【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種深紫外led封裝結構及其制備方法，具體涉及用于提升深紫外發光二極管出光效率的封裝結構及其制備方法。
技術介紹
1、氮化物深紫外led是一種半導體發光為原理的固態紫外光源，具有綠色無汞、壽命長、體積小、易集成等優勢。作為一種以理想電光轉換方式工作的深紫外固態光源，深紫外led在替換傳統汞燈，并在紫外滅活、聚合物固化、生化探測、非視距通訊及特種照明等領域有著廣闊的應用前景。遺憾的是，當前氮化物深紫外led的電光轉換效率仍然較低，在應用方面還存在著光功率密度不高、發熱量大等瓶頸。在限制當前深紫外led光效低的原因中，光提取效率低是目前主要的因素，該因素是由于高al組分algan材料價帶分裂反轉引起的橫向tm模式主導發光，以及光從高折射率氮化物或藍寶石傳播到自由空間時較小的全反射臨界角所導致。深紫外led器件中的光偏振模式包括了tm模式和te模式，隨著波長變短，特別是波長短于250nm時，量子阱al組分的提升導致tm模式發射的比例增加，即沿著量子阱橫向發射的光占比較大，這使得深紫外光從器件正面出射的難度更大。
2、由于上述原因，深紫外led芯片在封裝結構中需盡可能考慮對橫向出光的收集，從而能夠極大提高器件的出光效率。然而當前常規的led封裝技術多是針對已能從芯片表面出光的部分進行折射率匹配或配合透鏡結構提升其正面光子的出射，無法解決短波深紫外led橫向部分出光的收集難題。
3、此外，在封裝材料的選擇上，傳統led封裝所用的樹脂對短波深紫外led具有較強的吸收，無法滿足深紫外光的提??；對深紫外光具
4、另外，氟樹脂作為一種紫外透明材料，具有良好的紫外耐受性與高溫耐受性，且能夠作為填充材料應用在深紫外led芯片的封裝結構上，實現折射率匹配和光提取提升，因而在深紫外led封裝中發揮重要作用。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于解決深紫外氮化物led芯片出光效率低的難題，提供一種特定的封裝結構來輔助實現光子的提取和匯聚，提升器件在紫外滅活等領域的應用效果，并提升封裝結構的可靠性。
2、本專利技術提供如下一種深紫外led封裝結構，包括：三維陶瓷基板，具有凹槽，所述的凹槽具有底部、內側壁和上表面；深紫外led芯片，安裝在所述三維陶瓷基板的凹槽底部；氟樹脂，填充在三維陶瓷基板的凹槽內，并且覆蓋在所述的深紫外led芯片的上表面和側壁周圍，所述的氟樹脂為羧基化的氟樹脂；位于深紫外led芯片與光學透鏡之間的所述氟樹脂具有一個界面層厚度，所述的界面層厚度為0.5～10微米；光學透鏡，安裝在深紫外led芯片和氟樹脂之上，并且邊緣固定于三維陶瓷基板的上表面上或者側壁上。
3、優選的，所述凹槽的內側壁相對于所述凹槽的底部傾斜，且傾斜角度大于90°，凹槽的橫向的剖面呈圓形或正方形。
4、優選的，所述凹槽的內側壁相對于所述凹槽的底部傾斜的傾斜角為120～140°。
5、優選的，所述凹槽的內側壁表面鍍有金屬反射層，所述金屬反射層包含鋁、銠、鎳三種元素中的一種元素或者金屬合金，金屬反射層表面的粗糙度(rms)低于20nm。
6、優選的，所述氟樹脂的結構通式如下：
7、，
8、末端官能基團r為-cooh，n值范圍10～50萬；所述的氟樹脂對于250nm紫外光的折射率為1.3～1.6。
9、優選的，所述的深紫外led芯片為倒裝的氮化物深紫外led芯片；位于led芯片與光學透鏡之間的所述氟樹脂具有一個界面層厚度，所述的界面層厚度范圍0.5～10微米。
10、優選的，所述的深紫外led芯片的上表面和光學透鏡的底面的至少之一者表面修飾有硅烷偶聯劑。
11、優選的，所述光學透鏡的底面、外側表面和頂點，底面為平面，外側表面為拋物曲形凸面；所述光學透鏡任意的穿過頂點的縱向截面的外輪廓符合拋物曲線，且拋物曲線滿足y＝k*r2，二次方系數k位于0.4-1.2之間，r不超過所述三維陶瓷基板的邊長的一半。
12、優選的，在所述凹槽的內側壁上設置有臺階，用于支撐光學透鏡的邊緣。
13、本專利技術還提供一種深紫外led封裝結構的制備方法，其制備流程如下：
14、s1.制備三維陶瓷基板，具備凹槽，凹槽具備底部和傾斜的內側壁；
15、s2.在所述三維陶瓷基板內側壁沉積金屬反射層；
16、s3.在所述三維陶瓷基板上焊接深紫外led芯片；
17、s4.采用硅烷偶聯劑溶劑處理深紫外led芯片的出光表面和光學透鏡的底面，干燥后將氟樹脂填充在三維陶瓷基板內，并固化；
18、s5.加熱軟化氟樹脂，在一定壓力下將光學透鏡由軟化的氟樹脂粘結在陶瓷基板的側壁或者上表面上。
19、本申請實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：
20、1)氟樹脂具有較高紫外光透明度，并具有良好的紫外耐受性與高溫耐受性，且能夠作為填充材料應用在深紫外led芯片的封裝結構上，實現折射率匹配和光提取提升，但其對紫外芯片和光學透鏡的粘附性弱，如果沒有其它的粘附材料，則容易導致光學透鏡容易脫落，因此專利技術人提出了對氟樹脂進行羧基化處理，以提升氟樹脂對紫外芯片和光學透鏡的粘附性。
21、2)同時，氟樹脂在光學透鏡和led芯片之間形成一個較薄厚度的光學界面層，該較薄厚度的光學界面層可以一方面顯著增大出光全反射角，另外一方面可以縮短光在led芯片與光學透鏡之間的光路路徑，從而提升led芯片發出的光透過該光學界面層的幾率，進而提升出光效率，同時也降低led芯片與光學透鏡之間的使用量，由此可以降低led封裝結構的成本。
22、3)三維陶瓷基板的凹槽的內側壁傾斜，且優選凹槽底部與側壁之間傾斜角為120～140°；另外凹槽的內側壁表面鍍有金屬反射層，薄膜層表面的粗糙度(rms)低于20nm，由此當深紫外led芯片發光層發出的光沿水平方向出射的光在傳播過程中遇到有一定傾斜角度的側壁時發生反射，光子傳播路徑被改變，可將水平方向出射的光順利折射/反射至芯片正面光出射方向，從而提升芯片的整體出光效率，抑制由于傳統封裝結構及封裝材料對led橫向傳播模式光子的吸收。
23、4)光學透鏡出光的一側的外側表面為拋物曲形凸面，能夠相對于傳統的調整底面收集到的光線的光路，從而達到準直led出射光的目的。
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1.一種深紫外LED封裝結構，其特征在于：包括：
2.根據權利要求1所述的一種深紫外LED封裝結構，其特征在于，所述凹槽的內側壁相對于所述凹槽的底部傾斜，且傾斜角度大于90°，凹槽的橫向的剖面呈圓形或正方形。
3.根據權利要求2所述的一種深紫外LED封裝結構，其特征在于，所述凹槽的內側壁相對于所述凹槽的底部傾斜的傾斜角為120～140°。
4.根據權利要求1所述的一種深紫外LED封裝結構，其特征在于，所述凹槽的內側壁表面鍍有金屬反射層，所述金屬反射層包含鋁、銠、鎳三種元素中的一種元素或者金屬合金，金屬反射層表面的粗糙度(RMS)低于20nm。
5.根據權利要求1所述的一種深紫外LED封裝結構，其特征在于，所述氟樹脂的結構通式如下：
6.根據權利要求1所述的一種深紫外LED封裝結構，其特征在于，所述的深紫外LED芯片為倒裝的氮化物深紫外LED芯片；位于深紫外LED芯片與光學透鏡之間的所述氟樹脂具有一個界面層厚度，所述的界面層厚度為0.5～10微米。
7.根據權利要求1所述的一種深紫外LED封裝結構，其特征在于，
8.根據權利要求1所述的一種深紫外LED封裝結構，其特征在于，所述光學透鏡的底面、外側表面和頂點，底面為平面，外側表面為拋物曲形凸面；所述光學透鏡任意的穿過頂點的縱向截面的外輪廓符合拋物曲線，且拋物曲線滿足y＝k*r2，二次方系數k位于0.4-1.2之間，r不超過所述三維陶瓷基板的邊長的一半。
9.根據權利要求1所述的一種深紫外LED封裝結構，其特征在于，在所述凹槽的內側壁上設置有臺階，用于支撐光學透鏡的邊緣。
10.一種深紫外LED封裝結構的制備方法，其制備流程如下：
...【技術特征摘要】
1.一種深紫外led封裝結構，其特征在于：包括：
2.根據權利要求1所述的一種深紫外led封裝結構，其特征在于，所述凹槽的內側壁相對于所述凹槽的底部傾斜，且傾斜角度大于90°，凹槽的橫向的剖面呈圓形或正方形。
3.根據權利要求2所述的一種深紫外led封裝結構，其特征在于，所述凹槽的內側壁相對于所述凹槽的底部傾斜的傾斜角為120～140°。
4.根據權利要求1所述的一種深紫外led封裝結構，其特征在于，所述凹槽的內側壁表面鍍有金屬反射層，所述金屬反射層包含鋁、銠、鎳三種元素中的一種元素或者金屬合金，金屬反射層表面的粗糙度(rms)低于20nm。
5.根據權利要求1所述的一種深紫外led封裝結構，其特征在于，所述氟樹脂的結構通式如下：
6.根據權利要求1所述的一種深紫外led封裝結構，其特征在于，所述的深紫外led芯片為倒裝的氮...
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