CN1577901A - 多色发光二极管封装 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多色发光二极管封装，这种发光二极管在其上安装了至少三个发光二极管，包含衬底，其上表面形成有包括三个第一端子，一个单独的第二端子的图形，第一和第二发光二极管的，二极管被安装在从第二端子延伸出的导电安装图形上，在它们的上表面上都形成有第一和第二电极，单一齐纳二极管芯片，具有两个齐纳二极管，齐纳二极管被安装在导电安装图形上，与其下表面形成有单一的第二电极，并且在其上表面形成有两个第一电极。
Description
技术领域
本发明涉及一种用来显示多种色的发光二极管的封装，更具体的讲是一种发光二极管的封装结构，它可以增加对脉冲和静电放电的稳定性，并且可以提高设计封装小型化的自由程度。
背景技术
一般地，发光二极管因为它们亮度高，使用时间相对长，电耗低和具有允许小型化的能力的优点被广泛应用于发光设备和显示设备领域。
发光二极管能够作为单一的封装形式制造来使用，建造这样一种封装，以便多个发光二极管被安装在单一的衬底上，用来发射根据用户要求的许多不同色彩，形成了一种多色发光二极管封装。多色发光二极管封装主要采取将红色，绿色，蓝色发光二极管合成的三色发光二极管封装的形式，通常的，三色发光二极管封装按照以下一种方式设置，印刷电路板的导电图形首先建造，然后分别将三色发光二极管安装在导电图形的部分上，用来允许电能被应用和为多色发射的并连。
在三色发光二极管使用的半导体发光二极管中，特别的，绿色和蓝色发光二极管最容易受静电放电和脉冲的影响。为解决这种弱点，绿色和蓝色发光二极管需要分别与两个齐纳二极管按照背靠背方式(reverse-polarity manner)连接。
传统的三色发光二极管封装的一种实例在图1a中显示，1a是一个平面视图，示出了传统三色发光二极管的结构，指定为参考数字10，有六个端子。
如图1a所示，传统三色发光二级管10的衬底11包含形成于它们一个边缘的第一到第三阳极端子图形A1，A2和A3，形成于相对边缘的第一到第三阴极端子图形C1，C2和C3，分别从第一和第三阳极端子图形A1和A3上延伸出齐纳二极管安装图形P1和P3和一个从第二阴极端子图形C2上延伸出的发光二极管安装图形P2
发光二极管安装图形P2与红色，绿色和蓝色发光二极管14，12和15一起安装。两个齐纳二极管安装图形P1和P2分别与齐纳二极管16和17一起安装。齐纳二极管16和17分别与绿色和蓝色发光二极管12和15以背靠背方式连接，为了解决绿色和蓝色发光二极管12和15易受静电放电和脉冲影响的缺点。
这样一种封装的排列结构也可以用如图1b所示的等效电路图表示。从图1a和1b中可以看到，传统的三色发光二极管封装10包含了六个端子，而且进一步包含了两个齐纳二极管来解决易受静电放电和脉冲影响的问题。这就增加了安装在衬底11上的图形数量，从而增加了衬底11的交叉可组合区域。
如上所述，传统的三色发光二级管封装因为增加的齐纳二级管和图形数量的增加，在它的小型化上有很多困难。特别的，因为至少两个分别以背靠背方式连接到绿色和蓝色发光二极管上的齐纳二极管不得不被额外的安装到有有限的交叉可组合区域的衬底上，在端子的电路图形和安装的齐纳二极管的集成方面就有了很多限制。
为了解决上述问题，并且增加设计的自由程度和达到封装的小型化，当然，省略掉齐纳二极管可以被考虑为一个选择。但是，如上所述，因为绿色和蓝色发光二极管很容易受到静电放电和脉冲的影响，省略掉齐纳二极管可能会造成相应二极管的故障，从而造成包括丧失发光功能的更严重的问题。
因此，需要完成一种新的多色发光二极管结构，可以即使在包含绿色和蓝色放光二极管的情况下仍可完成封装的小型化，并且在考虑到包括放射的交叉可组合区域的多种要求的情况下提高设计的自由程度。
发明内容
因此，本发明在考虑到上述问题的情况下被做出，并且，本发明的目的是提供一种多色发光二极管封装，这种封装可以通过应用一种新建造的有两个齐纳二极管的齐纳二极管芯片的优点来实现小型化，同时减少端子数量。
本发明的另一目的是提供一种多色的发光二极管封装，可以扩大使用单一的齐纳二极管芯片的最优化设计范围，从而提高它的包括放射等的多种性能。
依照本发明，以上和其他目的可由提供一种至少有三个发光二极管安装于其上的多色发光二级光封装来实现，包括：衬底，它的上表面形成有包括三个第一端子，单一的第二端子的图形；至少三个发光二极管中的第一和第二发光二极管，该第一第二发光二极管被安装在从第二端子延伸出的导电安装图形上，并且都在他们的上表面形成有第一和第二电极；以及有两个齐纳二极管的单一齐纳二极管芯片，齐纳二极管芯片被安装在导电安装图形上，并且在其下表面上形成有第二电极，而且在其上表面上形成有两个第一电极，其中，所述的第一发光二极管的第二电极和单一齐纳二极管芯片中具有的第一电极被被连接到相关的第一端子中的一个，第二发光二极管的第二电极和单一齐纳二极管芯片中具有的另一个第一电极被连接到另一个相关的第一端子。
优选的，第一和第二发光二极管可分别为绿色和蓝色发光二极管。
优选的，在至少三个发光二极管中的剩余的另一个放光二极管可以为红色发光二极管，在其上表面形成有第一电极，并且在其下表面形成有第二电极。在这种情况下，红色的发光二极管可被安装在衬底上，使得它被放置在从在三个第一端子当中剩余的那个第一端子中延伸出的导电安装图形上，它并没有与单一齐纳二极管芯片的第一电极连接，并且红色发光二极管的第二电极可以与第二端子或从第二端子上延伸出的安装图形连接。
此外，至少三个发光二极管中剩余的另一个可为红色发光二极管，在其上表面形成有第二电极，在其下表面形成有第一电极。在这种情况下，红色的发光二极管可被安装在衬底上，使得它被放置在从第二端子中延伸出的一个导电安装图形上，红色发光二极管的第二电极可以与在三个第一端子当中剩余的那个第一端子连接，这个端子并没有与单一齐纳二极管芯片的第一电极相连。
优选的，本发明中使用的单一齐纳二极管芯片可以包含第一导电衬底，在其下表面形成有第二电极，和两个第二导电掺杂区域，定义在第一导电衬底的上部，同时彼此分开，每一个第二导电掺杂区域在其上表面形成有第一电极中的一个。
如上所述，依照本发明，可能提供使用单一齐纳二极管芯片的多种最优化设计解决方案。
依照多种的最优化设计解决方案，优选的，从第二端子延伸出的安装图形可以被放置在衬底的中心区域，并且第一端子和第二端子可以被放置在衬底的两个边缘处。
优选的，红色，蓝色和绿色发光二极管可以被安排为一个三角形图形中，在这种情况下，单一齐纳二极管芯片可以被优选地放置在邻近三角形图形的蓝色和绿色发光二极管处。
依照本发明涉及的多色发光二极管的详细的排列结构，优选的，两个分别连接到两个单一齐纳二极管芯片的第一电极的第一端子，可以被分别放置在邻近蓝色和绿色发光二极管的衬底的两个边缘处，剩余的另一个第一端子和第二端子可以被分别放置在邻近红色发光二极管的衬底的两个边缘处。
优选的，第一端子可以为阴极端子，并且第二端子可以为阳极端子。
附图说明
本发明的以上和其它目的，特征和优点将通过以下结合相应附图的详细的说明而更加清楚的理解，其中：
图1a是一个平面视图，示出了现有技术中的多色发光二极管封装；
图1b是一个图1a所示的多色放光二极管封装的等效电路图；
图2a是一个平面视图，示出了依照本发明的一个优选实施例的多色发光二极管封装的结构；
图2b是图2a所示的多色发光二极管封装的等效电路图；
图3a和3b分别是侧视截面图和平面视图，示出了本发明中使用的一个有两个齐纳二极管的齐纳二极管芯片；以及
图4是一个平面视图，示出了依照本发明另一个优选实施例的多色发光二极管封装的结构。
具体实施方式
图2a是一个平面视图，示出了依照本发明的一个优选实施例的多色发光二极管封装的结构，指定为参考数字20。图2b是图2a所示的多色发光二极管封装的等效电路图。
如图2a所示，本发明的多色发光二极管封装20包括包含一个阳极端子A和三个阴极端子C1，C2和C3的4个端子、多色发光二极管封装20可以包含一个红色发光二极管24，一个绿色放光二极管22和一个蓝色放光二极管25。
红色发光二极管24在其上表面形成有第一电极(显示为圆形)，并且在其下表面形成有第二电极(没有显示)。蓝色发光二极管25和绿色发光二极管22中的每一个被构造为使得在其上表面上形成有第一电极(显示为一个圆形)和第二电极(在绿色发光二极管22的情况下为显示为方形，或在蓝色发光二极管25的情况下显示为扇形)。
本发明的多色发光二极管封装进一步包含包括两个齐纳二极管26a和26b的单一齐纳二极管芯片26。单一的齐纳二极管芯片26可以在其下表面形成有第二电极(没有显示)，并且在其上表面形成有两个第二电极(显示为圆圈)。单一齐纳二极管芯片26可以用将两个不同的导电掺杂区域形成于一个单一导电衬底来制造。本发明中使用的单一齐纳二极管芯片26的结构和制造方法将在接下来参照图3a和3b详细介绍。
依照本实施例，红色，绿色和蓝色发光二极管24，22和25以及单一齐纳二极管芯片26提供的第一电极和第二电极，可分别为阳极电极和阴极电极，反之亦然。
考虑到形成于多色发光二极管封装20的衬底21的导电图形，阳极端子A和第一阴极端子C1可以形成于衬底21的一个边缘，第二和第三阴极端子C2和C3可以形成于衬底21的另一个边缘。
通常的，齐纳二极管被安装在分立的导电安装图形上，但是本发明中的单一齐纳二极管芯片26随同绿色和蓝色发光二极管22和25一起被安装在从阳极端子A中延伸出的安装图形P1上。此外，尽管红色发光二极管24的位置可按照需求自由改变，依照本实施例，红色发光二极管24被安装在从第三阴极端子C3中延伸出的安装图形P2上面，它没有和单一齐纳二极管芯片26的第一电极连接。
如上所述，依照本实施例，当两个分立的齐纳二极管26a和26b被组合到一个单一齐纳二极管芯片26上的时候，它们可以和绿色和蓝色发光二极管22和25一起被安装到单一的安装图形P1上。此外，因为阳极端子A作为普通端子，端子的总数量可被减少到4个。因此，可能将需要来安装端子和齐纳二极管的空间减到最小，从而达成封装的小型化。
考虑到如图2a所示的二极管和端子的各自的连接结构，红色发光二极管24被安装在从第三阴极端子C3延伸出的安装图形P2上，以便位于其下表面的第二电极被连接到第三阴极端子C3上，并且，在它的上表面的第一电极被通过一个导线连接到阳极端子A上。绿色和蓝色发光二极管22和25被安装到从阳极端子A上延伸出的安装图形P1上，从而绿色发光二极管22的第一和第二电极被分别通过导线连接到阳极端子A和第一阴极端子C1上，并且，绿色发光二级管25的第一和第二电极被分别通过导线连接到阳极端子A和第二阴极端子C2上。
尽管蓝色发光二极管的第一电极被显示为连接到安装图形P1上，因为导电安装图形P1从阳极端子A上延伸出，可以理解蓝色放光二极管25的第一电极实质上是被连接到阳极端子A上。
单一齐纳二极管芯片26的齐纳二极管26a和26b分别被安装在和阳极端子A连接的安装图形P1上，使得他们分别与绿色和蓝色发光二极管22和25以背靠背方式相连接。在这种情况下，形成于单一的齐纳二极管芯片26的下表面的第二电极被电连接到阳极端子A上，并且，在所述绿色和蓝色发光二极管22和25的第二电极分别与第一和第二阴极端子C1和C2连接的状态下，两个形成于它的上表面的第一电极被分别连接到第一和第二阴极端子C1和C2上。
如图2a所示的实施例的电路结构被显示于图2b，如图2b所示，阳极端子A作为一个普通端子，阴极端子C1，C2和C3用来分别响应于红色，绿色和蓝色发光二极管24，22和26，使得分别施加到阴极端子C1，C2和C3的电压可控，从而放射出需要的颜色。
本发明使用的单一齐纳二极管芯片26考虑到封装结构被安装为单一的二极管，但实质上作用为两个齐纳二极管。因此，考虑到等效电路，单一齐纳二极管芯片26可被视为两个分别以背靠背方式与绿色和蓝色发光二极管22和25连接的齐纳二极管26a和26b。
依照本发明的单一齐纳二极管芯片可以将两个分立的彼此分开的第二掺杂区域组合到一个单一的第一导电衬底上来制造。图3a和3b示出了有两个齐纳二极管的单一齐纳二极管芯片的一个实例，可以应用于本发明。
图3a和3b分别是一个侧视截面图和一个平面视图，示出了依照本发明的有两个齐纳二极管的单一齐纳二极管芯片
参考图3a和3b，单一齐纳二极管芯片包含第一导电衬底31，其下表面形成有第一电极36，以及在第一导电衬底31的上部分具有的同时彼此分割的第二导电掺杂区域32a和32b。在第二导电掺杂区域32a和32b上，两个第二电极35a和35b分别形成于其上表面。为了使得形成于第二导电掺杂区域32a和32b的上表面的两个第二电极35a和35b被电学的彼此分开，用某种材料，比如氧化物和氮化物制造的电绝缘结构33被提供于两个第二电极35a和35b之间。此外，为了允许第二电极35a和35b的一部分暴露在外从而保护二极管，钝化层38可被部分的形成于第二电极36a和35b上。第一导电衬底31包含一个有低掺杂浓度的第一导电衬底层，以及形成在高掺杂浓度的第一导电衬底层上的第一导电外延层。第二导电掺杂区域32a和32b可以被形成于第一导电外延层的两个区域。在这种情况下，电绝缘结构33可能延伸到有高掺杂浓度的第一导电外延层。
如上所述，依照本发明，可以获得有两个齐纳二极管的单一齐纳二极管芯片，通过将两个第二电极35a和35b彼此分开的同时共享第一电极31来减小尺寸。
图4是一个平面视图，示出了依照本发明的另一个优选实施例的一个多色发光二极管封装的结构，指定为参考数字40。
本实施例仅需要一个安装图形，使得为组成这样一个图案图形的截面区域的减少。此外，本实施例提供了一种设计解决方案能够最大化有一个高热传导性的导电图形的发射特性，通过增加发光二极管安装于其上的图形的截面区域来实现。
与图2a所示的封装20相似，图4所示的多色发光二极管40被形成为有单一的阳极端子A和三个阴极端子C1，C2和C3。封装40中的红色发光二级管44和在其上表面形成有第二电极(显示为一个方形)，并且在其下表面形成有第一电极(没有显示)。封装40中的绿色和蓝色发光二极管42和45被构造为使得它们的第一电极(显示为圆形)和它们的第二电极(在绿色放光二极管42的情况下，显示为方形，在蓝色发光二极管的情况下显示为扇形)形成于其上表面。
为了保护绿色和蓝色发光二极管42和45免受静电放电和脉冲电压的影响，本发明实施例的封装40包含含有两个齐纳二极管46a和46b的单一齐纳二极管46。单一齐纳二极管芯片46可以在其下表面形成有单一的第二电极(没有显示)，并且在其上表面形成有第一电极(显示为圆形)。
在本实施例中，在红色，绿色和蓝色发光二极管44，42和45中提供的第一电极和第二电极，以及单一齐纳二极管芯片46，可分别为阳极电极和阴极电极，反之亦然。
考虑到形成于多色发光二极管封装40的衬底41的导电图形，阳极端子A和第一阴极端子C1可以形成于衬底41的一个侧边缘，并且，第二和第三阴极端子C2和C3可以形成于衬底41的另一个侧边缘。
所有元件，即，红色，绿色和蓝色放光二极管44，42，45和单一齐纳二极管芯片46被安装在从阳极端子A上延伸出的安装图形P上。红色发光二极管44被安装在从阳极端子A上延伸出的安装图形P上，使得在它的下表面具有的第一电极与阳极端子A连接，并且，在它的上表面提供的第二电极与第三阴极端子C3通过导线连接。绿色和蓝色放光二极管42和45被安装在从阳极端子A上延伸出的安装图形P上，使得绿色发光二极管42的第一和第二电极分别与阳极端子A和第一阴极端子C1通过导线连接，并且蓝色发光二极管45的第一和第二电极分别与阳极端子A和第二阴极端子C2通过导线连接。
单一齐纳二极管芯片46的齐纳二极管46a和46b被安装在和阳极端子A连接的安装图形P上，使得他们分别与绿色和蓝色放光二极管42和45以背靠背方式连接。在这种情况下，在所述绿色和蓝色发光二极管42和45的第二电极分别与第一和第二阴极端子C1和C2连接的状态下，形成于单一齐纳二极管芯片46的下表面的第二电极和阳极端子A电连接，形成于它的上表面的两个第一电极与第一和第二阴极端子C1和C2分别连接。
当制造本实施例的封装40，以便它的元件有和图形形状相同的尺寸，对图2a所示的封装20同样如此的时候，图4所示的安装图形P有一个实质上与图2a中所示的安装图形P1和P2的总大小相等的尺寸。因此，在它的上面安装了有放射功能的发光二极管42，44和45的安装图形P的尺寸被相对的增大了，因而提高了其相对于图2所示的实施例的放射特性。
从上面的说明可以看到，本发明的优点在于，此封装可以在根据用户的要求做出各种设计的同时实现相对于现有技术的小型化。
从上述描述可明显看到，本发明提供了一种多色发光二极管封装，考虑到依照用户需要的包括放射截面区域等的各种需要，可以实现小型化，同时通过使用齐纳二极管保护在它里面具有的绿色和蓝色发光二极管免受静电放电和脉冲电压的影响，并且提到了设计的自由程度。
尽管本发明的优选实施例为说明用途而公开，在不脱离以下权利要求所公开的本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以做出各种修改，添加和替代。
Claims (10)
1.一种多色发光二极管封装，其上安装有至少三个发光二极管，包括：
衬底，在其上表面形成有包含三个第一端子和单一的第二端子的图形；
至少三个发光二极管中的第一和第二发光二极管，该第一和第二发光二极管安装在从第二端子延伸出的导电安装图形上，并且在其上表面都形成有第一和第二电极；以及
有两个齐纳二极管的单一齐纳二极管芯片，此齐纳二极管芯片被安装在导电安装图形上，并且在其下表面形成有第二电极，并且在其上表面形成有两个第一电极；
其中，所述的第一发光二极管的第二电极和在单一齐纳二极管芯片中的第一电极中的一个被连接到相关的第一端子中的一个，并且，第二发光二极管的第二电极和在单一齐纳二极管芯片中的第一电极中的另一个被连接到相关的第一端子中的另一个上。
2.根据权利要求1中所述的封装，其中所述第一和第二发光二极管分别为绿色和蓝色发光二极管。
3.权利要求2中所述的封装，其中：
至少三个发光二极管中剩余的另一个发光二极管是红色发光二极管，在其上表面形成有第一电极，并且在下表面形成有第二电极；
红色发光二极管被安装在衬底上，使得它被放置在从三个第一端子中剩余的另一个第一端子延伸出的导电安装图形上，它没有与单一齐纳二极管芯片的第一电极连接；以及
红色发光二极管的第二电极与第二端子或从第二端子延伸出的安装图形相连接。
4.权利要求2中所述的封装，其中：
至少三个发光二极管中剩余的另一个发光二极管是红色发光二极管，在其上表面形成有第二电极，并且在其下表面形成有第一电极；
红色发光二极管被安装在衬底上，使得它被放置在从第二端子中延伸出的导电安装图形上，以及
红色发光二极管的第二电极被连接到三个第一端子中剩余的另一个第一端子延伸出的导电安装图形上，它没有与单一齐纳二极管芯片的第一电极连接。
5.根据权利要求1所述的封装，其中所述单一的齐纳二极管芯片包括第一导电衬底，在其下表面形成有第二电机，以及两个定义在第一导电衬底的上部分的同时彼此分开的第二导电掺杂区域，每一个第二导电掺杂区域在其上表面形成有一个第一电极。
6.根据权利要求1所述的封装，其中所述从第二端子延伸出的安装图形被放置在衬底的中心区域，并且第一端子和第二端子被放置在衬底的两个边缘。
7.根据权利要求2所述的封装，其中所述红色，蓝色和绿色发光二极管被安排在三角形图形中。
8.根据权利要求7所述的封装，其中所述单一齐纳二极管放置在邻近三角形图形的蓝色和绿色发光二极管处。
9.根据权利要求8所述的封装，其中：
分别与单一齐纳二极管芯片的两个第一电极连接的两个第一端子，被分别放置在与蓝色和绿色发光二极管相邻的衬底的两个侧边缘；并且
剩余的另一个第一端子和第二端子被分别放置在与红色发光二极管相邻的衬底的两个侧边缘。
10.根据权利要求1所述的封装，其中所述第一端子是阴极端子，并且第二端子是阳极端子。
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