一种紫外LED器件及其制备方法与流程

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一种紫外led器件及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及led技术领域，尤其涉及一种紫外led器件及其制备方法。

背景技术：

2.目前紫外led器件主流的封装方式两种，其一是将带杯陶瓷基板搭配石英玻璃进行封装，其二是带杯陶瓷基板搭配硅树脂进行封装。在第一种封装方式下，芯片和石英玻璃中间被空气填充或抽真空处理，较高比例的uv能量未能通过空气和石英玻璃发射出去，造成封装器件的出光效率较低；在第二种封装方式下，虽然在初期可大幅提升器件的辐射功率，但硅树脂是具有高度交联结构的热固性聚硅氧烷聚合物，其抗uv(ultraviolet，紫外线)性能较差，uv照射会加速破坏硅树脂的分子结构，引起硅树脂开裂变，导致紫外led器件出现气密性较差、寿命较低等问题。

技术实现要素：

3.本发明实施例的一个目的在于：提供一种紫外led器件，其出光效率较高，使用寿命较长。
4.本发明实施例的另一个目的在于：提供一种紫外led器件的制备方法，其具有较高的生产效率。
5.为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.第一方面，提供一种紫外led器件，包括支架和透镜，所述支架上设置有容纳腔，所述透镜封堵所述容纳腔，所述容纳腔的腔底设置有芯片，所述容纳腔内填充有si-o主链聚合物，所述支架上至少设置有一个通孔，所述通孔位于所述支架的底部，所述通孔与所述容纳腔连通，所述通孔与所述芯片间隔，所述通孔内设置有密封件。
7.作为紫外led器件的一种优选方案，所述支架的底部间隔设置有两个所述通孔。
8.作为紫外led器件的一种优选方案，所述密封件包含金属材质；或，
9.所述密封件采用树脂制成。
10.作为紫外led器件的一种优选方案，所述密封件为银浆件。
11.作为紫外led器件的一种优选方案，所述芯片靠近所述透镜的一侧设置有保护层，所述保护层将所述芯片和所述si-o主链聚合物间隔。
12.作为紫外led器件的一种优选方案，所述保护层的材质为氟树脂。
13.作为紫外led器件的一种优选方案，所述保护层靠近所述透镜的一侧呈弧面或球面，所述弧面或所述球面朝向所述透镜一侧凸起。
14.作为紫外led器件的一种优选方案，所述通孔与所述保护层间隔设置。
15.作为紫外led器件的一种优选方案，所述支架包括基板和环状的围坝，所述透镜与所述围坝连接，所述基板、所述围坝和所述透镜之间形成所述容纳腔，所述芯片固定在所述基板上，所述基板远离所述容纳腔的一侧面设置有引脚，所述通孔设置在所述基板上，所述通孔贯穿所述引脚。
16.作为紫外led器件的一种优选方案，所述支架包括基板和环状的围坝，所述透镜与所述围坝连接，所述基板、所述围坝和所述透镜之间形成所述容纳腔，所述芯片固定在所述基板上，所述通孔设置在所述基板上，所述基板远离所述容纳腔的一侧面设置有引脚，所述通孔与所述引脚间隔。
17.第二方面，提供一种紫外led器件制备方法，用于制备上述的紫外led器件，包括以下步骤：
18.使用钻孔工具对支架进行加工形成通孔；
19.对芯片和所述支架进行焊接；
20.将焊接完成的所述支架和透镜进行固定；
21.将固定完成的所述支架倒置，使通孔朝向上方，通过所述通孔向容纳腔内填充si-o主链聚合物；
22.填充完毕后，使用密封件将所述通孔封堵。
23.作为紫外led器件制备方法的一种优选方案，所述支架和所述透镜固定之前，在所述芯片表面涂覆保护层。
24.作为紫外led器件制备方法的一种优选方案，所述密封件为银浆件，所述使用密封件将所述通孔封堵，包括：
25.向所述通孔填充银浆，填充完毕后，对所述通孔进行高温处理，使所述银浆硬化形成银浆件。
26.作为紫外led器件制备方法的一种优选方案，所述支架的底部设置有两个所述通孔，所述通过所述通孔向容纳腔内填充si-o主链聚合物；填充完毕后，使用密封件将所述通孔封堵，包括：
27.通过其中一个所述通孔向所述容纳腔填充所述si-o主链聚合物，另一个所述通孔充当出气口，当所述si-o主链聚合物从充当出气口的所述通孔处溢出或将要溢出时，停止填充，然后使用两个所述密封件分别对两个所述通孔进行封堵。
28.本发明的有益效果为：在容纳腔内填充si-o主链聚合物，可以提高光线的折射率，进而提高了led器件的出光效率；si-o主链聚合物的性能稳定，因此，si-o主链聚合物的设置不会对led器件的其他结构造成影响，保证了led器件的稳定性；si-o主链聚合物具有较佳的抗辐射性能，在长时间的紫外线照射下，si-o主链聚合物仍能保持其分子结构，因此，填充有si-o主链聚合物的led器件具有较长的工作寿命；通过在支架上设置通孔，使得led器件可以从背面填充si-o主链聚合物，背面填充方式可以将支架容纳腔内的空气彻底排出，使容纳腔内能够完全填充满si-o主链聚合物，进而使led器件的出光一致性较好，而且背面开孔，操作工艺简单，容易实现批量化生产，有效地提升生产效率。
附图说明
29.下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
30.图1为本发明实施例所述紫外led器件示意图。
31.图2为本发明又一实施例所述紫外led器件示意图。
32.图3为本发明另一实施例所述紫外led器件示意图。
33.图4为本发明再一实施例所述紫外led器件示意图。
34.图5为本发明实施例所述支架的俯视示意图。
35.图6为本发明又一实施例所述支架的俯视示意图。
36.图7为本发明实施例所述支架的仰视示意图。
37.图8为本发明又一实施例所述支架的仰视示意图。
38.图9为本发明另一实施例所述支架的仰视示意图。
39.图10为本发明再一实施例所述支架的仰视示意图。
40.图中：
41.1、透镜；2、围坝；3、基板；301、焊盘；302、引脚；303、通孔；4、芯片；5、密封件；6、硅油；7、保护层。
具体实施方式
42.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.如图1、图3和图5所示，本发明提供的一种紫外led器件(以下简称led器件)，包括支架和透镜1，支架上设置有容纳腔，透镜1封堵容纳腔，容纳腔的腔底设置有芯片4，容纳腔内还填充有si-o主链聚合物，支架上至少设置有一个通孔303，通孔303位于支架的底部，通孔303和容纳腔连通，通孔303与芯片4间隔，通孔303内设置有密封件5。在容纳腔内填充si-o主链聚合物，可以提高光线的折射率，进而提高了led器件的出光效率；si-o主链聚合物的性能稳定，因此，si-o主链聚合物的设置不会对led器件的其他结构造成影响，保证了led器件的稳定性；si-o主链聚合物具有较佳的抗辐射性能，在长时间的紫外线照射下，si-o主链聚合物仍能保持其分子结构，因此，填充有si-o主链聚合物的led器件具有较长的工作寿命。
44.在本实施例中，si-o主链聚合物为硅油6，硅油通常指的是在室温下保持液体状态的线型聚硅氧烷产品，一般分为甲基硅油和改性硅油两类，其中，甲基硅油也称为普通硅油，其有机基团全部为甲基，甲基硅油具有良好的化学稳定性、绝缘性，其疏水性能好。硅油是无(或淡黄)、无味、无毒、不易挥发的液体。硅油不溶于水、甲醇、乙二醇和2-乙氧基乙醇，可与苯、二甲醚、、四氯化碳或煤油互溶，稍溶于丙酮、二恶烷、乙醇和丁醇。硅油具有很小的蒸汽压、较高的闪点和燃点、较低的凝固点。硅油具有耐热性、电绝缘性、耐候性、疏水性、生理惰性和较小的表面张力，此外还具有低的粘温系数、较高的抗压缩性的性能，部分种类的硅油还具有耐辐射的性能。
45.由于硅油6为液态物质，当采用正面注射方式进行填充时，无法将容纳腔内的气体完全排出，硅油6的表面容易形成不规则的凹面，导致led器件各个角度的出光性能不一致，降低其出光效率；若增加硅油6的填充量，过多的硅油6容易从透镜1和支架的连接处溢出，降低了led器件的密封性能；由于透镜1的硬度较高，因此，透镜1处的开孔难度较大，且透镜1的厚度较薄，无法有效地将硅油6进行密封。本实施例通过在支架上设置通孔303，使得led器件可以从背面填充硅油6，背面填充方式可以将支架容纳腔内的空气彻底排出，使容纳腔内能够完全填充满硅油6，进而使led器件的出光一致性较好，而且背面开孔，操作工艺简
单，容易实现批量化生产，有效地提升生产效率。
46.参照图2和图4，具体地，芯片4靠近透镜1的一侧设置有保护层7，保护层7将芯片4和硅油6间隔。保护层7和支架两者的共同作用对芯片4实现密封，在进行硅油6填充作业时，保护层7可以减少流动的硅油6对芯片4造成的冲击，提高芯片4的可靠性，填充完毕后，保护层7可以避免水汽等杂质渗入芯片4内部，保证了led器件的正常工作。
47.具体地，在本实施例中，保护层7的材质为氟树脂，当然，保护层7也可以由其他氟化物材料制成。氟树脂是一种分子结构中含有氟原子的一类热塑性树脂，其具有优异的耐高低温性能、介电性能、化学稳定性、耐候性、不燃性、不粘性和低的摩擦系数等特性。氟树脂的主要品种有聚四氟乙烯(ptfe)、聚三氟氯乙烯(pctfe)、聚偏氟乙烯(pvdf)、乙烯-四氟乙烯共聚物(etfe)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ectfe)、聚氟乙烯(pvf)等。
48.氟树脂硬化后的耐高温性能较好，且氟树脂和硅油6两者的抗紫外性能较好，且化学性质稳定，通过设置氟树脂材质的保护层7，led器件的出光效率提升10％-15％，因此，设置氟树脂材质的保护层7和硅油6，可以提升led器件的出光效果。
49.具体地，保护层7靠近透镜1的一侧呈弧面，保护层7的弧面朝向透镜1一侧凸起，当然，保护层7靠近透镜1的一侧也可以呈球面，相应地，保护层7的球面朝向透镜1的一侧凸起。具有弧面或球面的保护层7可以充当凸透镜，因此，保护层7可以对芯片4发出的光线进行折射，提升了led器件的出光效率。
50.具体地，通孔303内设置有密封件5，密封件5包含金属材质，包含金属材质的密封件5具有优良的导热性能，其导热系数大于支架的导热系数，使用时，芯片4的热量可以从支架传递到密封件上，这样可以提高led器件的散热效果。
51.在本实施例中，密封件5为银浆件，银浆是由高纯度(99.9％)的金属银的微粒、粘合剂、溶剂、助剂所组成的一种机械混和物的粘稠状的浆料。银浆制成的密封件5具有良好的导热性，芯片4产生的热量可以通过支架传递到密封件5，有助于led器件的散热，延长了led器件的工作寿命。
52.密封件5需要具有化学性质稳定、高温下可快速固化的能力，同时，密封件5不能与硅油6发生化学反应，因此，密封件5也可以是树脂材质。
53.在本实施例中，支架包括基板3和环状的围坝2，透镜1与围坝2连接，基板3、围坝2和透镜1三者之间形成容纳腔，芯片4固定在基板3上，通孔303设置在基板3上，基板3远离容纳腔的一侧面设置有引脚302，基板3靠近容纳腔的一侧面设置有焊盘301。
54.在本实施例中，基板3的热膨胀系数为(2.0-6.0)
×
10-6
/k，密封件5的热膨胀系数需要大于基板3的膨胀系数，以保证led器件使用过程中，密封件5可以被牢牢固定在通孔303内，保证led器件的密封性；具体地，密封件5的热膨胀系数为(30-200)
×
10-6
/k。
55.具体地，通孔303与保护层7间隔设置，这样可以减少对保护层7结构的影响，保证保护层7对芯片4的保护作用。
56.一实施例中，参照图8和图9，通孔303贯穿引脚302，由于密封件为银浆件，因此，用于封堵通孔303的密封件可以与引脚302接触，芯片4产生的热量可以快速传递到引脚302上，提高led器件的散热性能；led器件加工完成后，需要将基板3上的引脚302和外部电路进行焊接，焊接时一般使用锡膏作助焊剂，将通孔303设置在引脚302上，焊接时，锡膏可以对通孔303进行二次密封，保证了led器件的气密性。
57.另一实施例中，透镜1的材质为石英玻璃，基板3的材质为陶瓷，基板3的外表面需要设置金属层，参照图7和图10，通孔303设置在引脚302外。在对基板3进行加工时，可以先对基板3进行钻孔加工形成通孔303，然后再对基板3进行镀金属加工形成金属层，相比于通孔303贯穿引脚302的结构，将通孔303设置在引脚302外，可以降低基板3加工的工艺难度，提高基板3的加工效率，有利于基板3的批量化生产。
58.参照图9和图10，一实施例中，基板3上设置有一个通孔303，参照图5、图6、图7和图8，另一实施例中，基板3上设置有两个通孔303，两个通孔303之间的距离可以根据led器件的尺寸进行设计，通孔303的开设位置根据led器件的具体需求进行选择，在本实施例中，基板3设置有三个引脚302和两个焊盘301，通孔303可以选择性贯穿任意焊盘301或引脚302。
59.参照图7，本实施例中基板3呈四边形，两个通孔303分别位于基板3两个相对的角区域，通孔303均与引脚302间隔，这样可以直接对基板3进行开孔，降低通孔303的加工难度，通孔303的直径可以根据led器件的实际需求进行设计；此外，将通孔303设置在基板3两个相对的角区域内，且位于引脚302外，可以降低通孔303对led器件贴片的影响。
60.具体地，当通孔303贯穿焊盘301时，通孔303的直径为焊盘301宽度的1/4至1/2，这样可以保证焊盘301具有足够的面积与芯片4焊接，在本实施例中，通孔303的直径为0.3mm，参照图5和图6，通孔303截面的形状可以根据产品需要设计，例如，通孔303截面可以是圆形、三角形或者是其他多边形，本实施例中的通孔303截面呈圆形，这样可以降低通孔303的加工难度，提高基板3的加工效率。
61.本发明还提供了一种紫外led器件的制备方法，用于制备上述的led器件，包括以下步骤：
62.先使用钻孔工具对支架的基板3进行加工形成通孔303，然后对芯片4和基板3进行焊接，将焊接完成的支架和透镜1进行固定，之后将固定完成的支架倒置，使通孔303朝向上方，通过通孔303向容纳腔填充硅油6，填充完毕后，使用密封件5对通孔303进行封堵。
63.钻孔加工工序设置在芯片4焊接工序之前，不仅可以降低通孔303的成型难度，还可以避免钻孔作业对芯片4和基板3的连接稳定性造成影响；对倒置支架进行硅油6填充，可以降低填充的难度，填充时，通孔303朝向上方，有利于容纳腔内部气体的排出。
64.具体地，基板3上设置有两个通孔303，通过其中一个通孔303向容纳腔填充硅油6，另一个通孔303充当出气口，当硅油4从充当出气口的通孔303处溢出或将要溢出时，停止填充，然后使用两个密封件5分别对两个通孔303进行封堵。将其中一个通孔303设置为出气口，有利于填充作业时容纳腔内气体的排出，使硅油6可以充满容纳腔，提高出光效率；其次，两个通孔303的设置有助于容纳腔内液体和气体进行特定方向的流动，有利于提高容纳腔的填充效率。
65.具体地，两个通孔303的直径可以是不同的，用于填充硅油4的通孔303直径可以大于充当出气口的通孔303直径，这样可以降低硅油4的填充难度，提高填充作业效率。
66.具体地，芯片4和基板3焊接完成后，支架和透镜1固定之前，在芯片4表面涂覆保护层7，由于保护层7具有对芯片4的保护作用，其需要对芯片4进行全覆盖，因此，在支架和透镜1固定之前进行涂覆作业，可以降低涂覆作业的操作难度，有利于保护层7的成型。
67.具体地，支架和透镜1的固定步骤包括：
68.在支架的围坝2远离基板3的侧面点封装胶，然后将透镜1和围坝2进行贴合。
69.具体地，在本实施例中，密封件5为银浆件，使用密封件5对通孔303进行封堵，包括：
70.向通孔303填充银浆，填充完毕后，对通孔303进行高温处理，使银浆硬化形成银浆件。
71.使液体的银浆在通孔303内高温硬化形成银浆件，可以保证密封件5对led器件的密封效果，进而提高led器件的工作寿命。
72.在本实施例中，硅油6也对通孔303进行填充，这样有利于将容纳腔内的气体彻底排出，避免容纳腔内有空气残留使硅油6表面形成不规则的凹面影响led器件的出光效果；当通孔303内填充硅油6过多时，会减小密封件5的体积，这样不仅会降低led器件的散热性能，不利于芯片4散热，还会降低led器件的密封效果，因此，硅油6在通孔303内的填充深度为通孔303深度的五分之一至四分之一。

技术特征：

1.一种紫外led器件，包括支架和透镜，所述支架上设置有容纳腔，所述透镜封堵所述容纳腔，所述容纳腔的腔底设置有芯片，其特征在于，所述容纳腔内填充有si-o主链聚合物，所述支架上至少设置有一个通孔，所述通孔位于所述支架的底部，所述通孔与所述容纳腔连通，所述通孔与所述芯片间隔，所述通孔内设置有密封件。2.根据权利要求1所述的紫外led器件，其特征在于，所述支架的底部间隔设置有两个所述通孔。3.根据权利要求2所述的紫外led器件，其特征在于，所述密封件包含金属材质；或，所述密封件采用树脂制成。4.根据权利要求3所述的紫外led器件，其特征在于，所述密封件为银浆件。5.根据权利要求1所述的紫外led器件，其特征在于，所述芯片靠近所述透镜的一侧设置有保护层，所述保护层将所述芯片和所述si-o主链聚合物间隔。6.根据权利要求5所述的紫外led器件，其特征在于，所述保护层的材质为氟树脂。7.根据权利要求5所述的紫外led器件，其特征在于，所述保护层靠近所述透镜的一侧呈弧面或球面，所述弧面或所述球面朝向所述透镜一侧凸起。8.根据权利要求5所述的紫外led器件，其特征在于，所述通孔与所述保护层间隔设置。9.根据权利要求1所述的紫外led器件，其特征在于，所述支架包括基板和环状的围坝，所述透镜与所述围坝连接，所述基板、所述围坝和所述透镜之间形成所述容纳腔，所述芯片固定在所述基板上，所述基板远离所述容纳腔的一侧面设置有引脚，所述通孔设置在所述基板上，所述通孔贯穿所述引脚。10.根据权利要求1所述的紫外led器件，其特征在于，所述支架包括基板和环状的围坝，所述透镜与所述围坝连接，所述基板、所述围坝和所述透镜之间形成所述容纳腔，所述芯片固定在所述基板上，所述通孔设置在所述基板上，所述基板远离所述容纳腔的一侧面设置有引脚，所述通孔与所述引脚间隔。11.一种紫外led器件制备方法，用于制备如权利要求1-10任意一项所述的紫外led器件，其特征在于，包括以下步骤：使用钻孔工具对支架进行加工形成通孔；对芯片和所述支架进行焊接；将焊接完成的所述支架和透镜进行固定；将固定完成的所述支架倒置，使通孔朝向上方，通过所述通孔向容纳腔内填充si-o主链聚合物；填充完毕后，使用密封件将所述通孔封堵。12.根据权利要求11所述的紫外led器件制备方法，其特征在于，所述支架和所述透镜固定之前，在所述芯片表面涂覆保护层。13.根据权利要求11所述的紫外led器件制备方法，其特征在于，所述密封件为银浆件，所述使用密封件将所述通孔封堵，包括：向所述通孔填充银浆，填充完毕后，对所述通孔进行高温处理，使所述银浆硬化形成银浆件。14.根据权利要求11所述的紫外led器件制备方法，其特征在于，所述支架的底部设置有两个所述通孔，所述通过所述通孔向容纳腔内填充si-o主链聚合物；填充完毕后，使用密
封件将所述通孔封堵，包括：通过其中一个所述通孔向所述容纳腔填充所述si-o主链聚合物，另一个所述通孔充当出气口，当所述si-o主链聚合物从充当出气口的所述通孔处溢出或将要溢出时，停止填充，然后使用两个所述密封件分别对两个所述通孔进行封堵。

技术总结

本发明公开一种紫外LED器件及其制备方法，其中，紫外LED器件包括支架和透镜，所述支架上设置有容纳腔，所述透镜封堵所述容纳腔，所述容纳腔的腔底设置有芯片，所述容纳腔内填充有Si-O主链聚合物，所述支架上至少设置有一个通孔，所述通孔位于所述支架的底部，所述通孔与所述容纳腔连通，所述通孔内设置有密封件。在容纳腔内填充Si-O主链聚合物，可以提高光线的折射率，进而提高了LED器件的出光效率；Si-O主链聚合物的性能稳定，因此，不会对LED器件的其他结构造成影响，保证了LED器件的稳定性；Si-O主链聚合物具有较佳的抗辐射性能，在长时间的紫外线照射下，Si-O主链聚合物仍能保持其分子结构，因此，填充有Si-O主链聚合物的LED器件具有较长的工作寿命。LED器件具有较长的工作寿命。LED器件具有较长的工作寿命。