专利名称：发光二极管封装件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管封装件和一种制造该发光二极管封装件的方法，更具体地说，涉及一种发光二极管封装件和一种制造该发光二极管封装件的方法，其中，齐纳(Zener) 二极管或整流器设置在硅基底上，从而可以容易地散热，而不需要额外的装置，由此减少制造成本并且使小型化成为可能。
背景技术：
发光二极管(LED)是将电转变成光的发光半导体器件。已经将红色LED (利用GaAsP化合物半导体)和绿色LED (利用GaP:N半导体)用作诸如信息通信装置的电子装置的显不器的光源。从LED发射的光的波长基于半导体材料的带隙而变化，半导体材料的带隙指的是价带电子与导带电子之间的能量差。氮化镓(GaN)半导体可以与其他元素(例如，铟(In)和铝(Al))结合以生产发射绿光、蓝光和白光的半导体层。由于GaN半导体的高热稳定性和宽带隙(0.8至6.2eV),因此GaN半导体正在用于大功率电子器件的开发。LED是具有弱的耐电压特性的器件，这意味着当执行测量或封装时出现的静电或电压浪涌使LED寿命不利地减少。为了改善耐电压特性，使用齐纳二极管。另外，在使用高电压交流(AC)电源的情况下，LED被要求提供有诸如桥的整流电路。为此，现有技术的LED被提供有单独的整流电路，并且LED和整流电路两者被设置为单一的封装件。 此外，由于形成发光层的半导体层的特性，因此LED以热的形式消耗没有转变成光的能量。为了使热最小化，已经提出设置散热器或者使用可以容易地散热的材料的方法。现有技术的LED封装件使用引线框架被覆盖有聚邻苯二甲酰胺(PPA)树脂的结构、引线框架被设置有金属散热器的结构或使用陶瓷材料的结构等。具体地说，在使用高输入电压并需要良好的散热特性的领域中，广泛地使用其中安装有金属散热器的由陶瓷材料制成的LED封装件。由于以封装件主体围绕散热器的方式来设置封装件主体，因此现有技术的LED封装件展现出优异的散热。然而，散热器的添加导致难于制造很小的产品。另外，湿气可能穿透散热器与封装件主体之间的界面，由此使可靠性不利地降低。另外，陶瓷封装件展现出优异的散热和产品可靠性。然而，在为了满足LED封装件的目的而单独设置额外的装置或一体形成额外的装置的情况下，问题在于工艺复杂且难于以低成本制造产品。
发明内容
技术问题本发明的多个方面提供了一种发光二极管(LED)封装件和制造该发光二极管(LED)封装件的方法，其中，齐纳二极管或整流器设置在硅基底上，从而可以使热容易地消散而不需要额外的器件，由此使制造成本减少并使小型化成为可能。解决问题的方案在本发明的一方面中，LED封装件包括:基底，其中，基底限定基底中的具有锥形形状的腔、形成在腔的上端上的阶梯部分和形成在腔的底部中的通孔；导电膜，其中，导电膜填充通孔并且形成在腔的侧表面和底部上；LED，具有在LED上的荧光层，其中，LED倒装芯片式地结合到导电膜上；包封剂，包封腔。
优选地是，导电膜是Al膜或Ag膜。优选地是，导电膜形成在阶梯部分之下。优选地是，基底是娃基底。优选地是，LED封装件还包括形成在基底的在腔之下的区域中的齐纳二极管。优选地是，LED包括多个发光单元。优选地是，LED封装件还包括形成在基底的上部上的整流器。优选地是，整流器是二极管桥。在本发明的一方面中，制造LED封装件的方法包括下述步骤:准备绝缘硅基底；在硅基底中形成腔并在腔的上端中形成阶梯部分，其中，意在将LED安装在腔中；在腔的底部中形成通孔；在通孔、腔的底部和侧表面上形成导电膜^fLED倒装芯片式地结合在腔的底部上的导电膜上，其中，LED具有形成在LED上的荧光层；对腔进行包封。优选地是，形成导电膜的步骤包括将Al或Ag沉积在腔的底部和侧表面上的步骤。优选地是，在形成导电膜的步骤中，将导电膜形成在阶梯部分之下。优选地是，所述方法还包括，在形成通孔的步骤之后，将齐纳二极管形成在腔之下的区域中的硅基底上的步骤。优选地是，在形成齐纳二极管的步骤中，通过离子注入形成齐纳二极管。优选地是，LED包括多个发光单元。优选地是，所述方法还包括，在形成腔的步骤之后，在硅基底的上部上形成整流器的步骤。优选地是，在形成整流器的步骤中，通过桥接基底上的二极管来形成整流器。发明的有益效果根据本发明的示例性实施例，使用硅基底的LED封装件可以在没有额外的散热器的情况下展现出优异的散热，并且因无需额外的器件而可以在硅基底上形成齐纳二极管和/或整流器。由此，可以以低成本制造封装件并且可以使封装件小型化。
图1是示出根据本发明的第一示例性实施例的LED封装件的剖视图；图2是示出根据本发明的第一示例性实施例的制造LED封装件的工艺的剖视图；图3是示出根据本发明的第二示例性实施例的LED封装件的剖视图；图4是图3中示出的LED封装件的等效电路图；图5是示出根据本发明的第三示例性实施例的LED封装件的剖视图；图6是图5中示出的LED封装件的平面图；图7是图5中示出的LED封装件的等效电路图8是示出图5中示出的整流器的示例的剖视图。
具体实施例方式现在将在下文中参照附图更加充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例，从而本公开将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。然而，本发明可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限制于这里阐述的实施例。首先，参照图1描述根据本发明的第一示例性实施例的LED封装件。图1是示出根据本发明的第一示例性实施例的LED封装件的剖视图。如图1中所示，LED封装件10包括硅基底110、导电膜120、LED130和包封剂140。硅基底110具有腔112和形 成在腔112内的通孔116。导电膜120设置在通孔116内部、腔112的侧表面上。LED130设置在导电膜120上，包封剂140形成为包封腔112。具有锥形形状的腔112形成在硅基底110的中心部中，阶梯部分114形成在腔112的上端上。阶梯部分114形成在腔112的上表面的预定部分中，以便防止表面缺陷，否则，当如随后将描述地形成包封剂140以包封腔112时，可能发生表面缺陷。硅基底110具有在安装有LED130的腔112的下部通孔116。如随后将描述地，通孔116填充有导电材料，LED130通过这样的导电材料电连接到LED封装件10的引线框架(未示出)。导电膜120由填充通孔116的导电材料制成，并形成在安装有LED130的腔112的底部和侧表面上以及形成在硅基底110的下侧上。如图1中所示，导电膜120形成在阶梯部分114之下，阶梯部分114形成在腔112的侧表面上。在腔112的下表面上和在通孔116的内部，导电膜120具有优异的导电性以便使LED130与引线框架电连接。在腔的侧表面上，导电膜120具有优异的光反射性，从而从LED130产生的光可以容易地向外发射。例如，导电膜120可以是既具有优异的导电性又具有优异的光反射性的铝(Al)或银(Ag)膜。由于使用具有优异的导电性和光反射性的导电膜120，因此可以使形成反射膜、电极和导电通孔的工艺简化。另外，由于导电膜120的两部分连接到LED130的相对的电极，因此需要导电膜120的两部分彼此电隔离。为此，在腔112的中心部分上形成坝状物118。坝状物118可以是氧化硅(SiO2)的膜，或者可以由从钛(Ti)、镉(Cr)和钼(Pt)中选择的一种制成。形成坝状物118以防止熔化的焊料凸起132的流动引起短路或使结合能力降低。LED130包括由氮化物半导体层制成的发光层和形成在LED130的上表面上的荧光层134。这里，荧光层134可以是通过将晶粒形式的荧光颗粒与硅树脂(或环氧树脂)以预定比例混合而形成的层。LED130倒装芯片式地结合到腔112的底部上的导电膜120上。S卩，LED130利用LED130的下侧上的焊料凸起132或Au柱凸起(stud bump)安装在导电膜120上。包封剂140包封腔112的空的空间。包封剂可以是具有优异的透光性的环氧树脂或娃树脂凝胶。下面参照图2，将给出对根据本发明的第一示例性实施例的制造LED封装件的方法的描述。图2是示出根据本发明的第一示例性实施例的制造LED封装件的工艺的剖视图。首先，如图2中的(a)中所示，准备绝缘硅基底110。通过光刻在硅基底110的上部上形成腔112的图案，利用诸如氢氧化钾(Κ0Η)、氢氧化四甲铵(TMAH)或乙二胺邻苯二酚(EDP)的各向异性的湿法蚀刻溶液来蚀刻硅基底110，从而形成如图2中的(b)中所示的其中意在安装有LED130的腔112。如图2中的(C)中所示，通过光刻在形成有腔112的区域上形成图案，利用如上所述的湿法蚀刻溶液来蚀刻硅基底110，从而在形成腔112的上端上形成阶梯部分114。如图2中的(d)中所示，利用激光或化学试剂在腔112的底部中形成通孔116，使得通孔116穿透硅基底110的底部。如图2中的(e)中所示，通过将腔112的底部分成LED130的负电极区域和正电极区域来形成光刻图案。这里，在腔112的底部的中心部分上形成坝状物118，从而将与LED130的正极对应的区域与对应于LED130的负极的区域分开。通过利用溅射或电子束蒸汽沉积来沉积从氧化硅(SiO2)膜、T1、Cr和Pt中选择的一种，以形成坝状物118，利用剥离技术形成图案。 通过镀覆使腔112的通孔116填充有导电材料，利用电子束沉积和热沉积使导电材料沉积在腔112的底部和侧表面上。这里，设置在腔112的底部和侧表面上的由导电材料制成的导电膜1 20被形成为从腔112的底部延伸到腔112的侧表面的上端上的阶梯部分114。优选地是，导电膜120由具有优异的导电性特性和光反射性特性的Al或Ag制成。如图2中的(f)中所示，利用焊料突起132或Au柱凸起将具有荧光层134的LED130倒装芯片式地结合到腔112的底部上的导电膜120。这里，通过从喷涂、丝网印刷、浸溃或镂花涂装(stenciling)等中选择的一种将荧光层134施加在LED130上。如图2中的(g)中所示，腔112的空的空间填充有具有优异的透光性的环氧树脂或娃树脂凝胶。尽管附图中未示出，但是通过切割将硅基底110与倒装芯片式地结合到硅基底110的LED130分开来执行后面的工艺。如上所述，可以通过封装硅基底110上的LED130而以低成本容易地制造具有优异的散热特性的LED封装件。图3是示出根据本发明的第二示例性实施例的LED封装件的剖视图，图4是图3中示出的LED封装件的等效电路图。除了齐纳二极管350设置在硅基底310的下部中以外，该实施例的构造与第一实施例的构造相同。因此，省略对相同的组件的描述。齐纳二极管350形成在硅基底310的在腔312之下的区域中，具体地说，形成在硅基底310内部。如图3中所示，硅基底310中的η区和ρ区形成齐纳二极管350。如图4中所示，由于与LED330并行地布置齐纳二极管350以转移过量的电流(否贝丨J，过量的电流可能流经LED330)，因此该LED封装件30可以改善LED330的耐电压特性。制备具有齐纳二极管350的该LED封装件30的方法包括下面的步骤:在硅基底310中以如上所描述的方式形成腔312和通孔316 ;在硅基底310的在腔312之下的区域中通过离子注入形成齐纳二极管350。如上所述地在硅基底310中形成齐纳二极管350的步骤可以因不使用额外的齐纳二极管而使工艺简化，由此可以以低成本简单地制造LED封装件并使LED封装件小型化。图5是示出根据本发明的第三示例性实施例的LED封装件的剖视图，图6是图5中示出的LED封装件的平面图，图7是图5中示出的LED封装件的等效电路图，图8是示出在图5中示出的整流器的示例的剖视图。除了 LED530包括多个发光单元并且整流器560设置在硅基底510的上表面上以外，该实施例的构造与第一实施例的构造相同。因此，省略对相同的组件的描述。LED530包括多个发光单元，因此LED530可以以高电压操作。如图6中所示，LED530包括电极焊盘536a、电极焊盘536b和多个发光单元538。发光单元538与电极焊盘536a和电极焊盘536b彼此电连接。尽管在此已经将发光单元538示出为串联连接，但是可以将发光单元538分成相应的发光单元538串联连接的几个部分，并且使这样的几个 部分彼此并联电连接。整流器560形成在硅基底510上并在腔512上方的区域中。如图7中所示，整流器560可以是二极管桥。如上所述，二极管桥560在将从外部施加的电流施加到LED130之前对电流进行整流，从而LED530可以以高交流(AC)电压操作。即，当施加AC电压时，桥式二极管的D1/D4二极管和D2/D3 二极管交替地导通，从而将包括多个发光单元538的LED530导通。如图8中所示，整流器560可以包括:p区和η区，形成在硅基底510的上表面中；一对η半导体层D3和D4，形成在ρ区上；一对ρ半导体层Dl和D2，形成在η区上。下面，对制造上述LED封装件50的方法进行描述，在硅基底510中形成腔和通孔516，在硅基底510的上部中形成整流器560，使得LED可以以高AC电压操作。这里，LED530包括多个发光单元538。可以将整流器560设置成二极管桥。如图8中所示，可以通过下述步骤来制备二极管桥整流器560:在硅基底110的上表面中形成ρ区和η区；在ρ区上形成一对η半导体层D3和D4 ;在η区上形成一对ρ半导体层Dl和D2。尽管在本实施例中将形成在硅基底110中的二极管描述成包括一对二极管D1/D2和另一对二极管D3/D4，但是根据桥的特性，形成在硅基底110中的二极管可以包括一对二极管D1/D3和另一对二极管D2/D4。如上所述地将整流器560形成在硅基底510中的步骤可以因不使用额外的整流器而使工艺简化，由此可以以低成本简单地制造LED封装件并使LED封装件小型化。尽管已经参照本发明的某些示例性实施例示出并描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说将明显的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下在此可以做出各种形式和细节上的改变，这样的改变落在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种发光二极管封装件，所述发光二极管封装件包括: 基底，其中，基底限定基底中的具有锥形形状的腔、形成在腔的上端上的阶梯部分和形成在腔的底部中的通孔； 导电膜，其中，导电膜填充通孔并且形成在腔的侧表面和底部上； 发光二极管，具有在发光二极管上的荧光层，其中，发光二极管倒装芯片式地结合到导电膜上； 包封剂，包封腔。
2.如权利要求1所述的发光二极管封装件，其中，导电膜是Al膜或Ag膜。
3.如权利要求1所述的发光二极管封装件，其中，导电膜形成在阶梯部分之下。
4.如权利要求1所述的发光二极管封装件，其中，基底是硅基底。
5.如权利要求4所述的发光二极管封装件，所述发光二极管封装件还包括形成在基底的在腔之下的区域中的齐纳二极管。
6.如权利要求4所述的发光二极管封装件，其中，发光二极管包括多个发光单元。
7.如权利要求6所述的发光二极管封装件，所述发光二极管封装件还包括形成在基底的上部上的整流器。
8.如权利要求7所述的发光二极管封装件，其中，整流器是二极管桥。
9.一种制造发光二极管封装件的方法，所述方法包括: 准备绝缘硅基底； 在硅基底中形成腔并在腔的上端中形成阶梯部分，其中，发光二极管将被安装在腔中； 在腔的底部中形成通孔； 在通孔、腔的底部和侧表面上形成导电膜； 将发光二极管倒装芯片式地结合在腔的底部上的导电膜上，其中，发光二极管具有形成在发光二极管上的荧光层； 对腔进行包封。
10.如权利要求9所述的方法，其中，形成导电膜的步骤包括将Al或Ag沉积在腔的底部和侧表面上。
11.如权利要求10所述的方法，其中，将导电膜形成在阶梯部分之下。
12.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括:在形成通孔之后，将齐纳二极管形成硅基底上并在腔之下的区域中。
13.如权利要求12所述的方法，其中，通过离子注入形成齐纳二极管。
14.如权利要求9所述的方法，其中，发光二极管包括多个发光单元。
15.如权利要求14所述的方法，所述方法还包括在形成腔的步骤之后，在硅基底的上部上形成整流器。
16.如权利要求15所述的方法，其中，通过在基底上桥接二极管来形成整流器。
全文摘要
一种发光二极管(LED)封装件和一种制造该发光二极管(LED)封装件的方法。LED封装件包括基底。基底限定基底中的具有锥形形状的腔、形成在腔的上端上的阶梯部分和形成在腔的底部中的通孔。导电膜填充通孔并且形成在腔的侧表面和底部上。LED具有在LED上的荧光层，并且倒装芯片式地结合到导电膜上。包封剂包封腔。齐纳二极管或整流器设置在硅基底上，从而可以使热容易地消散，而不需额外的器件，由此使制造成本减少并使小型化成为可能。
文档编号H01L33/48GK103222075SQ201080070299
公开日2013年7月24日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年9月24日
发明者徐源哲, 尹余镇 申请人:首尔Opto仪器股份有限公司