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发光二极管结构

阅读：469发布：2021-02-25

IPRDB可以提供发光二极管结构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种发光二极管结构，其中，该发光二极管结构包括：发光晶片以及导电支架。发光晶片具有多个发光二极管单元。导电支架具有电连接线路、与电性连接到电连接线路的至少一对电极，其中，发光二极管单元对向于电连接线路，且发光二极管单元经由电连接线路而彼此电性连接。多个发光二极管单元之间的电路连接关系可藉由外部的电连接线路而达成，能简化制程并提升良率。，下面是发光二极管结构专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种发光二极管结构，其特征在于，包括：

导电支架，具有电连接线路；

发光芯片，具有至少一个发光二极管单元，其中该发光芯片以下表面对向于该电连接线路而设置于该导电支架上，且该发光二极管单元与该电连接线路电性连接；以及突起，设置于该发光芯片与该导电支架之间，其中该突起抵接该发光芯片的该下表面。

2.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于，该导电支架还具有与该发光芯片的该下表面相对的上表面，其中该突起连接该上表面，且该电连接线路位于该上表面上。

3.根据权利要求2所述的发光二极管结构，其特征在于，该突起在该上表面上定义出至少一凹陷区域。

4.根据权利要求2所述的发光二极管结构，其特征在于，该发光芯片还具有位于该下表面上的沟渠，在该发光芯片以该下表面对向于该上表面而设置于该导电支架上时，该沟渠与该突起相配合。

5.根据权利要求4所述的发光二极管结构，其特征在于，该发光二极管单元的数量为多个，该沟渠区隔该些发光二极管单元。

6.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于，该导电支架还具有至少一对电极，该电连接线路包括内连接线路以及外连接线路，该外连接线路设置于该内连接线路的外侧，用以电性连接该内连接线路与该对电极。

7.根据权利要求6所述的发光二极管结构，其特征在于，该发光二极管单元的数量为多个，该内连接线路对应于该些发光二极管单元而设置，藉由该内连接线路使该些发光二极管单元彼此电性连接。

8.根据权利要求6所述的发光二极管结构，其特征在于，该发光二极管单元包括第一接点以及第二接点，分别位于该下表面上，并与该内连接线路电性连接。

9.一种发光二极管结构，其特征在于，包括：

导电支架，具有电连接线路；

至少一个发光二极管单元，其中该发光二极管单元以下表面对向于该电连接线路而设置于该导电支架上，并与该电连接线路电性连接；以及突起，设置于该发光二极管单元与该导电支架之间，其中该突起抵接该发光二极管单元的该下表面。

10.根据权利要求9所述的发光二极管结构，其特征在于，该导电支架还具有与该发光二极管单元的该下表面相对的上表面，其中该突起连接该上表面，且该电连接线路位于该上表面上。

说明书全文

发光二极管结构

[0001] 本申请为2011年10月08日递交的申请号为201110296432.8，发明名称为“发光二极管结构及其制造方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

[0002] 本发明涉及一种光电元件结构，尤其涉及一种发光二极管结构(Light Emitting Diode structure，简称LED structure)。

背景技术

[0003] 随着发光二极管(Light Emitting Diode,LED)的技术发展，发光二极管已逐渐地取代传统灯泡而被应用于照明领域。由于已知的发光二极管采用直流电驱动，所以只能应用于直流电驱动的环境；或者，需要使用交流-直流电源转换器以及变压器将市用交流电转换成低压直流电，才能够提供给发光二极管使用。

[0004] 然而，一般的市售用电均为110V/220V的交流电，因此，已知采用直流电的发光二极管存在着使用不方便的问题。承上述，有研究者发展了交流发光二极管(AC LED)或是高压发光二极管(HV LED)，交流发光二极管无需额外的变压器、整流器或驱动电路，直接使用交流电就可对交流发光二极管进行驱动，而高压发光二极管(HV LED)，则无须转换成低压直流电，可使用一般直流电进行驱动，藉此减少变压器所产生的能量损耗。

[0005] 目前的交流/高压发光二极管都是在尺寸相当微小的单晶片上形成发光二极管单元矩阵(LED unit matrix)以及内连线线路(metal interconnection)，利用内连线线路串联或并联多个发光二极管单元，以使交流/高压发光二极管具备可调整电压及电流的特性。但是，在单晶片上制作内连线线路的制程相当复杂，且在单晶片上制作内连线线路的制作过程中，常会发生内连线线路的断线或接触不良的问题。如此，会使得交流发光二极管的制作良率低、且交流/高压发光二极管容易产生漏电现象。

发明内容

[0006] 有鉴于此，本发明提供一种发光二极管结构，能直接使用交流电或高压直流电，具有良好的制作良率、且能够降低漏电现象。

[0007] 本发明提出一种发光二极管结构，包括：导电支架、发光芯片以及突起。导电支架具有电连接线路。发光芯片具有至少一个发光二极管单元，其中发光芯片以下表面对向于电连接线路而设置于导电支架上，且发光二极管单元与电连接线路电性连接。突起设置于发光芯片与导电支架之间，其中突起抵接发光芯片的下表面。

[0008] 在本发明的一实施例中，上述的导电支架还具有与发光芯片的下表面相对的上表面，其中突起连接上表面，且电连接线路位于上表面上。

[0009] 在本发明的一实施例中，上述的突起在上表面上定义出至少一凹陷区域。

[0010] 在本发明的一实施例中，上述的发光芯片还具有位于下表面上的沟渠，在发光芯片以下表面对向于上表面而设置于导电支架上时，沟渠与突起相配合。

[0011] 在本发明的一实施例中，上述的发光二极管单元的数量为多个。沟渠区隔这些发光二极管单元

[0012] 在本发明的一实施例中，上述的导电支架还具有至少一对电极。电连接线路包括内连接线路以及外连接线路。外连接线路设置于内连接线路的外侧，用以电性连接内连接线路与对电极。

[0013] 在本发明的一实施例中，上述的发光二极管单元的数量为多个。内连接线路对应于这些发光二极管单元而设置，藉由内连接线路使这些发光二极管单元彼此电性连接。

[0014] 在本发明的一实施例中，上述的发光二极管单元包括第一接点以及第二接点，分别位于下表面上，并与内连接线路电性连接。

[0015] 本发明提出一种发光二极管结构，包括：导电支架、至少一个发光二极管单元以及突起。电支架具有电连接线路。发光二极管单元以下表面对向于电连接线路而设置于导电支架上，并与电连接线路电性连接。突起设置于发光二极管单元与导电支架之间，其中突起抵接发光二极管单元的下表面。

[0016] 在本发明的一实施例中，上述的导电支架还具有与发光二极管单元的下表面相对的上表面，其中突起连接上表面，且电连接线路位于上表面上。

[0017] 基于上述，本发明的发光二极管结构将电连接线路制作在外部的导电支架上，利用外部的电连接线路来串联、并联发光晶片上的多个发光二极管单元。因此，在发光晶片的制程中无需同时制作电连接线路(内连线制程)，而能够简化发光晶片的制程。此外，以外部制作的电连接线路来取代内部连线，不易有断线的现象，所以可有效地解决发光二极管结构的漏电问题。再者，采用上述的发光二极管结构，能够根据客户所需要的预定电压或电流来进行电连接线路的设计，所以可使相同的发光晶片结合不同的导电支架之后，即能够具有不同的预定电压或电流。因此，上述的发光二极管结构可达到十分良好的产品相容性。

[0018] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。

附图说明

[0019] 图1为本发明较佳实施例的一种发光二极管结构的立体分解示意图；

[0020] 图2为本发明较佳实施例的一种发光晶片的立体示意图，图2中还显示发光晶片的仰视示意图；

[0021] 图3为本发明较佳实施例的一种发光晶片的多个发光二极管单元的排列示意图；

[0022] 图4为发光二极管的剖面结构示意图，从图4可看到两个彼此电性绝缘的发光二极管单元、以及发光二极管单元与导电支架的电性连接方式；

[0023] 图5A为本发明较佳实施例的一种导电支架的立体示意图，图5A中还显示导电支架的俯视示意图；

[0024] 图5B为本发明较佳实施例的另一种导电支架的俯视示意图；

[0025] 图6为本发明较佳实施例的一种发光二极管结构的制造方法的步骤流程图。

[0026] 主要元件符号说明：

[0027] 100：发光二极管结构；

[0028] 110：发光晶片；

[0029] 112：发光二极管单元；

[0030] 112a：第一接点；

[0031] 112b：第二接点；

[0032] 112c：第一型掺杂半导体层；

[0033] 112d：第二型掺杂半导体层；

[0034] 112e：发光层；

[0035] 112G：发光二极管单元组；

[0036] 114：绝缘单元；

[0037] 120：导电支架；

[0038] 122：电连接线路；

[0039] 122a：内连接线路；

[0040] 122b：外连接线路；

[0041] 130：导电元件；

[0042] 140：外部电子装置；

[0043] 124a、124b：电极；

[0044] 200：发光二极管结构的制造方法；

[0045] LS：下表面；

[0046] R：凹陷区域；

[0047] S：非半导体基板；

[0048] S210～S230：步骤；

[0049] US：上表面。

具体实施方式

[0050] 发光二极管结构图1为本发明较佳实施例的一种发光二极管结构的立体分解示意图。请参照图1，发光二极管结构100包括：发光晶片110以及导电支架120。发光晶片110具有多个发光二极管单元112(图1中显示四个)。导电支架120具有电连接线路122、与电性连接到电连接线路122的至少一对电极124a、124b。发光二极管单元112对向于电连接线路122，且发光二极管单元112经由电连接线路122而彼此电性连接。

[0051] 请参照图1，发光二极管结构100可为覆晶式(flip-chip)发光二极管结构，发光晶片110与导电支架120各自具有上表面US与下表面LS，发光二极管单元112设置于发光晶片110的下表面LS，电连接线路122设置于导电支架120的上表面US。藉由覆晶式发光二极管结构的设计方式，可更容易地结合发光晶片110与导电支架120。然而，发光二极管结构100并不限于覆晶式发光二极管结构，也可以是利用打线接合(wire bonding)的方式来电性连接发光晶片110与导电支架。

[0052] 另外，发光二极管单元112的一部分可嵌入导电支架120的电连接线路122中。具体而言，请参照图1，导电支架120可具有多个凹陷区域R，每一凹陷区域R分别对应每一发光二极管单元112，且电连接线路122设置于凹陷区域R中。由于每一发光二极管单元112的一部分可嵌入凹陷区域R中，所以可容易地进行发光晶片110与导电支架120之间的对准与结合，并可缩减发光二极管结构100整体的厚度。

[0053] 如图1所示的发光二极管结构100，发光晶片110上的多个发光二极管单元112之间的电性连接关系(如串联、并联及其组合)是由外部的导电支架120的电连接线路122而达成，在发光晶片110上并没有制作电连接线路。藉此，可根据客户所需求的预定电压或电流，在外部的导电支架120上事先设置预定的电连接线路122。结果是，当结合发光晶片110与导电支架120之后，多个发光二极管单元112可按照电连接线路122之预定的电性连接关系而彼此串联、并联，使得发光二极管结构100得到上述预定电压或电流。这样的发光二极管结构100具有较佳的产品相容性，亦即，利用发光晶片110搭配具有所需的电连接线路122的导电支架120，即可得到所需要的预定电压或电流。

[0054] 另外，由于电连接线路122是制作在外部的导电支架120上，所以在发光晶片110的制程中无需同时制作电连接线路(内连线制程)，因此能够简化发光晶片110的制程。另外，将电连接线路122制作在外部的导电支架120上，于制作的过程中不易产生断线，如此一来，可有效地解决已知的交流发光二极管的漏电现象，而能提升发光二极管结构100的制作良率。以下，请继续参照图2～图4，举例说明上述发光晶片110的各种实施形态。

[0055] 图2为本发明较佳实施例的一种发光晶片的立体示意图，图2中还显示发光晶片的仰视示意图。请参照图2，发光晶片110具有多个发光二极管单元112，图2中显示四个发光二极管单元112，但并不限于此。发光二极管单元112的数量可以根据设计需要而进行调整。

[0056] 发光二极管结构100可包括：绝缘单元114，设置在发光晶片110上。绝缘单元114区隔多个发光二极管单元112，使发光二极管单元112之间彼此电性绝缘。绝缘单元114例如是设置在发光二极管单元112之间的十字状沟渠。

[0057] 每一发光二极管单元112可包括：第一接点112a以及第二接点112b，经由第一接点112a与第二接点112b使发光二极管单元112电性连接到电连接线路122(可同时参照图1)。第一接点112与第二接点112b可嵌入到凹陷区域R内，以和电连接线路122电性连接。

[0058] 图3为本发明较佳实施例的一种发光晶片的多个发光二极管单元的排列示意图。请参照图3，发光二极管单元112具有(n x m)个、且以(n x m)阵列排列于发光晶片110上。藉由如图1所示的电连接线路122，使上述n行中、每一行的m个发光二极管单元112彼此串联成一发光二极管单元组112G，而成为n个发光二极管单元组112G，且所述n个发光二极管单元组112G之间彼此并联，其中，n、m为大于1的自然数，n等于或不等于m。

[0059] 举例而言，当n等于2且m等于2时(n等于m)，发光晶片110具有4个发光二极管单元112、且发光二极管单元112以(2x 2)阵列排列于发光晶片110上。藉由如图1所示的电连接线路122，使上述两行中、每一行的两个发光二极管单元112彼此串联成一发光二极管单元组112G，而成为两个发光二极管单元组112G，且所述两个发光二极管单元组112G之间彼此并联。

[0060] 另一个例子中，当n等于2、m等于3时(n不等于m)，发光晶片110具有6个发光二极管单元112，且发光二极管单元112以(2x 3)阵列排列于发光晶片110上。藉由如图1所示的电连接线路122，使上述两行中、每一行的三个发光二极管单元112彼此串联成一发光二极管单元组112G，而成为两个发光二极管单元组112G，且所述两个发光二极管单元组112G之间彼此并联。上述的n、m可按照实际设计需要进行选择，在此并不予以限定。

[0061] 图4为发光晶片的剖面结构示意图，从图4可看到两个彼此电性绝缘的发光二极管单元、以及发光二极管单元与导电支架的电性连接方式。请参照图4，发光晶片110例如是在非半导体基板S(例如蓝宝石基板)上利用磊晶制程制作出多个发光二极管单元112(图4中显示两个)。利用绝缘单元114(例如沟渠)使发光二极管单元112之间彼此电性绝缘。

[0062] 值得注意的是，每一发光二极管单元112可包括：第一接点112a、第二接点112b、第一型掺杂半导体层112c(例如n型掺杂半导体层)、第二型掺杂半导体层112d(例如P型掺杂半导体层)、发光层112e。第一型掺杂半导体层112c配置于非半导体基板S上。发光层112e配置于第一型掺杂半导体层112c上。第二型掺杂半导体层112d配置于发光层112e上。亦即，发光层112e位于第一型掺杂半导体层112c与第二型掺杂半导体层112d之间。第一接点112a配置于第一型掺杂半导体层112c上，且与第一型掺杂半导体层112c电性连接。第二接点112b配置于第二型掺杂半导体层112d上，且与第二型掺杂半导体层112d电性连接。

[0063] 可注意到，发光二极管结构100还可包括：导电元件130，设置于发光二极管单元112与电连接线路122之间。导电元件130可使用银胶、导电凸块、异方性导电胶等，设置在第一接点112a与电连接线路122之间、以及第二接点112b与电连接线路122之间，以良好地使发光二极管单元112与电连接线路122彼此电性连接。

[0064] 另外，请再参照图4，发光二极管结构100可还包括：外部电子装置140，发光二极管结构100经由该对电极124a、124b而连接到外部电子装置140。此外部电子装置140可以是交流电源，供应预定的电压给发光二极管结构100；或者是进一步调整发光二极管结构100的电子特性的电路；或者是控制发光二极管结构100的电路板等等，可根据设计需要使用适当的外部电子装置140。也就是说，结合了发光晶片110与导电支架120的发光二极管结构100可视为一整体装置而连接到外部电子装置140，以对发光二极管结构100进行进一步的调整与控制。

[0065] 以下，请参照图5A，再举例说明导电支架120的实施形态。图5A为本发明较佳实施例的一种导电支架的立体示意图，图5A中还显示导电支架的俯视示意图。请同时参照图1与图5A，在导电支架120中，电连接线路122可包括：内连接线路122a以及外连接线路
122b。内连接线路122a对应于发光二极管单元112而设置，藉由内连接线路122a使发光二极管单元112彼此电性连接。外连接线路122b设置于内连接线路122a的外侧，藉由外连接线路122b而电性连接内连接线路122a与该对电极124a、124b。可从图5看到，导电支架120中具有十字状的突起，以进一步地配合发光晶片110的绝缘单元114(十字状的沟渠)，能进行导电支架120与发光晶片110之间的良好对位。

[0066] 从图1与图5A可看出，发光二极管单元112具有四个，形成(2x 2)阵列排列。内连接线路122a可搭配第一接点112a与第二接点112b，使同一行的两个发光二极管单元112彼此串联，而形成两个发光二极管单元组112G。接着，外连接线路122b可使两个发光二极管单元组112G之间彼此并联，亦即，在图5A的实施例中，是以2串联、2并联式的电性连接方式来电性连接发光二极管单元112。相同的串联、并联方式已经于图3进行说明。

[0067] 图5B为本发明较佳实施例的另一种导电支架的俯视示意图。请同时参照图2与图5B，发光二极管单元112可具有(n x m)个、且以(n x m)阵列排列于发光晶片110上，n、m为大于1的自然数，n等于或不等于m。在此实施例中，n＝2且m＝2。

[0068] 可注意到，如图5B所示，藉由电连接线路122使上述2行中、每一行的2个发光二极管单元112彼此串联成一发光二极管单元组，而成为2个发光二极管单元组，且所述2个发光二极管单元组之间彼此串联。也就是说，在图5B的实施例中，所有的发光二极管单元112可藉由电连接线路122进行全串联式的电性连接。

[0069] 另外，电连接线路122也可设计为惠斯同电桥(未显示)，使多个发光二极管单元112彼此电性连接。在此并不限制电连接线路122的设计形态，只要符合所需的预定电压或电流来设计电性连接方式即可。

[0070] 综上所述，发光二极管结构100将电连接线路制作在外部的导电支架上，利用外部的电连接线路来串联、并联发光晶片上的多个发光二极管单元。因此，能够简化发光晶片的制程、解决发光二极管结构的漏电问题、且能够根据客户所需要的预定电压或电流来事先进行电连接线路的设计，可达到十分良好的产品相容性。

[0071] 发光二极管结构的制造方法

[0072] 图6为本发明较佳实施例的一种发光二极管结构的制造方法的步骤流程图。请参照图6，发光二极管结构的制造方法200包括步骤S210～S230，并请同时参照图1～图5来理解发光二极管结构的制造方法200。

[0073] 在步骤S210中，提供一发光晶片110，发光晶片110上形成有多个发光二极管单元112。在一实施例中，发光晶片110例如是在非半导体基板S上先形成绝缘单元114隔出多个区域后，再于各个区域利用薄膜沈积制程、微影制程等来形成发光二极管单元112。每一发光二极管单元112可具有：第一接点112a、第二接点112b、第一型掺杂半导体层112c(例如n型掺杂半导体层)、第二型掺杂半导体层112d(例如P型掺杂半导体层)、发光层112e。

[0074] 在步骤S220中，提供一导电支架120，导电支架120具有一电连接线路122、与电性连接到电连接线路122的至少一对电极124a、124b。在一实施例中，可提供一基板，再利用薄膜沈积制程与微影蚀刻制程在该基板上形成电连接线路122与一对电极124a、124b，而完成导电支架120的制作。

[0075] 在步骤S230中，结合发光晶片110与导电支架120，其中，发光二极管单元112对向于电连接线路122，且发光二极管单元112经由电连接线路122而彼此电性连接。再上述结合发光晶片110与导电支架120的过程中，可利用导电元件130(如银胶、导电凸块、异方性导电胶等)来确保得到良好的电性连接。

[0076] 上述的步骤S210、S220可以互换顺序，只要最后进行步骤S230来结合发光晶片110与导电支架120即可。至于发光晶片110与导电支架120的各种实施形态已经说明如上，在此即不予以重述。

[0077] 综上所述，本发明的发光二极管结构及其制造方法至少具有以下优点：

[0078] 将电连接线路制作在外部的导电支架上，利用外部的电连接线路来串联、并联发光晶片上的多个发光二极管单元。因此，在发光晶片的制程中无需同时制作电连接线路，而能够简化发光晶片的制程。并且，在外部制作的电连接线路不易有断线的现象，可有效地解决发光二极管结构的漏电问题。再者，能够根据客户所需要的预定电压或电流来事先进行电连接线路的设计，可使发光晶片结合所需的导电支架而得到所需的预定电压或电流，能够达到十分良好的产品相容性。

[0079] 虽然本发明已以实施例揭示如上，但其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以权利要求所界定的范围为准。

标题	发布/更新时间	阅读量
单片式二极管激光器布置结构-专利编号CN107567671A	2020-05-12	485
二极管激光器-专利编号CN102738705B	2020-05-11	811
可制造的激光二极管-专利编号CN106165218B	2020-05-11	980
二极管激光器-专利编号CN102738705A	2020-05-11	254
SOI二极管-专利编号CN109599441A	2020-05-13	915
可制造的激光二极管-专利编号CN106165218A	2020-05-12	332
二极管-专利编号CN104835857A	2020-05-13	423
二极管-专利编号CN106684156A	2020-05-13	769
使用激光二极管的专用集成光源-专利编号CN108139054A	2020-05-12	100
激光二极管器件-专利编号CN204793617U	2020-05-11	575

发光二极管结构

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