CN102237353A - 发光二极管封装结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管封装结构，包括：一绝缘基板，具有第一表面以及相对于第一表面之第二表面，一凹槽，位于该绝缘基板之第一表面，二电极层由该凹槽底部两端延伸至绝缘基板之第二表面，一发光二极管芯片位于该凹槽并且与该二电极电性连接，该凹槽底部设有与二电极层电性连接并与发光二极管芯片并联的齐纳二极管。本发明发光二极管封装结构将齐纳二极管设置在绝缘基板内，与发光二极管封装构造一体化，可减少物料与人力成本。同时，内置的齐纳二极管由于不需要外部打线与电极层形成电性连接，不仅提高齐纳二极管与电极层的电性连接的稳定性，还可降低发光二极管的封装结构的复杂度。本发明还提供一种发光二极管封装结构的制造方法。

Description

发光二极管封装结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种半导体发光组件，特别涉及一种发光二极管的封装结构及其制造方法。

背景技术

作为一种新兴的光源，发光二极管凭借其发光效率高、体积小、重量轻、环保等优点，已被广泛地应用到当前的各个领域当中，大有取代传统光源的趋势。

发光二极管是一种单向导通的电子组件，当经过发光二极管的电流为正向导通时，可使发光二极管发光。当电流反向时，发光二极管不能导通，并且若电流过大，有可能击穿发光二极管，使发光二极管不能再正常工作。因此业界多有设置一稳压二极管与发光二极管并联，若有异常的反向电流或静电产生时，过高的反向电流可经由该稳压二极管进行放电，从而保护发光二极管不受到破坏。目前业界采用打线外置固定的方式，将稳压二极管与发光二极管并联。然而，这种外置并联的稳压二极管不但使发光二极管封装的结构复杂、体积增大，而且不能保证两者的电连接的稳定性，这对于发光二极管的后端使用都是不利因素。因此，业者对此问题多有关注。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种利于产业应用的发光二极管封装结构及其制造方法。

一种发光二极管封装结构，包括绝缘基板、发光二极管芯片及二电极层，该绝缘基板的一面上设有凹槽，该发光二极管芯片设置于该凹槽中，二电极层置于绝缘基板的所述一面上并分别与发光二极管芯片电性连接，该凹槽底部设有与二电极层电性连接并与发光二极管芯片并联的齐纳二极管。

一种发光二极管封装结构的制造方法，其步骤包括：提供一绝缘基板，该绝缘基板上设有一凹槽；在凹槽底部设置一齐纳二极管；提供二电极层，该二电极层设置在绝缘基板上，并且该二电极层分别与齐纳二极管电性连接；提供一发光二极管芯片，该发光二极管芯片设置在凹槽内与二电极层电性连接，并与齐纳二极管并联。

与现有技术相比，本发明发光二极管封装结构将齐纳二极管设置在绝缘基板内，与发光二极管封装构造一体化，可减少物料与人力成本。同时，内置的齐纳二极管由于不需要外部打线与电极层形成电性连接，不仅提高齐纳二极管与电极层的电性连接的稳定性，还可降低发光二极管的封装结构的复杂度。

下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1为本发明第一实施例的发光二极管封装结构的剖视示意图。

图2为本发明第二实施例的发光二极管封装结构的剖视示意图。

图3为本发明第三实施例的发光二极管封装结构的剖视示意图。

主要元件符号说明

绝缘基板          100、200

第一表面          102、202

凹槽              103、203

第二表面          104、204

通孔              105、205

发光二极管芯片    110、210

电极              112、114

齐纳二极管        120、220

第一电性掺杂层    122、222

第二电性掺杂层    124、224

电极层            132、134、232、234

导电柱            150、250

具体实施方式

第一实施例

请参阅图1，本发明第一实施例中的发光二极管封装结构包括一绝缘基板100，一发光二极管芯片110，一齐纳二极管120及二电极层132、134。该齐纳二极管120设置在绝缘基板100内并与二电极层132、134电性连接。该发光二极管芯片110设置在绝缘基板100上并与二电极层132、134电性连接，同时与齐纳二极管120并联。当二电极层132、134与外部电源连接时，该发光二极管芯片110正向导通后可发光。齐纳二极管120的极性与发光二极管芯片110的极性相反，因此若有异常的反向电流或静电产生时，过高的反向电流可经由该齐纳二极管120进行放电，从而保护发光二极管芯片110不被击穿。

具体的，该绝缘基板100具有一第一表面102及与第一表面102相对的第二表面104。在第一表面102上形成有一凹槽103。绝缘基板100可由如下材料中的一种或多种制成：硅(Si)、砷化镓(GaAs)、氧化锌(ZnO)及磷化铟(InP)。

该齐纳二极管120可由磊晶掺杂、扩散掺杂或者离子布植(Ion-Implantation)的方式形成在绝缘基板100的凹槽103底部。该齐纳二极管120包括一第一电性掺杂层122和一第二电性掺杂层124，第一电性掺杂层122设置在第二电性掺杂层124之上。本实施例中，第一电性掺杂层122为P型掺杂层，第二电性掺杂层124为N型掺杂层，可以理解地，在不同实施例中，该二电性掺杂层122、124的形态可以互换，即第一电性掺杂层122亦可以是N型掺杂层。

电极层132的一端与第一电性掺杂层122电性连接，且贴设在凹槽103的侧壁(未标示)及绝缘基板100的第一表面102上。进一步的，该电极层132可弯折延伸至绝缘基板100的第二表面104，使电极层132的另一端贴设在该第二表面104上。另一电极层134的一端与第二电性掺杂层124电性连接，且贴设在凹槽103的侧壁(未标示)及绝缘基板100的第一表面102上。与电极层132类似，该另一电极层134也可以弯折延伸至绝缘基板100的第二表面104，使其另一端贴设在该第二表面104上。该二电极层132、134的末端延伸至绝缘基板100的第二表面104上，可方便该发光二极管封装结构直接与外部电源连接，形成表面粘贴形态(SMD)。

发光二极管芯片110具有两个电极112、114，本实施例中发光二极管芯片110以覆晶的形式设置在绝缘基板100的凹槽103内，且电极112与电极层132电性连接，电极114与电极层134电性连接。

本发明发光二极管封装结构将齐纳二极管120设置在绝缘基板100内，与发光二极管芯片110封装构造一体化，可减少物料与人力成本。同时，内置的齐纳二极管120由于不需要外部打线与电极层132、134形成电性连接，不仅提高齐纳二极管120与电极层132、134的电性连接的稳定性，还可降低发光二极管的封装结构的复杂度。

另外，由上述可知，由于绝缘基板100的非导电性，该发光二极管封装结构可直接形成表面粘贴形态，相对导电基板而言，无需在基板上再增加一层绝缘材料，从而省时省工。

第二实施例

基于绝缘基板100的非导电性，还可在绝缘基板100内设置导电柱，增加导电路径。

具体的，请参阅图2，本发明第二实施例的发光二极管封装结构在绝缘基板100上设置贯穿第一表面102与第二表面104的若干通孔105，通孔105内填充金属材料形成导电柱150，导电柱150的上端与电极层132、134设置在第一表面102上的部分电性连接，导电柱150的下端与电极层132、134设置在第二表面104上的部分电性连接。导电柱150在绝缘基板100内的排布可有多种样式，例如可呈矩阵排布，也可呈两列排布，或者还可呈无规则排布，导电柱150的数量也可视具体需求而变化。

导电柱150的设置不但可提供附加的导电路径，避免因外侧电极层剥落断裂而产生断路，进而提高可靠性，还可以作为散热途径，提高发光二极管的散热性能，延长使用寿命。

第三实施例

请参阅图3，本发明第三实施例的发光二极管封装结构与第二实施例中的结构相似，也包括一绝缘基板200，一发光二极管芯片210，一齐纳二极管220及二电极层232、234。该齐纳二极管220包括设置在绝缘基板200内的一第一电性掺杂层222和一第二电性掺杂层224，该第一电性掺杂层222与电极层232电性连接，第二电性掺杂层224与电极层234电性连接。该发光二极管芯片210设置在绝缘基板200上并与二电极层232、234电性连接，同时与齐纳二极管220并联。绝缘基板200内设有贯穿其第一表面202、第二表面204的通孔205，通孔205内形成导电柱250。本实施例中的发光二极管封装结构与上一实施例中的相比，不同之处在于第一电性掺杂层222被第二电性掺杂层224包覆于其中。因此在绝缘基板200上延伸设置有一绝缘层260，该绝缘层260置于第二电性掺杂层224与电极层232之间。电极层232可借由该绝缘层260与第二电性掺杂层224电性隔绝，从而保证齐纳二极管220与二电极层232、234的连接极性。

下面以本发明的第一实施例的发光二极管封装结构为例，说明该发光二极管封装结构的制造过程。

第一步骤，提供一绝缘基板100，该绝缘基板100可由如下半导体材料中的一种或多种制成：硅(Si)、砷化镓(GaAs)、氧化锌(ZnO)及磷化铟(InP)。绝缘基板100具有一第一表面102和与第一表面102相对的第二表面104。利用黄光、微影蚀刻等技术在第二表面104上形成一凹槽103。

第二步骤，在凹槽103底部以磊晶掺杂或者离子布植的方式形成第一电性掺杂层122与第二电性掺杂层124，从而在凹槽103内形成一齐纳二极管120。

第三步骤，将电极层132设置在绝缘基板100的第一表面102上，使电极层132与第一电性掺杂层122电性连接，与第二电性掺杂层124电性隔绝，并使电极层132延伸至绝缘基板100的第二表面104上。将电极层134设置在绝缘基板100的第一表面102上，使电极层134与第二电性掺杂层124电性连接，并使电极层134延伸至绝缘基板100的第二表面104上。

最后将发光二极管芯片110以覆晶的形式与二电极层132、134电性连接，并与齐纳二极管120并联。

第二实施例中的通孔105、导电柱150可在第一步骤时形成。具体的，在绝缘基板100上形成贯穿第一、第二表面102、104的若干通孔105。在绝缘基板100的通孔105内填充导电金属材料，形成导电柱150。金属材料可为金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、铝(Al)、钛(Ti)或者这些金属的合金。

第三实施例中的绝缘层260可在第二步骤时形成齐纳二极管220后形成。具体的，在凹槽203底部上延伸形成一绝缘层260，该绝缘层260覆盖部分第二电性掺杂层224。

Claims (10)

1.一种发光二极管封装结构，包括：

一绝缘基板，具有第一表面以及相对于第一表面之第二表面；

一凹槽，位于该绝缘基板之第一表面；

二电极层由该凹槽底部两端延伸至绝缘基板之第二表面；及

一发光二极管芯片位于该凹槽内并且与该二电极电性连接，其特征在于：该凹槽底部设有与二电极层电性连接并与发光二极管芯片并联的齐纳二极管。

2.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述齐纳二极管包括设置在凹槽底部的第一电性掺杂层、第二电性掺杂层，该第一、第二电性掺杂层由磊晶掺杂、扩散掺杂或者离子布植方式制作而成，二电极层分别与第一、第二电性掺杂层中的其中之一电性连接。

3.如权利要求2所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述绝缘基板上延伸设置有一绝缘层，与第一电性掺杂层电性连接的一电极层借由该绝缘层与第二电性掺杂层电性隔绝。

4.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述绝缘基板的材料包括硅、砷化镓、氧化锌及磷化铟的其中之一。

5.如权利要求1-4项中任意一项所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述绝缘基板上设有贯穿绝缘基板的若干通孔，通孔内设有导电柱，导电柱与电极层电性连接。

6.一种发光二极管封装结构的制造方法，其步骤包括：

提供一绝缘基板，该绝缘基板上设有一凹槽；

在凹槽底部设置一齐纳二极管；

提供二电极层，该二电极层设置在绝缘基板上，并且该二电极层分别与齐纳二极管电性连接；

提供一发光二极管芯片，该发光二极管芯片设置在凹槽内与二电极层电性连接，并与齐纳二极管并联。

7.如权利要求6所述的发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于：所述齐纳二极管包括以磊晶掺杂、扩散掺杂或者离子布植的方式形成的一第一电性掺杂层及一第二电性掺杂层，且第一、第二电性掺杂层分别与二电极层的其中之一电性连接。

8.如权利要求6所述的发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于：还包括在绝缘基板上设置一绝缘层，与第一电性掺杂层电性连接的一电极层借由该绝缘层与第二电性掺杂层电性隔绝。

9.如权利要求6所述的发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于：还包括在绝缘基板上开设若干通孔，在通孔内设置导电柱，使导电柱与电极层电性连接。

10.如权利要求9所述的发光二极管封装结构的制造方法，其特征在于：该导电柱的材料至少包含下列金属材料之一：金、银、铜、镍、铝以及钛，或是前述金属的合金。

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