[发明专利]紫外发光元件及全无机封装方法

说明书

本发明提供了一种紫外发光元件及全无机封装方法，包括步骤：制作具有金属镀层的透镜和基板，将UV‑LED芯片固定于所述基板上，使用电阻焊工艺实现透镜与基板的固定连接。通过巧妙设计透镜结构，利用电阻焊工艺，实现透镜与基板的准确定位和紧密结合，制作工艺简单，成本低、污染小，可大批量生产。本发明还提供一种发光面积大发光角度大、可靠性高的紫外发光元件，由于不使用任何有机物，可大幅提高UV‑LED的使用性能及寿命，实现真正的全无机封装。

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别是紫外发光元件及全无机封装方法。

背景技术

2017年8月16日，《水俣公约》正式生效，公约要求缔约国自2020年1月1日起，禁止生产及进出口含汞产品(含汞量超过5毫克的普通照明用途的荧光灯)。《水俣公约》的签署与通过加速激励了UV-LED市场在全球各地起飞，包括日本、中国 、欧盟等多个市场，不论是家用，还是工业用传统灯管均需要使用UV-LED来替换。

传统的UV-LED，采用有机胶水封装，而UV-LED芯片发出的紫外光辐射会导致胶体黄化，降低UV-LED封装器件的的使用寿命。

近些年陆续有采所谓全无机封装或半无机封装等技术来封装UV-LED芯片。其中，半无机封装使用有机硅胶或环氧树脂将石英透镜黏附到陶瓷基板上。全无机封装主要是在石英透镜底部蒸镀金属，再通过锡膏或者纳米银胶等材料将透镜黏附到陶瓷基板。可见，半无机封装使用有机胶水，仍然无法完全避免有机物黄化失效的问题。全无机封装使用的锡膏或纳米银胶等材料，虽然固化后是无机物，但是锡膏或纳米银胶等材料是采用助焊剂加锡珠或银颗粒制作，在封装固化阶段，无法避免锡膏或纳米银胶内的助焊剂挥发至UV-LED腔体内，长时间使用时，腔体内的有机物会黄化衰变，黏附到腔体内透镜上，造成透镜透光率严重下降，影响UV-LED的使用效果。

故，需要研究开发一种新型的紫外发光元件的封装方法，以提高紫外发光元件的使用寿命和光效。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种全无机封装方法，包括步骤：

研磨抛光衬底，用激光在所述衬底上开设贯穿的通孔，所述通孔横截面直径为1～2mm，通孔间距为2～5mm，所述通孔排列形成多个矩形单元，采用溅射的方式使所述通孔内充满金属，所述金属为合金，在所述衬底上表面溅射覆盖所述通孔的第一金属镀层，所述衬底下表面溅射覆盖所述通孔的第二金属镀层，激光切割所述衬底，得到单颗透镜；

采用氮化铝或氧化铝粉末烧结、激光开孔、溅射镀铜、覆盖光阻、曝光显影、电镀或化学镀增厚铜层、刻蚀去膜得到带有焊盘和围坝的陶瓷基板，在所述围坝表面依次电镀3～5μm镍层和0.3～1μm金层；

通过共晶焊的方式将UV-LED芯片固定于所述焊盘上，将所述第二金属镀层与所述围坝上表面对准，使用点焊、平行封焊或凸焊的焊接工艺实现透镜与基板的固定连接。

进一步地，所述焊接工艺具体包括先使用点焊工艺进行预焊，然后使用平行封焊工艺全方位焊接。

进一步地，所述电阻焊工艺具体包括将透镜与基板对准放置于平行封焊机内，点焊1～10次，焊点间距0.1～1mm，然后采用双焊接导轮在所述透镜的第一金属镀层上移动，设置焊接电压为1～7V，焊接压力100～2000g，焊接时间0.5～10ms。

进一步地，所述点焊次数为3～4次，所述焊接电压为2～4V，所述焊接压力为350～500g，所述焊接时间为1～2ms，所述焊点间距为0.1～0.2mm。

进一步地，所述单颗透镜具有8个所述通孔。

进一步地，所述第二金属镀层与所述围坝宽度相同。

进一步地，所述第一金属镀层制作步骤包括：采用溅射方式形成厚度为5～10μm合金，然后溅射厚度为3～5μm镍，最后溅射厚度为0.3～1μm的金。