一种无机封装LED器件的制作方法

本实用新型涉及一种无机封装led器件。

背景技术：

随着led封装技术近些年的长足进步，led的发展趋势除了往mini等极小方向发展，同时对单位面积内的发光强度要求越来越高，这就要求led能够在提高其电流密度，然而led是一类温敏半导体元器件，随着温度的上其光电转换效率越来越低下，因此会给散热与封装材料带来更大的压力，普通的有机硅类材料已经无法满足这类封装要求。

随着led技术的不断发展，封装厂将二极管的封装逐渐从白光转向紫外、红外甚至是激光。对于紫外线。由于其波长较短，拥有较高的光子能量，传统的led封装材料，尤其是深紫外（265-280nm），目前的封装材料根本不发保证封装体具有白光led一样的寿命，因此在工业应用方面受到一定的限制。

近年来逐渐受到关注的激光vcsel的封装也越来越受关注，目前市面上推出的封装产品均无法实现全无机，气密性的封装，无法给vcsel芯片一个相对理想工作环境。对于vcsel等激光器件来说，其发光部位对水汽十分敏感，如果封装结构无法保证芯片在一个相关干燥的条件下工作，其寿命也大幅缩短。

目前led大多采用有机硅材料对led芯片进行封装，如在白光、红外led等；对紫外线封装有过一些半无机（陶瓷、玻璃、粘结胶）封装探索，但是这些封装体最致命的缺陷就是长期在紫外线照射条件下，最终的失效模式都是粘结胶失效没导致玻璃与陶瓷支架玻璃。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决以上现有技术的不足，提出了一种基于高光强led封装、短波高能紫外线封装、湿敏热敏激光芯片封装的封装结构及其封装方法。

一种无机封装led器件，包括玻璃基材和陶瓷支架，所述的陶瓷支架的横截面呈凹字形，陶瓷支架的顶部与玻璃基材的下表面相连并形成微腔结构，所述陶瓷支架的顶部与玻璃基材的相对应位置均连有预制锡焊材料。

优选地，所述玻璃基材的厚度与陶瓷支架的厚度相等。

优选地，所述预制锡焊材料通过有机胶水与陶瓷支架的顶部相连。

优选地，所述陶瓷支架的材质为有机陶瓷。

如上述权利要求1所述的一种无机封装led器件的封装方法，包括以下步骤：

一、在陶瓷支架的顶部以及玻璃基材的对应位置预设预制锡焊材料；

二、对玻璃基材以及陶瓷支架进行等离子清洗；

三、在led固晶机上，将玻璃基材从料盒内转移至陶瓷支架的顶部；

四、将初步拼装好的玻璃基材与陶瓷支架组成的半成品送入超声波焊接系统中，并进行焊接。

优选地，步骤二中等离子清洗机的功率为80-180w，清洗时间为120-180s。

优选地，所述步骤四中，玻璃基材的表面预载压力为100-500g。

优选地，所述步骤四中，超声波焊接系统的振幅为5-256nm。

本封装方法的原理：

超声波焊接系统是通过用烙铁芯加热后的烙铁头发射约为60khz的超声波来进行锡焊。振子发出的超声波通过扩音装置传给烙铁头，在锡焊母材和熔融焊锡的界面附近产生空洞现象和气泡。空洞爆发使氧化物表面发生质的变化，并将污垢和氧化膜除去，同时在焊锡母材的溶解・扩散作用下形成扩散层。

有益效果：

玻璃和陶瓷由于本身就以氧化物的形式存在，用以往的锡焊装置难以完成接合。超声波的空洞效应产生的空洞在崩溃的瞬间吸收氧气的同时还会释放出热能。但是，如果能够有效的利用这一能量，以在熔融状态下亲氧性很强的金属元素吸收的氧为载体，可在玻璃等表面形成共价键。在超声波的振动下，溶融焊锡得到充分搅拌、锡焊界面的焊锡更容易吸收氧气，继而可能形成更加牢固的共价键。而且，与普通焊锡相比，其几何性质、化学性质和接合強度都毫不逊色。

附图说明

图1是一种超声波焊接系统的结构示意图；

图2是一种无机封装led器件的俯视图；

图3是一种无机封装led器件的剖视图；

1.led/vcsel芯片，2.陶瓷支架，3.玻璃基材，4.超声波焊接头，5.超声波发生装置，6.超声波控制系统，7、预制锡焊材料。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面将结合实施例和附图对本实用新型作进一步详述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定。

如图1-3所示，一种无机封装led器件及其封装方法。

一种无机封装led器件，包括玻璃基材和陶瓷支架，所述的陶瓷支架的横截面呈凹字形，陶瓷支架的顶部与玻璃基材的下表面相连并形成微腔结构，所述陶瓷支架的顶部与玻璃基材的相对应位置均连有预制锡焊材料。

上述无机封装led器件的封装方法，包括以下步骤：

一、在陶瓷支架的顶部以及玻璃基材的对应位置预设预制锡焊材料；

二、对玻璃基材以及陶瓷支架进行等离子清洗；清洗时的功率控制80-180w范围内，等离子清洗时间控制：120-180s范围。

三、在led固晶机上，将玻璃基材从料盒内转移至陶瓷支架的顶部；

四、将初步拼装好的玻璃基材与陶瓷支架组成的半成品送入超声波焊接系统中，并进行焊接。利用玻璃盖板与陶瓷基板进行小振幅高速摩擦产生的热量，将玻璃与陶瓷之间的锡焊料熔化，进行进行密封。玻璃上加载的压力范围100-500g之间，依据玻璃厚度、尺寸大小，焊料厚度选择。

振幅是超声波焊接中非常重要的参数，它对摩擦功率的大小有着决定性作用，同时跟焊接面氧化膜，结合面的摩擦产热，塑性流动层等有着非常紧密的联系。振幅一般选择范围为5-256nm之间，超声波设备的功率越小，振幅频率越高，选择振幅宜低；当焊件较薄时或者硬度较低时，可以按照需要选择较低的振幅。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种无机封装led器件，其特征在于，包括玻璃基材和陶瓷支架，所述的陶瓷支架的横截面呈凹字形，陶瓷支架的顶部与玻璃基材的下表面相连并形成微腔结构，所述陶瓷支架的顶部与玻璃基材的相对应位置均连有预制锡焊材料。

2.根据权利要求1所述的一种无机封装led器件，其特征在于，所述玻璃基材的厚度与陶瓷支架的厚度相等。

3.根据权利要求2所述的一种无机封装led器件，其特征在于，所述预制锡焊材料通过有机胶水与陶瓷支架的顶部相连。

4.根据权利要求2所述的一种无机封装led器件，其特征在于，所述陶瓷支架的材质为有机陶瓷。

技术总结
本实用新型公开了一种无机封装LED器件，包括玻璃基材和陶瓷支架，所述的陶瓷支架的横截面呈凹字形，陶瓷支架的顶部与玻璃基材的下表面相连并形成微腔结构，所述陶瓷支架的顶部与玻璃基材的相对应位置均连有预制锡焊材料。上述无机封装LED器件的使用方法包括1、对玻璃基材以及陶瓷支架进行等离子清洗；2、在LED固晶机上，将玻璃基材从料盒内转移至陶瓷支架的顶部；3、将初步拼装好的玻璃基材与陶瓷支架组成的半成品送入超声波焊接系统中，并进行焊接。在超声波的振动下，溶融焊锡得到充分搅拌、锡焊界面的焊锡更容易吸收氧气，继而可能形成更加牢固的共价键。而且，与普通焊锡相比，其几何性质、化学性质和接合強度都毫不逊色。

技术研发人员：郭玉国;曾祥华;潘桂建;夏昊
受保护的技术使用者：江苏固立得半导体器件有限公司
技术研发日：2019.10.09
技术公布日：2020.04.10