一種led發(fā)光器件及l(fā)ed光源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明具體公開了一種LED發(fā)光器件及LED光源，該LED發(fā)光器件包括垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片，該LED發(fā)光器件還包括有一上基板和下基板，所述上基板和下基板扣合形成一個(gè)LED容納腔將LED芯片包圍在其內(nèi)；所述LED芯片的P電極通過下基板上設(shè)置的P電極引出電路引出；所述LED芯片的N電極與上基板上布設(shè)的N電極連接層電連接，N電極連接層通過LED容納腔側(cè)壁上設(shè)置的引導(dǎo)線路連接至下基板引出；所述上基板和下基板的封裝連接處都采用無機(jī)材料連接，所述上基板為透明基板。本發(fā)明不僅壽命更長，而且其LED的出光損失也更小。
【專利說明】
一種LED發(fā)光器件及LED光源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于LED技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用全無機(jī)材料封裝的LED發(fā)光器件及LED光源。
【背景技術(shù)】
[0002]LED具有體積小，驅(qū)動(dòng)電壓低，發(fā)光效率高，壽命長等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在很多的照明及裝飾產(chǎn)品中使用。而能發(fā)出紫外光的LED，隨著發(fā)光效率的提升，在固化，鑒別，探測，殺菌，消毒等領(lǐng)域的應(yīng)用也很多。
[0003]現(xiàn)有的大功率紫外光LED，其封裝依舊不能避免使用有機(jī)材料，長期使用過程中，有機(jī)材料在紫外光照射下老化變質(zhì)，造成密封性差，透過性差，影響產(chǎn)品的使用。
[0004]而且現(xiàn)有的垂直結(jié)構(gòu)LED封裝結(jié)構(gòu)，如圖1所示，N電極22和P電極23分別位于LED芯片21的上、下兩側(cè)，做引線鍵合時(shí)一般將P電極23通過焊錫層24與下基板27上的電極層26相連接，N電極通過金線25與電極層26電連接。由于金線25比較細(xì)，需要在LED芯片21及金線25上面封蓋透明基板28，一般為石英玻璃基板，作為紫外光的透出窗口和芯片及金線的保護(hù)層。
[0005]石英玻璃基板與下基板之間，一般通過膠黏劑粘結(jié)完成密閉封裝，整個(gè)封裝結(jié)構(gòu)比較大，芯片之間不能緊密排列，紫外光能量密度比較低，滿足不了一些對(duì)小體積和高能量密度有要求的用途。
[0006]同時(shí)，由于金線的拱起高度，該石英玻璃基板跟芯片的發(fā)光層之間有幾毫米的距離，紫外光尤其是深紫外光在經(jīng)過空氣時(shí)有較大衰減。而且，石英玻璃基板與下基板之間一般通過膠黏劑粘結(jié)完成密閉封裝，膠黏劑這類有機(jī)材料在紫外線的作用下很容易老化，從而使得基板與下基板連接失效進(jìn)入水氣等直接影響LED芯片壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種LED發(fā)光器件及LED光源，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)全無機(jī)材料封裝，而且其LED的出光損失也更小。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0009]—種LED發(fā)光器件，該LED發(fā)光器件包括垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片，該LED發(fā)光器件還包括有一上基板和下基板，所述上基板和下基板扣合形成一個(gè)LED容納腔將LED芯片包圍在其內(nèi)；所述LED芯片的P電極通過下基板上設(shè)置的P電極引出電路引出；所述LED芯片的N電極與上基板上布設(shè)的N電極連接層電連接，N電極連接層通過LED容納腔側(cè)壁上設(shè)置的引導(dǎo)線路連接至下基板引出；所述上基板和下基板的封裝連接處都采用無機(jī)材料連接，所述上基板為透明基板。
[0010]進(jìn)一步的，所述下基板上設(shè)置有表面電極和底部電極，表面電極通過基板通孔與底部電極連接，LED芯片的P電極通過與表面電極連接，進(jìn)而將P電極導(dǎo)引至底部電極;所述上基板設(shè)置有透明導(dǎo)電層，LED芯片的N電極與上基板的透明導(dǎo)電層相連接，透明導(dǎo)電層通過下基板側(cè)壁的表面電極連接至下基板的底部電極，從而將LED芯片的N電極從上往下引出。
[0011 ]進(jìn)一步的，所述上基板和下基板通過金屬焊料實(shí)現(xiàn)無機(jī)密封連接。
[0012]進(jìn)一步的，在所述透明導(dǎo)電層下還設(shè)置有一導(dǎo)電線路連接層。
[0013]進(jìn)一步的，所述下基板上設(shè)置有表面電極和底部電極，表面電極通過基板通孔與底部電極連接，LED芯片的P電極通過與表面電極連接，進(jìn)而將P電極導(dǎo)引至底部電極;所述上基板上直接設(shè)置有一導(dǎo)電線路連接層，LED芯片的N電極與上基板的導(dǎo)電線路連接層相連接，導(dǎo)電線路連接層通過下基板側(cè)壁的表面電極連接至下基板的底部電極，從而將LED芯片的N電極從上往下引出。
[0014]進(jìn)一步的，所述導(dǎo)電線路連接層在芯片正上方呈長條形，導(dǎo)電線路連接層還分布在上基板的四周。
[0015]進(jìn)一步的，所述上基板為透明上基板，在上基板上設(shè)置有相互連通的透明導(dǎo)電層和導(dǎo)電線路連接層，透明導(dǎo)電層與LED芯片的N電極連接，導(dǎo)電線路連接層通過一導(dǎo)電柱連接到下基板的表面電極;所述上基板和下基板之間通過絕緣邊框圍閉形成LED容納腔。
[0016]進(jìn)一步的，所述上基板為透明上基板，所述上基板上設(shè)置有相互連通的透明導(dǎo)電層和導(dǎo)電線路連接層，透明導(dǎo)電層與LED芯片的N電極連接，導(dǎo)電線路連接層通過一導(dǎo)電柱連接到下基板的表面電極;所述上基板和下基板之間通過金屬邊框圍閉形成LED容納腔，金屬邊框與下基板上的表面電極之間設(shè)置有絕緣層。
[0017]進(jìn)一步的，該LED發(fā)光器件包括多顆相同連接結(jié)構(gòu)的LED芯片。
[0018]—種LED光源，包括前述任一項(xiàng)所述的LED發(fā)光器件，在所述LED發(fā)光器件外連有驅(qū)動(dòng)其工作的電源電路或控制電路。
[0019]本發(fā)明省略了金線結(jié)構(gòu)，巧妙地將LED芯片的N電極通過上基板布線的方式從側(cè)邊導(dǎo)引至下基板引出，可以使得上基板與LED芯片之間緊密貼合，二者間距變得更小，從而大大降低了 LED芯片的出光損失。
[0020]不僅如此，本發(fā)明采用上基板和下基板扣合形成一個(gè)LED容納腔，這種結(jié)構(gòu)在布線引導(dǎo)N電極的同時(shí)可以在上下基板邊緣布設(shè)無機(jī)連接線路，比如四周采用金屬連接層通過焊錫封裝。因此，采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)很容易實(shí)現(xiàn)上、下基板之間用全無機(jī)材料的封裝，進(jìn)而改變有機(jī)封裝老化的問題，使得本發(fā)明結(jié)構(gòu)更加牢固可靠。而且，本發(fā)明整個(gè)封裝結(jié)構(gòu)因?yàn)闆]有金線弧度的影響，體積可以變得更緊湊，有利于LED小型化應(yīng)用。
【附圖說明】
[0021]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是本發(fā)明實(shí)施例3的俯視圖意圖；
[0025]圖5是圖4的A軸線剖視圖；
[0026]圖6是圖4的B軸線剖視圖；
[0027]圖7是本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖8是本發(fā)明實(shí)施例4上基板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖9是本發(fā)明實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖10是本發(fā)明實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖中:
[0032]21、LED 芯片22、N 電極
[0033]23、P電極24、焊錫層
[0034]25、金線26、電極層
[0035]27、下基板28、透明基板
[0036]101、LED 芯片102、N 電極
[0037]103、P 電極
[0038]104、上基板105、透明導(dǎo)電層
[0039]106、導(dǎo)電線路連接層107、芯片連接層
[0040]108、下基板109、底部電極[0041 ] 110、表面電極111、連接層
[0042]112、導(dǎo)電柱113、絕緣邊框
[0043]114、絕緣層115、金屬邊框
[0044]116、波長轉(zhuǎn)換層
【具體實(shí)施方式】
[0045]為了充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果，以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明。
[0046]實(shí)施例1
[0047]如圖2所示，本實(shí)施例公開了一種LED發(fā)光器件，該LED發(fā)光器件包括LED芯片101、上基板104和下基板108，上基板104和下基板108扣合形成一個(gè)LED容納腔，將LED芯片101包圍在其內(nèi)。圖中，下基板的剖視圖為U型結(jié)構(gòu)，并不代表對(duì)本發(fā)明的限制，等效結(jié)構(gòu)還可以為上基板為倒U形結(jié)構(gòu)，下基板為平板結(jié)構(gòu)，這種簡單的改變都是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0048]其中，LED芯片101為垂直結(jié)構(gòu)的紫外LED芯片，其芯片發(fā)光波長范圍為240-420nm，芯片N電極102和芯片P電極103分別位于芯片的上、下兩側(cè)，芯片N電極102的材料為Cr-Au鍍層，芯片P電極103的材料為AuSn合金層。
[0049]其中，下基板108為氮化鋁陶瓷基板，其上的表面電極110通過基板通孔與底部電極109相連，表面電極110和底部電極109的主要材料均為導(dǎo)電金屬層。LED芯片101的P電極103通過連接層111與表面電極110連接，進(jìn)而將P電極導(dǎo)引至底部電極109。下基板108上與P電極103連接部分的表面電極110和底部電極109就構(gòu)成P電極引出電路。
[0050]其中，上基板104為透明的石英玻璃基板，其一表面設(shè)置有透明導(dǎo)電層105，透明導(dǎo)電層的主要材料為ITOIED芯片101的N電極102通過芯片連接層107與上基板104的透明導(dǎo)電層105相連接，芯片連接層107的材料為Au凸點(diǎn)。透明導(dǎo)電層105通過連接層111和下基板108側(cè)壁的表面電極110連接至下基板108的底部電極109，從而將LED芯片101的N電極從上往下引出，側(cè)壁的表面電極110為本發(fā)明所謂的LED容納腔側(cè)壁上設(shè)置的引導(dǎo)線路。
[0051]其中，上基板104和下基板108的連接層111與下基板的表面電極110相連，連接層111的主要材料為焊錫，從而完成LED芯片的電路連接和無機(jī)密封。
[0052]需要說明的是附圖僅僅是為了方便識(shí)別和理解才將LED芯片和上基板的間距畫這么大，本發(fā)明實(shí)際結(jié)構(gòu)中LED芯片101與上基板104之間的N電極102與芯片連接層107非常薄，兩者幾乎沒有間隙。因?yàn)闆]有了金線，二者是直接連接，芯片連接層的高度很小，故由LED芯片與上基板之間間隙帶來的光損失也會(huì)減少。整個(gè)封裝結(jié)構(gòu)因?yàn)闆]有金線弧度的影響，體積也可以變得更緊湊。
[0053]同時(shí)，該實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了垂直結(jié)構(gòu)LED芯片在上、下基板之間用全無機(jī)材料(表面電極110、連接層111和透明導(dǎo)電層105)的封裝，不會(huì)受紫外光的影響，從而使得基板與下基板連接更加可靠。
[0054]實(shí)施例2
[0055]如圖3所述，本實(shí)施例也公開了一種LED發(fā)光器件，其主體結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，其不同在于:本實(shí)施為了提高電氣連接性能，在透明導(dǎo)電層105下還設(shè)置了一層導(dǎo)電線路連接層106，導(dǎo)電線路連接層106的主要材料為T1-Au鍍層。
[0056]實(shí)施例3
[0057]如圖4、圖5、圖6所不，本實(shí)施公開了一種具有四顆垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的結(jié)構(gòu)不意圖；本實(shí)施例在實(shí)施例2基礎(chǔ)上重復(fù)設(shè)置了四個(gè)相同的LED芯片。
[0058]如圖4所示，透過上基板看到有四顆并排的LED芯片201，圖5是圖4A軸線剖視圖，SP是其中一顆LED芯片的縱向剖視圖，由附圖5和附圖3比較可知，二者結(jié)構(gòu)完全相同，附圖中僅僅是為了區(qū)別多顆情況做出了不同的標(biāo)識(shí)，比如附圖3中是單顆LED的情況，圖中101表示LED芯片，附圖5為了區(qū)別就將LED芯片標(biāo)識(shí)為了201，比如202表示芯片的N電極，比如203表不芯片的P電極，其它的結(jié)構(gòu)表不依次類推，不在累述。
[0059]圖6是圖4的B軸線剖視圖，即是四顆芯片同時(shí)被橫向剖的示意圖，四顆芯片從左到右依次并排，每顆芯片的N電極下引電路結(jié)構(gòu)圖就是圖5。
[0060]本實(shí)施例僅僅公開四顆LED芯片的結(jié)構(gòu)，并不代表對(duì)本發(fā)明LED芯片數(shù)量的限制，其僅僅是示意性說明多顆LED芯片的原理。
[0061]本實(shí)施例根據(jù)實(shí)際需要制作不同顆的LED芯片，使得本發(fā)明應(yīng)用更加廣泛。
[0062]實(shí)施例4
[0063]圖7為垂直結(jié)構(gòu)LED芯片封裝結(jié)構(gòu)示意圖，圖8為上基板表面結(jié)構(gòu)俯視圖。本實(shí)施例與實(shí)施例二近似，其結(jié)構(gòu)的不同之處在于:
[0064]本實(shí)施例省略了透明導(dǎo)電層105，導(dǎo)電線路連接層106直接制備在上基板104上，其主要材料為N1-Au鍍層;芯片N電極102通過芯片連接層107與導(dǎo)電線路連接層106相連，芯片連接層107的主要材料為AuSn合金。本實(shí)施例中，導(dǎo)電線路連接層106直接就充當(dāng)了本發(fā)明的N電極連接層。
[0065]如圖8所示，為了防止導(dǎo)電線路連接層106遮擋LED出光，導(dǎo)電線路連接層106在芯片正上方呈長條形，兩個(gè)點(diǎn)的芯片連接層107分別對(duì)應(yīng)圖7中與N電極102相連的兩個(gè)點(diǎn)。當(dāng)然，導(dǎo)電線路連接層106在上基板104上還分布在四周以實(shí)現(xiàn)上下基板的封裝連接，連接層111的主要材料為錫膏，這種連接不僅牢固而且還能免受紫外光的影響。
[0066]實(shí)施例5
[0067]圖9為本實(shí)施例的又一種垂直結(jié)構(gòu)LED芯片封裝結(jié)構(gòu)不意圖。本實(shí)施例與實(shí)施例一近似，其結(jié)構(gòu)的不同之處在于:
[0068]上基板104為透明的陶瓷基板，其一表面設(shè)置有透明導(dǎo)電層105，透明導(dǎo)電層的主要材料為ZnO透明導(dǎo)電薄膜;導(dǎo)電線路連接層106制備在上基板104和透明導(dǎo)電層105上，其主要材料為Cr-Au鍍層;芯片N電極102通過芯片連接層107連接到透明導(dǎo)電層105上，芯片連接層107的材料為AuSn合金;下基板108為表面已進(jìn)行絕緣處理的金屬基板，表面電極110制備在其絕緣表面上，表面電極110的主要材料為導(dǎo)電金屬層;表面電極110上制備有導(dǎo)電柱112，導(dǎo)電柱112的主要材料為Cu;芯片P電極103與表面電極110之間，導(dǎo)電線路連接層106與導(dǎo)電柱112之間，均通過連接層111進(jìn)行連接，連接層111的材料為錫膏;絕緣邊框113用于連接上下基板，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)LED芯片的密封，絕緣邊框113的主要材料為封接玻璃;表面電極110有一部分延伸至絕緣邊框113的外部，用于和外部驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行連接。
[0069]實(shí)施例6
[0070]如圖10所示，本實(shí)施例與實(shí)施例5近似，其結(jié)構(gòu)的不同之處在于:
[0071]LED芯片101為發(fā)射藍(lán)光的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片；上基板104為透明的藍(lán)寶石基板，其一表面設(shè)置有透明導(dǎo)電層105，透明導(dǎo)電層105的主要材料為ITO透明導(dǎo)電薄膜，其另一表面設(shè)置有波長轉(zhuǎn)換層116，波長轉(zhuǎn)換層116的主要材料為熒光粉;導(dǎo)電線路連接層106制備在上基板104和透明導(dǎo)電層105上，其主要材料為Ag鍍層;芯片N電極102通過芯片連接層107連接到透明導(dǎo)電層105上，芯片連接層107的材料為AuSn合金;下基板108為陶瓷基板，表面電極110制備在其中一個(gè)表面上，表面電極110的主要材料為導(dǎo)電金屬層;表面電極110上制備有導(dǎo)電柱112和絕緣層114;芯片P電極103與表面電極110之間，導(dǎo)電線路連接層106與導(dǎo)電柱112之間，均通過連接層111進(jìn)行連接，連接層111的材料為錫膏。
[0072]金屬邊框115，用于連接導(dǎo)電金屬層106和絕緣層114，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)LED芯片的密封，金屬邊框115的主要材料為膨脹合金;表面電極110有一部分延伸至絕緣層114與金屬邊框115的外部，用于和外部驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行連接。
[0073]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者根據(jù)有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，均應(yīng)該在本權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種LED發(fā)光器件，該LED發(fā)光器件包括垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片，其特征在于: 該LED發(fā)光器件還包括有一上基板和下基板，所述上基板和下基板扣合形成一個(gè)LED容納腔將LED芯片包圍在其內(nèi)； 所述LED芯片的P電極通過下基板上設(shè)置的P電極引出電路引出； 所述LED芯片的N電極與上基板上布設(shè)的N電極連接層電連接，N電極連接層通過LED容納腔側(cè)壁上設(shè)置的引導(dǎo)線路連接至下基板引出； 所述上基板和下基板的封裝連接處都采用無機(jī)材料連接，所述上基板為透明基板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED發(fā)光器件，其特征在于: 所述下基板上設(shè)置有表面電極和底部電極，表面電極通過基板通孔與底部電極連接，LED芯片的P電極通過與表面電極連接，進(jìn)而將P電極導(dǎo)引至底部電極； 所述上基板設(shè)置有透明導(dǎo)電層，LED芯片的N電極與上基板的透明導(dǎo)電層相連接，透明導(dǎo)電層通過下基板側(cè)壁的表面電極連接至下基板的底部電極，從而將LED芯片的N電極從上往下引出。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED發(fā)光器件，其特征在于: 所述上基板和下基板通過金屬焊料實(shí)現(xiàn)無機(jī)密封連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED發(fā)光器件，其特征在于: 在所述透明導(dǎo)電層下還設(shè)置有一導(dǎo)電線路連接層。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED發(fā)光器件，其特征在于: 所述下基板上設(shè)置有表面電極和底部電極，表面電極通過基板通孔與底部電極連接，LED芯片的P電極通過與表面電極連接，進(jìn)而將P電極導(dǎo)引至底部電極； 所述上基板上直接設(shè)置有一導(dǎo)電線路連接層，LED芯片的N電極與上基板的導(dǎo)電線路連接層相連接，導(dǎo)電線路連接層通過下基板側(cè)壁的表面電極連接至下基板的底部電極，從而將LED芯片的N電極從上往下引出。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED發(fā)光器件，其特征在于: 所述導(dǎo)電線路連接層在芯片正上方呈長條形，導(dǎo)電線路連接層還分布在上基板的四周。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED發(fā)光器件，其特征在于: 所述上基板為透明上基板，在上基板上設(shè)置有相互連通的透明導(dǎo)電層和導(dǎo)電線路連接層，透明導(dǎo)電層與LED芯片的N電極連接，導(dǎo)電線路連接層通過一導(dǎo)電柱連接到下基板的表面電極； 所述上基板和下基板之間通過絕緣邊框圍閉形成LED容納腔。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED發(fā)光器件，其特征在于: 所述上基板為透明上基板，所述上基板上設(shè)置有相互連通的透明導(dǎo)電層和導(dǎo)電線路連接層，透明導(dǎo)電層與LED芯片的N電極連接，導(dǎo)電線路連接層通過一導(dǎo)電柱連接到下基板的表面電極； 所述上基板和下基板之間通過金屬邊框圍閉形成LED容納腔，金屬邊框與下基板上的表面電極之間設(shè)置有絕緣層。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的LED發(fā)光器件，其特征在于: 該LED發(fā)光器件包括多顆相同連接結(jié)構(gòu)的LED芯片。10.—種LED光源，其特征在于:包括權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的LED發(fā)光器件，在所述LED發(fā)光器件外連有驅(qū)動(dòng)其工作的電源電路或控制電路。
【文檔編號(hào)】H01L33/52GK105845813SQ201610264869
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】陳海英, 李正豪, 許朝軍
【申請人】陳海英, 李正豪, 許朝軍