，由于深紫外LED芯片I產生的紫外線對有機封裝材料照射容易產生老化，通過采用上述無機材料封裝，能夠提高LED芯片I的封裝可靠性。
[0028]進一步的，如圖2所示，所述LED芯片I的襯底11形成有外延伸部111，所述外延伸部111與所述碗杯2之間還形成副封裝區域22，所述副封裝區域22中也設置有無機材料填充層41。具體的，LED芯片I的襯底11形成的外延伸部111能夠覆蓋住整個碗杯2，一方面，較大面積的襯底11可以獲得更大的出光面積以進一步的提高出光效率，另一方面，襯底11利用其外延伸部111可以遮擋住所述碗杯2的杯口，可以對LED芯片I的發光部分保護的更加完善；優選的，襯底11的出光面為透鏡結構，以最大限度的提高出光率。
[0029]如圖3和圖4所示，在實際使用過程中，碗杯2設置在支架5上，通過支架5安裝到具體的使用設備中，而支架5上設置有外接電極6，外接電極6與基板12上的導電部對應連接，以通過外接電極6實現供電。
[0030]本發明還提供一種LED光源的封裝方法，具體方法為:
步驟1、將LED芯片放入到碗杯的安裝凹槽中，使得LED芯片與安裝凹槽之間形成封裝區域。具體的，將基板放置在安裝凹槽中后，在基板的兩個電極位置處設置有導電部(可以為導電膠或者其他金屬薄膜)，將LED芯片固定在基板上，LED芯片的電極共金工藝焊接到一起基板的導電部，然后，采用絕緣材料將電極和基板連接密封。
[0031]步驟2、在封裝區域中形成無機材料填充層，無機材料填充層和LED芯片的襯底將發光器件封裝在安裝凹槽中。具體的，無機材料形成的無機材料填充層4可以是無機絕緣層或金屬填充層。對于無機絕緣層而言，可以通過化學沉淀的工藝在封裝區域中形成無機鹽碳酸鈣或者硫酸鋇材料制成的無機絕緣層，或者，可以采用蒸鍍工藝在封裝區域中形成二氧化硅材料制成的無機絕緣層。對于金屬填充層而言，可以將液態金屬材料注入到封裝區域中，冷卻凝固后形成金屬填充層，金屬填充層和LED芯片的襯底將發光器件封裝在安裝凹槽中；或者，將固態金屬材料放入到封裝區域中，固態金屬材料焊接在LED芯片和碗杯之間形成金屬填充層，金屬填充層和LED芯片的襯底將發光器件封裝在安裝凹槽中。其中，對于采用液態金屬形成金屬填充層，該封裝方法在步驟I之前還包括步驟10、在LED芯片的側部上形成絕緣保護層。具體的，LED芯片在加工過程中，可以在對具有LED芯片的電路板進行外延片切割后，進行二氧化硅蒸鍍，使的LED芯片的發光單元頂部和四周都被二氧化硅包裹，再通過蝕刻將頂部的二氧化硅層去除，之后進行正常的芯片工藝，這樣便可以獲得側部包裹有絕緣保護層的LED芯片。
[0032]本發明提供的無機封裝的發光裝置及其封裝方法，通過在LED芯片上形成絕緣保護層對LED芯片進行保護，然后，通過液態金屬形成的金屬填充層配合襯底將LED芯片的發光器件密封封裝在碗杯中，采用金屬填充層與LED芯片自身的襯底實現對發光器件的封裝，無需采用硅膠等有機材料，并且，也節省了玻璃蓋板的使用，金屬填充層具有更好的連接可靠性，并且，金屬填充層為無機物，不會因紫外線照射而產生老化，確保LED芯片能夠牢固可靠的封裝在碗杯中，實現提高無機封裝的發光裝置的穩定性和可靠性;另外，金屬材料能夠對對紫外產生反射效果，能夠最大程度的將LED芯片產生的光反射出，提高出光效率。
[0033]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種無機封裝的發光裝置，包括LED芯片和碗杯，所述碗杯形成有安裝凹槽，所述LED芯片包括襯底和發光器件，其特征在于，所述LED芯片位于所述安裝凹槽中，所述LED芯片與所述安裝凹槽的側壁之間形成主封裝區域，所述主封裝區域中設置有無機材料填充層，所述無機材料填充層和所述襯底將所述發光器件密封封裝在所述安裝凹槽中。2.根據權利要求1所述的無機封裝的發光裝置，其特征在于，所述襯底形成有外延伸部，所述外延伸部與所述碗杯的上部之間還形成副封裝區域，所述副封裝區域中也設置有所述無機材料充層。3.根據權利要求1或2所述的無機封裝的發光裝置，其特征在于，所述無機材料充層為無機絕緣層;或者，所述無機材料充層為金屬填充層，所述發光器件的側部形成有絕緣保護層。4.根據權利要求3所述的無機封裝的發光裝置，其特征在于，所述無機絕緣層為二氧化硅、無機鹽碳酸鈣或者硫酸鋇。5.根據權利要求1所述的無機封裝的發光裝置，其特征在于，所述無機材料充層為鋁填充層，所述鋁填充層的內表面形成反光面。6.根據權利要求5所述的無機封裝的發光裝置，其特征在于，所述安裝凹槽呈喇叭口結構。7.根據權利要求3所述的無機封裝的發光裝置，其特征在于，所述襯底為石英玻璃或藍寶石或氮化鋁;和/或，所述絕緣保護層由二氧化硅或三氧化二鋁材料制成。8.根據權利要求1所述的無機封裝的發光裝置，其特征在于，所述LED芯片的底部還設置有基板，所述基板上形成有兩個導電部，所述導電部與所述LED芯片對應的電極連接。9.根據權利要求8所述的無機封裝的發光裝置，其特征在于，所述電極與所述導電部通過共金工藝焊接到一起，并且，所述LED芯片與所述基板之間形成封裝所述電極的絕緣封裝層。10.根據權利要求1所述的無機封裝的發光裝置，其特征在于，所述襯底的出光面形成有透鏡結構。11.根據權利要求1所述的無機封裝的發光裝置，其特征在于，所述LED芯片為深紫外LED芯片。12.一種無機封裝的發光裝置的封裝方法，其特征在于，具體方法為: 步驟1、將LED芯片放入到碗杯的安裝凹槽中，使得LED芯片與安裝凹槽的側壁之間形成封裝區域； 步驟2、在封裝區域中形成無機材料填充層，無機材料填充層和LED芯片的襯底將發光器件封裝在安裝凹槽中。13.根據權利要求12所述的無機封裝的發光裝置的封裝方法，其特征在于，所述無機材料填充層為無機絕緣層;所述步驟2具體為:通過化學沉淀或蒸鍍工藝在封裝區域中形成無機絕緣層，無機絕緣層和LED芯片的襯底將發光器件封裝在安裝凹槽中。14.根據權利要求12所述的無機封裝的發光裝置的封裝方法，其特征在于，所述無機材料填充層為金屬填充層，所述步驟2具體為:將液態金屬材料注入到封裝區域中，冷卻凝固后形成金屬填充層，金屬填充層和LED芯片的襯底將發光器件封裝在安裝凹槽中。15.根據權利要求12所述的無機封裝的發光裝置的封裝方法，其特征在于，所述無機材料填充層為金屬填充層，所述步驟2具體為:將固態金屬材料放入到封裝區域中，固態金屬材料焊接在LED芯片和碗杯之間形成金屬填充層，金屬填充層和LED芯片的襯底將發光器件封裝在安裝凹槽中。16.根據權利要求14或15所述的無機封裝的發光裝置的封裝方法，其特征在于，所述方法在步驟I之前還包括步驟10、在LED芯片的發光器件側部形成有絕緣保護層。17.根據權利要求16所述的無機封裝的發光裝置的封裝方法，其特征在于，所述步驟10具體為:采用蒸鍍處理工藝在LED芯片的發光器件側部形成有絕緣保護層。
【文檔編號】H01L33/00GK106058022SQ201610275620
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月29日
【發明人】武帥, 白生茂, 潘兆花, 萬永泉
【申請人】青島杰生電氣有限公司