TW201322437A - 高電壓交流發光二極體結構 - Google Patents

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Wei-Tai Cheng
Ming-Hung Chen
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Abstract

本發明為一種高電壓交流發光二極體結構，其包括：電路基板；以及複數個高壓LED晶片。高壓LED晶片包括：第一基材；黏著層；第一歐姆連接層；磊晶層；第一絕緣層；至少二第一導電板；至少二第二導電板；以及第二基材。藉由本發明的實施，可以以晶圓級製程的高壓LED晶片結合較低成本的電路基板，以製作出體積小之高電壓交流發光二極體結構。

Description

高電壓交流發光二極體結構
本發明為一種高電壓交流發光二極體結構，特別為一種應用於照明用之高電壓交流發光二極體結構。
美國專利公告第6,853,011號，揭露了一種發光磊晶層結構，其一端包括有一吸光型的臨時基材，而另一端藉由苯環丁烯黏著一透光的透明基材。然後將吸光型臨時基材之部份被移除。接著發光二極體結構形成一連接通道以連接第一歐姆接觸電極，以及形成一絕緣溝槽以將發光二極體結構之作用層分離成兩個部分。然後，一第二歐姆接觸電極形成在披覆層上、一接合金屬層充填於第一通道內並成功的形成在第二歐姆接觸電極上。因為兩個接合金屬層具有相同的高度，因此所產生的發光二極體結構能更方便的適用於覆晶結構中。
美國專利公告第6,998,642號，揭露了一種具有二個發光二極體在串聯狀態下之半導體結構。上述半導體結構包括了兩個具有相同堆疊結構的發光二極體，並且藉由絕緣溝槽使兩者隔離。上述堆疊結構從底部起形成一導熱基材；一絕緣保護層；一金屬黏著層；一反射保護層；一P型歐姆連接磊晶層；一上披覆層；一作用層以及一下披覆層。屬於兩個發光二極體之兩個P型歐姆接觸金屬電極，被形成於一個介於反射保護層及歐姆接觸磊晶層間的介面上，並且被埋設於反射保護層內。
然而美國專利公告第6,853,011號雖然可以應用於覆晶結構中，但若無第二基材(submount)，則無法進行兩個發光二極體間之連接，且在作覆晶製程時，需要處理多個晶片，增加製程複雜度。美國專利公告第6,998,642號雖然可以進行兩顆發光二極體間的電性連接，但是利用金屬進行接合，必須藉由複雜的製程方能達成，因此在生產效能及成本上均易產生問題。
以上習知技術，使用的發光二極體大多是以非晶圓級製程製造的一般二極體，並且未考量到將多顆發光二極體進行串聯、並聯或串並聯以符合使用之需求，因此如何達到以簡單便利之方式製造高電壓交流的發光二極體實為一重要課題。
本發明為一種高電壓交流發光二極體結構，其包括：電路基板；以及複數個高壓LED晶片。高壓LED晶片包括：第一基材；黏著層；第一歐姆連接層；磊晶層；第一絕緣層；至少二第一導電板；至少二第二導電板；以及第二基材。本發明係要以晶圓級製程的高壓LED晶片結合較低成本的電路基板，以製作出體積小之高電壓交流發光二極體結構。
本發明提供一種高電壓交流發光二極體結構，其包括：一電路基板；以及複數個高壓LED晶片，固設且電性連接於電路基板上並藉由電路基板使該些高壓LED晶片形成一串聯電路，又每一高壓LED晶片包括：一第一基材，具有一第一表面及一第二表面；一黏著層，形成於第一表面上；至少二第一歐姆連接層，形成於黏著層上；至少二磊晶層，任二磊晶層間形成有一第一溝槽，每一磊晶層具有：一下披覆層，形成於一第一歐姆連接層上；一作用層，形成於下披覆層上；以及一上披覆層，形成於作用層上；一第一絕緣層，覆蓋於每一第一歐姆連接層及每一上披覆層其裸露之表面，且形成於任二第一歐姆連接層間，第一絕緣層於每一上披覆層及每一第一歐姆連接層其裸露部處，分別形成有一第一開孔及一第二開孔；至少二第一導電板，分別形成於每一第一開孔內，且電性連接於一上披覆層；至少二第二導電板，分別形成於每一第二開孔內，且電性連接於一第一歐姆連接層；以及一第二基材，其具有一第三表面，第三表面形成有至少二第三導電板及至少二第四導電板，又第二基材形成有複數條電路結構，用以電性連接該些第三導電板及該些第四導電板，且每一第三導電板及每一第四導電板分別藉由焊點電性連接於相對應之第一導電板及第二導電板，又第一基材為一透明基材且黏著層為一透明黏著層，且第三表面上於第三導電板及第四導電板以外之部位形成有一反射層。
本發明又提供一種高電壓交流發光二極體結構，其包括：一電路基板；以及複數個高壓LED晶片，固設且電性連接於電路基板上並藉由電路基板使該些高壓LED晶片形成一串聯電路，又每一高壓LED晶片包括：一第一基材，具有一第一表面及一第二表面；一黏著層，形成於第一表面上；至少二第一歐姆連接層，形成於黏著層上；至少二磊晶層，每一磊晶層具有：一下披覆層，形成於一第一歐姆連接層上；一作用層，形成於下披覆層上；一上披覆層，形成於作用層上；以及一第二溝槽，垂直貫穿上披覆層及作用層，又局部貫穿下披覆層；一第二絕緣層，覆蓋於每一上披覆層上，並形成於任二磊晶層及任二第一歐姆連接層間，第二絕緣層於上披覆層上及第二溝槽內側，分別形成有一第三開孔及一第四開孔；至少二第五導電板，分別形成於每一第三開孔內，且電性連接於一上披覆層；以及至少二第六導電板，分別形成於每一第四開孔內，其具有向下延伸之一延伸部，延伸部垂直貫穿磊晶層，且電性連接於第一歐姆連接層。
藉由本發明的實施，至少可達到下列進步功效：
一、可以以晶圓級製程的高壓LED晶片結合較低成本的電路基板，以製作出體積小之高電壓交流發光二極體結構。
二、可以更容易且快速形成高電壓交流發光二極體結構。
三、可以組合出更具多樣性的高電壓交流發光二極體結構。
為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。
第1A圖為本發明實施例之一種高電壓交流發光二極體結構示意圖。第1B圖為本發明實施例之一種串聯等效電路圖。第2A圖為本發明實施例之一種串聯後又並聯之等效電路態樣一。第2B圖為本發明實施例之一種串聯後又並聯之等效電路態樣二。
如第1A圖所示，本實施例為一種高電壓交流發光二極體結構100，其包括：一電路基板200；以及複數個高壓LED晶片300。其中高壓LED晶片300係代表以下不同實施例之高壓LED晶片301及高壓LED晶片302。
電路基板200，其可以為一鋁基板或一陶瓷基板，當高壓LED晶片300結合於電路基板200時，電路基板200體積要比高壓LED晶片300大上許多，因此可以藉由電路基板200提供高壓LED晶片300所需的電路連接，進而設計出多樣性的串並聯電路，所以可以更容易且快速的組合出更具多樣性的高電壓交流發光二極體結構100。
除了提供電路連接外，電路基板200同時也提供散熱的功能。再者，當電路基板200為一陶瓷基板時，陶瓷基板的基板內可以進一步設有複數條導熱柱或複數條導電柱，以使高壓LED晶片300工作產生的熱能有效的傳遞，同時也使高壓LED晶片300的電極能順利的延伸到陶瓷基板的另一側面。
如第1B圖所示，複數個高壓LED晶片300，固設且電性連接於電路基板200上並藉由電路基板200提供的多樣化電路連接，使多個高壓LED晶片300形成一串聯電路400，當高壓LED晶片300為交流形式之高壓LED晶片300時，更可成為高電壓交流發光二極體結構100，此為本實施例之串聯電路400最基本態樣。
如第2A圖及第2B圖所示，除了上述的為最基本態樣外，還可以將任二個高壓LED晶片300進一步彼此相互並聯，使串聯電路400又進一步具有至少一並聯電路，或者亦可使串聯電路400進一步又並聯至少一串聯電路400，藉此以組合出多樣的高電壓交流電路。
以下將詳述高壓LED晶片300的結構，並且在以下各實施例中，高壓LED晶片300的各層結構係以習知之半導體成型技術加以製造，其細節將不再贅述。又為避免冗長的描述，特將『蝕刻製程』或『蝕刻方式』等用詞，定義為涵蓋整個完整黃光製程的簡稱。又高壓LED晶片300可形成多維之陣列，並非限定於實施例中之數量，以上合先敘明。
【高壓LED晶片300第一實施例】
第3圖為本發明實施例之一種高壓LED晶片，其完成單元分割後之剖視圖。第4A圖為第3圖進行第一次蝕刻前之製作方法實施例圖。第4B圖為第4A圖完成後再次進行第二次蝕刻之製作方法實施例圖。第5圖為第3圖進一歩完成第一絕緣層及導電板後之剖視實施例圖。第6A圖為本發明實施例之一種高壓LED晶片進一歩結合一第二基材之剖視圖。第6B圖為第6A圖之俯視實施例圖。第6C圖為第6A圖之等效電路圖。第7A圖為本發明之一種高壓LED晶片，其進一歩形成一第一導體層之剖視實施例圖。第7B圖為第7A圖之俯視實施例圖。
一般高壓LED晶片300的製造，係以半導體製程方式，將尚未進行單元分割及未完成其它絕緣層及導電板之前製程高壓LED晶片形成於一晶圓(wafer)上。但實際高壓LED晶片300應用時，由於晶圓厚度過厚且具有不透光的特性，因此無法加以應用而必須去除。所以晶圓只是製造高壓LED晶片300過程中一臨時性的基材，也就是臨時基材。
一般去除臨時基材的方法中，蝕刻方式是最常使用的一種，為了保護高壓LED晶片300於蝕刻過程中，不會因蝕刻過度而造成高壓LED晶片300的損傷，因此會設置一蝕刻終止層。蝕刻終止層在晶圓蝕刻的過程中，大部分亦會被蝕刻掉，藉由蝕刻終止層的作用，可以達到保護高壓LED晶片300之功效。完成上述製程後，即可產生前製程之高壓LED晶片。如第3圖至第7B圖所示，本實施例為一種高壓LED晶片301，其包括：一第一基材21、一黏著層22、至少二第一歐姆連接層23、至少二磊晶層24、一第一絕緣層25、至少二第一導電板26以及至少二第二導電板27。
第一基材21，具有一第一表面211及一第二表面212，第一基材21主要係用以支撐整個高壓LED晶片301。第一基材21可以為一單晶體、一多晶體或一非晶體結構之基材，例如玻璃(glass)、藍寶石(sapphire)、碳化矽(SiC)、磷化鎵(GaP)、磷砷化鎵(GaAsP)、硒化鋅(ZnSe)、硫化鋅(ZnS)或硒硫化鋂(AmSSe)...等材料所製成之基材。此外，第一基材21可以為一透明基材或一非透明基材，其主要係依照高壓LED晶片301之出光方向或反射層之設計而考量，若要同時引導出向上/向下的雙向出光，則第一基材21必須為一透明基材。
黏著層22，形成於第一表面211上，其用以結合第一基材21及第一歐姆連接層23。黏著層22係可選自一苯環丁烯(B-staged benzocyclobutene,BCB)、一環氧樹脂(epoxy)、一矽膠(silicone)、一聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacry,PMMA)、一聚合物(polymer)及一旋轉塗佈玻璃(Spin-on glass,SOG)...等其中之一種材質。黏著層22可以為一透明黏著層22或一非透明黏著層22，其亦依照高壓LED晶片301之出光方向或反射層之設計而考量，若要同時引導出向上/向下雙向出光，則黏著層22必須為一透明黏著層22。
如第3圖所示，發光二極體28係包括第一歐姆連接層23及磊晶層24，其均設置於相同的第一基材21及黏著層22上，因此單元分割僅需針對第一歐姆連接層23及磊晶層24進行分割，並形成例如A1、A2、A3...等單元。
如第4A圖所示，第一歐姆連接層23形成於黏著層22上，第一歐姆連接層23可以為一P型歐姆連接層，而且原本在晶圓上成型之第一歐姆連接層23，其可藉由蝕刻方式，以區分出不同的單元。
如第3圖所示，磊晶層24，其為一發光二極體28單體，其亦藉由蝕刻的方式以區分出不同的單元。磊晶層24亦藉由蝕刻製程以形成第一溝槽291。第一溝槽291的形成，將使得第一歐姆連接層23產生一局部裸露的裸露部231，因而能方便第二導電板27的設置，也因為第二導電板27的設置，所以不同單元的發光二極體28，能方便的進行串/並聯的設計，因而使得高電壓的發光二極體28得以輕易的製成。
如第3圖、第4A圖及第4B圖所示，第一歐姆連接層23的單元分割及第一溝槽291的製作，可以藉由不同的蝕刻步驟達成之。在眾多蝕刻步驟中，第一次蝕刻，係先蝕刻出與兩個第一歐姆連接層23間相同大小及相對位置的缺口，第二次蝕刻，係於第一次蝕刻後再蝕刻出第一溝槽291的大小，此種方式可使製程較為簡便。
如第5圖所示，每一磊晶層24，其至少具有：一下披覆層241、一作用層242以及一上披覆層243。每一下披覆層241，形成於一第一歐姆連接層23上，下披覆層241係可以為一P型磷化鋁銦鎵(AlGaInP)披覆層。作用層(active layer)242，形成於下披覆層241上，其可以為一單異質結構(Single Hetero-structure,SH)、一雙異質結構(Double Hetero-structure,DH)或一多量子阱結構(Multiple Quantum Wells,MQW)。上披覆層243，形成於作用層242上，上披覆層243可以為一N型磷化鋁銦鎵披覆層。上披覆層243與第一導電板26間，亦可進一歩形成有一第二歐姆連接層292。
第一絕緣層25係例如氧化矽(SiO)之材質，其覆蓋於每一第一歐姆連接層23及每一上披覆層243其裸露之表面，並形成於任二第一歐姆連接層23間。藉由第一絕緣層25的設置，除了可使不同單元的發光二極體28完全隔離不互相影響外，亦可確保發光二極體28不受外界環境，例如：水氣或濕氣的影響而減損壽命。
第一絕緣層25於每一上披覆層243及每一第一歐姆連接層23其裸露部231處，分別形成有一第一開孔251及一第二開孔252，第一開孔251及第二開孔252係於第一絕緣層25製作完成後，再以蝕刻方式加以製成。
第一導電板26，分別形成於每一單元的第一開孔251內，且電性連接於相對應的上披覆層243。第二導電板27，分別形成於每一單元的第二開孔252內，且電性連接於相對應的第一歐姆連接層23。藉由第一導電板26及第二導電板27之設置以提供電力，使得磊晶層24能接收電力產生發光之作用。
當高壓LED晶片301設計成一面上(face up)結構時。此時將第一基材21設計為一透明基材，且將黏著層22設計為一透明黏著層22，並且於第一基材21之第二表面212上形成一反射層(圖未示)，將可藉由反射層將磊晶層24所發之光進行反射，如此可使高壓LED晶片301達到較佳的出光效率。除此之外，亦可只將黏著層22設計成為一透明黏著層22，並且將反射層(圖未示)形成於第一基材21與黏著層22之間，如此亦可達到光反射之作用，同樣的使得高壓LED晶片301達到較佳的出光效率。
如第6A圖至第6C圖所示，高壓LED晶片301，進一步包括一第二基材50，如此可產生一覆晶結構(flip-chip)。在覆晶結構中，第一基材21為一透明基材且黏著層22為一透明黏著層22。第二基材50其至少具有一第三表面51，第三表面51形成有至少二第三導電板52及至少二第四導電板53，每一第三導電板52及第四導電板53，分別藉由焊點60電性連接於相對應之第一導電板26及第二導電板27。
第三導電板52及第四導電板53間，除了可以直接將導電板之面積擴大，而使彼此互相電性連接外，亦可於第二基材50形成有複數條電路結構(圖未示)，以使第三導電板52及第四導電板53間電性連接。藉由上述之連接方式可形成複雜的電路結構。使用第二基材50的優點，將使得不同發光二極體28間的串/並電路得以在第二基材50上進行。由於第二基材50的面積及厚度可以有較大的彈性，因此足以應付非常複雜的電路結構。當複雜的電路結構可以實踐時，高壓LED晶片301的應用將更具多樣性。
第二基材50可以為一矽基材(silicon substrate)、一印刷電路板/印刷電路多層板(Printed Circuit Board,PCB)或一陶瓷基材(ceramic substrate)。例如：氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、氧化鈹(BeO)、低溫共燒多層陶瓷(Low Temperature Cofired Ceramic,LTCC)或高溫共燒多層陶瓷(High Temperature Cofired Ceramic,HTCC)...等基材。
在覆晶結構的設計中，為了使發光二極體28有較佳的出光效率，可於第二基材50的第三表面51上，於第三導電板52及第四導電板53以外之部位，進一歩形成一反射層。亦可於第一絕緣層25上，也就是第一絕緣層25裸露之表面上形成有一反射層。
上述之各個反射層，係可選自於一鋁(Al)、一銀(Ag)及一金(Au)...等其中之一材質加以製成。製作反射層時必須注意，若反射層為一導電材質時，反射層不能與第三導電板52或第四導電板53接觸，亦不能與第一導電板26或第二導電板27接觸，而且反射層最好能與各個導電板保持一定的間隙，以避免各個導電板間產生短路的現象。
如第7A圖及第7B圖所示，高壓LED晶片301，其進一包括一第一導體層293，其形成有至少一條導體並覆蓋於第一絕緣層25上，且每一導體之兩端分別電性連接於不同單元之第二導電板27及第一導電板26。如此將可輕易的將不同的發光二極體28進行串聯/並聯。藉由第一絕緣層25的支撐，使得第一導體層293亦能進行複雜的電路佈局設計。
藉此，可將高壓LED晶片301可藉由反相並聯至少兩個發光二極體28，以構成交流型的高壓LED晶片301，再將交流型的高壓LED晶片301透過電路基板200提供的多樣化電路連接，以構成具有串聯、並聯或串並聯交流型的高壓LED晶片301的高電壓交流發光二極體結構。
【高壓LED晶片第二實施例】
第8圖為本發明之一種高壓LED晶片，已完成單元分割、磊晶層分割及第二溝槽製作後之剖視實施例圖。第9圖為本發明之一種高壓LED晶片進一歩結合一第二基材之剖視實施例圖。第10圖為本發明之一種高壓LED晶片進一歩形成一第二導體層之剖視實施例圖。第11A圖至第11G圖分別為本發明之各種高壓LED晶片之等效電路實施例圖。
如第8圖至第10圖所示，本實施例為一種高壓LED晶片302，其包括：一第一基材21、一黏著層22、至少二第一歐姆連接層23’、至少二磊晶層24、一第二絕緣層31、至少二第五導電板32以及至少二第六導電板33。
本實例之高壓LED晶片302，可以使用類似第一實施例中，將塗有黏著層22之第一基材21與形成於晶圓上的前製程發光二極體28結合。然後再將臨時基材及蝕刻終止層以蝕刻等方式去除，以得到尚未進行單元分割之高壓LED晶片。
第一基材21，具有一第一表面211及一第二表面212，第一基材21主要係用以支撐整個高壓LED晶片302。第一基材21可以為一單晶體、一多晶體或一非晶體結構之基材，例如玻璃、藍寶石、碳化矽、磷化鎵、磷砷化鎵、硒化鋅、硫化鋅或硒硫化鋂...等材料所製成之基材。此外、第一基材21可以為一透明基材或一非透明基材，其主要係依照高壓LED晶片302之出光方向或反射層之設計而考量，若要同時引導出向上/向下的雙向出光，則第一基材21必須為一透明基材。
黏著層22，形成於第一表面211上，其用以結合第一基材21及第一歐姆連接層23’。黏著層22係選自一苯環丁烯、一環氧樹脂、一矽膠、一聚甲基丙烯酸甲酯、一聚合物及一旋轉塗佈玻璃等其中之一材質。黏著層22係可以為一透明黏著層22或一非透明黏著層22，其亦依照高壓LED晶片302之出光方向或反射層之設計而考量，若要同時引導出向上/向下雙向出光，則黏著層22必須為一透明黏著層22。
如第8圖所示，本實施例之每一高壓LED晶片302亦共用第一基材21及黏著層22，因此單元分割亦僅針對第一歐姆連接層23’及磊晶層24進行分割，分割後亦可形成例如A1、A2、A3...等單元。
第一歐姆連接層23’，形成於黏著層22上。第一歐姆連接層23’可以為一P型歐姆連接層。原本在晶圓上成型之第一歐姆連接層23’，其可藉由蝕刻方式，以區分出不同的單元。
磊晶層24，其為一發光二極體單體，其亦藉由蝕刻的方式以區分出不同的單元。每一磊晶層24，其具有：一下披覆層241、一作用層242、一上披覆層243以及一第二溝槽34。
每一下披覆層241，形成於一第一歐姆連接層23’上，下披覆層241為一P型磷化鋁銦鎵披覆層。作用層242，形成於下披覆層241上，其可以為一單異質結構、一雙異質結構或一多量子阱結構。上披覆層243，形成於作用層242上，上披覆層243可以為一N型磷化鋁銦鎵披覆層。
第二溝槽34，係以蝕刻方式加以製成，第二溝槽34垂直貫穿上披覆層243及作用層242，又局部貫穿下披覆層241，藉由第二溝槽34之間隙，可以使第二溝槽34兩側之作用層242、上披覆層243產生電性隔離之作用。為了製程上製造的方便，第二溝槽34可以圍繞的方式形成於第六導電板33的周邊，以使作用層242能被有效的電性隔離，使得第六導電板33之延伸部331能順利的將電力傳導至第一歐姆連接層23’。又為了使後續製程更容易操作，因此於製作第二絕緣層31時，可一併將第二溝槽34內填滿第二絕緣層31。
第二絕緣層31係例如氧化矽之材質，其覆蓋於每一上披覆層243其裸露之表面，並形成於任二磊晶層24及任二第一歐姆連接層23’間。藉由第二絕緣層31的設置，除了可使不同單元的發光二極體完全隔離不互相影響外，亦可確保發光二極體不受外界環境，例如：水氣或濕氣的影響而減損壽命。第二絕緣層31於上披覆層243上及第二溝槽34內側，分別形成有一第三開孔35及一第四開孔36，第三開孔35及第四開孔36係於第二絕緣層31製作完成後，再以蝕刻方式加以製成。
第五導電板32，分別形成於每一第三開孔35內，且電性連接於相對應之上披覆層243。又上披覆層243與第五導電板32間，可再形成一第二歐姆連接層292。第六導電板33，分別形成於每一第四開孔36內，其具有向下延伸之一延伸部331，延伸部331垂直貫穿磊晶層24，且電性連接於相對應之第一歐姆連接層23’。藉由第五導電板32及第六導電板33之設置以提供電力，使得磊晶層24能接收電力產生發光之作用。
當高壓LED晶片302設計成一面上結構時。此時將第一基材21設計為一透明基材，且將黏著層22設計為一透明黏著層22，並且於第一基材21之第二表面212上形成一反射層，將可藉由反射層將磊晶層24所發之光進行反射，如此可使高壓LED晶片302達到較佳的出光效率。除此之外，亦可只將黏著層22設計成為一透明黏著層22，並將反射層形成於第一基材21與黏著層22之間，如此亦可達到光反射之作用，同樣的使得高壓LED晶片302達到較佳的出光效率。
如第9圖所示，高壓LED晶片302，進一步包括一第二基材50，如此可產生一覆晶結構。在覆晶結構中，第一基材21為一透明基材且黏著層22為一透明黏著層22。第二基材50其至少具有一第三表面51，第三表面51形成有至少二第三導電板52及至少二第四導電板53，每一第三導電板52及第四導電板53，分別藉由焊點60電性連接於相對應之第五導電板32及第六導電板33。
第三導電板52及第四導電板53間，除了可以直接將導電板之面積擴大，而使彼此互相電性連接外，亦可於第二基材50形成有複數條電路結構(圖未示)，以使第三導電板52及第四導電板53間電性連接。藉由上述之連接方式可形成複雜的電路結構。使用第二基材50的優點，將使得不同發光二極體間的串/並電路得以在第二基材50上進行。由於第二基材50的面積及厚度可以有較大的彈性，因此足以應付非常複雜的電路結構。當複雜的電路結構可以實踐時，高壓LED晶片302的應用將更具多樣性。
第二基材50係可以為一矽基材、一印刷電路板/印刷電路多層板或一陶瓷基材。例如：氧化鋁、氮化鋁、氧化鈹低溫共燒多層陶瓷或高溫共燒多層陶瓷...等基材。
在覆晶結構的設計中，為了使發光二極體有較佳的出光效率，可於第二基材50的第三表面51上，於第三導電板52及第四導電板53以外之部位，進一歩形成有一反射層。或者亦可於第二絕緣層31上，也就是第二絕緣層31裸露之表面上形成有一反射層。
上述之各個反射層，係可選自於一鋁、一銀及一金...等其中之一材質加以製成。製作反射層時必須注意，若反射層為一導電材質時，反射層不能與第三導電板52或第四導電板53接觸，亦不能與第五導電板32或第六導電板33接觸，而且反射層最好能與各個導電板保持一定的間隙，以避免各個導電板間產生短路的現象。
為了使高壓LED晶片302之各發光二極體間能更輕易的相互連接。或者為了使高壓LED晶片302與第二基材50，結合的更為平整及完整，所有第五導電板32第六導電板33之表面高度，為相同水平之高度，如此將有利於製程上的施作。
如第10圖所示，高壓LED晶片302，進一歩包括一第二導體層37，其形成有至少一條導體並覆蓋於第二絕緣層31上，且每一導體之兩端分別電性連接於不同單元之第五導電板32或第六導電板33。如此將可輕易的將不同的發光二極體進行串聯/並聯。藉由第二絕緣層31的支撐，使得第二導體層37亦能進行複雜的電路佈局設計。
如第11A圖至第11G圖所示，本實施例之高壓LED晶片302，因為有完整之第一絕緣層25及第二絕緣層31，因此可以在各個絕緣層上製作出第11A圖至第11G圖相同或類似之複雜電路，尤其是使用第二基材50而形成覆晶結構時，相關電路之達成又更為容易。
此外，當將高壓LED晶片302可藉由反相並聯至少兩個發光二極體，以構成交流型的高壓LED晶片302，再將交流型的高壓LED晶片302透過電路基板200提供的多樣化電路連接，以構成具有串聯、並聯或串並聯交流型的高壓LED晶片302的高電壓交流發光二極體結構。
除此之外，當高壓LED晶片301、302是直流型的高壓LED晶片301、302時，也可以透過電路基板200提供的多樣化電路連接將至少兩個直流型的高壓LED晶片301、302反向並聯，以構成高電壓交流發光二極體結構。在此泛指的是可透過電路基板200將高壓LED晶片301、302連接成高電壓交流發光二極體結構的任何形式，在此不再對高壓LED晶片301、302連接之方式進行贅述。
惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本發明之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。
100．．．高電壓交流發光二極體結構
200．．．電路基板
300、301、302．．．高壓LED晶片
400．．．串聯電路
20．．．發光二極體結構
21．．．第一基材
211．．．第一表面
212．．．第二表面
22．．．黏著層
23、23’．．．第一歐姆連接層
231．．．裸露部
24．．．磊晶層
241．．．下披覆層
242．．．作用層
243．．．上披覆層
25．．．第一絕緣層
251．．．第一開孔
252．．．第二開孔
26．．．第一導電板
27．．．第二導電板
28．．．發光二極體
291．．．第一溝槽
292．．．第二歐姆連接層
293．．．第一導體層
31．．．第二絕緣層
32．．．第五導電板
33．．．第六導電板
331．．．延伸部
34．．．第二溝槽
35．．．第三開孔
36．．．第四開孔
37．．．第二導體層
50．．．第二基材
51．．．第三表面
52．．．第三導電板
53．．．第四導電板
60．．．焊點
A1、A2、A3．．．單元
第1A圖為本發明實施例之一種高電壓交流發光二極體結構示意圖。
第1B圖為本發明實施例之一種串聯等效電路圖。
第2A圖為本發明實施例之一種串聯後又並聯之等效電路態樣一。
第2B圖為本發明實施例之一種串聯後又並聯之等效電路態樣二。
第3圖為本發明實施例之一種高壓LED晶片，其完成單元分割後之剖視圖。
第4A圖為第3圖進行第一次蝕刻前之製作方法實施例圖。
第4B圖為第4A圖完成後再次進行第二次蝕刻之製作方法實施例圖。
第5圖為第3圖進一歩完成第一絕緣層及導電板後之剖視實施例圖。
第6A圖為本發明實施例之一種高壓LED晶片進一歩結合一第二基材之剖視圖。
第6B圖為第6A圖之俯視實施例圖。第6C圖為第6A圖之等效電路圖。
第7A圖為本發明之一種高壓LED晶片，其進一歩形成一第一導體層之剖視實施例圖。
第7B圖為第7A圖之俯視實施例圖。
第8圖為本發明之一種高壓LED晶片，已完成單元分割、磊晶層分割及第二溝槽製作後之剖視實施例圖。
第9圖為本發明之一種高壓LED晶片進一歩結合一第二基材之剖視實施例圖。
第10圖為本發明之一種高壓LED晶片進一歩形成一第二導體層之剖視實施例圖。
第11A圖至第11G圖分別為本發明之各種高壓LED晶片之等效電路實施例圖。
100．．．高電壓交流發光二極體結構
200．．．電路基板
300．．．高壓LED晶片

Claims (19)

  1. 一種高電壓交流發光二極體結構，其包括：一電路基板；以及複數個高壓LED晶片，固設且電性連接於該電路基板上並藉由該電路基板使該些高壓LED晶片形成一串聯電路，又每一該高壓LED晶片包括：一第一基材，具有一第一表面及一第二表面；一黏著層，形成於該第一表面上；至少二第一歐姆連接層，形成於該黏著層上；至少二磊晶層，任二該磊晶層間形成有一第一溝槽，每一該磊晶層具有：一下披覆層，形成於一該第一歐姆連接層上；一作用層，形成於該下披覆層上；以及一上披覆層，形成於該作用層上；一第一絕緣層，覆蓋於每一該第一歐姆連接層及每一該上披覆層其裸露之表面，且形成於任二該第一歐姆連接層間，該第一絕緣層於每一該上披覆層及每一該第一歐姆連接層其裸露部處，分別形成有一第一開孔及一第二開孔；至少二第一導電板，分別形成於每一該第一開孔內，且電性連接於一該上披覆層；至少二第二導電板，分別形成於每一該第二開孔內，且電性連接於一該第一歐姆連接層；以及一第二基材，其具有一第三表面，該第三表面形成有至少二第三導電板及至少二第四導電板，又該第二基材形成有複數條電路結構，用以電性連接該些第三導電板及該些第四導電板，且每一該第三導電板及每一該第四導電板分別藉由焊點電性連接於相對應之該第一導電板及該第二導電板，又該第一基材為一透明基材且該黏著層為一透明黏著層，且該第三表面上於該第三導電板及該第四導電板以外之部位形成有一反射層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之高電壓交流發光二極體結構，其中該電路基板為一鋁基板或一陶瓷基板。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之高電壓交流發光二極體結構，其該陶瓷基板內設有複數條導熱柱或複數條導電柱。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之高電壓交流發光二極體結構，其中任二該高壓LED晶片進一步相互並聯，使該串聯電路又進一步具有一並聯電路。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之高電壓交流發光二極體結構，其中該串聯電路進一步又並聯至少一該串聯電路。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之高電壓交流發光二極體結構，其進一包括一第一導體層，其形成有至少一導體並覆蓋於該第一絕緣層上，且每一該導體之兩端分別電性連接於不同單元之該第二導電板或該第一導電板。
  7. 一種高電壓交流發光二極體結構，其包括：一電路基板；以及複數個高壓LED晶片，固設且電性連接於該電路基板上並藉由該電路基板使該些高壓LED晶片形成一串聯電路，又每一該高壓LED晶片包括：一第一基材，具有一第一表面及一第二表面；一黏著層，形成於該第一表面上；至少二第一歐姆連接層，形成於該黏著層上；至少二磊晶層，每一該磊晶層具有：一下披覆層，形成於一該第一歐姆連接層上；一作用層，形成於該下披覆層上；一上披覆層，形成於該作用層上；以及一第二溝槽，垂直貫穿該上披覆層及該作用層，又局部貫穿該下披覆層；一第二絕緣層，覆蓋於每一該上披覆層上，並形成於任二該磊晶層及任二該第一歐姆連接層間，該第二絕緣層於該上披覆層上及第二溝槽內側，分別形成有一第三開孔及一第四開孔；至少二第五導電板，分別形成於每一該第三開孔內，且電性連接於一該上披覆層；以及至少二第六導電板，分別形成於每一該第四開孔內，其具有向下延伸之一延伸部，該延伸部垂直貫穿該磊晶層，且電性連接於該第一歐姆連接層。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之高電壓交流發光二極體結構，其中該電路基板為一鋁基板或一陶瓷基板。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之高電壓交流發光二極體結構，其該陶瓷基板內設有複數條導熱柱或複數條導電柱。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之高電壓交流發光二極體結構，其中任二該高壓LED晶片進一步相互並聯，使該串聯電路又進一步具有一並聯電路。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之高電壓交流發光二極體結構，其中該串聯電路進一步又並聯至少一該串聯電路。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之高電壓交流發光二極體結構，其中該第二溝槽內形成有該第二絕緣層。
  13. 如申請專利範圍第7項所述之高電壓交流發光二極體結構，其中該第一基材為一透明基材及該黏著層為一透明黏著層，且該第二表面上形成有一反射層。
  14. 如申請專利範圍第7項所述之高電壓交流發光二極體結構，其中該黏著層為一透明黏著層，且該第一基材與該黏著層間形成有一反射層。
  15. 如申請專利範圍第7項所述之高電壓交流發光二極體結構，進一步包括一第二基材，其具有一第三表面，該第三表面形成有至少二第三導電板及至少二第四導電板，又該第二基材形成有複數條電路結構，用以電性連接該些第三導電板及該些第四導電板，且每一該第三導電板及每一該第四導電板，分別藉由焊點電性連接於相對應之該第五導電板及該第六導電板，又該第一基材為一透明基材且該黏著層為一透明黏著層。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之高電壓交流發光二極體結構，其中該第二基材上，於該些第三導電板及該些第四導電板以外之部位形成有一反射層。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之高電壓交流發光二極體結構，其中該第二絕緣層上形成有一反射層。
  18. 如申請專利範圍第7項所述之高電壓交流發光二極體結構，其中該些第五導電板及該些第六導電板之表面高度，為相同水平之高度。
  19. 如申請專利範圍第7項所述之高電壓交流發光二極體結構，其進一歩包括一第二導體層，其形成有至少一導體並覆蓋於該第二絕緣層上，且每一該導體之兩端分別電性連接於不同單元之該第五導電板或該第六導電板。
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