[实用新型]一种纳米铜电极全铜键合的倒装UV-LED封装结构

说明书

本实用新型公开了一种纳米铜电极全铜键合的倒装UV‑LED封装结构。封装结构包括倒装UV‑LED芯片、纳米铜电极、透明光窗、三维陶瓷电路板、密封粘接层；所述纳米铜电极位于所述倒装UV‑LED芯片的电极上，用于连接所述倒装UV‑LED芯片和陶瓷电路板，形成出全铜键合结构；所述密封粘接层位于所述透明光窗上，用于密封粘接所述透明光窗和所述三维陶瓷电路板，形成密闭封装腔体结构。所述纳米铜电极全铜键合结构，增强了封装散热能力，降低UV‑LED结温并延长UV‑LED寿命；此外，所述形成的全铜键合结构可降低热膨胀系数失配风险，提高UV‑LED封装可靠性和使用寿命。

技术领域

本发明属于LED封装技术领域，更具体地，涉及一种UV-LED封装结构。

背景技术

UV-LED是指发射波长在紫外波段的LED光源，是新一代固态光源，在油墨固化、防伪识别、杀菌消毒、非视距通信和医疗健康等领域有着重要的应用前景。

目前，现有UV-LED封装结构多采用高导热金锡共晶焊料、无铅锡焊料和银胶等固晶材料来固晶封装倒装UV-LED芯片，来满足UV-LED散热要求，但是金锡共晶焊料成本高昂，极大地增加了封装成本，不利于大规模推广应用，而无铅锡焊料和银胶通常含有有机物成分，在固晶封装时，有机物成分易残留在固晶层和粘接层的内部以及UV-LED芯片表面，而有机物抗UV老化能力较差，在长期工作后易发生碳化，最终会影响UV-LED 出光效率和气密性。更重要的是，这些固晶材料与UV-LED芯片和封装电路板之间形成的连接结构为异质结构，存在热膨胀系数不匹配问题，导致容易出现热失配开裂失效问题，严重影响UV-LED芯片可靠性和使用寿命。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种纳米铜电极全铜键合的倒装UV-LED封装结构，通过采用纳米铜电极来取代高成本金锡共晶焊料，降低封装成本，同时纳米铜电极在低温键合后，会形成全铜同质键合结构，不仅能增强UV-LED封装散热能力，降低UV-LED结温，还可以降低热膨胀系数失配风险，提高UV-LED封装可靠性和使用寿命。

相应地，为达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种纳米铜电极全铜键合的倒装UV-LED封装结构，包括倒装UV-LED 芯片、纳米铜电极、透明光窗、三维陶瓷电路板、密封粘接层。首先，通过金属沉积技术在所述倒装UV-LED芯片的电极上沉积一层纳米铜薄膜；然后，将所述倒装UV-LED芯片贴放在所述三维陶瓷电路板的焊盘上，通过低温键合技术连接所述倒装UV-LED芯片和陶瓷电路板，制备出全铜键合结构；最后，在所述透明光窗上均匀涂覆所述密封粘接层，用于密封粘接所述透明光窗和所述三维陶瓷电路板，形成密闭封装腔体结构。

进一步的，芯片和UVC-LED芯片，波长范围为200～390nm。

进一步的，所述金属沉积技术为高压磁控溅射技术、原子层沉积技术和脉冲激光沉积技术。

进一步的，所述纳米铜薄膜厚度为0.2-50μm，纳米铜粒径为10-1000 nm。

进一步的，所述三维陶瓷电路板材质为氧化铝、氮化铝和氧化锆，厚度为0.4～3mm；通过半导体微加工工艺制备线路层，线路层为Ti/Cu、 Ti/Ni/Au、TiO₂/Cu和TiO₂/Ni/Au等膜层体系，厚度为1～20μm。

进一步的，所述低温键合技术为低温热压键合技术、低温超声键合技术、低温电流辅助键合技术，键合温度低于400℃。

进一步的，所述透明光窗材质为蓝宝石、石英玻璃、紫外玻璃，光窗厚度为0.2～3mm。

进一步的，所述密封粘接层为氟树脂、抗UV类树脂、无机胶、低温玻璃焊料，密封粘接层厚度为50-500μm。