一种具有台阶的光窗管帽及采用其的连板结构的制作方法

一种具有台阶的光窗管帽及采用其的连板结构
【技术领域】
[0001]
本发明涉及一种具有台阶的光窗管帽及采用该光窗管帽的连板结构。


背景技术：

[0002]
光电元器件，特别是led，要想实现应用，通常都需要将芯片与外界环境隔离，以避免芯片受到外界环境污染和破坏，使得光电器件能够长期稳定工作。这就需要采用合适的封装材料把芯片封装保护起来，达到与外界环境隔离的目的。
[0003]
对于led来说，特别是紫外led，体积越来越小、功率越来越高，对于封装材料的设计提出了越来越高的要求。其中光窗就是一个关键难点。紫外led光子能量高，在功率不断提高的趋势下，采用有机材料封装，材料在紫外辐射下易老化的问题会越来越凸显，因此采用透紫外光的无机材料，如石英玻璃等光窗透镜将成为首选，但石英等光窗透镜材料是脆性材料、熔点高，难以在低温不损害led芯片的情况下与led基板直接密封，因此采用金属框作为中间过渡，无机光窗透镜通过玻璃与金属焊接工艺结合成金属光窗管帽部件，之后再将金属框与基板金属框进行激光/平行封焊等微精密焊接，这种实现led封装的技术方案是比较合适的选择。
[0004]
但在上述方案中存在一个问题，就是在封装过程中，金属框易出现应力变形，即使非常微小的变形也会导致光窗透镜材料与金属框的焊接区出现裂纹风险，导致封装结构达不到气密封装效果，也就使得芯片没有真正意义与外界隔离。


技术实现要素：

[0005]
本发明目的是克服了现有技术的不足，提供一种具有台阶的光窗管帽及采用该光管帽的连板结构，解决了光窗透镜和金属管壳的结合处应力集中问题。
[0006]
本发明是通过以下技术方案实现的：
[0007]
一种具有台阶的光窗管帽，包括有金属管壳1，在金属管壳1的中部设有通光孔4，在所述金属管壳1上焊接有光窗透镜2，其特征在于：在所述金属管壳1上位于所述光窗透镜2的外侧设有台阶3。
[0008]
如上所述具有台阶的光窗管帽，其特征在于：所述的台阶3设有多个，相邻的两台阶3之间形成沟道5。
[0009]
如上所述具有台阶的光窗管帽，其特征在于：在所述金属管壳1上围绕所述光窗透镜2设有两个所述台阶3，两个台阶3分别为内环台阶301和外环台阶302，所述光窗透镜2焊接在所述内环台阶301以内的金属管壳1上，所述光窗透镜2两端均与所述内环台阶301的侧壁焊接连接。
[0010]
如上所述具有台阶的光窗管帽，其特征在于：内环台阶301和所述外环台阶302形成两个同心环。
[0011]
如上所述具有台阶的光窗管帽，其特征在于：所述台阶3和所述沟道5通过冲压或精密雕刻或激光或蚀刻制得；所述台阶3的形状为弧形或倒锥形或梯形。
[0012]
如上所述具有台阶的光窗管帽，其特征在于：所述光窗透镜2的形状为片状、半球状、非球面、菲涅耳透镜中的一种，所述光窗透镜2材料为石英、蓝宝石、氧化镁中的一种。
[0013]
如上所述具有台阶的光窗管帽，其特征在于：所述光窗透镜2焊接在所述金属管壳1的上方,所述金属管壳1通过冲压拉伸或机加工或蚀刻制取。
[0014]
如上所述具有台阶的光窗管帽，其特征在于：所述光窗透镜2与所述金属管壳1通过焊料焊接形成焊接区8，所述焊接区8呈环状，所述焊料为玻璃焊料或共晶焊料或钎焊料。
[0015]
如上所述具有台阶的光窗管帽，其特征在于：所述光窗透镜2与所述金属管壳1通过熔融形成焊接区8。
[0016]
一种采用如上所述光窗管帽的连板结构，其特征在于：该连板结构包括有多个相连的光窗管帽6，相邻光窗管帽6之间通过连筋7连接，所述连筋7通过冲压、激光精密切割、蚀刻等方式制取。
[0017]
与现有技术相比，本发明有如下优点：
[0018]
1、本发明光窗管帽采用金属管壳与光窗透镜焊接，组成复合结构光窗，使熔点高、脆性高的无机光窗透镜容易应用与led无机封装。
[0019]
2、本发明金属管壳采用台阶和沟道结构，台阶处不易变形用于阻隔焊接应力，沟道处易于变形用于释放应力，从而使光电器件的无机气密封装焊接后，在光窗透镜和金属管壳的焊接区不会存在应力。
[0020]
3、本发明金属管壳的台阶和沟道结构可通过冲压、精密雕刻、激光、蚀刻等方式获得，金属管壳的通光孔可以是方形、圆形，光窗透镜可做成片状、半球状、非球面、菲涅耳透镜等结构，满足不同出光光效、出光角度等应用需求。
[0021]
4、本发明光窗管帽的金属管壳采用单颗或连板结构，连板结构通过单颗之间的连筋连接，连板结构是通过光窗与光窗之间的连筋连接，连板结构的连筋结构可通过连板冲压、激光精密切割、蚀刻等方式制备，连板结构易于光窗管帽和器件气密封装焊接的批量、标准化作业。
【附图说明】
[0022]
图1是本发明光窗管帽实施例一的平面结构图；
[0023]
图2是本发明光窗管帽实施例一的剖视图；
[0024]
图3是本发明光窗管帽实施例二的平面结构图；
[0025]
图4是本发明光窗管帽实施例二的剖视图；
[0026]
图5是本发明连板结构的平面结构图；
[0027]
图6是本发明连板结构的剖视图。
[0028]
图中：1为金属管壳；2为光窗透镜；3为台阶；301为内环台阶；302为外环台阶；4为通光孔；5为沟道；6为光窗管帽；7为连筋；8为焊接区。
【具体实施方式】
[0029]
下面结合附图对本发明技术特征作进一步详细说明以便于所述领域技术人员能够理解。
[0030]
一种具有台阶的光窗管帽，如图1至图4所示，包括有金属管壳1，在金属管壳1的中
部设有通光孔4，所述通光孔4为圆形或方形，在所述金属管壳1上焊接有光窗透镜2，在所述金属管壳1上位于所述光窗透镜2的外侧设有台阶3。
[0031]
封装时，先将光窗透镜2与金属管壳1熔接或焊接，再将金属管壳1的底面与基板焊接连接，本专利设置的台阶3，能够有效起到阻隔应力变形作用，避免光窗透镜2和金属管壳1的焊接区8因应力而出现裂纹或裂缝，从而解决封装过程中光窗透镜易破损的问题。
[0032]
当所述台阶3设置为两个以上时，在相邻的两台阶3之间会形成沟道5。图1至图4为本专利设置有两个台阶3时的情形，为便于区分，两个台阶3分别为内环台阶301和外环台阶302，所述光窗透镜2焊接在所述内环台阶301以内的金属管壳1上，且所述光窗透镜2两端均与所述内环台阶301的侧壁焊接连接，焊接区8在内环台阶301以内，内环台阶301与外环台阶302之间形成所述的沟道5，金属管壳1与基板焊接形成的应力在外环台阶302处得以阻隔，在沟道5处得以释放，避免光窗透镜2和金属管壳1的焊接区8因应力而出现裂纹或裂缝。
[0033]
内环台阶301和所述外环台阶302的形状优选为环形，且同心，形成两个同心环，阻隔应力集中的效果更好。
[0034]
所述台阶3和沟道5通过冲压或精密雕刻或激光或蚀刻制得，便于实现精细化和标准化。
[0035]
所述台阶3的形状可以为弧形、倒锥形、梯形等，便于加工。
[0036]
所述光窗透镜2与所述金属管壳1可以通过熔融封接形成焊接区8，光窗透镜2与所述金属管壳1也可以通过焊料焊接形成焊接区8，所述焊接区8呈环状，所述焊料为玻璃焊料或共晶焊料或钎焊料。
[0037]
所述光窗透镜2的形状为片状、半球状、非球面、菲涅耳透镜中的一种，满足不同出光光效、出光角度等应用需求，图1中的光窗透镜2形状为片状，图3中的光窗透镜2为菲涅耳透镜；所述光窗透镜2的材料为石英、蓝宝石、氧化镁等中的一种，优选采用石英玻璃。
[0038]
所述光窗透镜2焊接在所述金属管壳1的上方,可有效降低金属管壳1的高度，提高光电器件的光利用率。
[0039]
所述金属管壳1通过冲压拉伸或机加工或蚀刻制取。金属管壳1为标准的冲压件或机加工件，能更精确控制核心芯片到光窗透镜2底面距离，确保芯片安全，提高器件良率和发光或接收光角度的精确性。
[0040]
本专利还请求保护一种采用如上所述光窗管帽的连板结构，如图5和图6所示，该连板结构包括有多个相连的光窗管帽6，相邻光窗管帽6之间通过连筋7连接，所述连筋7通过冲压、激光精密切割、蚀刻等方式制取，易于批量、标准化作业。
[0041]
本发明的光窗结构除可用于紫外led封装，也能应用于探测器、传感器、光电通信等领域的元器件封装。
[0042]
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。