[发明专利]一种深紫外LED封装结构及其制作方法

说明书

本发明提供一种深紫外LED封装结构及其制作方法，封装结构包括：深紫外LED芯片和具有开口向上的下凹空腔的支架，空腔的内底壁上包括附着第一金属层的第一涂覆区和第二金属层的第二涂覆区，第一涂覆区和第二涂覆区间隔设置且电学相异，深紫外LED芯片跨设在第一金属层和第二金属层之间；减反层，减反层附着在深紫外LED芯片表面；透光绝缘层，透光绝缘层附着于第一金属层和第二金属层的外表面中未与深紫外LED芯片接触的区域；透光盖板，透光盖板覆盖在支架的开口处。该深紫外LED封装结构可改善高温下金属材料因裸露而造成氧化、腐蚀现象的发生，并且改善了LED芯片发光面因材料界面折射率差异大而导致的全反射现象。

技术领域

本发明涉及LED封装技术，尤其涉及一种深紫外LED封装结构及其制作方法，属于半导体器件制造技术领域。

背景技术

紫外光依据波段通常可以划分为：UVA(320-400nm)、UVB(280-320nm)、UVC(200-280nm)以及真空紫外VUV(10-200nm)。

基于三族氮化物(Ⅲ-nitride)材料的紫外发光二极管(UV LED)在杀菌消毒、聚合物固化、生化探测、非视距通讯及特种照明等领域有着广阔的应用前景。相比较传统紫外光源汞灯，具备环保、小巧便携、低功耗、低电压等诸多优势。近年来收到越来越多的关注和重视。

众所周知，紫外光在空气中的传播距离短，容易被其他材料所吸收，因此，在深紫外LED芯片的封装中，应避免不当的封装材料或封装结构对紫外光线的遮挡和吸收。尤其不能像常规蓝光LED芯片的封装一样采用灌胶填充的方式对支架和芯片进行密封，因为有机材质的胶水将会对芯片发出紫外光产生强烈吸收而导致封装器件光功率的损耗。而通常的做法是，将深紫外芯片固定并焊接在支架碗杯内，提供一光学透镜，例如蓝宝石或者石英透镜，固定在支架的围坝顶部，形成一半密封结构。这一密封结构可以提供足够的机械强度用来保护芯片，但是它无法阻隔空气进入内部，并且这种结构有着显而易见的光学设计缺陷，具体而言，由芯片内部所发出的紫外光线将需要穿过LED芯片内部-空气-光学透镜-空气而射出，相比较灌胶封装结构下的LED芯片-胶水-空气模式，光线需要穿过的界面增多，且由于界面两侧材料之折射率差异过大，尤其是芯片-空气界面，它的折射率差异将远大于芯片-胶水界面，将导致多数光线被全反射回材料内部而无法射出。

通常情况下，鉴于电流输运、焊接、反射光线以及散热的需要，LED封装所用的支架，内杯表面通常会镀有一金属层，或金属叠层，例如铝、银、金等等，目标芯片被固定并焊接于其上，金属镀层提供目标芯片电学连接，将芯片工作中产生的热量导出，并提供有效的反射效果用于增强封装器件的出光。与外量子效率已高达85％以上的InGaN基蓝光LED相比，目前AlGaN基紫外LED的发光功率和光电转换效率还远远不能令人满意，这就致使紫外LED芯片在工作过程中将产生远多于蓝光LED芯片的热量。而对于金属镀层来讲，长时间高温状态以及深紫外光线的照射，将使得金属镀层性能受到严重影响。例如加剧氧化还原反应的发生，或者加剧金属材料被空气中的酸性物质腐蚀程度，尤其是金属铝、银等化学属性活泼金属，随着氧化还原反应的进行，金属镀层的导电导热性能，以及反射率指标将显著下降，大幅缩短了封装器件的使用寿命。而采用金、铂等惰性金属，虽然可以减缓金属的裂化现象，但是它们在紫光及紫外光波段区间的反射率并不理想，明显不是深紫外LED支架反射层金属的理想材料。

发明内容

本发明提供一种深紫外LED封装结构及其制作方法，旨在改善并解决现有封装结构下材料界面多、材料折射率差异大而导致全反射现象严重，同时解决由于封装支架内金属镀层裸露而导致高温下易劣化，导电、导热及反射性能下降，影响封装器件可靠性和寿命的问题。

本发明提供一种深紫外LED封装结构，包括：