CN102130107B

CN102130107B - 阶梯阵列式高压发光管及其制备方法

Info

Publication number: CN102130107B
Application number: CN 201010584401
Authority: CN
Inventors: 杜国同; 梁红伟; 彭晖; 郭文平; 闫春辉
Original assignee: Invenlux Photoelectronics China Co ltd; Dalian University of Technology; Jilin University
Current assignee: Invenlux Photoelectronics China Co ltd; Dalian University of Technology; Jilin University
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2030-12-13
Also published as: CN102130107A

Abstract

本发明属于半导体发光器件及其制备技术领域，特别是涉及一类GaN基阵列式高压发光管及其制备方法。器件由支撑衬底1、支撑衬底1上的焊片2和焊片2上面的单元管芯3构成，其特征在于：单元管芯3是垂直结构，其上电极31为条形，下电极32覆盖全部单元管芯3的下面；支撑衬底1是一维方向的阶梯形结构，在每个台阶上有金属化薄膜11；支撑衬底1的每个台阶上有一个单元管芯3，通过焊片2将单元管芯3焊接固定在支撑衬底1上，同时将上面的一个单元管芯的下电极32焊接在下面一个单元管芯的上电极31上，多个单元管芯串联焊接组成阶梯阵列式高压发光管。本发明克服正装结构散热不好，侨接电极制备工艺复杂的缺点，进一步拓展高压发光管应用范围。

Description

阶梯阵列式高压发光管及其制备方法

技术领域

本发明属于半导体发光器件及其制备技术领域，特别是涉及一类GaN基阵列式高压发光管及其制备方法。

背景技术

随着第三代半导体材料氮化镓的突破和蓝、绿、白光发光二极管的问世，继半导体技术引发微电子革命之后，又在孕育一场新的产业革命——照明革命，其标志是半导体灯将逐步替代白炽灯和荧光灯。由于半导体照明(亦称固态照明)具有节能、长寿命、免维护、环保等优点，业内普遍认为，如同晶体管替代电子管一样，半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯，也是科学技术发展的必然和大势所趋。目前用于半导体照明的发光器件主要是GaN材料系发光管(LED)。但是单个发光管的驱动电压只有3伏多，用于高压交流(比如220伏市电)时必须将高压交流转化为低压直流，这样就增加了电路的复杂性和电功率的损耗。于是人们开始研究开发阵列式高压发光管，如台湾小太阳公司就报道了一种正装阵列式高压发光管(见该公司网站：microsolar.com.tw)。这种阵列式高压发光管结构如图1所示，由带有金属化电极的支撑衬底1，支撑衬底1上的焊片2，焊片2上面的单元管芯3和侨接电极4构成。这种阵列式高压发光管的单元管芯3是同面电极结构，其组装方式为正装结构，散热不好，同时，这种侨接电极的制备需要蒸镀电极金属、光刻、腐蚀等复杂工艺。

为了克服上述阵列式高压发光管的这一困难，本发明提出一种新型阶梯阵列式高压发光管及其制备方法。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述阵列式高压发光管散热不好，工艺复杂的一些问题，提供一种新型阶梯阵列式高压发光管及其制备方法。

本发明的技术方案是：

本发明所设计的一种新型阶梯式高压发光管(见附图2和附图说明)，依次由支撑衬底1、支撑衬底1上的焊片2和焊片2上面的单元管芯3构成，其特征在于：

1、单元管芯3是如图3所示的垂直结构，制备在单元管芯3出光面的上电极31为条形，其面积占整个单元管芯3出光面表面积的5～30％，下电极32覆盖在全部单元管芯3的下表面；

2、支撑衬底1是如图4所示的一维方向的阶梯形结构，阶梯台阶的高度和单元管芯3的厚度一样，其前后方向的宽度为单元管芯3的前后方向宽度，其左右方向的宽度比单元管芯3的左右方向的宽度(即单元管芯3的长度)短5～30％，在阶梯形结构的每个台阶的上面均制备有分立的常规材料的金属化薄膜11；

3、在阶梯形结构的每个台阶的上面均设置有一个单元管芯3，焊片2设置在每个单元管芯3下电极32的下面，焊片2的长宽尺寸和单元管芯3相同，厚度为5～60微米，通过焊片2将每个单元管芯3固定在支撑衬底1的金属化薄膜11上，即固定在每个台阶上，同时沿阶梯上升的方向使每个单元管芯3的下电极32与其前一个单元管芯3的上电极31电连接，从而使多个单元管芯3串联在一起组成了单元阶梯式高压发光管，如图2所示，阶梯形结构的起始端为单元阶梯式高压发光管的低端，阶梯形结构的终止端为单元阶梯式高压发光管的高端。

进一步地为了使阵列高压发光管排列更多的单元管芯3，而又不进一步增加支撑衬底1的厚度，只增加宽度和长度，本发明提出几种线形结构的阶梯式高压发光管阵列，这种线形结构的阶梯式高压发光管阵列是把上述阶梯式高压发光管作为一个单元，将这样多个单元的阶梯式高压发光管沿支撑衬底1的原一维方向进行重复排列，再将多个单元阶梯式高压发光管的低端和高端进行电连接，从而形成串联或并联的单元阶梯式高压发光管阵列。

为了描述方便，我们先不考虑这些单元阶梯式高压发光管的电桥接连接方式，先描述其位置的排列。如将第一个单元阶梯式高压发光管的高端和第二个单元阶梯式高压发光管的低端相连接，再将第二个单元阶梯式高压发光管的高端和第三个单元阶梯式高压发光管的低端相连接，余下依次排列，则排成锯齿形结构的阶梯式高压发光管阵列。

如将第一个单元阶梯式高压发光管的高端和第二个单元阶梯式高压发光管的高端相连接，再将第二个单元阶梯式高压发光管的低端和第三个单元阶梯式高压发光管的低端相连接，余下依次排列，则排成升、降交替的凸凹形阶梯式高压发光管阵列；如只有两个单元的阶梯式高压发光管，就形成了凸字形结构的阶梯式高压发光管阵列，如图5所示；如果将第一个单元阶梯式高压发光管的低、高端互换，使第一个单元阶梯式高压发光管的低端与第二个单元阶梯式高压发光管的低端相连接，则排成凹字形结构的阶梯式高压发光管阵列。

下面考虑这些单元阶梯式高压发光管的电桥接连接方式与方法，连接的方式可以是串联也可以是并联，串联能够增加高压发光管的使用电压，并联能够增加高压发光管的使用电流，根据设计需要按电路的基本常识选择。连接的方法用支撑衬底1排布的金属化桥接线12和键合金属线相结合方法相连接。以如图5所示凸字形结构进行串联为例，可将左边的单元阶梯管芯的低端下电极用金丝就近键合到左单元阶梯旁边的金属化桥接线12左端上，然后将右单元阶梯管芯的高端上电极用金丝就近键合到左单元阶梯旁边金属化桥接线12的右端，这样左单元阶梯管芯的上电极就成为整个高压发光管的上电极，右单元阶梯管芯的下电极就成为整个高压发光管的下电极。再以如图5所示凸字形结构进行并联为例，可将左单元阶梯管芯的低端下电极用金丝就近键合到左单元阶梯旁边的金属化桥接线12左端上，同样将右单元阶梯管芯的低端下电极用金丝键合就近到右单元阶梯旁边的金属化桥接线12上右端，再将左单元阶梯管芯的高端上电极和右单元阶梯管芯的高端上电极用金丝键合连接，成为整个高压发光管的上电极，再将左单元阶梯旁边的金属化桥接线12右端和右单元阶梯旁边的金属化桥接线12的左端用金丝键合连接，成为整个高压发光管的下电极。对于多个单元阶梯式高压发光管也还可以有其他多种电桥接连接方法和方式，可根据需要按电路的基本常识灵活设计。

这种线形阶梯阵列式高压发光管和上述线形阶梯阵列式高压发光管相比较，特征1和特征2均一样，只是支撑衬底1的形状和电连接方法方式有所改变。即几种线形阶梯阵列式高压发光管，由支撑衬底1、支撑衬底1上的焊片2和焊片2上面的单元管芯3构成，其特征在于：

2、支撑衬底1是将如图4所示的一维方向的阶梯形作为一个单元阶梯，再沿着支撑衬底1的原一维方向重复排列，排列的方式有多种，可以是第一个单元阶梯的高端和第二个单元阶梯的低端相连接，再将第二个单元阶梯的高端和第三个单元阶梯的低端相连接，则排成锯齿形；也可以是将第一个单元阶梯的高端和第二个单元阶梯的高端相连接，再将第二个单元阶梯的低端和第三个单元阶梯的低端相连接......，则排成升、降交替的凸凹形，如只有两个单元的阶梯，就形成了凸字形结构，如图5所示；同样如只有两个单元的阶梯，还可以的将第一个单元阶梯的低、高端互换，使第一个单元阶梯低端与第二个单元阶梯的低端相连接，则排成凹字形结构的阶梯；阶梯的台阶的宽度和高度根据所制备的单元管芯3设计，其高度和单元管芯3的厚度一样，其前后方向的宽度为单元管芯3的前后方向宽度，其左右方向的宽度比单元管芯3的左右方向的宽度(即单元管芯3的长度)短5～30％，，在阶梯形结构的每个台阶的上面均制备有分立的常规的金属化薄膜11；

3、在阶梯形结构的每个台阶的上面均设置有一个单元管芯3，在每个单元管芯3下电极32的下面设置有焊片2，焊片2的长宽尺寸和单元管芯3相同，厚度为5～60微米，通过焊片2将每个单元管芯3固定在支撑衬底1的金属化薄膜11上，即固定在每个台阶上，同时沿阶梯上升的方向使每个单元管芯3的下电极32与其前一个单元管芯3的上电极31电接触，从而使多个单元管芯3串联在一起组成了单元阶梯式高压发光管，如图2所示，阶梯形结构的起始端为单元阶梯式高压发光管的低端，阶梯形结构的终止端为单元阶梯式高压发光管的高端。

4、一个单元阶梯上管芯和另一个单元阶梯上管芯的电桥接连接，可以用键合金属线相连接，也可以用支撑衬底1排布的金属化桥接线12和键合金属线相结合方法相连接，连接的方式可以是串联也可以是并联，串联能够增加高压发光管的使用电压，并联能够增加高压发光管的使用电流，可根据需要按电路的基本常识灵活设计连接。

再进一步为了增加阵列高压发光管的发光面积，本发明提出一种矩形面阶梯式高压发光管阵列。这种高压发光管阵列是将线形阶梯式高压发光管阵列依次平行排列成如图6所示矩形面阵列，这种发光管的特征1、特征2和特征4均和上述发光管一样，只是支撑衬底1的形状有所改变。即一种矩形面阶梯式高压发光管阵列，其特征在于：支撑衬底1是将如图4所示的一维方向的阶梯形作为一个单元阶梯，沿着支撑衬底1的原一维方向重复排列，同时再沿着支撑衬底1的原一维方向的垂直方向依次平行重复排列，然后将多个单元阶梯式高压发光管的电极进行电桥接连接，从而形成串联或并联的矩形面元阶梯式高压发光管阵列。

再进一步为了使阵列高压发光管发出光的出射角成面对称，本发明提出一种十字形面阶梯式高压发光管阵列。这种发光管的特征1、特征2和特征4均和上述发光管一样，只是支撑衬底1的形状和金属化桥接线12形状有所改变。这种高压发光管阵列是将如图4所示的一维方向的阶梯形作为一个单元阶梯，再将这样的单元阶梯排列阶梯成如图7所示十字形面阵列。即一种十字形面阶梯式高压发光管阵列，其特征在于：支撑衬底1是将如图4所示的一维方向的阶梯形作为一个单元阶梯，将这样的单元阶梯排列成如图7所示十字形面阵列，然后将单元阶梯式高压发光管的电极进行电桥接连接，从而形成串联或并联的十字形面阶梯式高压发光管阵列。

进一步地，在每个阶梯形单元之间的斜面上制备有金属化桥接线12，为了方便一个单元阶梯上管芯的电极和另一个单元阶梯上管芯电极的桥接，可以将支撑衬底1的金属化桥接线12和单元阶梯最底层的管芯下电极金属化连接。

再进一步为了增加阵列高压发光管发光的功率，同时使阵列高压发光管发出光的出射角成圆面对称，本发明提出一种多边形面阶梯式高压发光管阵列。这种高压发光管是将如图4所示的一维方向的阶梯形作为一个单元阶梯，再将这样的单元阶梯排列成如图8所示由中心向外发散的八边形面阵列，也可以排列成五边形面阵列、六边形面阵列、十边形面阵列、十二边形面阵列等等，也可以排列成不对称的多边形。这种发光管的特征1、特征2和特征4均和上述发光管一样，只是支撑衬底1的形状和金属化桥接线12形状有所改变。即一种多边形面阶梯阵列式高压发光管，其特征在于：支撑衬底1是将如图4所示的一维方向的阶梯形作为一个单元阶梯，将这样的单元阶梯排列成多边形面阵列，然后将单元阶梯式高压发光管的电极进行电桥接连接，从而形成串联或并联的多边形面阶梯式高压发光管阵列。

和上述结构一样，在每个阶梯形单元之间的斜面上制备有金属化桥接线12，为了方便一个单元阶梯上管芯的电极和另一个单元阶梯上管芯电极的桥接，可以将支撑衬底1的金属化桥接线12和单元阶梯最底层的管芯下电极金属化连接。

所述的电极进行电桥接连接为：以上阵列的电极的桥接连接方发都可以用键合金属线相连接，也可以用支撑衬底1排布的金属化桥接线12和键合金属线相结合方法相连接；连接的方式可以是所有的单元阵列高压发光管都串联，也可以都并联，也可以几个单元先并联(如两个、两个先并联)，然后再串联。可根据需要按电路的基本常识灵活设计连接。

前面所述的高压发光管的制备方法，其步骤如下：

A、单元管芯3的选取与电极的制备：选取可制备垂直结构单元管芯的外延片材料，如导电的SiC衬底制备的GaN发光管外延片、Si衬底制备的GaN发光管外延片、导电的GaN衬底制备的GaN发光管外延片；外延片选取好后先在出光面制备上电极，制备的方法可采用热蒸镀、电子束蒸镀、和磁控激射方法，用掩膜法或用光刻刻蚀、光刻胶剥离工艺方法制备成条形上电极31；条形上电极31的面积占整个单元管芯上表面积的5～30％；对于面积比较大的单元管芯，除了这一条形上电极31外还可以增加制备环绕整个单元管芯出光面边缘的环状口字形电极，或梳状，如山字形电极等等；电极的金属材料可选用Au、NiAu、TiAu、ZnAu或PtAu等二元合金材料，也可以用TiPtAu、TiNiAu或NiPtAu等三元金材料；然后进行合金、减薄，将衬底减薄至50～150微米；再制备下电极32，下电极32覆盖全部单元管芯3的下面，同样下电极的金属材料可选用Au、NiAu、TiAu、ZnAu或PtAu等二元合金材料，也可以用TiPtAu、TiNiAu或NiPtAu等三元合金材料；再用常规工艺合金、划片，制备成单元管芯3。

B、支撑衬底1的制备：支撑衬底1的材料可用绝缘的Si晶片或陶瓷材料，最好选用导热好而绝缘的陶瓷材料，如AlN、氧化铍等陶瓷；如果用Si晶片，可用常规半导体工艺制备成所需要形状的带有金属化薄膜11和金属化桥接线12的支撑衬底1；如果用陶瓷材料，可采用常规的陶瓷金属化工艺制备成所需要形状的带有金属化薄膜11和金属化桥接线12的支撑衬底1，这种陶瓷材料支撑衬底1的制备可以委托精密电子陶瓷专业公司加工完成；

C、烧结制备阶梯阵列式高压发光管：在支撑衬底1的每个台阶上依次放置好焊片2和单元管芯3，焊片2可选用AuSn、AgSn、InSn、PbSn等合金焊料片，其厚度为5～60微米；为了组装方便，可先将焊片2预先低温焊接设置在每个单元管芯3下电极32的下面，然后在氮气或其他气体保护下加热烧结，加热的温度根据焊片材料的不同进行调节，可在160°～800℃，这样将一个个单元管芯通过焊片焊接在支撑衬底1的金属化薄膜11上，同时将上面的一个单元管芯的下电极32焊接在下面一个单元管芯的上电极31上，多个单元管芯串联焊接便制备得到阶梯阵列式高压发光管；如果进一步制备线形阶梯阵列式高压发光管、矩形面阶梯阵列式高压发光管、十字形面阶梯阵列式高压发光管或多边形面阶梯阵列式高压发光管，可根据串联或并联的需要，用支撑衬底1上排布的金属化桥接线12和键合金属线相结合的连接方法将一个单元阶梯上管芯的电极和另一个单元阶梯上管芯的电极相桥接连接，金属线可采用金、铜、铝丝。

本发明的效果和益处：

本发明可以克服正装结构散热不好，侨接电极制备工艺复杂的缺点；可以提高高压发光管的输出功率和亮度，进一步拓展高压发光管应用范围。

附图说明

图1：(a)正装阵列式高压发光管结构俯视图；

(b)正装阵列式高压发光管结构前视图；

图2：(a)阶梯阵列式高压发光管结构俯视图；

(b)阶梯阵列式高压发光管结构前视图；

图3：(a)单元管芯结构俯视图；

(b)单元管芯结构前视图；

图4：(a)支撑衬底结构俯视图；

(b)支撑衬底结构前视图；

图5：(a)线形阶梯阵列式高压发光管结构俯视图；

(b)线形阶梯阵列式高压发光管结前视图；

图6：矩形面阶梯阵列式高压发光管结构俯视示意图；

图7：十字形面阶梯阵列式高压发光管结构俯视图；

图8：多边形面阶梯阵列式高压发光管结构俯视图。

图中部件1为支撑衬底，11为支撑衬底上的金属化薄膜，12为支撑衬底上的金属化桥接线，2为焊片，3为单元管芯，31为单元管芯上电极，32为单元管芯下电极。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例和实施工艺。

实施例1：

阶梯阵列式高压发光管。这种新型阶梯阵列式高压发光管结构见附图2，其制备过程为：

A、单元管芯3选取n型导电的SiC衬底制备的GaN发光管外延片；先在出光面制备上电极，制备的方法可采用热蒸镀、电子束蒸镀、和磁控激射方法，用掩膜法或用光刻刻蚀、光刻胶剥离工艺方法制备成条形上电极31；条形上电极31的面积占整个单元管芯上表面积的5～30％；电极的金属材料可选用Au、NiAu、TiAu、ZnAu或PtAu等二元合金材料，也可以用TiPtAu、TiNiAu或NiPtAu等三元合金材料；然后用常规工艺进行合金、减薄，将衬底减薄至50～150微米；再制备下电极32，下电极32覆盖全部单元管芯3的下面，同样下电极的金属材料可选用Au、NiAu、TiAu、ZnAu或PtAu等二元合金材料，也可以用TiPtAu、TiNiAu或NiPt Au等三元合金材料；再用常规工艺合金、划片，制备成单元管芯3；

B、支撑衬底1的材料选用导热好而绝缘的AlN陶瓷材料，用常规的陶瓷金属化工艺制备成所需要形状的带有金属化薄膜11的支撑衬底1；

C、在支撑衬底1上依次放置好焊片2和单元管芯3，焊片2选用AuSn合金焊料片，其厚度为20～50微米；为了组装方便，可将焊片2预先低温160℃焊接设置在每个单元管芯3的下电极32下面，在氮气保护下加热烧结，加热温度为300°～700℃，将一个个单元管芯焊接在支撑衬底1上，同时和其上、下两个单元管芯焊接在一起了，便制备得到阶梯阵列式高压发光管。

实施例2：

十字形面阶梯阵列式高压发光管。这种十字形面阶梯阵列式高压发光管结构见附图7，其制备过程中的单元管芯3的选取与电极的制备，以及烧结制备阶梯阵列式高压发光管工艺同实施例1；同实施例1不同的是支撑衬底1上每个阶梯形单元之间的斜面上要制备有金属化桥接线12；烧结制备好每个单元阶梯阵列式高压发光管后，将一个单元阶梯上管芯的电极和另一个单元阶梯上管芯电极的进行电桥接连接；现以为提高使用电压，串联桥接方式为例，叙述桥接连接方法如下：将左单元阶梯管芯的上电极用金丝键合到连接上单元阶梯管芯下电极的金属化桥接线12上，再同样将下单元阶梯管芯的上电极用金丝键合到连接左单元阶梯管芯下电极的金属化桥接线12上，再同样将右单元阶梯管芯的上电极用金丝键合到连接下单元阶梯管芯下电极的金属化桥接线12上，这样上单元阶梯管芯的上电极就是整个器件的上电极，右单元阶梯管芯的下电极就是整个器件的下电极，便制备得到十字形面阶梯阵列式高压发光管。

Claims

1.一种新型阶梯式高压发光管，依次由支撑衬底(1)、焊片(2)和单元管芯(3)构成，其特征在于：

a)单元管芯(3)为垂直结构，制备在单元管芯(3)外延片出光面的上电极(31)为条形，其面积占整个单元管芯(3)出光面表面积的5～30％，下电极(32)覆盖在全部单元管芯(3)的下表面；

b)支撑衬底(1)为一维方向的阶梯形结构，阶梯台阶的高度和单元管芯(3)的厚度一样；规定沿阶梯台阶上升的方向为第一方向，垂直于第一方向的方向为第二方向；在第一方向上，阶梯台阶的宽度比单元管芯(3)的宽度短5～30％；在第二方向上，阶梯台阶的宽度与单元管芯(3)的宽度相同；在阶梯形结构的每个阶梯台阶的上面均制备有分立的金属化薄膜(11)；

c)在阶梯形结构的每个台阶的上面均设置有一个单元管芯(3)，焊片(2)设置在每个单元管芯(3)下电极(32)的下面，焊片(2)的尺寸和单元管芯(3)相同，厚度为5～60微米，通过焊片(2)将每个单元管芯(3)固定在支撑衬底(1)的金属化薄膜(11)上，即固定在每个台阶上，同时沿阶梯上升的方向使每个单元管芯(3)的下电极(32)与其前一个单元管芯(3)的上电极(31)电连接，从而使多个单元管芯(3)串联在一起组成单元阶梯式高压发光管，阶梯形结构的起始端为单元阶梯式高压发光管的低端，阶梯形结构的终止端为单元阶梯式高压发光管的高端。

2.一种线形结构的阶梯式高压发光管阵列，其特征在于：是将多个权利要求1所述的单元阶梯式高压发光管沿支撑衬底(1)的原一维方向进行重复排列，再将多个单元阶梯式高压发光管的电极进行电桥接连接，从而形成串联或并联的线形阶梯式高压发光管阵列。

3.如权利要求2所述的一种线形结构的阶梯式高压发光管阵列，其特征在于：是将第一个单元阶梯式高压发光管的高端和第二个单元阶梯式高压发光管的低端相连接，再将第二个单元阶梯式高压发光管的高端和第三个单元阶梯式高压发光管的低端相连接，余下依次排列，则排成锯齿形结构的阶梯式高压发光管阵列。

4.如权利要求2所述的一种线形结构的阶梯式高压发光管阵列，其特征在于：是将第一个单元阶梯式高压发光管的高端和第二个单元阶梯式高压发光管的高端相连接，再将第二个单元阶梯式高压发光管的低端和第三个单元阶梯式高压发光管的低端相连接，余下依次排列，则排成升、降交替的凸凹形阶梯式高压发光管阵列。

5.一种矩形面阶梯式高压发光管阵列，其特征在于：是将多个权利要求1所述的单元阶梯式高压发光管沿着支撑衬底(1)的原一维方向重复排列，同时再沿着支撑衬底(1)原一维方向的垂直方向依次平行重复排列，然后将多个单元阶梯式高压发光管的电极进行电桥接连接，从而形成串联或并联的矩形面元阶梯式高压发光管阵列。

6.一种十字形面阶梯式高压发光管阵列，其特征在于：是将四个权利要求1所述的单元阶梯式高压发光管排列成十字形面阵列，然后将单元阶梯式高压发光管的电极进行电桥接连接，从而形成串联或并联的十字形面阶梯式高压发光管阵列。

7.一种多边形面阶梯式高压发光管阵列，其特征在于：是将多个权利要求1所述的单元阶梯式高压发光管排列成由中心向外发散的多边形面阵列，然后将单元阶梯式高压发光管的电极进行电桥接连接，从而形成串联或并联的多边形面阶梯式高压发光管阵列。

8.如权利要求7所述一种多边形面阶梯式高压发光管阵列，其特征在于：多边形为正五边形、正六边形、正八边形、正十边形或正十二边形。

9.权利要求1所述的阶梯式高压发光管的制备方法，其步骤如下：

A、单元管芯(3)的选取与电极的制备：选取导电的SiC衬底制备的GaN发光管外延片、Si衬底制备的GaN发光管外延片或导电的GaN衬底制备的GaN发光管外延片；在外延片出光面制备条形上电极(31)，条形上电极(31)的面积占整个单元管芯上表面积的5～30％；然后进行合金、减薄操作，将衬底减薄至50～150微米；再制备下电极(32)，下电极(32)覆盖全部单元管芯(3)的下面；经过合金、划片操作后制备成单元管芯(3)；

B、支撑衬底(1)的制备：支撑衬底(1)的材料为绝缘的Si晶片或陶瓷，然后制备成阶梯式结构，并在阶梯式结构的台阶上制备分立的金属化薄膜(11)；

C、烧结制备阶梯阵列式高压发光管：在支撑衬底(1)的每个台阶上依次放置好焊片(2)和单元管芯(3)，焊片(2)的厚度为5～60微米；先将焊片(2)预先低温焊接在每个单元管芯(3)下电极(32)的下面，然后在氮气保护下加热烧结，加热的温度为160°～800℃，从而将每个单元管芯(3)通过焊片(2)焊接在支撑衬底(1)的金属化薄膜(11)上，并同时将上面的一个单元管芯的下电极(32)焊接在下面一个单元管芯的上电极(31)上，多个单元管芯串联焊接便制备得到阶梯阵列式高压发光管。