專利名稱：發(fā)光二極管封裝結構及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體發(fā)光組件，特別涉及一種發(fā)光二極管的封裝結構及其制造方法。
背景技術：
作為一種新興的光源，發(fā)光二極管憑借其發(fā)光效率高、體積小、重量輕、環(huán)保等優(yōu)點，已被廣泛地應用到當前的各個領域當中，大有取代傳統(tǒng)光源的趨勢。發(fā)光二極管是一種單向導通的電子組件，當經(jīng)過發(fā)光二極管的電流為正向導通時，可使發(fā)光二極管發(fā)光。當電流反向時，發(fā)光二極管不能導通，并且若電流過大，有可能擊穿發(fā)光二極管，使發(fā)光二極管不能再正常工作。因此業(yè)界多有設置一穩(wěn)壓二極管與發(fā)光二極管并聯(lián)，若有異常的反向電流或靜電產(chǎn)生時，過高的反向電流可經(jīng)由該穩(wěn)壓二極管進行放電，從而保護發(fā)光二極管不受到破壞。目前業(yè)界采用打線外置固定的方式，將穩(wěn)壓二極管與發(fā)光二極管并聯(lián)。然而，這種外置并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管不但使發(fā)光二極管封裝的結構復雜、 體積增大，而且不能保證兩者的電連接的穩(wěn)定性，這對于發(fā)光二極管的后端使用都是不利因素。因此，業(yè)者對此問題多有關注。

發(fā)明內容
有鑒于此，有必要提供一種利于產(chǎn)業(yè)應用的發(fā)光二極管封裝結構及其制造方法。一種發(fā)光二極管封裝結構，包括絕緣基板、發(fā)光二極管芯片及二電極層，該絕緣基板的一面上設有凹槽，該發(fā)光二極管芯片設置于該凹槽中，二電極層置于絕緣基板的所述一面上并分別與發(fā)光二極管芯片電性連接，該凹槽底部設有與二電極層電性連接并與發(fā)光二極管芯片并聯(lián)的齊納二極管。一種發(fā)光二極管封裝結構的制造方法，其步驟包括提供一絕緣基板，該絕緣基板上設有一凹槽；在凹槽底部設置一齊納二極管；提供二電極層，該二電極層設置在絕緣基板上，并且該二電極層分別與齊納二極管電性連接；提供一發(fā)光二極管芯片，該發(fā)光二極管芯片設置在凹槽內與二電極層電性連接，并與齊納二極管并聯(lián)。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明發(fā)光二極管封裝結構將齊納二極管設置在絕緣基板內， 與發(fā)光二極管封裝構造一體化，可減少物料與人力成本。同時，內置的齊納二極管由于不需要外部打線與電極層形成電性連接，不僅提高齊納二極管與電極層的電性連接的穩(wěn)定性， 還可降低發(fā)光二極管的封裝結構的復雜度。下面參照附圖，結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的描述。


圖1為本發(fā)明第一實施例的發(fā)光二極管封裝結構的剖視示意圖。圖2為本發(fā)明第二實施例的發(fā)光二極管封裝結構的剖視示意圖。圖3為本發(fā)明第三實施例的發(fā)光二極管封裝結構的剖視示意圖。
主要元件符號說明絕緣基板第一表面凹槽第二表面通孔發(fā)光二極管芯片電極齊納二極管第一電性摻雜層第二電性摻雜層電極層導電柱
100,200 102,202
103.203
104.204
105.205 110,210 112,114 120,220 122,222 124,224
132、134、232、234 150,250
具體實施例方式第一實施例請參閱圖1，本發(fā)明第一實施例中的發(fā)光二極管封裝結構包括一絕緣基板100，一發(fā)光二極管芯片110，一齊納二極管120及二電極層132、134。該齊納二極管120設置在絕緣基板100內并與二電極層132、134電性連接。該發(fā)光二極管芯片110設置在絕緣基板 100上并與二電極層132、134電性連接，同時與齊納二極管120并聯(lián)。當二電極層132、134 與外部電源連接時，該發(fā)光二極管芯片Iio正向導通后可發(fā)光。齊納二極管120的極性與發(fā)光二極管芯片110的極性相反，因此若有異常的反向電流或靜電產(chǎn)生時，過高的反向電流可經(jīng)由該齊納二極管120進行放電，從而保護發(fā)光二極管芯片110不被擊穿。具體的，該絕緣基板100具有一第一表面102及與第一表面102相對的第二表面 104。在第一表面102上形成有一凹槽103。絕緣基板100可由如下材料中的一種或多種制成硅(Si)、砷化鎵(GaAs)、氧化鋅(ZnO)及磷化銦(InP)。該齊納二極管120可由磊晶摻雜、擴散摻雜或者離子布植(Ion-Implantation)的方式形成在絕緣基板100的凹槽103底部。該齊納二極管120包括一第一電性摻雜層122 和一第二電性摻雜層124，第一電性摻雜層122設置在第二電性摻雜層IM之上。本實施例中，第一電性摻雜層122為P型摻雜層，第二電性摻雜層IM為N型摻雜層，可以理解地，在不同實施例中，該二電性摻雜層122、1M的形態(tài)可以互換，即第一電性摻雜層122亦可以是 N型摻雜層。電極層132的一端與第一電性摻雜層122電性連接，且貼設在凹槽103的側壁(未標示)及絕緣基板100的第一表面102上。進一步的，該電極層132可彎折延伸至絕緣基板100的第二表面104，使電極層132的另一端貼設在該第二表面104上。另一電極層134 的一端與第二電性摻雜層124電性連接，且貼設在凹槽103的側壁(未標示)及絕緣基板 100的第一表面102上。與電極層132類似，該另一電極層134也可以彎折延伸至絕緣基板 100的第二表面104，使其另一端貼設在該第二表面104上。該二電極層132、134的末端延伸至絕緣基板100的第二表面104上，可方便該發(fā)光二極管封裝結構直接與外部電源連接，形成表面粘貼形態(tài)(SMD)。發(fā)光二極管芯片110具有兩個電極112、114，本實施例中發(fā)光二極管芯片110以覆晶的形式設置在絕緣基板100的凹槽103內，且電極112與電極層132電性連接，電極114 與電極層134電性連接。本發(fā)明發(fā)光二極管封裝結構將齊納二極管120設置在絕緣基板100內，與發(fā)光二極管芯片Iio封裝構造一體化，可減少物料與人力成本。同時，內置的齊納二極管120由于不需要外部打線與電極層132、134形成電性連接，不僅提高齊納二極管120與電極層132、 134的電性連接的穩(wěn)定性，還可降低發(fā)光二極管的封裝結構的復雜度。另外，由上述可知，由于絕緣基板100的非導電性，該發(fā)光二極管封裝結構可直接形成表面粘貼形態(tài)，相對導電基板而言，無需在基板上再增加一層絕緣材料，從而省時省工。第二實施例基于絕緣基板100的非導電性，還可在絕緣基板100內設置導電柱，增加導電路徑。具體的，請參閱圖2，本發(fā)明第二實施例的發(fā)光二極管封裝結構在絕緣基板100上設置貫穿第一表面102與第二表面104的若干通孔105，通孔105內填充金屬材料形成導電柱150，導電柱150的上端與電極層132、134設置在第一表面102上的部分電性連接，導電柱150的下端與電極層132、134設置在第二表面104上的部分電性連接。導電柱150在絕緣基板100內的排布可有多種樣式，例如可呈矩陣排布，也可呈兩列排布，或者還可呈無規(guī)則排布，導電柱150的數(shù)量也可視具體需求而變化。導電柱150的設置不但可提供附加的導電路徑，避免因外側電極層剝落斷裂而產(chǎn)生斷路，進而提高可靠性，還可以作為散熱途徑，提高發(fā)光二極管的散熱性能，延長使用壽命。第三實施例請參閱圖3，本發(fā)明第三實施例的發(fā)光二極管封裝結構與第二實施例中的結構相似，也包括一絕緣基板200，一發(fā)光二極管芯片210，一齊納二極管220及二電極層232、234。 該齊納二極管220包括設置在絕緣基板200內的一第一電性摻雜層222和一第二電性摻雜層224，該第一電性摻雜層222與電極層232電性連接，第二電性摻雜層224與電極層234 電性連接。該發(fā)光二極管芯片210設置在絕緣基板200上并與二電極層232、234電性連接， 同時與齊納二極管220并聯(lián)。絕緣基板200內設有貫穿其第一表面202、第二表面204的通孔205，通孔205內形成導電柱250。本實施例中的發(fā)光二極管封裝結構與上一實施例中的相比，不同之處在于第一電性摻雜層222被第二電性摻雜層2M包覆于其中。因此在絕緣基板200上延伸設置有一絕緣層沈0，該絕緣層260置于第二電性摻雜層2M與電極層232 之間。電極層232可借由該絕緣層沈0與第二電性摻雜層224電性隔絕，從而保證齊納二極管220與二電極層232、234的連接極性。下面以本發(fā)明的第一實施例的發(fā)光二極管封裝結構為例，說明該發(fā)光二極管封裝結構的制造過程。第一步驟，提供一絕緣基板100，該絕緣基板100可由如下半導體材料中的一種或多種制成硅(Si)、砷化鎵(GaAs)、氧化鋅(SiO)及磷化銦αηΡ)。絕緣基板100具有一第一表面102和與第一表面102相對的第二表面104。利用黃光、微影蝕刻等技術在第二表面 104上形成一凹槽103。第二步驟，在凹槽103底部以磊晶摻雜或者離子布植的方式形成第一電性摻雜層 122與第二電性摻雜層124，從而在凹槽103內形成一齊納二極管120。第三步驟，將電極層132設置在絕緣基板100的第一表面102上，使電極層132與第一電性摻雜層122電性連接，與第二電性摻雜層124電性隔絕，并使電極層132延伸至絕緣基板100的第二表面104上。將電極層134設置在絕緣基板100的第一表面102上，使電極層134與第二電性摻雜層124電性連接，并使電極層134延伸至絕緣基板100的第二表面104上。最后將發(fā)光二極管芯片110以覆晶的形式與二電極層132、134電性連接，并與齊納二極管120并聯(lián)。第二實施例中的通孔105、導電柱150可在第一步驟時形成。具體的，在絕緣基板 100上形成貫穿第一、第二表面102、104的若干通孔105。在絕緣基板100的通孔105內填充導電金屬材料，形成導電柱150。金屬材料可為金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鋁 (Al)、鈦(Ti)或者這些金屬的合金。第三實施例中的絕緣層沈0可在第二步驟時形成齊納二極管220后形成。具體的， 在凹槽203底部上延伸形成一絕緣層沈0，該絕緣層260覆蓋部分第二電性摻雜層224。
權利要求
1.一種發(fā)光二極管封裝結構，包括一絕緣基板，具有第一表面以及相對于第一表面之第二表面；一凹槽，位于該絕緣基板之第一表面；二電極層由該凹槽底部兩端延伸至絕緣基板之第二表面；及一發(fā)光二極管芯片位于該凹槽內并且與該二電極電性連接，其特征在于該凹槽底部設有與二電極層電性連接并與發(fā)光二極管芯片并聯(lián)的齊納二極管。
2.如權利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結構，其特征在于所述齊納二極管包括設置在凹槽底部的第一電性摻雜層、第二電性摻雜層，該第一、第二電性摻雜層由磊晶摻雜、擴散摻雜或者離子布植方式制作而成，二電極層分別與第一、第二電性摻雜層中的其中之一電性連接。
3.如權利要求2所述的發(fā)光二極管封裝結構，其特征在于所述絕緣基板上延伸設置有一絕緣層，與第一電性摻雜層電性連接的一電極層借由該絕緣層與第二電性摻雜層電性隔絕。
4.如權利要求1所述的發(fā)光二極管封裝結構，其特征在于所述絕緣基板的材料包括硅、砷化鎵、氧化鋅及磷化銦的其中之一。
5.如權利要求1-4項中任意一項所述的發(fā)光二極管封裝結構，其特征在于所述絕緣基板上設有貫穿絕緣基板的若干通孔，通孔內設有導電柱，導電柱與電極層電性連接。
6.一種發(fā)光二極管封裝結構的制造方法，其步驟包括提供一絕緣基板，該絕緣基板上設有一凹槽；在凹槽底部設置一齊納二極管；提供二電極層，該二電極層設置在絕緣基板上，并且該二電極層分別與齊納二極管電性連接；提供一發(fā)光二極管芯片，該發(fā)光二極管芯片設置在凹槽內與二電極層電性連接，并與齊納二極管并聯(lián)。
7.如權利要求6所述的發(fā)光二極管封裝結構的制造方法，其特征在于所述齊納二極管包括以磊晶摻雜、擴散摻雜或者離子布植的方式形成的一第一電性摻雜層及一第二電性摻雜層，且第一、第二電性摻雜層分別與二電極層的其中之一電性連接。
8.如權利要求6所述的發(fā)光二極管封裝結構的制造方法，其特征在于還包括在絕緣基板上設置一絕緣層，與第一電性摻雜層電性連接的一電極層借由該絕緣層與第二電性摻雜層電性隔絕。
9.如權利要求6所述的發(fā)光二極管封裝結構的制造方法，其特征在于還包括在絕緣基板上開設若干通孔，在通孔內設置導電柱，使導電柱與電極層電性連接。
10.如權利要求9所述的發(fā)光二極管封裝結構的制造方法，其特征在于該導電柱的材料至少包含下列金屬材料之一金、銀、銅、鎳、鋁以及鈦，或是前述金屬的合金。
全文摘要
一種發(fā)光二極管封裝結構，包括一絕緣基板，具有第一表面以及相對于第一表面之第二表面，一凹槽，位于該絕緣基板之第一表面，二電極層由該凹槽底部兩端延伸至絕緣基板之第二表面，一發(fā)光二極管芯片位于該凹槽并且與該二電極電性連接，該凹槽底部設有與二電極層電性連接并與發(fā)光二極管芯片并聯(lián)的齊納二極管。本發(fā)明發(fā)光二極管封裝結構將齊納二極管設置在絕緣基板內，與發(fā)光二極管封裝構造一體化，可減少物料與人力成本。同時，內置的齊納二極管由于不需要外部打線與電極層形成電性連接，不僅提高齊納二極管與電極層的電性連接的穩(wěn)定性，還可降低發(fā)光二極管的封裝結構的復雜度。本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極管封裝結構的制造方法。
文檔編號H01L21/60GK102237353SQ20101016256
公開日2011年11月9日 申請日期2010年5月5日 優(yōu)先權日2010年5月5日
發(fā)明者沈佳輝, 洪梓健 申請人:展晶科技(深圳)有限公司, 榮創(chuàng)能源科技股份有限公司