TWI425617B - 發光二極體封裝結構及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種半導體發光元件，特別涉及一種發光二極體的封裝結構及其製造方法。
作為一種新興的光源，發光二極體憑藉其發光效率高、體積小、重量輕、環保等優點，已被廣泛地應用到當前的各個領域當中，大有取代傳統光源的趨勢。
發光二極體是一種單嚮導通的電子元件，當經過發光二極體的電流為正嚮導通時，可使發光二極體發光。當電流反向時，發光二極體不能導通，並且若電流過大，有可能擊穿發光二極體，使發光二極體不能再正常工作。因此業界多有設置一穩壓二極體與發光二極體並聯，若有異常的反向電流或靜電產生時，過高的反向電流可經由該穩壓二極體進行放電，從而保護發光二極體不受到破壞。目前業界採用打線外置固定的方式，將穩壓二極體與發光二極體並聯。然而，這種外置並聯的穩壓二極體不但使發光二極體封裝結構複雜、體積增大，而且不能保證兩者的電連接的穩定性，這對於發光二極體的後端使用都是不利因素。因此，業者對此問題多有關注。
有鑒於此，有必要提供一種可防靜電擊穿的發光二極體封裝結構及其製造方法。
一種發光二極體封裝結構，包括絕緣基板、一個或多個發光二極體晶片、二電極層及一封裝層，該發光二極體封裝結構還包括一穩壓模組，該穩壓模組圍設貼合在其中一電極層的週邊，另一電極層圍設貼合在該穩壓模組的週邊，該穩壓模組與二電極層電性連接並與發光二極體晶片反向並聯，該複數發光二極體晶片設置於其中一電極層上，該封裝層覆蓋在該若干發光二極體晶片上，其中該絕緣基板第一表面形成凸狀結構，該穩壓模組摻雜形成於該凸狀結構中。
一種發光二極體封裝結構的製造方法，其步驟包括：提供一絕緣基板，該絕緣基板上圍設形成一穩壓模組，該穩壓模組內徑圍設貼合其中一電極層，另一電極層圍設貼合該穩壓模組週邊，該穩壓模組與二電極層電性連接並與發光二極體晶片反向並聯；提供一發光二極體晶片，該發光二極體晶片設置在其中一電極層上與二電極層電性連接，並與穩壓模組並聯；形成一封裝層，該封裝層為透光材質，可添加螢光粉，將該封裝層覆蓋在該複數二極體晶片上，其中該絕緣基板第一表面形成凸狀結構，該穩壓模組摻雜形成於該凸狀結構中。
與習知技術相比，本發明發光二極體封裝結構使該穩壓模組環設於兩電極層之間，減少發光二極體封裝結構的厚度及體積。同時，環設的穩壓模組能更有效地保證二極體電路與電極層的電性連接的穩定性，從而有效地達到防靜電擊穿的效果。
下面參照附圖結合實施例對本發明作進一步說明。
100‧‧‧絕緣基板
11‧‧‧發光二極體晶片
12‧‧‧穩壓模組
13‧‧‧電極層
14‧‧‧封裝層
101‧‧‧第一表面
102‧‧‧第二表面
103‧‧‧凸狀結構
121‧‧‧第一電性摻雜層
122‧‧‧第二電性摻雜層
131‧‧‧第一電極層
132‧‧‧第二電極層
111，112‧‧‧電極
圖1為本發明實施例的發光二極體封裝結構的剖視示意圖。
圖2為本發明實施例的發光二極體封裝結構的俯視圖。
圖3為本發明實施例的發光二極體封裝結構的製造流程圖。
請參閱圖1和圖2，本發明第一實施例中的發光二極體封裝結構包括一絕緣基板100，二發光二極體晶片11，一穩壓模組12、二電極層13及一封裝層14。該穩壓模組12設置在絕緣基板100上並與二電極層13電性連接。該二發光二極體晶片11設置在其中一電極層131上並與二電極層131、132電性連接，同時與穩壓模組12並聯。當二電極層131、132與外部電源(圖未示)連接時，該發光二極體晶片11正嚮導通後可發光。穩壓模組12的極性與發光二極體晶片11的極性相反，因此若有異常的反向電流或靜電產生時，過高的反向電流可經由該穩壓模組12進行放電，從而保護發光二極體晶片11不被擊穿。
具體的，該絕緣基板100具有一第一表面101及與第一表面101相對的第二表面102。在第一表面101上環設形成一凸狀結構103，該凸狀結構103採用光微影及蝕刻的方式來形成圖案化結構。絕緣基板100可由如下材料中的一種或多種製成：矽(Si)、砷化鎵(GaAs)、氧化鋅(ZnO)及磷化銦(InP)。
該穩壓模組12可由磊晶摻雜、擴散摻雜或者離子布植(Ion-Implantation)的方式摻雜在絕緣基板100的凸狀結構103中，其他實例中也可形成於該凸狀結構103的表面上。該穩壓模組12包括一第一電性摻雜層121和一第二電性摻雜層122，該第一電
性摻雜層121和該第二電性摻雜層122並行排列。本實施例中，第一電性摻雜層121為P型摻雜層，第二電性摻雜層122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121、122的形態可以互換，即第一電性摻雜層121亦可以是N型摻雜層。
該二電極層131、132設於該穩壓模組12兩側。本實施例中，第一電極層131設於該絕緣基板100的第一表面101的中部，該第一電極層131呈矩形，該穩壓模組12圍設該第一電極層131，即該第二電性摻雜層122圍設貼合該第一電極層131，第二電極層132圍設貼合在穩壓模組12的第一電性摻雜層121的週邊。該二電極層131、132與該穩壓模組12電性連接，對應的，該第一電極層131為N型金屬層，該第二電極層132為P型金屬層。可以理解的，對應不同極性的摻雜層，相應的電極層呈現與之相反的極性以形成有效的電性連接。該二電極層131、132均貼設在絕緣基板100的第一表面101上。進一步的，該第二電極層132可彎折延伸至絕緣基板100的第二表面102，使第二電極層132的另一端貼設在該第二表面102上，採取打孔電鍍等方法使第一電極層131穿設通過絕緣基板100並延伸至第二表面102，可方便該發光二極體封裝結構直接與外部電源連接，形成表面黏貼形態(SMD)。
發光二極體晶片11具有兩個電極111、112。本實施例中發光二極體晶片11以覆晶的形式設置在絕緣基板100上的第一電極層131上，該發光二極體晶片11的數量為2個，其他實施例中可為多個，也可為一個，且電極111與第一電極層131電性連接，電極112與第二電極層132電性連接。
該封裝層14為透光材質，可添加螢光粉，將該封裝層14覆蓋在該
發光二極體晶片11上。
與習知技術相比，本發明發光二極體封裝結構使該穩壓模組12環設於兩電極層13之間，減少元件厚度及元件體積。同時，環設的穩壓模組12能更有效地保證穩壓模組12與電極層13的電性連接的穩定性，從而有效地達到防靜電擊穿的效果。
另外，由上述可知，由於絕緣基板100的非導電性，該發光二極體封裝結構可直接形成表面黏貼形態，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。
下面以本發明實施例的發光二極體封裝結構為例，結合圖3說明該發光二極體封裝結構的製造過程。
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製成：矽(Si)、砷化鎵(GaAs)、氧化鋅(ZnO)及磷化銦(InP)。絕緣基板100具有一第一表面101和與第一表面101相對的第二表面102。利用光微影、蝕刻等技術在第一表面101上形成若干凸狀結構103。
第二步驟，在該凸狀結構103中以磊晶摻雜或者離子布植的方式形成第一電性摻雜層121與第二電性摻雜層122，從而在在該凸狀結構103中形成一環狀二極體電路12，該第一電性摻雜層121和該第二電性摻雜層122並行排列。本實施例中，第一電性摻雜層121為P型摻雜層，第二電性摻雜層122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121、122的形態可以互換，即第一電性摻雜層121亦可以是N型摻雜層。
第三步驟，將第一電極層131形成於該環狀穩壓模組12內部，使
第一電極層131與第二電性摻雜層122電性連接，並與第二電極層132電性隔絕，採取打孔電鍍等方法使第一電極層131穿設通過絕緣基板100並延伸至第二表面102，將第二電極層132設置在絕緣基板100的第一表面101並圍設貼合在該穩壓模組12的週邊，使第二電極層132與第一電性摻雜層121電性連接，並使第二電極層132延伸至絕緣基板100的第二表面102上。
第四步驟，將二發光二極體晶片11設置在第一電極層131上，以打線的形式與二電極層13電性連接，並與穩壓模組12反向並聯。
最後，形成一封裝層14，該封裝層14為透光材質，可添加螢光粉，將該封裝層14覆蓋在該發光二極體晶片11上。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
100‧‧‧絕緣基板
11‧‧‧發光二極體晶片
12‧‧‧穩壓模組
14‧‧‧封裝層
101‧‧‧第一表面
102‧‧‧第二表面
103‧‧‧凸狀結構
121‧‧‧第一電性摻雜層
122‧‧‧第二電性摻雜層
131‧‧‧第一電極層
132‧‧‧第二電極層
111，112‧‧‧電極
Claims (10)
- 一種發光二極體封裝結構，包括：一絕緣基板，具有第一表面以及相對於第一表面之第二表面；二電極層，設於該絕緣基板的第一表面；一個或多個發光二極體晶片，位於其中一電極上並且與該二電極電性連接；一封裝層覆蓋於該複數發光二極體晶片上；其改良在於：該發光二極體封裝結構還包括一穩壓模組，該穩壓模組圍設貼合在其中一電極層的週邊，另一電極層圍設貼合在該穩壓模組的週邊，該穩壓模組與二電極層電性連接並與發光二極體晶片反向並聯，其中該絕緣基板第一表面形成凸狀結構，該穩壓模組摻雜形成於該凸狀結構中。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中所述穩壓模組包括第一電性摻雜層、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製作而成，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。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中所述絕緣基板的材料包括矽、砷化鎵、氧化鋅及磷化銦的其中之一。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中所述圍設該穩壓模組週邊的電極層延伸至該絕緣基板的第二表面。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體封裝結構，其中被穩壓模組圍設的電極層延伸至該絕緣基板的第二表面。
- 一種發光二極體封裝結構的製造方法，步驟包括： 提供一絕緣基板，具有第一表面以及相對於第一表面之第二表面；該絕緣基板上摻雜形成一穩壓模組；提供二電極層，該二電極層設置在絕緣基板上，該穩壓模組圍設貼合在其中一電極層的週邊，另一電極層圍設貼合在該穩壓模組的週邊，並且該二電極層分別與一穩壓模組電性連接；提供一個或多個發光二極體晶片，該發光二極體晶片設置在其中一電極層上，與二電極層電性連接，並與穩壓模組反向並聯；提供一封裝層，該封裝層為一透光結構並覆蓋在該複數發光二極體晶片上，其中該絕緣基板第一表面形成凸狀結構，該穩壓模組摻雜形成於該凸狀結構中。
- 如申請專利範圍第6項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中所述穩壓模組包括以磊晶摻雜、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。
- 如申請專利範圍第6項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中所述絕緣基板的材料包括矽、砷化鎵、氧化鋅及磷化銦的其中之一。
- 如申請專利範圍第6項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中所述圍設該穩壓模組週邊的電極層延伸至該絕緣基板的第二表面。
- 如申請專利範圍第6項所述的發光二極體封裝結構的製造方法，其中被穩壓模組圍設的電極層延伸至該絕緣基板的第二表面。
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