专利名称：半导体光源模块及其制造方法
技术领域：
本发明是有关于一种半导体光源模块及其制造方法，且特别是有关于一种结合发光二极管及齐纳二极管的半导体光源模块及其制造方法。
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
本发明有关于一种半导体光源模块及其制造方法，其利用凹槽的设计，使得齐纳二极管(zener diode)等被动元件可以内埋于基板之内，而不增加基板的厚度。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。根据本发明的一方面，提出一种半导体光源模块。半导体光源模块包括一基板、一齐纳二极管及一发光二极管(light emitting diode，LED)。基板具有一凹槽。齐纳二极管设置于凹槽内。发光二极管设置于基板上，并电性连接齐纳二极管。发光二极管的投影范围涵盖凹槽。根据本发明的另一方面，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。提供一基板。基板具有一凹槽。设置一齐纳二极管于凹槽内。 设置一发光二极管于基板上。发光二极管电性连接齐纳二极管。发光二极管的投影范围涵盖凹槽。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
图1绘示半导体光源模块的示意图。图2 10绘示本实施例半导体光源模块的制造方法的示意图。图11绘示另一半导体光源模块的示意图。图12绘示另一半导体光源模块的示意图。图13绘示另一半导体光源模块的示意图。图14绘示另一半导体光源模块的示意图。
图15绘示另一半导体光源模块的示意图。图16绘示另一半导体光源模块的示意图。图17绘示另一半导体光源模块的示意图。图18绘示另一半导体光源模块的示意图。主要元件符号说明100、200、300、400、500、600、700、800、900 半导体光源模块110、210、310、410、510、610、710、810、910 基板110a、210a、310a、410a、610a、710a、810a 第一表面110b、510b、610b、710b、810b 第二表面111、311、411、511、611、711、811 凹槽llla、511a、611a 底面lllb、311b、411b、711b、811b 侧壁Illc:开口112:氧化硅层113:光阻层114:第一凹孔115:第二凹孔116:第一贯穿孔117:第二贯穿孔118:第三贯穿孔119:第四贯穿孔120、220、320、420、520、620、720、820、920 齐纳二极管120a、220a、420a、620a、820a 第三表面120b、320b、420b、520b、620b、720b、820b 第四表面130、230、330、430、530、630、730、830、930 发光二极管140、240、440、640、840 第一±真充材料150 第二填充材料160:透明封胶170、370、470、570、670、770、870 第一导线180、沘0、380、480、580、680、780、880 第二导线D111、D114、D115、D120、D150、D170、D180 厚度Will 宽度
具体实施例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不必要的元件，以清楚显示本发明的技术特点。请参照图1，其绘示半导体光源模块100的示意图。半导体光源模块100包括一基板110、一齐纳二极管(zener diode) 120 及一发光二极管(light emitting diode, LED) 130。基板110用以承载元件并铺设线路，例如是一硅基板或一层压基板。齐纳二极管120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。发光二极管130用以发出光线，其材质例如是铝砷化镓(AKiaAs)、铝磷化镓(AWaP)、磷化铟镓铝(AWaInP)、磷砷化镓(GaAsP)、磷化镓(GaP)、氮化镓(GaN)、铟氮化镓(InGaN)或铝氮化镓(AWaN)。如图1所示，基板110具有一凹槽111。齐纳二极管120设置于凹槽111内。发光二极管130设置于基板110上，并电性连接齐纳二极管120，发光二极管130的投影范围涵盖凹槽111。齐纳二极管120只需采用置晶、封胶、回焊等封装设备的即可设置于基板110 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。就凹槽111的设计而言，凹槽111可以是一平底锥状结构、一尖底锥状结构或一柱状结构。在本实施例中，凹槽111为平底锥状结构。也就说，凹槽111具有一底面Illa及一侧壁111b，底面11 Ia实质上为平坦状，侧壁Illb实质上倾斜于底面111a，且凹槽111的宽度Will由底面Illa逐渐向开口 Illc增加。此外，凹槽111的深度Dl 11大于齐纳二极管120的厚度D120，使得齐纳二极管120 可以完全容置于凹槽111内。如此一来，齐纳二极管120可以内埋于基板110内，而不会增加半导体光源模块100的体积。此外，半导体光源模块100更包括一第一填充材料140、一第二填充材料150、一透明封胶160、一第一导线170及一第二导线180。第一填充材料140、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 140、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。第一填充材料140填充于凹槽111内，并覆盖齐纳二极管120，以保护齐纳二极管 120不会受潮或者受到微粒子的污染。在本实施例中，第一填充材料140完整填满凹槽111。第二填充材料150设置于第一填充材料140上，而填满第一填充材料140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。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。就发光二极管130的设置方式而言，发光二极管130可以采用覆晶接合(flip chip)的方式或者采用打线接合(wire bond)的方式与基板110连接。在本实施例中，发光二极管130以覆晶接合的方式与基板110连接。基板110具有相对的一第一表面IlOa及一第二表面110b。凹槽111的开口 Illc 位于第一表面110a。齐纳二极管120具有相对的一第三表面120a及一第四表面120b。第三表面120a邻近于凹槽111的开口 111c。第四表面120b邻近于凹槽111的底面111a。就第一导线170及第二导线180而言，第一导线170及第二导线180用以电性连接齐纳二极管120及发光二极管130。第一导线170及第二导线180可以从齐纳二极管120 相同的表面开始延伸，或者从齐纳二极管120不同的表面开始延伸。第一导线170及第二导线180的路径也有不局限于一种方式。在本实施例中，第一导线170及第二导线180皆自第四表面120b连接至发光二极管130。
如图1所示，第一导线170自齐纳二极管120的第四表面120b开始延伸，贯穿凹槽111的底面Illa及第二表面IlOb后，沿第二表面IlOb铺设，并贯穿第二表面IlOb及第一表面IlOa后，电性连接发光二极管130。同样地，第二导线180自齐纳二极管120的第四表面120b开始延伸，贯穿凹槽111的底面Illa及第二表面IlOb后，沿第二表面IlOb铺设，并贯穿第二表面IlOb及第一表面IlOa后，电性连接发光二极管130。位于第一表面IlOa的部份第一导线170及部份第二导线180具有一定的厚度 D170、D180，因此发光二极管130并未平贴于第一表面110a。第二封装材料150的厚度D150 实质上等于第一导线170及第二导线180位于第一表面IlOa的厚度D170、D180时，第二封装材料150实质上填满发光二极管130与第一表面IlOa之间空隙，而给予发光二极管130 足够的支撑力量。就半导体光源模块100的制造方法而言，请参照图2 10，其绘示本实施例半导体光源模块100的制造方法的示意图。首先，如图2所示，提供基板110。基板110的材质例如是硅。基板110进行高温炉管工艺，而使基板110被氧化硅层112所包覆。接着，如图3所示，形成一光阻层113。光阻层113经过曝光、显影工艺后，以图案化的光阻层113为遮罩蚀刻氧化硅层112。然后，如图3 4所示，去除光阻层113，并以图案化的氧化硅层112为遮罩蚀刻基板110的第一表面110a。在此步骤中，基板110被蚀刻出凹槽111、第一凹孔114及第二凹孔115。凹槽111、第一凹孔114及第二凹孔115的深度D111、D114、D115实质上相同。此时，第一凹孔114及第二凹孔115并未贯穿。接着，如图4 5所示，由基板110的第二表面IlOb对应于第一凹孔114及第二凹孔115之处蚀刻出第一贯穿孔116及一第二贯穿孔117，并由基板110的第二表面IlOb 对应于凹槽111之处蚀刻出第三贯穿孔118及第四贯穿孔119。然后，如图6所示，基板110再次进行高温炉管工艺，而使第一贯穿孔116、第二贯穿孔117、第三贯穿孔118及第四贯穿孔119的孔壁被氧化硅层112所包覆。接着，如图7所示，于第三贯穿孔118、部份的第二表面IlOb及第一贯穿孔116进行电镀工艺，以形成第一导线170 ；并于第四贯穿孔119、部份的第二表面IlOb及第二贯穿孔117进行电镀工艺，以形成第二导线180。然后，如图8所示，设置齐纳二极管120于凹槽111内，并填充第一填充材料140 于凹槽111内，以覆盖齐纳二极管120。接着，如图9所示，填充第二填充材料150于第一填充材料140上，并设置发光二极管130于基板110上，以使第二填充材料150设置于第一填充材料140及发光二极管130 之间。然后，如图10所示，设置透明封胶160于发光二极管130上。至此，即顺利将齐纳二极管120内埋于基板110内，并且齐纳二极管120与发光二极管130也电性连接且封装完毕。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。此外，请参照图11，其绘示另一半导体光源模块200的示意图。在一实施例中，半导体光源模块200的第二导线280可以自齐纳二极管220的第三表面220a开始延伸，并实质上垂直延伸至第一填充材料MO的表面后铺设于基板210的部份第一表面210a，以电性连接发光二极管230。再者，请参照图12，其绘示另一半导体光源模块300的示意图。在一实施例中，半导体光源模块300的第一导线370及第二导线380可以自齐纳二极管320的第四表面320b 开始延伸，并铺设于凹槽311的侧壁311b及部份的第一表面310a，以电性连接发光二极管 330。此外，请参照图13，其绘示另一半导体光源模块400的示意图。在一实施例中，半导体光源模块400的第一导线470可以自齐纳二极管420的第四表面420b开始延伸，并铺设于凹槽411的侧壁411b及基板410的部份第一表面410a，以电性连接发光二极管430。 半导体光源模块400的第二导线480可以自齐纳二极管420的第三表面420a开始延伸，并实质上垂直延伸至第一填充材料440的表面后，铺设于部份第一表面410a，以电性连接发光二极管130。再者，请参照图14，其绘示另一半导体光源模块500的示意图。在一实施例中，半导体光源模块500的基板510可以颠倒设置。第一导线570及第二导线580可以自齐纳二极管520的第四表面520b开始延伸，贯穿凹槽511的底面510a及基板510的第二表面 510b后，沿第二表面510b铺设，以电性连接发光二极管530。再者，请参照图15，其绘示另一半导体光源模块600的示意图。在一实施例中，半导体光源模块600的基板610可以颠倒设置。第一导线670自齐纳二极管620的第四表面 620b开始延伸，贯穿凹槽611的底面611a及基板610的第二表面610b后沿第二表面610b 铺设，以电性连接发光二极管630。第二导线680可以自齐纳二极管620的第三表面620a 开始延伸，并实质上垂直延伸至第一填充材料640的表面后，沿基板610的部份第一表面 610a铺设后，贯穿第一表面610a及第二表面610b，以电性连接发光二极管630。再者，请参照图16，其绘示另一半导体光源模块700的示意图。在一实施例中，半导体光源模块700的基板710可以颠倒设置。第一导线770及第二导线780可以自齐纳二极管720的第四表面720b开始延伸，并铺设于凹槽711的侧壁711b及基板710的部份第一表面710a后，贯穿第一表面710a及第二表面710b，以电性连接发光二极管730。此外，请参照图17，其绘示另一半导体光源模块800的示意图。在一实施例中，半导体光源模块800的基板810可以颠倒设置。第一导线870可以自齐纳二极管820的第四表面820b开始延伸，并铺设于凹槽811的侧壁811b及基板810的部份第一表面810a后， 贯穿第一表面810a及第二表面810b，以电性连接发光二极管830。第二导线880可以自齐纳二极管820的第三表面820a开始延伸，并实质上垂直延伸至第一填充材料840的表面后，铺设于基板810的部份第一表面810a后，贯穿第一表面810a及第二表面810b，以电性连接发光二极管830。此外，请参照图18，其绘示另一半导体光源模块900的示意图。在一实施例中，半导体光源模块900的发光二极管930可以采用打线接合的方式与基板910连接。通过上述实施例的设计，齐纳二极管120 920可以内埋于基板110 920的内， 而不增加基板110 910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120 920的步骤，而不需要昂贵的半导体设备，大幅降低制造成本。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。
权利要求
1.一种半导体光源模块，包括一基板，具有一凹槽；一齐纳二极管，设置于该凹槽内；以及一发光二极管，设置于该基板上，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凹槽。
2.如权利要求1所述的半导体光源模块，其中该凹槽的深度大于该齐纳二极管的厚度。
3.如权利要求1所述的半导体光源模块，更包括一第一填充材料，填充于该凹槽内，并覆盖该齐纳二极管。
4.如权利要求3所述的半导体光源模块，更包括一第二填充材料，设置于该第一填充材料及该发光二极管之间。
5.如权利要求4所述的半导体光源模块，其中该第一填充材料的材质与该第二填充材料的材质相同。
6.如权利要求4所述的半导体光源模块，其中该第一填充材料的材质与该第二填充材料的材质不同。
7.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连接。
8.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打线接合的方式与该基板连接。
9.如权利要求1所述的半导体光源模块，其中该基板具有一第一表面及一第二表面， 该凹槽的开口位于该第一表面，该发光二极管设置于该第一表面。
10.如权利要求1所述的半导体光源模块，其中该基板具有一第一表面及一第二表面， 该凹槽的开口位于该第一表面，该发光二极管设置于该第二表面。
11.如权利要求1所述的半导体光源模块，其中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凹槽的开口，该第四表面邻近于该凹槽的底面，该半导体光源模块更包括一第一导线，自该第四表面连接至该发光二极管，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，自该第四表面或该第三表面连接至该发光二极管，以电性连接该齐纳二极管及该发光二极管。
12.如权利要求11所述的半导体光源模块，其中部份的该第一导线贯穿该凹槽的底面及该第二表面，部份的该第一导线铺设于该第二表面，且部份的该第一导线贯穿该第一表面及该第二表面。
13.如权利要求11所述的半导体光源模块，其中部份的该第一导线铺设于该凹槽的侧壁，且部份的该第一导线铺设于该第一表面。
14.如权利要求1所述的半导体光源模块，其中该凹槽为一平底锥状结构、一尖底锥状结构或一柱状结构。
15.一种半导体光源模块的制造方法，包括提供一基板，该基板具有一凹槽；设置一齐纳二极管于该凹槽内；以及设置一发光二极管于该基板上，该发光二极管电性连接该齐纳二极管，该发光二极管的投影范围涵盖该凹槽。
16.如权利要求15所述的半导体光源模块的制造方法，更包括 填充一第一填充材料于该凹槽内，并覆盖该齐纳二极管。
17.如权利要求16所述的半导体光源模块的制造方法，更包括填充一第二填充材料于该第一填充材料上，以使该第二填充材料设置于该第一填充材料及该发光二极管之间。
全文摘要
一种半导体光源模块及其制造方法。半导体光源模块包括一基板、一齐纳二极管及一发光二极管。基板具有一凹槽。齐纳二极管设置于凹槽内。发光二极管设置于基板上，并电性连接齐纳二极管。发光二极管的投影范围涵盖凹槽。
文档编号F21V19/00GK102569287SQ20121001805
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者彭胜扬, 蔡宗岳, 赖逸少, 黄彦良 申请人:日月光半导体制造股份有限公司