[发明专利]一种紫外线发光二极体无机接合封装结构

说明书

本发明涉及一种紫外线发光二极体无机接合封装结构(SMD)，包括一层陶瓷基板、一图案化铜层、一无机材料上框及一石英玻璃，施以最低符合压力介于0～8000kg，温度介于下式y＝‑0.025x+300(压力为x，温度为y)与500℃之间的参数，透过ICH技术(Inorganic Ceramic Heterogeneity；无机陶瓷异类结合)来利用金属扩散效应达成金属共晶结构，并达成封装体(SMD)各部件紧密结合、气密性高、高导热的全无机封装的紫外线发光二极体封装结构之目的；依照此方式完成的封装结构，可以承受电子产业验证最高标准‑65℃～150℃的冷热冲击实验，其中往返极限温度搬运时间不超过20秒。

技术领域

本发明是有关于一种无机接合SMD(表面安装组件；Surface Mount Device；SMD)封装结构，尤其是关于一种紫外线发光二极体无机接合封装结构。

背景技术

发光二极体的封装材料，几乎都围绕着成本在考虑，传统大多是PPA(Polyphthalamide，热塑性塑料)。近年来LED封装厂逐渐采用耐热性更高的EMC(EpoxyMolding Compound，环氧模压树脂)导线架，EMC导线逐渐站稳用在1-3瓦的中高功率LED的市场地位，但是EMC导线架受制于本身材料特性，无法再往更高功率的LED跨入。

然而，当发光二极体切入紫外线领域时，将会有60％～70％的光电效能转换成热能，甚至在深紫外线(UVC)领域仅只有不到10％电力转换成光，90％都转换成热能，且目前发光二极体的制造厂商所制造出来的LED在功率上顶多在30微瓦(mW)的领域，若未来持续往更高功率的紫外线发光二极体研发时，将会受限于散热材料、后制加工、整体构装的重重限制；而且热能累积过多易造成光衰。传统低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-firedCeramic；LTCC)、高温共烧多层陶瓷(High Temperature Co-fired Ceramic；HTCC)、以热导率2～25W/mK的氧化铝陶瓷组件来对应于30mW的深紫外线发光二极体组件应足以应付；但再往更高功率发展的未来，传统LTCC、HTCC、氧化铝陶瓷组件的散热已经到达其极限，更不用说有机材质的EMC等塑料材料是无法适用于此领域的，因此需要更高热导率的陶瓷基板来对应紫外线领域。

另外，以现有的材料以及封装制程用于紫外线发光二极体的领域而言，当整个封装结构长期处于紫外线照射范围内，无论是导线架本身材料，甚至连导线架上框与陶瓷电路载板间的黏合层，都可能在紫外线长期曝晒下，产生材料脆化或是黏合层剥离的状况发生，尤其是本体采用有机材料(例如PPA或是EMC等有机物)或是采用有机胶体黏合上框与陶瓷电路载板的状况下(市场上有黏合层采用UV胶，但即使是UV胶还是会脆化)，是需要尽量避免的。

更进一步的说，LED封装产业的固晶制程对于晶粒而言是属于300℃以上的高温制程，若无采用本案ICH技术(Inorganic Ceramic Heterogeneity；无机陶瓷异类结合)改良的金属扩散效应产生金属共晶结构，例如：GGI(Gold to Gold Interconnect；金金结合)、CCI(Copper to Copper Interconnect；铜铜结合)来制作导线架，而用铟、高温锡等制程来施做的导线架，在封装固晶制程往往会因为温度高于铟、高温锡键合时的温度，则容易造成后续生产稳定性不足以符合产业界的需求。

因此，若照明本体材料无法抵抗紫外线侵袭，黏合层强度不够或是工艺未顾虑到后续制程，产品迅速劣化、损坏、妥善率低是可以想见的；然而，业界为能克服上述的各项缺失，在经过多次实验后发觉了封装材料理应采用无机材料，但仍苦于没有让无机材料结合的有效方法。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种紫外线发光二极体无机接合封装结构，利用ICH技术(Inorganic Ceramic Heterogeneity)改良之低温高压的金属扩散物理现象，让金属共晶结构强度，达到10MPa～30MPa，足以抵抗使用本产品使用时热能累积造成不同材料间的热涨冷缩效应，解决金属结合层剥离问题，进而提升产品良率。