專利名稱：一種使用交流電的發(fā)光器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)光器件的制造領(lǐng)域，涉及一種發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)及其制造方法，尤其 是涉及一種能夠直接使用交流電的發(fā)光器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)光源具有高效率、長壽命、不含Hg等有害物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。隨著LED 技術(shù)的迅猛發(fā)展，LED的亮度、壽命等性能都得到了極大的提升，使得LED的應(yīng)用領(lǐng)域越來 越廣泛，從路燈等室外照明到裝飾燈等室內(nèi)照明，均紛紛使用或更換成LED作為光源。傳統(tǒng)的照明電源為交流電，在交流電的一個(gè)周期中具有兩個(gè)電流方向相反的半周 期；而LED需要提供直流電源，因此在使用交流電源時(shí)，目前一般會(huì)采取以下幾種方式來實(shí) 現(xiàn)如公開號(hào)為US20100060181的美國專利申請(qǐng)公開了 一種交流發(fā)光二極管(AC LED)具有一外置集成電路器件，包括將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的換流器和整流器，用以給 LED提供直流電源。又如授權(quán)公告號(hào)為CN201043720的中國專利公開了一種交流LED燈，該技術(shù)方案 中將多種電子元件，如電阻、電容、二極管等，組成一交流-直流轉(zhuǎn)換電路以及保護(hù)電路，串 接在交流電源與LED之間，使得LED等能夠直接接入交流電中使用。以上兩種技術(shù)方案均需要將LED配合外置的交流/直流轉(zhuǎn)換器或電子元件組成的 功能電路共同使用，而這些外置的器件均需占用LED光源的部分空間，還影響了 LED的安裝 使用的靈活性。此外，還可以將多顆LED布置成不同的連接方式再與交流電源連接。如公開號(hào)為 CN101586791的中國專利申請(qǐng)公開的一種LED燈，其將兩組電極相反的LED并聯(lián)后接入交 流電源中，這樣，在每一單一電流方向的半個(gè)周期內(nèi)，僅有其中一組的LED燈被點(diǎn)亮。又或 者，作為這種技術(shù)方案的變形，通過在LED芯片上設(shè)計(jì)及布線，將單顆LED芯片劃分成多個(gè) 不同的發(fā)光區(qū)域，各區(qū)域分別進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)電連接，同樣，在每一單一電流方向的半個(gè)周 期內(nèi)，僅有部分發(fā)光區(qū)域被點(diǎn)亮。在這兩種技術(shù)方案中，會(huì)使得部分LED或LED芯片的部分 發(fā)光區(qū)域在半個(gè)周期內(nèi)被閑置，無法充分同時(shí)利用所有的LED或LED芯片的發(fā)光區(qū)域，同樣 影響了 LED的發(fā)光區(qū)域的利用效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)與不足，提供一種能夠直接使用交流電 源的高發(fā)光率的發(fā)光器件。同時(shí)，本發(fā)明還提供了所述能夠直接使用交流電源的高發(fā)光率的發(fā)光器件的制造 方法。一種使用交流電的發(fā)光器件，其包括至少一 LED芯片和一交流驅(qū)動(dòng)電路芯片，該 交流驅(qū)動(dòng)芯片包括一襯底和集成在所述襯底上的整流電路。所述LED芯片倒裝在所述交流
5驅(qū)動(dòng)電路芯片的襯底上，并與整流電路電連接，該交流驅(qū)動(dòng)電路芯片將交流電轉(zhuǎn)換為直流 電以提供給所述LED芯片。所述整流電路為橋式整流電路。進(jìn)一步，所述整流電路包括在襯底上形成的第一二極管、第二二極管、第三二極管 和第四二極管；一絕緣層覆蓋在襯底的上表面，在各二極管的P、N極對(duì)應(yīng)的絕緣層處具有 接觸孔；一第一金屬線層設(shè)置在絕緣層的上表面，并通過接觸孔分別與各二極管的P、N極 電連接；第一二極管的P極與第四二極管的N極通過第一金屬線層連接至襯底上的一電源 連接端，第二二極管的P極與第三二極管的N極通過第一金屬線層連接至襯底上的另一電 源連接端；在該第一二極管和第二二極管的N極通過第一金屬線層電連接形成一 N型連接 端；其該第三二極管和第四二極管的P極通過第一金屬線層電連接形成一P型連接端，所述 LED芯片的P極與N型連接端電連接，LED芯片的N極與P型連接端電連接。進(jìn)一步，在所述P型連接端和N型連接端的上表面分別設(shè)置有一金屬焊墊，在二電 源連接端上表面分別設(shè)置有一外接焊墊。在所述金屬焊墊的上表面設(shè)置有一凸點(diǎn)焊球，所述LED芯片通過該凸點(diǎn)焊球與所 述襯底電連接。進(jìn)一步，該發(fā)光器件包括一 LED芯片，該LED芯片包括多個(gè)相互獨(dú)立的發(fā)光區(qū)，每 個(gè)發(fā)光區(qū)具有P極和N極，并通過所述LED芯片上的第二金屬線層串聯(lián)或并聯(lián)或混聯(lián)，所述 LED芯片的前端發(fā)光區(qū)的P極與襯底的N型連接端電連接，后端發(fā)光區(qū)的N極與襯底的P型 連接端電連接?；蛘?，該發(fā)光器件包括一 LED芯片，該LED芯片包括多個(gè)相互獨(dú)立的發(fā)光區(qū)，每個(gè) 發(fā)光區(qū)具有P極和N極，并通過所述襯底上的第一金屬線層串聯(lián)或并聯(lián)或混聯(lián)，所述LED芯 片的前端發(fā)光區(qū)的P極與襯底的N型連接端電連接，后端發(fā)光區(qū)的N極與襯底的P型連接 端電連接。又或者，該發(fā)光器件包括多個(gè)相互獨(dú)立的LED芯片，每個(gè)LED芯片具有P極和N極， 并通過所述襯底上的第一金屬線層串聯(lián)或并聯(lián)或混聯(lián)，前端LED芯片的P極與襯底的N型 連接端電連接，后端LED芯片的N極與襯底的P型連接端電連接進(jìn)一步，所述發(fā)光器件還包括一濾波電路，其集成在所述交流驅(qū)動(dòng)電路芯片的襯 底上，并串接在所述整流電路與交流電源之間。所述濾波電路由相互并聯(lián)的一電阻和一電容組成。所述電阻設(shè)置在所述襯底上的絕緣層的上表面。所述電阻在所述絕緣層表面呈迂 回形狀。所述電容的結(jié)構(gòu)是導(dǎo)電層-絕緣層-導(dǎo)電層的三層結(jié)構(gòu)，其中，所述電容底部的導(dǎo) 電層設(shè)置在絕緣層上并與所述第一金屬線層電連接，所述電容頂部的導(dǎo)電層通過一第三金 屬線層連接至與電源連接端連接的第一金屬線層上。所述襯底的材料為硅片或碳化硅或在絕緣體上的硅。一種使用交流電的發(fā)光器件的制造方法，包括如下步驟(1)形成 LED 芯片；(2)在襯底上集成整流電路，并在襯底上形成二電源連接端，形成交流驅(qū)動(dòng)電路芯 片；
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(3)將LED芯片倒裝在所述交流驅(qū)動(dòng)電路芯片的襯底上，并與整流電路電連接。進(jìn)一步，所述步驟(2)具體包括如下步驟Sl 采用離子注入工藝配合光刻工藝，在所述襯底上分別形成第一二極管、第二二 極管、第三二極管和第四二極管；S2 在所述襯底的上表面形成一絕緣層；S3 在各二極管的P、N極對(duì)應(yīng)的絕緣層處形成接觸孔；S4 在所述絕緣層的上表面形成一第一金屬線層，該第一金屬線層通過接觸孔與 各二極管的P極和N極電連接；所述第一二極管和第二二極管的N極通過第一金屬線層電 連接形成一 N型連接端；所述第三二極管和第四二極管的P極通過第一金屬線層電連接形 成一 P型連接端；所述第一二極管的P極與第四二極管的N極通過第一金屬線層連接并在 襯底上形成一電源連接端，所述第二二極管的P極與第三二極管的N極通過第一金屬線層 連接并在襯底上形成另一電源連接端。所述步驟(3)具體為所述LED芯片的P極與N型連接端電連接，LED芯片的N極 與P型連接端電連接。進(jìn)一步，所述步驟(2)還包括如下步驟S5 在所述第一金屬線層的P型連接端和N型連接端的上表面的形成金屬焊墊，在 所述的電源連接端上表面形成外接焊墊；S6 在所述金屬焊墊的上表面形成凸點(diǎn)焊球。所述步驟(3)具體為所述LED芯片的P極和N極分別與N型連接端和P型連接端 對(duì)應(yīng)的凸點(diǎn)焊球電連接。進(jìn)一步，在所述步驟(2)和(3)之間進(jìn)一步包括步驟在所述襯底上集成一濾波電 路，具體的步驟為Dl 在絕緣層的上表面形成一電阻；D2 在絕緣層的上表面形成一電容的第一導(dǎo)電層，該第一導(dǎo)電層與襯底的第一金 屬線層連接；D3 在所述電容的第一導(dǎo)電層上表面形成一絕緣層；D4 在所述電容的絕緣層上表面形成一第二導(dǎo)電層；D5 在所述襯底的絕緣層上表面以及所述電容的第二導(dǎo)電層上表面形成一第三金 屬線層，所述第三金屬線層布線與電源連接端連接的第一金屬線層連接。進(jìn)一步，所述步驟(1)包括步驟在該LED芯片上形成多個(gè)相互絕緣的發(fā)光區(qū)，每 個(gè)發(fā)光區(qū)分別具有P極和N極。進(jìn)一步，所述步驟(1)還包括步驟在所述發(fā)光區(qū)上形成第二金屬線層，該第二金 屬線層將相鄰發(fā)光區(qū)相鄰的P極和N極電連接，從而使各發(fā)光區(qū)串聯(lián)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的LED芯片可直接接入交流電中使用而不需要任何外置 的集成電路器件或者電子零件，節(jié)省了組裝空間，提高了使用的靈活性，同時(shí)提高了發(fā)光區(qū) 域的使用效率。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的發(fā)光器件的制造方法直接將LED芯片倒裝在交流驅(qū)動(dòng) 電路芯片上，使得產(chǎn)品不需要外置任何的集成電路器件或者電子零件，節(jié)省了組裝空間，提 高了使用的靈活性。
為了能更清晰的理解本發(fā)明，以下將結(jié)合


闡述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。

圖1是本發(fā)明使用交流電的發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明使用交流電的發(fā)光器件第一實(shí)施例的電路示意圖。圖3是本發(fā)明發(fā)光器件的第一實(shí)施例的剖面示意圖。圖4是圖3所示的發(fā)光器件的襯底的表面結(jié)構(gòu)俯視圖。圖5是本發(fā)明發(fā)光器件的第二實(shí)施例的剖面示意圖。圖6是圖5所示的發(fā)光器件的襯底的表面結(jié)構(gòu)俯視圖。圖7是本發(fā)明使用交流電的發(fā)光器件第三實(shí)施例的電路示意圖。圖8是本發(fā)明發(fā)光器件的第三實(shí)施例的剖面示意圖。圖9是圖8所示的發(fā)光器件的襯底的表面結(jié)構(gòu)俯視圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1，其是本發(fā)明使用交流電的發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖。該發(fā)光器件包括 一 LED芯片1和一交流驅(qū)動(dòng)電路芯片5，其中，該交流驅(qū)動(dòng)電路芯片5包括一襯底2以及集 成在襯底上的整流電路3，LED芯片1倒裝在該交流驅(qū)動(dòng)電路芯片5上并與整流電路3電連 接。該交流驅(qū)動(dòng)電路芯片5的襯底2兩端具有電源連接端，用以外接交流電源。該LED芯 片1上具有多個(gè)相互獨(dú)立的發(fā)光區(qū)101，每一個(gè)發(fā)光區(qū)101之間串聯(lián)或并聯(lián)連接。實(shí)施例1請(qǐng)參閱圖2，其是本發(fā)明使用交流電的發(fā)光器件第一實(shí)施例的電路示意圖。該整流 電路3包括第一二極管301、第二二極管302、第三二極管303和第四二極管304。該第一二 極管301與第四二極管304串聯(lián)成第一支路，該第二二極管302和第三二極管303串聯(lián)成 第二支路，第一支路和第二支路并聯(lián)形成一交流轉(zhuǎn)直流的橋式整流電路。該第一支路和第 二支路并聯(lián)后與LED芯片1中的每一個(gè)發(fā)光區(qū)101串接。在該第一二極管301與第四二極 管304之間的連接點(diǎn)，以及第二二極管302與第三二極管303之間的連接點(diǎn)分別與交流驅(qū) 動(dòng)電路芯片5的襯底2上的電源連接端電連接，進(jìn)而外接交流電源。請(qǐng)同時(shí)參閱圖3和圖4，其中，圖3是本發(fā)明發(fā)光器件的第一實(shí)施例的剖面示意圖， 圖4是圖3所示的發(fā)光器件的襯底的表面結(jié)構(gòu)俯視圖。該LED芯片1上劃分二個(gè)發(fā)光區(qū)IOla和101b，每個(gè)發(fā)光區(qū)101分別具有一 P極和 一 N極，發(fā)光區(qū)IOla的N極與發(fā)光區(qū)IOlb的P極相鄰，它們之間通過一第二金屬線層102 電連接。該整流電路3集成在該襯底2上形成該交流驅(qū)動(dòng)電路芯片5。具體的，在襯底2上 形成第一二極管301、第二二極管302、第三二極管303和第四二極管304。在襯底2的上表 面覆蓋一絕緣層202，在二極管的P、N極對(duì)應(yīng)的絕緣層202處具有接觸孔e，第一金屬線層 203設(shè)置在絕緣層202的上表面，并通過接觸孔e分別與各二極管的P、N極電連接。其中， 第一二極管301和第二二極管302為P-N型二極管，其N極通過第一金屬線層203電連接 形成一 N型連接端；第三二極管303和第四二極管304為N-P型二極管，其P極通過第一金 屬線層203電連接形成一 P型連接端。第一二極管301的P極與第四二極管304的N極通過第一金屬線層203連接至一電源連接端，第二二極管的P極與第三二極管的N極通過第 一金屬線層203連接至另一電源連接端。在P型連接端和N型連接端的上表面分別設(shè)置有 一金屬焊墊204，在二電源連接端上表面分別設(shè)置有一外接焊墊206。在該金屬焊墊204的 上表面設(shè)置有一凸點(diǎn)焊球205。該LED芯片1倒裝在該交流驅(qū)動(dòng)電路芯片5上，該LED芯片1的第一發(fā)光區(qū)的P 極與襯底2的N型連接端對(duì)應(yīng)的凸點(diǎn)焊球205連接，第二發(fā)光區(qū)的N極與襯底2的P型連 接端對(duì)應(yīng)的凸點(diǎn)焊球205連接。以下詳細(xì)說明實(shí)施例1中的使用交流電的發(fā)光器件的制作方法(1)在該LED芯片1上形成多個(gè)相互絕緣的發(fā)光區(qū)101，每個(gè)發(fā)光區(qū)101分別具有 P極和N極。通過電子束蒸發(fā)配合光刻及腐蝕工藝的方式，形成第二金屬線層102，該第二 金屬線層102將相鄰發(fā)光區(qū)相鄰的P極和N極電連接，從而使各發(fā)光區(qū)串聯(lián)。其中，該第二 金屬線層102的材質(zhì)為鋁或其他金屬。(2)在襯底2上集成該整流電路3，形成該交流驅(qū)動(dòng)電路芯片5，具體的步驟為Sl 通過離子注入工藝配合光刻工藝，在材料為硅片的襯底2上分別形成第一二 極管301、第二二極管302、第三二極管303和第四二極管304。S2 在該襯底2的上表面形成一絕緣層202。該絕緣層202可以通過使用化學(xué)氣 相沉積管式爐，在高溫條件下生長高溫二氧化硅層作為絕緣層。S3 結(jié)合光刻和腐蝕工藝，在各二極管的P、N極對(duì)應(yīng)的絕緣層202處形成接觸孔
e0S4 在絕緣層202的上表面形成一第一金屬線層203，該第一金屬線層203通過接 觸孔e與各二極管的P極和N極電連接。該第一金屬線層203是以濺射配合光刻及剝離工 藝形成，其材質(zhì)為鋁或其他金屬。S5 在該第一金屬線層203的上表面形成金屬焊墊204和外接焊墊206。S6 在該金屬焊墊204的上表面通過電鍍工藝形成凸點(diǎn)焊球205。該凸點(diǎn)焊球205 的材料可以是金等單一金屬，也可以是多層材料或合金。(3)將LED芯片1倒裝連接在交流驅(qū)動(dòng)電路芯片5的襯底2的凸點(diǎn)焊球205上。 該倒裝連接可以是加壓加熱后再加超聲的綁定鍵合方法。實(shí)施例2請(qǐng)同時(shí)參閱圖5和圖6，其中，圖5是本發(fā)明發(fā)光器件的第二實(shí)施例的剖面示意圖， 圖6是圖5所示的發(fā)光器件的襯底的表面結(jié)構(gòu)俯視圖。實(shí)施例2的發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)大致相同，且均在襯底2上集成了 相同的整流電路3，其區(qū)別僅在于在發(fā)光二極管芯片1上的發(fā)光區(qū)101的P極和N極均通 過倒裝焊的方式連接到襯底2的凸點(diǎn)焊球205上，即相鄰的二發(fā)光區(qū)101中的相鄰的N極 和P極分別與襯底2上表面對(duì)應(yīng)位置的凸點(diǎn)焊球205連接，并通過襯底2上的第一金屬線 層203實(shí)現(xiàn)串聯(lián)連接。實(shí)施例2的發(fā)光器件的制作方法具體包括以下步驟(1)在該LED芯片1上形成多個(gè)相互絕緣的發(fā)光區(qū)101，每個(gè)發(fā)光區(qū)101分別具有 P極和N極。(2)在襯底2上集成該整流電路3，形成該交流驅(qū)動(dòng)電路芯片5，具體的步驟為
Sl 通過離子注入工藝配合光刻工藝，在材料為硅片的襯底2上分別形成第一二 極管301、第二二極管302、第三二極管303和第四二極管304。S2 在該襯底2的的上表面形成一絕緣層202。該絕緣層202可以通過使用化學(xué) 氣相沉積管式爐，在高溫條件下生長高溫二氧化硅層作為絕緣層。S3 結(jié)合光刻和腐蝕工藝，在各二極管的P、N極對(duì)應(yīng)的絕緣層202處形成接觸孔
e0S4 在絕緣層202的上表面形成一第一金屬線層203，該第一金屬線層203通過接 觸孔e與各二極管的P極和N極電連接。該第一金屬線層203是以濺射配合光刻及剝離工 藝形成，其材質(zhì)為鋁或其他金屬。S5 在該第一金屬線層203的上表面形成金屬焊墊204和外接焊墊206。S6 在該金屬焊墊204的上表面采用模板印刷技術(shù)形成凸點(diǎn)焊球205。該凸點(diǎn)焊 球205的材料可以是鉛錫膏等材料。(3)將LED芯片1倒裝連接在襯底2的凸點(diǎn)焊球205上。該倒裝連接可以是以回 流焊為主的綁定鍵合方法。實(shí)施例3請(qǐng)參閱圖7，其是本發(fā)明使用交流電的發(fā)光器件第三實(shí)施例的電路示意圖。該發(fā)光 器件電路包括多個(gè)LED芯片103、一整流電路3和一濾波電路4。該多個(gè)LED芯片103相互 串接。該濾波電路4包括相互并聯(lián)的一電阻401和一電容402。該整流電路3為橋式整流 電路，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的整流電路的結(jié)構(gòu)相同。該濾波電路4串接在整流電路3的電源 輸入端。該多個(gè)串聯(lián)的LED芯片103串接在整流電路3的輸出端。請(qǐng)同時(shí)參閱圖8和圖9，其中，圖8是本發(fā)明發(fā)光器件的第三實(shí)施例的剖面示意圖， 圖9是圖8所示的發(fā)光器件的襯底的表面結(jié)構(gòu)俯視圖。該LED芯片103具有一個(gè)發(fā)光區(qū)，發(fā)光區(qū)具有一 P極和一 N極。該整流電路3和濾波電路4 一并集成在該襯底2上，形成交流驅(qū)動(dòng)電路芯片6，該 濾波電路4設(shè)置在整流電路3與一電源連接端之間。該整流電路3的集成電路布線與實(shí)施 例2的布線結(jié)構(gòu)相同。該濾波電路4的電阻401設(shè)置在該襯底2上表面的絕緣層202的上 表面，可根據(jù)設(shè)定的阻值將電阻設(shè)置成迂回形狀以增加其長度，從而可增大電阻401的阻 值。該電阻401由多晶硅制成。該電容402的結(jié)構(gòu)是導(dǎo)電層-絕緣層-導(dǎo)電層的三層結(jié)構(gòu) (圖未示)。其中，底部的導(dǎo)電層設(shè)置在絕緣層202上并與第一金屬線層203電連接，該電容 402頂部的導(dǎo)電層通過一第三金屬線層207連接至與電源連接端連接的第一金屬線層203 上。該多個(gè)LED芯片103倒裝焊在該交流驅(qū)動(dòng)電路芯片6的襯底2上，每個(gè)LED芯片 103的P極和N極分別與襯底2上對(duì)應(yīng)位置的凸點(diǎn)焊球205連接，形成圖7所示的發(fā)光器件 的電路回路。實(shí)施例3的發(fā)光器件的制作方法具體包括以下步驟(1)制作至少一個(gè)LED芯片，每個(gè)LED芯片具有P極和N極。(2)在襯底2上集成該整流電路3，具體的步驟為Sl 通過離子注入工藝配合光刻工藝，在材料為硅片的襯底2上分別形成第一二 極管301、第二二極管302、第三二極管303和第四二極管304。
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S2 在該襯底2的的上表面形成一絕緣層202。該絕緣層202可以通過使用化學(xué) 氣相沉積管式爐，在高溫條件下生長高溫二氧化硅層作為絕緣層。S3 結(jié)合光刻和腐蝕工藝，在各二極管的P、N極對(duì)應(yīng)的絕緣層202處形成接觸孔
e0S4 在絕緣層202的上表面形成一第一金屬線層203，該第一金屬線層203通過接 觸孔e與各二極管的P極和N極電連接。該第一金屬線層203是以濺射配合光刻及剝離工 藝形成，其材質(zhì)為鋁或其他金屬。S5 在該第一金屬線層203的上表面形成金屬焊墊204和外接焊墊206。S6 在該金屬焊墊204的上表面通過電鍍工藝形成凸點(diǎn)焊球205。該凸點(diǎn)焊球205 的材料可以是金等單一金屬，也可以是多層材料或合金。(3)在襯底2上集成該濾波電路4，具體的步驟為Dl 在絕緣層202的上表面形成該電阻401。D2 在絕緣層202的上表面形成該電容402的第一導(dǎo)電層，該第一導(dǎo)電層與襯底的 第一金屬線層203連接。D3 在該電容402的第一導(dǎo)電層上表面形成一絕緣層。D4 在該電容402的絕緣層上表面形成一第二導(dǎo)電層。D5 在該襯底2的絕緣層202上表面以及該電容402的第二導(dǎo)電層上表面形成第 三金屬線層207，該第三金屬線層207布線與電源連接端連接的第一金屬線層203連接。該 第三金屬線層207可以通過濺射配合光刻及剝離工藝的方式形成。該第三金屬線層207的 材料為鋁或其他金屬。(4)將LED芯片103倒裝連接在襯底2的凸點(diǎn)焊球205上。該倒裝連接可以是加 壓加熱后再加超聲的綁定鍵合方法。在實(shí)施例3中，該濾波電路4的制作步驟可以在S4和S5之間完成。在襯底2集 成了整流電路3以及濾波電路4之后再形成金屬焊墊204、外接焊墊206和凸點(diǎn)焊球205。本發(fā)明的各實(shí)施例中制作各集成器件的方法可交換使用。并且，本發(fā)明的整流電 路并不限于由二極管串并聯(lián)組成的橋式整流電路，還可以是其他結(jié)構(gòu)的整流電路。本發(fā)明 的交流驅(qū)動(dòng)電路芯片還可集成其他形式的電路或元件，使其交流轉(zhuǎn)直流的功能更加的穩(wěn) 定。進(jìn)一步，本發(fā)明的各LED芯片或者一 LED芯片中的各發(fā)光區(qū)不僅可以是串聯(lián)，還可以是 并聯(lián)或同時(shí)串并聯(lián)的連接方式。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過在襯底上集成整流電路形成一交流驅(qū)動(dòng)電路芯片， 然后將LED芯片直接倒裝在該交流驅(qū)動(dòng)電路芯片上，使得發(fā)光器件可直接接入交流電源， 而不需要任何外置的集成電路器件或者電子零件，節(jié)省了組裝空間，提高了使用的靈活性。 進(jìn)一步，本發(fā)明通過將LED芯片倒裝焊接在襯底上，不需以打線或電路板連接等方式接駁， 提高了其可靠性。此外，不論是以單顆LED芯片上的不同發(fā)光區(qū)域或者以多顆LED芯片直 接與交流電連接使用，在合適的電壓范圍內(nèi)，所有的LED芯片或發(fā)光區(qū)域在交流電源的兩 個(gè)電流方向下都會(huì)被點(diǎn)亮，充分利用了 LED的所有發(fā)光區(qū)，使得其發(fā)光區(qū)域的使用效率得 到了提高。本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，如果對(duì)本發(fā)明的各種改動(dòng)或變形不脫離本發(fā)明 的精神和范圍，倘若這些改動(dòng)和變形屬于本發(fā)明的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變形。
權(quán)利要求
一種使用交流電的發(fā)光器件，其特征在于包括至少一LED芯片；以及交流驅(qū)動(dòng)電路芯片，其包括一襯底和集成在所述襯底上的整流電路；所述LED芯片倒裝在所述交流驅(qū)動(dòng)電路芯片的襯底上，并與整流電路電連接，該交流驅(qū)動(dòng)電路芯片將交流電轉(zhuǎn)換為直流電以提供給所述LED芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于所述整流電路為橋式整流電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光器件，其特征在于所述整流電路包括在襯底上形成的 第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管；一絕緣層覆蓋在襯底的上表面，在各 二極管的P、N極對(duì)應(yīng)的絕緣層處具有接觸孔；一第一金屬線層設(shè)置在絕緣層的上表面，并 通過接觸孔分別與各二極管的P、N極電連接；第一二極管的P極與第四二極管的N極通過 第一金屬線層連接至襯底上的一電源連接端，第二二極管的P極與第三二極管的N極通過 第一金屬線層連接至襯底上的另一電源連接端；在該第一二極管和第二二極管的N極通過 第一金屬線層電連接形成一 N型連接端；其該第三二極管和第四二極管的P極通過第一金 屬線層電連接形成一 P型連接端，所述LED芯片的P極與N型連接端電連接，LED芯片的N 極與P型連接端電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光器件，其特征在于在所述P型連接端和N型連接端的 上表面分別設(shè)置有一金屬焊墊，在二電源連接端上表面分別設(shè)置有一外接焊墊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光器件，其特征在于在所述金屬焊墊的上表面設(shè)置有一 凸點(diǎn)焊球，所述LED芯片通過該凸點(diǎn)焊球與所述襯底電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3要求所述的發(fā)光器件，其特征在于該發(fā)光器件包括一LED芯片，該 LED芯片包括多個(gè)相互獨(dú)立的發(fā)光區(qū)，每個(gè)發(fā)光區(qū)具有P極和N極，并通過所述LED芯片上 的第二金屬線層串聯(lián)或并聯(lián)或混聯(lián)，所述LED芯片的前端發(fā)光區(qū)的P極與襯底的N型連接 端電連接，后端發(fā)光區(qū)的N極與襯底的P型連接端電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光器件，其特征在于該發(fā)光器件包括一LED芯片，該LED 芯片包括多個(gè)相互獨(dú)立的發(fā)光區(qū)，每個(gè)發(fā)光區(qū)具有P極和N極，并通過所述襯底上的第一金 屬線層串聯(lián)或并聯(lián)或混聯(lián)，所述LED芯片的前端發(fā)光區(qū)的P極與襯底的N型連接端電連接， 后端發(fā)光區(qū)的N極與襯底的P型連接端電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光器件，其特征在于該發(fā)光器件包括多個(gè)相互獨(dú)立的LED 芯片，每個(gè)LED芯片具有P極和N極，并通過所述襯底上的第一金屬線層串聯(lián)或并聯(lián)或混 聯(lián)，前端LED芯片的P極與襯底的N型連接端電連接，后端LED芯片的N極與襯底的P型連 接端電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一權(quán)利要求所述的發(fā)光器件，其特征在于所述發(fā)光器件 還包括一濾波電路，其集成在所述交流驅(qū)動(dòng)電路芯片的襯底上，并串接在所述整流電路與 交流電源之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光器件，其特征在于所述濾波電路由相互并聯(lián)的一電阻 和一電容組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光器件，其特征在于所述電阻設(shè)置在所述襯底上的絕 緣層的上表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光器件，其特征在于所述電阻在所述絕緣層表面呈迂回形狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任意一權(quán)利要求所述的發(fā)光器件，其特征在于所述電容的 結(jié)構(gòu)是導(dǎo)電層一絕緣層一導(dǎo)電層的三層結(jié)構(gòu)，其中，所述電容底部的導(dǎo)電層設(shè)置在絕緣層 上并與所述第一金屬線層電連接，所述電容頂部的導(dǎo)電層通過一第三金屬線層連接至與電 源連接端連接的第一金屬線層上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于所述襯底的材料為硅片或碳化硅或 在絕緣體上的硅。
15.一種使用交流電的發(fā)光器件的制造方法，其特征在于包括如下步驟(1)形成LED芯片；(2)在襯底上集成整流電路，并在襯底上形成二電源連接端，形成交流驅(qū)動(dòng)電路芯片；(3)將LED芯片倒裝在所述交流驅(qū)動(dòng)電路芯片的襯底上，并與整流電路電連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制造方法，其特征在于所述步驟(2)具體包括如下步驟51采用離子注入工藝配合光刻工藝，在所述襯底上分別形成第一二極管、第二二極 管、第三二極管和第四二極管；52在所述襯底的上表面形成一絕緣層；53在各二極管的P、N極對(duì)應(yīng)的絕緣層處形成接觸孔；54在所述絕緣層的上表面形成一第一金屬線層，該第一金屬線層通過接觸孔與各二 極管的P極和N極電連接；所述第一二極管和第二二極管的N極通過第一金屬線層電連接 形成一 N型連接端；所述第三二極管和第四二極管的P極通過第一金屬線層電連接形成一 P型連接端；所述第一二極管的P極與第四二極管的N極通過第一金屬線層連接并在襯底 上形成一電源連接端，所述第二二極管的P極與第三二極管的N極通過第一金屬線層連接 并在襯底上形成另一電源連接端。所述步驟(3)具體為所述LED芯片的P極與N型連接端電連接，LED芯片的N極與P型 連接端電連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造方法，其特征在于所述步驟(2)還包括如下步驟55在所述第一金屬線層的P型連接端和N型連接端的上表面的形成金屬焊墊，在所述 的電源連接端上表面形成外接焊墊；56在所述金屬焊墊的上表面形成凸點(diǎn)焊球。所述步驟(3)具體為所述LED芯片的P極和N極分別與N型連接端和P型連接端對(duì)應(yīng) 的凸點(diǎn)焊球電連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制造方法，其特征在于在所述步驟(2)和(3)之間進(jìn)一 步包括步驟在所述襯底上集成一濾波電路，具體的步驟為Dl 在絕緣層的上表面形成一電阻；D2 在絕緣層的上表面形成一電容的第一導(dǎo)電層，該第一導(dǎo)電層與襯底的第一金屬線 層連接；D3 在所述電容的第一導(dǎo)電層上表面形成一絕緣層；D4 在所述電容的絕緣層上表面形成一第二導(dǎo)電層；D5:在所述襯底的絕緣層上表面以及所述電容的第二導(dǎo)電層上表面形成一第三金屬線 層，所述第三金屬線層布線與電源連接端連接的第一金屬線層連接。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-18中的任意一權(quán)利要求所述的制造方法，其特征在于所述步驟 (1)包括步驟在該LED芯片上形成多個(gè)相互絕緣的發(fā)光區(qū)，每個(gè)發(fā)光區(qū)分別具有P極和N 極。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制造方法，其特征在于所述步驟(1)還包括步驟在所述 發(fā)光區(qū)上形成第二金屬線層，該第二金屬線層將發(fā)光區(qū)的P極和N極電連接，從而使各發(fā)光 區(qū)串聯(lián)或并聯(lián)或混聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用交流電的發(fā)光器件，包括至少一LED芯片和交流驅(qū)動(dòng)電路芯片，交流驅(qū)動(dòng)電路芯片包括一襯底和集成在襯底上的整流電路。LED芯片倒裝在交流驅(qū)動(dòng)電路芯片的襯底上，并與整流電路電連接，交流驅(qū)動(dòng)電路芯片將交流電轉(zhuǎn)換為直流電以提供給LED芯片。本發(fā)明還涉及一種使用交流電的發(fā)光器件的制造方法，包括步驟(1)形成LED芯片；(2)在襯底上集成整流電路，并在襯底上形成二電源連接端，形成交流驅(qū)動(dòng)電路芯片；(3)將LED芯片倒裝在所述襯底上，并與襯底上的整流電路電連接。本發(fā)明的發(fā)光器件可直接接入交流電中使用而不需要任何外置集成電路器件或電子零件，節(jié)省了組裝空間，提高了使用的靈活性，同時(shí)提高了發(fā)光區(qū)域的使用效率。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK101886759SQ20101019005
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日
發(fā)明者周玉剛, 姜志榮, 曾照明, 王瑞珍, 肖國偉, 許朝軍, 賴燃興 申請(qǐng)人:晶科電子(廣州)有限公司