CN102810525B - 一种多单元的发光二极管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多单元的发光二极管，包括基板，包括基板衬底和用于导电接触的基板布线层，所述基板布线层设于所述基板衬底上；至少一发光二极管单元，每个发光二极管单元安装于所述基板上，其电极与所述基板布线层电连接；还包括至少一跳线片，所述跳线片通过所述基板布线层与所述发光二极管单元电连接。采用该结构的多单元的发光二极管不仅能极大地提高生产效率，而且能实现不良芯片替换保证整个产品的质量，提高生产整体良率。

Description

一种多单元的发光二极管

技术领域

本发明涉及一种多单元的发光二极管结构，尤其是一种具有灵活连接方式的多单元的发光二极管。

背景技术

发光二极管（LED）光源具有高效率、长寿命、绿色节能、不含Hg等有害物质的优点。伴随LED技术的迅猛发展，LED应用领域越来越广泛，从路灯、装饰灯等室内外照明以及液晶背光、特种照明等领域，LED逐渐取代传统白炽灯、荧光灯的应用。

为满足高亮度、减小封装空间等需求，LED芯片开始模组化的产业应用，在一个发光二极管的基板上设置多个LED芯片，通过基板布线层对LED芯片进行电连接。然而，根据各LED芯片之间的连接关系的不同需要，基板布线层也相应的具有不同的布线图案以满足各LED芯片之间的连接关系，由此而导致生产效率较低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是要提供一种结构简单、制造容易的多单元的发光二极管。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多单元的发光二极管，包括：

基板，包括基板衬底和用于导电接触的基板布线层，所述基板布线层设于所述基板衬底上；

至少一发光二极管单元，各发光二极管单元安装于所述基板上，其电极与所述基板布线层电连接；还包括：

至少一跳线片，所述跳线片倒装于所述基板布线层上，通过所述基板布线层与所述发光二极管单元电连接。

具体的，所述跳线片包括一跳线片衬底，其上设有若干电气隔离的跳线片布线层，所述跳线片布线层上设有电极凸点，该跳线片布线层通过该电极凸点与所述基板布线层电连接。

进一步，所述跳线片的顶面和/或侧面设有跳线片反射层，所述基板衬底的顶面覆盖有基板反射层。

上述技术方案中，所述跳线片反射层和基板反射层采用金、铜、镍、银、铝、钛、铬、铂、钯中的一种或多种的合金制作，或者采用树脂、高分子塑料、SiO2、SiC、玻璃中的一种或多种制作。

进一步，所述基板衬底和跳线片衬底采用玻璃、陶瓷、蓝宝石、碳化硅、硅、PCB板、MPCB中的一种制作。

上述技术方案中，所述发光二极管单元为LED芯片单元或者高压芯片单元，所述发光二极管单元倒装于所述基板之上。

进一步，所述基板上设有若干安装位，所述二极管发光单元安装于所述安装位上，所述发光二极管单元的数量不多于所述安装位的数量。

相对于现有技术，本发明所述的多单元的发光二极管的有益效果为：

1、在不改变基板布线层和发光二极管单元制作过程的情况下，可根据需求挑选不同的跳线片实现多发光二极管单元的串并联连接方式，仅需生产较少种类布线的基板即可通过跳线片实现多种光源产品，从而提高了该发光二极管的生产效率和质量，同时可减少不同类型的基板的库存，缩短产品面市周期，加快对市场的反应能力；

2、当发光二极管单元中的一个单元不良时，可以通过跳线片代替金线进行短接，跳过该不良的发光二极管单元，从而实现其他的发光二极管单元的完整电连接；或者也可在基板上其他空余的安装位增补一个发光二极管单元，采用跳线片将该发光二极管单元与其余发光二极管单元连接，从而提高了整个产品的质量，提高生产的整体良率。

为了充分地了解本发明的目的、特征和效果，以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是跳线片的结构1的示意图；

图3是图1在使用跳线片的结构1的线路图；

图4是跳线片的结构2的示意图；

图5是图1在使用跳线片的结构2的线路图；

图6是本发明实施例2的结构示意图；

图7是图6的线路图；

图8是图6更改LED芯片的安装位后的结构示意图；

图9是图8的线路图；

图10是本发明实施例3的结构示意图；

图中：

1—基板衬底；11—基板布线层；2—安装位；3—跳线片；31—跳线片布线层；311—电极凸点；32—跳线片衬底；4—发光二极管单元。

具体实施方式

实施例1

如图1至图5所示，一种多单元的发光二极管，包括基板、若干发光二极管单元4和若干跳线片3，各发光二极管单元4安装于该基板之上。设置于基板表面的基板布线层11将各发光二极管单元4的电极之间，和/或发光二极管单元4的电极和跳线片3进行电连接，通过设置不同类型的跳线片3可以方便改变各发光二极管单元4之间的连接关系，如将串联改成并联等等。

基板包括基板衬底1和用于导电接触的基板布线层11，所述基板布线层11设于所述基板衬底1上。该基板布线层11的各线条之间相互电气隔离，并延伸至安装跳线片3的区域。请参阅图1，基板上还设有若干安装位2，在该安装位2上安装发光二极管单元4。本实施例中，该基板衬底1上表面设置有四个安装位2。该安装位2设有与发光二极管单元4的电极对应连接点，通过设置在基板表面的基板布线层11将该连接点连接至跳线片3所在的区域。

为了提高该发光二极管的发光效率，在该基板上还可以覆盖一层反射层，反射层材料可以采用金、铜、镍、银、铝、钛、铬、铂、钯中的一种或多种的合金制作，或者采用非金属材料，如树脂、高分子塑料、SiO₂、SiC、玻璃中的一种或多种制作。如果是采用导电的金属材料制作，还需要进行刻蚀处理，将该发射层与基板表面的基板布线层11电气隔离。该基板衬底1可以采用玻璃、陶瓷、蓝宝石、碳化硅、硅、PCB板、MPCB中的一种制作。

本实施例中，该发光二极管单元4为倒装于该基板的安装位2上的LED芯片，本实施例中具有四个发光二极管单元4，与基板上的安装位2一一对应。该LED芯片包括依次层叠在一起的N型半导体层、活性层、以及P型半导体层，在该LED芯片的表面所设的与基板的基板布线层11结合的金属健合层，通过倒装焊工艺倒装连接到基板布线层11上。

请参阅图2和图4，跳线片3包括跳线片衬底32和若干设置于该跳线片衬底32上的跳线片布线层31。跳线片布线层31上设有电极凸点311，该跳线片布线层31通过电极凸点311与基板布线层11连接。本实施例中，由于跳线片布线层31用于将基板布线层11上的两条引线电连接，因此，一般在跳线布线层31的两端各设一个电极凸点311，通过该电极凸点311将跳线片布线层31与基板布线层11电连接，实现基板布线层11上的两条引线的连接。

跳线片布线层31采用导电材料制作，可以设置于跳线片衬底32的底面，用于将基板布线层11的两线条电连接。该跳线片布线层31也可以设置于跳线片衬底32之中或者顶面，通过通孔引线等方式与基板布线层11电连接。该跳线片衬底32可以采用玻璃、陶瓷、蓝宝石、碳化硅、硅、PCB板、MPCB板等材料中的一种；跳线片布线层31的材料可以是金Au、铜Cu、镍Ni、锡Sn、银Ag、铅Pb、铝Al、钛Ti、铬Cr、钨W、铂Pt、钯Pd等金属中的一种或多种的合金。

为了提高该多芯片发光二极管的发光效率，在该跳线片3正面和/或侧面还可覆盖一层反射层，该反射层可以是金属材料，如：金Au、铜Cu、镍Ni、银Ag、铝Al、钛Ti、铬Cr、铂Pt、钯Pd等金属中的一种或多种的合金；也可以是非金属材料，如：树脂、高分子塑料、SiO2、SiC、玻璃等材料中的一种或多种的结合。

根据实际应用的需要，在基板和基板布线层11相同的情况下，当跳线片3的底面具有如图2所示分布的跳线片布线层31时，通过将该结构的跳线片3键合至基板上后，使基板上的各发光二极管单元4之间的连接关系如图3所示，四个发光二极管单元4之间呈依次串联的连接关系；当跳线片3的底面具有如图4所示分布的跳线片布线层31时，通过将该结构的跳线片3键合至基板上后，使基板上的各发光二极管单元4之间的连接关系如图5所示，四个发光二极管单元4中两个串联，并且该两个串联的发光二极管管单元线路之间呈相互并联的关系。

以下通过该多单元的发光二极管的制作方法对该多单元的发光二极管的结构做进一步的阐述：

1、提供一生长衬底，在衬底上生长LED外延层，依序形成氮化镓N型层、多量子阱活性层和氮化镓P型层，然后通过膜层淀积、物理与化学刻蚀、切割、劈裂等技术的应用，获得适宜与基板结合的LED芯片；

2、在基板上采用蒸镀、溅射、电镀、化学镀、刻蚀等方法制作出基板布线层11和基板电极；

3、在跳线片衬底32上采用蒸镀、溅射、电镀、化学镀、刻蚀等方法形成跳线片布线层31和电极凸点311，再通过切割、劈裂等方法制作出适用于与基板结合的跳线片3；

4、将发光二极管单元4(即LED芯片)采用共晶焊接、超声焊接、固晶等方式中的一种将该发光二极管单元4安装于基板的安装位2处，发光二极管单元表面的电极倒装于基板布线层11上；

5、根据电路设计需要，选择合适的跳线片3倒装在基板上，实现发光二极管单元4、基板和跳线片3三者之间的电连接。

其中，为了提高该多单元的发光二极管的发光效率，在步骤（5）完成发光二极管单元4、跳线片3与基板的结合之后，在跳线片3和基板的表面淀积一层反射层。若该反射层采用导电的金属材料制作，则还需再将发光二极管单元的上表面的反射层、基板布线层11与反射层之间的连接部分、跳线片3与反射层之间的连接部分分别刻蚀掉，实现基板布线层11、跳线片3与反射层的绝缘，同时反射层不阻止发光二极管单元4上表面的出光，但可以增加芯片部分出射到基板与跳线片3表面的光束的反射。若反射层204为绝缘材料，则无需上述刻蚀步骤。而且，发光二极管单元4与基板布线层11的结合方式，以及跳线片3与基板布线层11的结合方式可以是超声键合、共晶焊接、导电胶粘连、回流焊技术、凸点焊球的一种，但并不局限于此。

值得注意的是，本实施例为在基板上设置跳线片3实现各发光二极管之间不同的电连接方式，实际应用中，图中的基板布线层11和跳线片布线层31可以有两层，三层以及更多层，通过叠层布线、通孔技术实现各种不同设计的单层、多层布线。

相对于现有技术，通过改变跳线片3的跳线片布线层31的数量和位置即可改变多单元的发光二极管中各发光二极管单元4之间的连接关系。在不改变基板布线层和发光二极管单元的制程的情况下，可根据需求挑选不同类型的跳线片3实现多发光二极管单元4之间的串并联方式的改变，仅需生产较少种类布线的基板即可通过跳线片3实现多种光源产品，能提高生产效率和质量，同时可减少不同类型的基板库存，缩短产品面市周期，加快对市场的反应能力。

实施例2

请参阅图6至图9，本实施例与实施例1不同之处在于，在制作该多单元的发光二极管的过程中，在基板上制作多于发光二极管单元4的安装位2。如图6和图7所示，其中A安装位2为正常加工制作过程中使用的安装位2，在该安装位2上安装发光二极管单元4。B安装位2为空置的安装位2，正常情况下不放置发光二极管单元4。

当四颗发光二极管单元4与基板结合后，若选用的跳线片3形成如图7所示的两串联的发光二极管单元4的多单元的发光二极管。当完成发光二极管单元4与基板结合后，若发现A安装位2上的发光二极管单元4不良，从而导致整个多芯片发光二极管器件不合格。因此，在发现A安装位2上的发光二极管单元4不良后，可在B安装位2上补装一合格的发光二极管单元4，然后再挑选与基板布线匹配的跳线片3，形成图8所示的结构，则整个对单元的发光二极管器件仍可获得如图9所示的两串联的发光二极管单元4的多单元的发光二极管。

本实施例为在基板上设置六个安装位2，基板与四颗发光二极管单元4结合，可补救一颗或者两颗不良发光二极管的示例。需要说明的是，本实施例是在基板上开设多个安装位2，图中的安装位2可以为七个、八个等，而可以实现补的发光二极管单元4也可以是三个、四个、甚至更多，其可替换的位置也可以是任意的，这些都是本发明的保护范围。

相对于现有技术，本发明可以通过设置跳线片3的结构，当芯片多个单元中的一个单元不良时，可以通过跳线片3进行短接，跳过该不良的LED芯片，从而实现剩余的LED芯片单元的完整电连接；或者在基板上其他空余的安装位2增补一个LED芯片单元，采用跳线片3将该单元与其余芯片单元连接，从而实现不良芯片替换保证整个产品的质量，提高生产整体良率。

实施例3

如图10所示，本实施例所述的多单元的发光二极管的结构与实施例1大致相同，其区别仅在于：与基板结合的安装位2有16个，在各安装位2上均放置一发光二极管，从而形成一多芯片模组的发光二极管器件。当选用一适当的跳线片3时，该16个发光二极管形成两路八个发光二极管单元4依次串联的多单元的发光二极管；当选用另外一结构的跳线片3时，同一设计的芯片模组基板即可形成16个发光二极管依次串联的多单元的发光二极管电路。

需要说明的是，本实施例中仅仅示意性画出了16个发光二极管单元4和安装位2，还可本实施例中表达的原理依次类推，两个、八个等不同数量的芯片，通过与跳线片3结合形成器件，这些都是本发明的保护范围。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种多单元的发光二极管，包括：

基板，包括基板衬底和用于导电接触的基板布线层，所述基板布线层设于所述基板衬底上；

至少一发光二极管单元，各发光二极管单元安装于所述基板上，其电极与所述基板布线层电连接；其特征在于，还包括：

至少一跳线片，所述跳线片倒装于所述基板布线层上，通过所述基板布线层与所述发光二极管单元电连接；

所述跳线片包括一跳线片衬底，其上设有若干电气隔离的跳线片布线层，所述跳线片布线层上设有电极凸点，该跳线片布线层通过该电极凸点与所述基板布线层电连接。

2.如权利要求1所述的一种多单元的发光二极管，其特征在于，所述跳线片的顶面和/或侧面设有跳线片反射层。

3.如权利要求2所述的一种多单元的发光二极管，其特征在于，所述基板衬底的顶面覆盖有基板反射层。

4.如权利要求3所述的一种多单元的发光二极管，其特征在于，所述跳线片反射层和基板反射层采用金、铜、镍、银、铝、钛、铬、铂、钯中的一种或多种的合金制作，或者采用树脂、高分子塑料、SiO₂、SiC、玻璃中的一种或多种制作。

5.如权利要求4所述的一种多单元的发光二极管，其特征在于，所述基板衬底和跳线片衬底采用玻璃、陶瓷、蓝宝石、碳化硅、硅、PCB板中的一种制作。

6.如权利要求1至5任一项所述的一种多单元的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管单元为LED芯片单元，所述发光二极管单元倒装于所述基板之上。

7.如权利要求6所述的一种多单元的发光二极管，其特征在于，所述基板上设有若干安装位，所述二极管发光单元安装于所述安装位上，所述发光二极管单元的数量不多于所述安装位的数量。

8.如权利要求6所述的一种多单元的发光二极管，其特征在于，所述LED芯片单元为高压芯片单元。