光学器件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光学器件，尤其涉及用于增强密封材料和金属衬底之间粘合强度的光学器件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]半导体发光二极管(LED)是光学器件中的一种，其作为环境友好光源受到了各个领域的关注。近来，由于LED的应用扩展到了各种领域，诸如室内和室外照明、汽车前大灯和显示器的背光单元(BLU)，所以需要有高光学效率和极佳热辐射特性的LED。对于高效率的LED，首先应该改善LED的材料或结构，然而，还需要改善LED封装的结构、其中使用的材料等。
[0003]图1和2是示出常规空腔型光学器件的横截面结构的示例。
[0004]根据图1提到的制造工艺，首先，在其中形成垂直绝缘层20的铝金属衬底10中，形成空腔。空腔由向下逐渐变窄的沟槽组成，该沟槽从金属衬底的上表面开始并指向其下表面具有预定深度。为了提高光学器件芯片40所产生的光的反射能力或接合能力，在其中形成空腔的铝金属衬底10的、除垂直绝缘层的上表面之外的上表面上，形成镀金属层诸如镀银层30。
[0005]然后，将光学器件芯片40接合到形成镀金属层30的空腔的底表面的一部分，其中所述底表面的一部分位于关于垂直绝缘层20的、底表面的另一部分的另一侧。将光学器件芯片40的电极引线接合到之上接合有光学器件芯片40的底表面，还接合到位于相对于垂直绝缘层20的所述底表面的一部分的另一侧的、底表面的另一部分。然后将硅密封剂60注入到密封的空腔中。
[0006]硅密封剂60通过保护光器件芯片40和引线50免受外界因素的影响，延长了光器件芯片40和引线50的寿命。也就是说，将硅密封剂60粘合到空腔内的镀金属(Ag)层30，并阻碍了外部水分、潮湿、有害气体等的渗透。作为参考，当光学器件芯片40的电极暴露在芯片的底部时，可在不用引线接合对应电极的情况下，将它直接焊接到要接合芯片的底表面上。
[0007]在具有前述结构的常规空腔型光学器件中，由于硅密封剂60与镀金属(Ag)层30之间的粘合强度的退化会使镀金属(Ag)层30变色，所以会使光学器件芯片40的发光效率和寿命退化。原因是，由于硅密封剂60粘合到的镀金属(银)层30的表面粗糙度非常光滑，所以硅密封剂60与镀金属(Ag)层30之间的粘合强度相对较弱。为了解决这种问题，可以使用一种方法，其中等离子体处理金属(Ag)的表面以具有更高的粗糙度，并增加金属(Ag)的表面能以将其表面转化为亲水表面。然而，由于这种方法需要工艺设备和高处理成本，所以它不是一个有效的改进措施。
[0008]图3是示出具有图1和2示例的结构的光学器件的腐蚀试验结果的示例图。为了测试硅密封剂60与镀金属(Ag)层30之间的粘合强度，进行了试验，其中将墨水滴在空腔的倾斜面上端的位置上，并接触铝金属衬底10的上水平表面的边缘70，如图2所示。试验结果表明，由于镀金属层30与硅密封剂60之间的、在边缘70附近的弱粘合强度，所以水分和有害气体沿边缘70附近的空腔的主壁面渗透。结果，发现由于渗入了水分和有害气体，所以在空腔内部的倾斜表面上形成的、镀金属(银)层30的表面的一部分变色了，如图3右侧所示。因此，这种变色效果将会降低光的反射能力。此外，渗入的有害气体或水分会使光器件芯片40的寿命缩短。作为参考，图3左侧示出了测试之前空腔的平面图，右侧示出了试验中空腔的平面图。当参考图3时，发现边缘70附近的变色更严重。
【发明内容】
[0009]技术问题
[0010]为解决上述问题，本发明的目的是提供一种光学器件和制造它的方法，其中不仅要始终保持光的反射能力，还要通过提议一种结构，从根本上消除缩短寿命或造成光学器件失效的因素，该结构能够提高密封剂与金属衬底之间的、或密封剂和在金属衬底的上表面上形成的镀金属层之间的粘结强度。
[0011]而且，本发明的另一个目的是提供一种光学器件和制造它的方法，其中通过密封密封剂使粘合在金属衬底的顶面上的光学器件芯片不受水分和有害气体的影响，并通过密封密封剂的粘合表面，从根本上消除有害物质渗入到密封剂中。
[0012]问题的解决方案
[0013]为了实现上述目的，根据本发明示例性实施例的光学器件包括:
[0014]金属衬底，该金属衬底中形成从金属衬底的上表面朝向下方向的至少一个垂直绝缘层；
[0015]镀金属层，其形成在除垂直绝缘层之外的金属衬底的上表面上；和
[0016]光学器件芯片，其接合到镀金属层的一部分，其中光学器件芯片的一个电极电连接到镀金属层的接合表面，光学器件芯片的另一电极引线接合到镀金属层的另一部分，其中所述镀金属层的一部分位于相对于垂直绝缘层的一侧，镀金属层的另一部分位于相对于垂直绝缘层的另一侧，
[0017]其中用密封剂屏蔽光学器件芯片和其外围区域，在镀金属层的部分表面上形成至少一个沟槽，以使密封剂的一部分直接接合到金属衬底。
[0018]其特征是:沟槽从其顶表面朝向下的方向穿透了镀金属层以在镀金属层下面的金属衬底中具有预定深度，其中沟槽被加工成包围光学器件芯片的并被垂直绝缘层分成两侧的圆形形状。
[0019]在某些情况下，其还具有的特征是:每个沟槽都从其顶表面朝向下的方向穿透了镀金属层以在镀金属层下面的金属衬底中具有预定深度，其中每个沟槽都被加工成包围光学器件芯片的并间隔预定距离的长方形形状或正方形形状。
[0020]根据本发明另一个示例性实施例的光学器件包括:
[0021]金属衬底，其中形成从金属衬底的上表面朝向下方向的至少一个垂直绝缘层，以及形成从金属衬底的上表面向下直到预定深度的至少一个向下变窄的空腔，以在空腔的底表面暴露垂直绝缘层；
[0022]镀金属层，其形成在除垂直绝缘层之外的金属衬底的上表面上；和
[0023]光学器件芯片，其在空腔的底表面处接合到镀金属层的一部分，其中光学器件芯片的一个电极电连接到镀金属层的接合表面，光学器件芯片的另一电极引线接合到镀金属层的另一部分，其中相对于空腔底表面处的垂直绝缘层，所述镀金属层的一部分位于一侧，镀金属层的另一部分位于另一侧，
[0024]其中空腔的内部用密封剂屏蔽，并在空腔主壁的倾斜表面的上端处部分地移除镀金属层，以在空腔主壁的倾斜表面的上端处使密封剂的一部分直接接合到金属衬底。
[0025]在这种光学器件中，其还具有的特征是:通过沿着空腔主壁的倾斜表面的上端与金属衬底的上表面接触处的边缘加工，在金属衬底处形成台阶部分，来部分移除空腔主壁的倾斜表面上端处的镀金属层。
[0026]同时，根据本发明示例性实施例的制造光学器件的方法包括:
[0027]制备其中形成垂直绝缘层的金属衬底；
[0028]在除垂直绝缘层之外的金属衬底的上表面上形成镀金属层；
[0029]在分别位于相对于垂直绝缘层的左侧和右侧的镀金属层的两个部分处，形成暴露金属衬底的至少一个沟槽；
[0030]通过以下方式将光学器件芯片接合到镀金属层的一部分，光学器件芯片的一个电极通过引线接合或焊接电连接到镀金属层的接合表面，而光学器件芯片的另一电极引线接合到镀金属层的另一部分，其中所述镀金属层的一部分位于相对于垂直绝缘层的一侧，镀金属层的另一部分位于相对于垂直绝缘层的另一侧；和
[0031]用密封剂屏蔽光学器件芯片和其外围区域，以便用插入其中的密封剂至少填充该沟槽。
[0032]其特征是:沟