本發(fā)明屬于深紫外光源殺菌及固化技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種大功率深紫外led光源模組及其制備方法。

背景技術(shù)：

基于三族氮化物材料的紫外led在殺菌消毒、膠水固化、生化探測、非視距通訊及特種照明等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景,近年來受到越來越多的關(guān)注和重視。在過去的十多年里,紫外led取得了長足的進(jìn)步,發(fā)光波長400～210nm之間的紫外led先后被研發(fā)出來,短于360nm的深紫外led的外量子效率(eqe)最好結(jié)果僅超10％，與成熟的藍(lán)光led芯片相比還相差甚遠(yuǎn)。

目前，傳統(tǒng)汞燈主要占據(jù)著深紫外殺菌及固化光源領(lǐng)域，而汞燈中的汞元素對環(huán)境并不友好，并存在預(yù)熱時間長，波段不單一等缺點(diǎn)，并不是理想的深紫外光源。受外延材料生長限制，280nm波段的深紫外led光電轉(zhuǎn)化效率還不到5％，存在發(fā)光量不足、發(fā)熱嚴(yán)重、光衰過快等問題，嚴(yán)重影響了深紫外led的推廣與應(yīng)用，不符合當(dāng)下建設(shè)綠色中國的理念。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供一種大功率深紫外led光源模組及其制備方法，其目的在于結(jié)合多層覆銅氮化鋁基板和抗紫外密封劑，可以大大提高產(chǎn)品的光功率，降低熱阻，控制結(jié)溫，增加壽命與可靠性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供一種大功率深紫外led光源模組，包括半圓石英透鏡、深紫外led芯片、密封劑、覆銅陶瓷基板及六角銅基板；

其中，所述六角銅基板為具有高導(dǎo)熱特性和高機(jī)械強(qiáng)度的熱電分離結(jié)構(gòu)，用于適應(yīng)大功率封裝環(huán)境；所述六角銅基板的表面設(shè)有鍍金焊位；所述覆銅陶瓷基板焊接在所述鍍金焊位上；所述覆銅陶瓷基板的數(shù)量為多顆，每一顆所述覆銅陶瓷基板的表面均鍍有金錫層，用于共晶焊接；

所述深紫外led芯片為正方形或長方形倒裝結(jié)構(gòu)，其背部表面設(shè)有金錫層，用于與所述覆銅陶瓷基板進(jìn)行共晶焊接；所述半圓石英透鏡通過所述密封劑粘結(jié)在所述深紫外led芯片的表面，形成防水防氧密封結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述覆銅陶瓷基板為低熱阻高強(qiáng)度的多層共燒氮化鋁陶材料，其表面設(shè)有金錫層，所述金錫層的高度為80～120um，其表面粗糙度均方根小于400nm。

進(jìn)一步地，所述半圓石英透鏡(3)在220nm-310nm深紫外波段內(nèi)的透過率為95％～99％。

進(jìn)一步地，所述覆銅陶瓷基板的數(shù)量為四顆。

進(jìn)一步地，所述六角銅基板的表面還設(shè)有鍍金電極，用于連接外界正負(fù)極導(dǎo)線。

進(jìn)一步地，所述密封劑為高紫外透過率硅膠或全無機(jī)氟膠。

按照本發(fā)明的另一個方面，提供一種大功率深紫外led光源模組的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

(1)對覆銅陶瓷基板進(jìn)行等超聲波及離子清洗并烘干；

(2)將深紫外led芯片封裝在覆銅陶瓷基板的鍍金電極上，并在氮?dú)浠旌蠚獗Ｗo(hù)的氣氛下冷卻至室溫；

(3)在六角銅基板表面焊位上印刷錫膏；

(4)將步驟(2)制成的深紫外led燈珠放置在覆銅陶瓷基板焊位上，并使用回流爐進(jìn)行回流焊接，回流完成后進(jìn)行超聲波清洗及烘干；

(5)將密封劑預(yù)先進(jìn)行脫泡處理；

(6)將所述密封劑均勻涂抹在led芯片表面及四周，膠水高度不易超過芯片高度兩倍；

(7)將半圓石英透鏡置于密封劑上，半圓石英透鏡中心與芯片中心對準(zhǔn)，調(diào)整位置；

(8)將上述的制成品置于真空脫泡箱中，真空脫泡；

(9)脫泡后檢查密封劑內(nèi)是否還有氣泡殘留，若沒有，烘烤密封劑；，若仍有氣泡殘留，重復(fù)步驟(8)；

(10)接通電路，測試，即可制備得到所述深紫外led光源模組。

進(jìn)一步地，步驟(3)中所述錫膏厚度在100-150μm之間。

進(jìn)一步地，步驟(9)中所述烘烤時間為60分鐘，溫度為60℃。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

(1)本發(fā)明的深紫外led光源模組，通過結(jié)合多層覆銅氮化鋁基板和抗紫外密封劑，大大提高了產(chǎn)品的光功率，降低熱阻，控制結(jié)溫，增加壽命與可靠性。

(2)本發(fā)明的深紫外led光源模組，采用抗紫外密封劑提高光提取效率，增加光電轉(zhuǎn)化效率，實(shí)現(xiàn)大功率高光提取效率紫外殺菌光源的應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化，此外，采用抗紫外密封劑可避免密封劑老化帶來的不良影響。

(3)本發(fā)明的深紫外led光源模組的制備方法，制備工藝簡單，易容操作，可以適于批量生產(chǎn)，制備的深紫外led光源模組光電轉(zhuǎn)化效率高，穩(wěn)定可靠，使用壽命長；而且采用的設(shè)備均為常規(guī)設(shè)備，大大降低了深紫外led光源模組的制備成本，有助于紫外殺菌光源的應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種大功率深紫外led光源模組俯視圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一種大功率深紫外led光源模組的主視圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一種大功率深紫外led光源模組的制備方法工藝流程示意圖。

所有附圖中，同一個附圖標(biāo)記表示相同的結(jié)構(gòu)與零件，其中：1-六角銅基板，2-覆銅陶瓷基板，3-半圓石英透鏡，4-深紫外led芯片，5-密封劑，6-sac305錫膏。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種大功率深紫外led光源模組俯視圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例一種大功率深紫外led光源模組的主視圖。如圖1和圖2所示，該光源模組包括半圓石英透鏡3、密封劑5、深紫外led芯片4、覆銅陶瓷基板2、六角銅基板1。

如圖1所示，所述六角銅基板1位于底部，其表面設(shè)計有鍍金電極和2×2鍍金焊位，焊位采用串聯(lián)方式，六角銅基板1具有高導(dǎo)熱特性和高機(jī)械強(qiáng)度，適用于大功率封裝環(huán)境。

覆銅陶瓷基板2采用低熱阻高強(qiáng)度的多層共燒氮化鋁陶瓷制作，覆銅陶瓷基板正面做有金錫層，鍍層高度優(yōu)選為100μm，也可以是80um或者120um，其表面粗糙度均方根值小于400nm，覆銅陶瓷基板2通過sac305錫膏6回流焊接在六角銅基板1的鍍金焊位上。

在發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，覆銅陶瓷基板2共有四顆，每一顆覆銅陶瓷基板2的表面鍍有金錫層，用于共晶焊接；

如圖1所示，深紫外led芯片4峰值波長280nm，尺寸結(jié)構(gòu)1mm×1mm，為倒裝結(jié)構(gòu)，芯片背部電極表面有一層3μm的金錫層，用于和所述覆銅陶瓷基板進(jìn)行共晶焊接，深紫外led芯片4通過共晶焊接封裝在覆銅陶瓷基板2的焊位處；

半圓石英透鏡3半圓石英透鏡，具有高紫外透過率，尤其是在深紫外波段(220nm-310nm)具有95％以上的透過率。半圓石英透鏡3通過所述密封劑5粘結(jié)在深紫外led芯片4的表面，形成防水防氧密封。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，密封劑5可以使用高紫外透過率硅膠和全無機(jī)氟膠等多種膠體，可以根據(jù)工作環(huán)境選擇使用。

本發(fā)明在提高封裝密度的同時，通過采用低熱阻覆銅陶瓷基板和先進(jìn)的金錫共晶倒裝技術(shù)，可有效控制深紫外led芯片結(jié)溫，提高深紫外led芯片的光功率和壽命，且采用抗紫外密封劑，可避免密封劑老化帶來的不良影響。

經(jīng)實(shí)際測試，在自然散熱的環(huán)境中，電流350ma時，電壓30v，光功率強(qiáng)度可達(dá)到60mw，且正常工作情況下光衰小于10％每500小時。其結(jié)構(gòu)制作工藝流程簡單，適用于規(guī)模生產(chǎn)，在深紫外殺菌光源、固化光源等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一種大功率深紫外led光源模組的制備方法工藝流程示意圖。如圖3所示，該深紫外led光源模組的制備方法包括如下步驟：

(1)對覆銅陶瓷基板2進(jìn)行等超聲波及離子清洗，清洗時間約2分鐘，并烘干；

(2)使用全自動共晶固晶機(jī)，通過加熱加壓的方法，將深紫外led芯片4封裝在覆銅陶瓷基板2的鍍金電極上，并在氮?dú)浠旌蠚獗Ｗo(hù)的氣氛下冷卻至室溫；

(3)使用絲網(wǎng)印刷機(jī)，在六角銅基板1表面焊位上印刷sac305錫膏7，錫膏厚度不超過150μm；

(4)將步驟2制成的深紫外led燈珠放置在覆銅陶瓷基板焊位上，并使用回流爐進(jìn)行回流焊接，回流完成后進(jìn)行超聲波清洗及烘干；

(5)將密封劑5預(yù)先通過行星式真空脫泡機(jī)進(jìn)行脫泡，設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)800轉(zhuǎn)每分鐘，程序時間為2分鐘；

(6)使用全自動點(diǎn)膠機(jī)，將密封劑5均勻涂抹在芯片表面及四周，膠水高度不易超過芯片高度兩倍；

(7)將半圓石英透鏡3置于密封劑上，半圓石英透鏡3中心與芯片中心對準(zhǔn)，調(diào)整位置；

(8)將上述的制成品置于真空脫泡箱中，設(shè)定壓力為100帕，真空脫泡10分鐘；

(9)脫泡后檢查密封劑內(nèi)是否還有氣泡殘留，若沒有，烘烤密封劑；烘烤60分鐘，設(shè)定溫度60℃；

(10)接通電路，測試，即可制備得到所述深紫外led光源模組。

本發(fā)明的深紫外led光源模組的制備方法，制備工藝簡單，易容操作，可以適于批量生產(chǎn)，制備的深紫外led光源模組光電轉(zhuǎn)化效率高，穩(wěn)定可靠，使用壽命長；而且采用的設(shè)備均為常規(guī)設(shè)備，大大降低了深紫外led光源模組的制備成本，有助于紫外殺菌光源的應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。