CN102623593A - 半导体光源模块、其制造方法及其基板结构 - Google Patents

Abstract

一种半导体光源模块、其制造方法及其基板结构。半导体光源模块包括一基板结构及一发光二极管。基板结构包括一基材、一齐纳二极管及一填充材料。基材具有一贯穿开口。齐纳二极管设置于贯穿开口内。填充材料填充于贯穿开口。发光二极管设置于基板结构上，并电性连接齐纳二极管。发光二极管的投影范围涵盖贯穿开口。

Description

半导体光源模块、其制造方法及其基板结构

技术领域

本发明是有关于一种半导体模块、其制造方法及其基板结构，且特别是有关于一种半导体光源模块、其制造方法及其基板结构。

背景技术

随着半导体技术的发展，各种半导体光源不断推陈出新。举例来说，发光二极管通过电子与空穴在其内结合而产生电致发光效应。发光二极管的光线的波长与其所采用的半导体材料种类与掺杂物有关。发光二极管具有效率高、寿命长、不易破损、开关速度高、高可靠性等优点，使得发光二极管已经广泛应用于各式电子产品。

发光二极管采用半导体设备来制作成一颗颗的晶粒。在某些设计中，为了增加发光二极管的稳定性，也会通过半导体设备来一并制作一些被动元件，使发光二极管与被动元件作结合，提升发光二极管的稳定性。

发明内容

本发明一实施例提供一种半导体光源模块、其制造方法及其基板结构，其利用贯穿开口的设计，使得齐纳二极管(zener diode)等被动元件可以内埋于基板结构之内，而不增加基板结构的厚度。此外，在制造过程中，可以直接采用封装设备即可完成内埋齐纳二极管的步骤，而不需要昂贵的半导体设备，大幅降低制造成本

根据本发明的一实施例，提出一种半导体光源模块。半导体光源模块包括一基板结构及一发光二极管。基板结构包括一基材、一齐纳二极管及一填充材料。基材具有一贯穿开口。齐纳二极管(zener diode)设置于贯穿开口内。填充材料填充于贯穿开口。发光二极管(light emitting diode，LED)设置于基板结构上，并电性连接齐纳二极管。发光二极管的投影范围涵盖贯穿开口。

根据本发明的另一实施例，提出一种半导体光源模块的制造方法。半导体光源模块的制造方法包括以下步骤。提供一基材，基材具有一贯穿开口。将基材设置于一承载板上。将一齐纳二极管(zener diode)设置于承载板上，使得齐纳二极管位于基材的贯穿开口内。将一填充材料填充于贯穿开口后，移除承载板。形成一导线于基材及齐纳二极管上，而形成一基板结构。接着，将一发光二极管设置于基板结构上，使得发光二极管经由该导线电性连接齐纳二极管。发光二极管的投影范围涵盖贯穿开口。

根据本发明的另一实施例，提出一种基板结构。基板结构包括一基材、一齐纳二极管(zener diode)及一填充材料。基材具有一贯穿开口。齐纳二极管设置于贯穿开口内。填充材料填充于贯穿开口。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1绘示根据本发明一实施例的半导体光源模块的剖面示意图。

图2～7绘示图1半导体光源模块的制造方法的剖面示意图。

图8绘示另一半导体光源模块的剖面示意图。

主要元件符号说明：

100、200：半导体光源模块

110：基板结构

111：基材

111a：第一表面

111b：第二表面

111c：贯穿开口

111d、111e：贯穿孔

113：氧化硅层

112、212：齐纳二极管

112a、212a：第三表面

112b：第四表面

114、214：第一填充材料

117：第一导线

118、218：第二导线

130：发光二极管

150：第二填充材料

160：透明封胶

W1、W2、W3：宽度

具体实施方式

以下提出实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并不会限缩本发明欲保护的范围。此外，实施例中的图式省略部份元件，以清楚显示本发明的技术特点。

请参照图1，其绘示根据本发明一实施例的半导体光源模块100的剖面示意图。半导体光源模块100主要包括一基板结构110、一发光二极管(light emitting diode，LED)130及一透明封胶160。透明封胶160覆盖发光二极管130。发光二极管130设置于基板结构110上。发光二极管130用以发出光线，其材质例如是铝砷化镓(AlGaAs)、铝磷化镓(AlGaP)、磷化铟镓铝(AlGaInP)、磷砷化镓(GaAsP)、磷化镓(GaP)、氮化镓(GaN)、铟氮化镓(InGaN)或铝氮化镓(AlGaN)。

基板结构110包含一基材111、一齐纳二极管112、一第一填充材料114、一第一导线117及一第二导线118。基材111具有一贯穿开口111c。齐纳二极管112设置于贯穿开口111c内。第一填充材料114完整填满贯穿开口111c。第一导线117及第二导线118用以电性连接齐纳二极管112及发光二极管130。齐纳二极管112具有电路稳压功能，可以调整工作电压及作为静电放电(electrostatic discharge，ESD)保护线路。基材111可以由一硅基材形成(详述于后)。此外，基材111亦可以利用已知的陶瓷基板或印刷电路板工艺形成。

第一导线117及第二导线118可以从齐纳二极管112相同的表面开始延伸，或者从齐纳二极管112不同的表面开始延伸。第一导线117及第二导线118的路径也有不局限于一种方式。在本实施例中，第一导线117及第二导线118皆自第四表面112b连接至发光二极管130。

如图1所示，基材111具有相对的一第一表面111a及一第二表面111b。齐纳二极管112具有相对的一第三表面112a及一第四表面112b。第三表面112a邻近于第一表面111a。第四表面112b邻近于第二表面111b。第一导线117自齐纳二极管112的第四表面112b开始延伸至第二表面111b，并贯穿基材111后延伸至第一表面111a，以电性连接齐纳二极管112及发光二极管130。同样地，第二导线118自齐纳二极管112的第四表面112b开始延伸至第二表面111b，并贯穿基材111后延伸至第一表面111a，以电性连接齐纳二极管112及发光二极管130。

如图1所示，基材111用以容置齐纳二极管120的贯穿开口111c位于发光二极管130于基板结构110的投影范围内。如此一来，齐纳二极管120可以设置于基板结构110内，而不会增加其尺寸。贯穿开口111c的两端的宽度W1、W2实质上相同。贯穿开口111c可以是一圆柱状结构或一方柱状结构。此外，贯穿开口111c的宽度W1、W2大于齐纳二极管112的宽度W3，使得齐纳二极管112可以完全容置于贯穿开口111c内。

第一填充材料114填充于贯穿开口111c内，并覆盖齐纳二极管112，以保护齐纳二极管112不会受潮或者受到微粒子的污染。

半导体光源模块100可额外设置一第二填充材料150填满基板结构110及发光二极管130之间的空隙，以使发光二极管130能够得到良好的支撑。可以理解的是，当发光二极管130以打线接合的方式与基板结构110连接时，半导体光源模块100不需设置第二填充材料150。此外，透明封胶160亦可有部分填满基板结构110及发光二极管130之间的空隙而取代第二填充材料150。

透明封胶160则覆盖发光二极管130，以保护发光二极管130不会受潮或者受到微粒子的污染。透明封胶160为透明状，以使发光二极管130的光线能够穿透透明封胶160。透明封胶160的表面呈现圆弧状，以使光线折射后能够以较大的角度范围射出。

第一填充材料114、第二填充材料150及透明封胶160的材质可以是环氧树脂、聚氨酯、有机硅、丙烯酸树脂或聚酯。第一填充材料114、第二填充材料150及透明封胶160的材质可以相同、其中两种相同、或者三者皆不相同。设计者可依据工艺上的需求来作选择。

该发光二极管130以覆晶接合(flip chip)的方式与基板结构110连接。发光二极管130用以发出光线，其材质例如是铝砷化镓(AlGaAs)、铝磷化镓(AlGaP)、磷化铟镓铝(AlGaInP)、磷砷化镓(GaAsP)、磷化镓(GaP)、氮化镓(GaN)、铟氮化镓(InGaN)或铝氮化镓(AlGaN)。此外，发光二极管130亦可以采用打线接合的方式与基板结构110连接。

齐纳二极管112只需采用置晶、封胶、回焊等封装设备的即可设置于基板结构110的基材111内，而无须采用复杂且昂贵的半导体设备。采用封装设备的工艺不仅具有成本低的优点，更具有良率高及速度快的优点。

就半导体光源模块100的制造方法而言，请参照图2～7，其绘示本实施例半导体光源模块100的制造方法的剖面示意图。

如图2所示，同时形成贯穿开口111c及至少两个贯穿孔111d、111e于一基材111(例如一硅基材)。接着，基材111进行高温炉管工艺，而使基材111的第一表面111a被氧化硅层113所包覆。在此步骤中，贯穿开口111c的槽壁及贯穿孔111d、111e的孔壁皆被氧化硅层113所包覆。

如图3所示，将图2所示之中间产物设置于一承载板900上，使得贯穿开口111c的一端被承载板900所封闭。承载板900例如是是一硅晶圆、一石英板或一玻璃基板。

如图4所示，设置齐纳二极管112于承载板900上，齐纳二极管112位于贯穿开口111c内并且填充第一填充材料114于贯穿开口111c内，以覆盖齐纳二极管112。

如图5所示，移除承载板900，以暴露出齐纳二极管112的第四表面112b。

如图6所示，形成第一导线117于部份第四表面112b、部份第二表面111b、贯穿孔111d及部份的第一表面111a；并形成第二导线118于第四表面112b、部份第二表面111b、贯穿孔111e及部份的第一表面111a，而制得基板结构110。

如图7所示，将发光二极管130以覆晶接合方式设置于基板结构110上之后，将第二填充材料150填充于第一填充材料140及发光二极管130之间。接着，设置透明封胶160于发光二极管130上。

通过本实施例的制造方法，齐纳二极管120可以在封装工艺的设备来完成内埋的步骤，不需要昂贵的半导体设备即可完成。并且贯穿开口111c及贯穿孔111d、111e可以在同一步骤同时形成，无须分阶段来形成，大幅加快工艺速度。

此外，请参照图8，其绘示另一半导体光源模块200的剖面示意图。在一实施例中，半导体光源模块200的第二导线218可以自齐纳二极管212的第三表面212a开始延伸，并贯穿第一填充材料214后延伸至部份第一表面111a，以电性连接齐纳二极管212及发光二极管130。

通过上述实施例的设计，齐纳二极管112、212可以内埋于基板结构110的内，而不增加基板结构110的厚度。此外，在制造过程中，可以直接采用封装设备即可完成内埋齐纳二极管112、212的步骤，而不需要昂贵的半导体设备，大幅降低制造成本。再者，贯穿开口111c及贯穿孔111d、111e可以在同一步骤同时形成，更大幅加快工艺速度。

综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种半导体光源模块，包括：

一基板结构，包括：

一基材，具有一贯穿开口；

一齐纳二极管，设置于该贯穿开口内；及

一第一填充材料，填充于该贯穿开口；以及

一发光二极管，设置于该基板结构上，并电性连接该齐纳二极管，该发光二极管的投影范围涵盖该贯穿开口。

2.如权利要求1所述的半导体光源模块，更包括：

一第二填充材料，设置于该基板结构及该发光二极管之间。

3.如权利要求1所述的半导体光源模块，其中该发光二极管以覆晶接合的方式与该基板结构连接。

4.如权利要求1所述的半导体光源模块，其中该基材具有相对的一第一表面及一第二表面，该齐纳二极管具有相对的一第三表面及一第四表面，该第三表面邻近于该第一表面，该第四表面邻近于该第二表面，该基板结构更包括：

一第一导线，自该第四表面延伸至该第二表面，并贯穿该基材后延伸至该第一表面，以电性连接该齐纳二极管及该发光二极管；以及

一第二导线，自该第四表面延伸至该第二表面，并贯穿该基板结构后延伸至该第一表面，以电性连接该齐纳二极管及该发光二极管。

5.如权利要求1所述的半导体光源模块，其中该基材具有相对的一第一表面及一第二表面，该齐纳二极管具有相对的一第三表面及一第四表面，该第三表面邻近于该第一表面，该第四表面邻近于该第二表面，该基板结构更包括：

一第一导线，自该第四表面延伸至该第二表面，并贯穿该基材后延伸至该第一表面，以电性连接该齐纳二极管及该发光二极管；以及

一第二导线，自该第三表面贯穿该第一填充材料后延伸至该第一表面，以电性连接该齐纳二极管及该发光二极管。

6.一种半导体光源模块的制造方法，包括：

提供一基材，该基材具有一贯穿开口；

将该基材设置于一承载板上；

将一齐纳二极管设置于该承载板上，使得该齐纳二极管位于该基材的该贯穿开口内；

将一第一填充材料填充于该贯穿开口内后，移除该承载板；

形成一导线于该基材及该齐纳二极管上而形成一基板结构；以及

将一发光二极管设置于于该基板结构上，使得该发光二极管经由该导线电性连接该齐纳二极管，该发光二极管的投影范围涵盖该贯穿开口。

7.如权利要求6所述的半导体光源模块的制造方法，更包括：

将一第二填充材料填充于该基板结构上，以使该第二填充材料设置于该基板结构及该发光二极管之间。

8.一种基板结构，包括：

一基材，具有一贯穿开口；

一齐纳二极管，设置于该贯穿开口内；以及

一第一填充材料，填充于该贯穿开口。

9.如权利要求8所述的基板结构，其中该基材具有相对的一第一表面及一第二表面，该齐纳二极管具有相对的一第三表面及一第四表面，该第三表面邻近于该第一表面，该第四表面邻近于该第二表面，该基板结构更包括：

一第一导线，自该第四表面延伸至该第二表面，并贯穿该基材后延伸至该第一表面；以及

一第二导线，自该第四表面延伸至该第二表面，并贯穿该基材后延伸至该第一表面。

10.如权利要求8所述的基板结构，其中该基材具有相对的一第一表面及一第二表面，该齐纳二极管具有相对的一第三表面及一第四表面，该第三表面邻近于该第一表面，该第四表面邻近于该第二表面，该基板结构更包括：

一第一导线，自该第四表面延伸至该第二表面，并贯穿该基材后延伸至该第一表面；以及

一第二导线，自该第三表面贯穿该第一填充材料后延伸至该第一表面。

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