[发明专利]一种集成平面光窗和球状透镜的气密封装结构及制作方法

说明书

本发明属于光电子封装领域，公开一种集成平面光窗和球状透镜的气密封装结构及制作方法，其结构包括基板、发光芯片、平面光窗、透镜和压块；所述基板开设有凹槽，发光芯片设置在凹槽内；所述平面光窗包括蓝宝石片和框架，平面光窗设置在凹槽正上方，蓝宝石片外侧与框架内侧固定连接，框架底面与基板连接；所述透镜设置在平面光窗的上表面，透镜底部外延部分设有透镜固定沿边；所述压块与框架固定连接，并将透镜固定沿边固定在平面光窗上。通过本发明的平面光窗和球状透镜的气密封装结构，替代了传统蓝宝石透镜结构，降低了光学透镜制造成本，同时相对于传统透镜结构气密性高。

技术领域

本发明属于光电子封装领域，具体来说，涉及一种集成平面光窗和球状透镜的气密封装结构及制作方法。

背景技术

随着紫外LED芯片技术的成熟，紫外LED的应用越来越广泛，在杀菌消毒、空气净化、污水处理、植物生产、医疗等领域都在广泛的应用。但是，应用中为了获得更高能量的紫外线，需要使用球透镜将光线聚焦。目前能在UV波段(190～380nm)达到90％以上透过率的材料有石英玻璃和蓝宝石。但是石英玻璃由于线性热膨胀系数((5.3～5.8)×10^(－7)/K)小，而一般常用的焊料和金属的线性热膨胀系数在3-10×10^(－6)/K，相差一个数量级，石英玻璃与其他材料粘结后在高低温作用下，不同材料形变不同导致石英玻璃开裂，无法实现无机气密封装；而使用硅胶封装，紫外线对有机材料具有老化损坏的特性，导致透镜脱落，湿气和有害气体进入灯珠会导致芯片受损，寿命短可靠性差，无法普遍应用。而蓝宝石线性膨胀系数5.8×10^(－6)/K，可实现无机气密封装，但蓝宝石透镜制造成本太高，也无法在民用产品上普遍应用。

发明内容

针对现有技术玻璃和蓝宝石气密性差的问题，本发明提供了一种集成平面光窗和球状透镜的气密封装结构及制作方法。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种集成平面光窗和球状透镜的气密封装结构，包括基板、发光芯片、平面光窗、透镜和压块；

所述基板开设有凹槽，发光芯片设置在凹槽内；

所述平面光窗包括蓝宝石片和框架，平面光窗设置在凹槽正上方，蓝宝石片外侧与框架内侧固定连接，框架底面与基板连接；

所述透镜设置在平面光窗的上表面，透镜底部外延部分设有透镜固定沿边；

所述压块与框架固定连接，并将透镜固定沿边固定在平面光窗上。

进一步地，所述蓝宝石片上表面与金属框架上表面齐平。

进一步地，所述压块和框架的间隙夹持固定透镜固定沿边。

进一步地，所述基板为3D陶瓷基板。

进一步地，3D陶瓷基板采用氧化铝或氮化铝陶瓷材料。

一种集成平面光窗和球状透镜的气密封装制作方法，包括步骤：

基板开设凹槽，并将发光芯片固定在基板凹槽内；

将平面光窗固接在基板上，并密封凹槽上方空间；

透镜固接在平面光窗上。该方法步骤没有固定的先后顺序。

进一步地，还包括步骤：将平面光窗固接在基板上后，对平面光窗和基板密封的凹槽空间进行气密性检测。

进一步地，发光芯片通过固晶或共晶的方式固定在基板凹槽内。

进一步地，平面光窗固接在基板上的步骤包括：

S1、先通过夹具固定平面光窗的框架；

S2、再将蓝宝石片装进框架，保证蓝宝石片上表面与框架上表面齐平；