专利名称：具有三接点的ac_led单一芯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多相位电压源控制用的交流发光二极管(AC—LED) 单一芯片；特别涉及一种具有三接点或是四接点的AC—LED的单一芯 片结构，适用于三相位电压源、或是四相位电压源控制的AC—LED单 一心片。
10
背景技术：
图1现有技术是美国专利公开资料US2005/0253151，揭示了半导 体基材10上面制作有多颗发光单元1。图中显示7*6矩阵，左上角与 右下角的为金属垫32作为两个电极接点。 15 左上角金属垫32开始，右边有六个LED串联向右延伸，经由右
边导线28连接至第三行七个LED串列向左延伸，再经由左边导线28 连接至第五行七个LED串列向右延伸，再经由右边导线28连接至右 下角金属垫32。
右下角金属垫32开始，左边有六个LED串联向左延伸，经由左 20边导线28连接至第四行七个LED串列向右延伸，再经由右边导线28 连接至第二行七个LED串列向左延伸，再连接至左上角金属垫32。图 示左边以及右边有两处立体交叉区34，显示此处电路必须以立体交叉 方式实施。
现有技术揭示LED正向串联以后，再与一串反向LED并联，构 25成ACJLED。其揭示一个由两串LED反向并联构成的AC一LED的单一 芯片，具有两个电性接点32，提供单相电源电性耦合用，这种芯片设 计只有两个电源接点，无法使用于三相位电压源的控制。
发明内容
30 本发明以AC—LED作为基本单元，将三组AC—LED串列于半导体
制造过程中，制作导线串接，构成一个等效于三角型接线的结构，产
生一个适用于三相位电压源控制的AC—LED单-芯片。
本发明以AC—LED为基本单元，将三组AC—LED串列于半导体制 造过程中，制作导线串接，构成一个等效于Y型接线的结构，产生一 个适用于三相位电压源、或是四相位电压源控制的AC一LED单一芯片。
图1显示先前发明US2005/0253151。
图2A显示本发明所使用的单元一。
图2B显示本发明所使用的单元二。 10 图3显示本发明所使用的单元等效电路。
图4A显示本发明所使用的单元三。
图4B显示本发明所使用的单元四。
图5显示本发明实施例一。
图6显示图5的等效电路。 15 图7显示本发明实施例二。
图8显示图7的等效电路。
图9显示本发明实施例三。
图10显示图9的等效电路。
图11显示本发明实施例四。 20 图12显示本发明实施例五。
图13显示本发明实施例六。
图14显示本发明实施例七。
图15显示具有三接点的AC LED另一电路图。
图i6显示图11的等效电路。
25 主要元件符号说明
1 单向LED
28 金属接线
32 金属垫
34 金属接线立体交叉区
30 200 半导体基材
Cl 1， C12, C13， C21, C32， C33 AC一LED
10
200, 500, 700, 900， 1100 半导体基材
201, 202， 301, 302, 401, 402, H21 单向LED H22, H23, H24, H25， H26， H27, H28单向LED H29,H30,H31,H32 单向LED 211, 212, 311, 312， 411， 412, P99 电极共接点 N21, N22, N23, N24, N25, N26, N27电极共接点
PO, P1,P2， P3,P4， P5,P6 P7， P8,P9,P131 P134 C11，C21,C12， C32，C13,C33 Dll, D21, D12， D22， D32, D42 D13， D33, D43, D14, D24, D34 E11,E21,E31，E12，E22, E32 M, P81,P82, P83
电极金属垫
电极金属垫 AC—LED AC—LED AC—LED AC LED
15
具体实施例方式
图2A显示本发明所使用的单元一。
图中显示本发明所使用的基本单元为一个AC—LED,这个 AC—LED由电极位置互补的两个单向LED所并排构成。图2A显示第 一个三角形LED 201制作于半导体基材200上面左下方，具有正电极
20 于左上角锐角处，具有负电极于右下角锐角处。第二个三角形LED202 制作于半导体基材200上面右上方，具有正电极于右下角锐角处，具 有负电极于左上角锐角处。换句话说，两个单向LED的电极位置互补， 便于反向并连。第一金属接点211将第一LED 201的正电极与第二LED 202的负电极接在一起；第二金属接点212将第一 LED 201的负电极
25 与第二LED202的正电极接在一起。整体构成一个AC—LED发光单元， 其等效电路如图3所示。
第一金属接点211位置在AC—LED的左上角，可以如箭头T所示， 以最短距离电性耦合至上面一个AC—LED;也可以如箭头L所示以最 短距离电性耦合至左边一个AC—LED;也可以如箭头LT所示以最短距
30 离电性耦合至左上方的AC—LED。第二金属接点212位置在AC—LED 的右下角，可以如箭头R所示，以最短距离电性耦合至右边一个AC—LED;也可以如箭头B所示以最短距离电性耦合至下方一个 AC—LED;也可以如箭头RB所示以最短距离电性耦合至右下方的 AC—LED 。
图2B显示本发明所使用的单元二。
5 图中显示本发明所使用的基本单元为 一个AC一LED，这个
AC—LED由电极位置互补的两个单向LED所并排构成。图2B显示第 一个三角形LED 201制作于半导体基材200上面左上方，具有正电极 于左下角锐角处，具有负电极于右上角锐角处。第二个三角形LED202 制作于半导体基材200上面右下方，具有正电极于右上角锐角处，具
io 有负电极于左下角锐角处。换句话说，两个单向LED的电极位置互补， 便于反向并连。第一金属接点211将第一LED 201的负电极与第二LED 202的正电极接在一起；第二金属接点212将第一 LED 201的正电极 与第二 LED 202的负电极接在一起。整体构成一个AC—LED发光单元， 其等效电路如图3所示。
15 第一金属接点211位置在AC—LED的右上角，可以如箭头T所示，
以最短距离电性耦合至上面一个AC—LED;也可以如箭头R所示以最 短距离电性耦合至右边一个AC—LED;也可以如箭头RT所示以最短距 离电性耦合至右上方的AC—LED。第二金属接点212位置在AC一LED 的左下角，可以如箭头L所示，以最短距离电性耦合至左边一个
20 AC一LED;也可以如箭头B所示以最短距离电性耦合至下方一个 AC—LED;也可以如箭头LB所示以最短距离电性耦合至左下方的 AC一LED。
图3显示本发明所使用的单元等效电路。
图3是图2A与图2B的等效电路，图2A与图2B的第一 LED 201 25便是图3中的第一LED301;图2A与图2B的第二LED202便是图3 中的第二 LED 302;图2A与图2B的第一金属接点211便是图3中的 第一金属接点311;图2A与图2B的第二金属接点212便是图3中的 第二金属接点312。
图4A显示本发明所使用的单元三。 30 图中显示本发明所使用的基本单元为一个AC一LED，这个
AC—LED由电极位置互补的两个单向LED上下并排构成。图4A显示第一个矩形LED 401制作于半导体基材400上面左边，具有正电极于 上端，具有负电极于下端。第二个矩形LED 402制作于半导体基材400 右边，具有正电极于下端，具有负电极于上端。换句话说，两个单向 LED左右并排，且电极位置互补，便于反向并连。第一金属接点411
5 将第一LED401的正电极与第二LED402的负电极接在一起；第二金 属接点412将第一 LED 401的负电极与第二 LED 402的正电极接在一 起。整体构成一个AC—LED发光单元，其等效电路如图3所示。
第一金属接点411位置在AC一LED的上面中间，可以如箭头T所 示，以最短距离电性耦合至上面一个AC—LED;也可以如箭头L1所示
10 以最短距离电性耦合至左边一个AC—LED;也可以如箭头Rl所示以最 短距离电性耦合至右边的AC一LED。第二金属接点412位置在AC—LED 的下方中间，可以如箭头B所示，以最短距离电性耦合至下而一个 AC—LED;也可以如箭头L2所示，以最短距离电性耦合至左边一个 AC—LED;也可以如箭头R2所示以最短距离电性耦合至右方的
15 AC—LED 。
图4B显示本发明所使用的单元四。
图中显示本发明所使用的基本单元为一个AC一LED，这个 AC一LED由电极位置互补的两个单向LED所并排构成。图4B显示第 一个矩形LED 401制作于半导体基材400上面下方，具有正电极于右
20 边，具有负电极于左边。第二个矩形LED 402制作于半导体基材400 上面上端，具有正电极于左边，具有负电极于右边。换句话说，两个 单向LED上下并排，且电极位置互补，便于反向并连。第一金属接点 411将LED 401的负电极与LED 402的正电极接在一起；第二金属接 点412将LED401的正电极与LED402的负电极接在一起。整体构成
25—个AC一LED发光单元，其等效电路如图3所示。
第一金属接点411位置在AC一LED的左边，可以如箭头Tl所示， 以最短距离电性耦合至上面一个AC一LED;也可以如箭头L所示以最 短距离电性耦合至左边一个AC—LED;也可以如箭头B1所示以最短距 离电性耦合至下方的AC—LED。第二金属接点412位置在AC_LED的
30 右边，可以如箭头T2所示，以最短距离电性耦合至上面一个AC—LED; 也可以如箭头R所示，以最短距离电性耦合至右边-个AC LED;也
可以如箭头B2所示以最短距离电性耦合至下方--个AC—LED。 图5显示本发明实施例一。
图中揭示一种具有三接点的AC一LED单一芯片，包含 多个AC—LED发光单元阵列，制作于同一半导体基材500上，图
5中显示有六个AC—LED单元Cll, C21, C12, C32, C13, C33;第一金属 接点P1位于C22、第二金属接点P2位于C23、以及第三金属接点P3 位于C31，制作于前述的基材500上；第一 AC—LED发光单元串列， 第一端电性耦合至前述的第一金属接点Pl，第二端电性耦合至前述的 第二金属接点P2，中间以金属M串接AC—LED C12以及AC—LED C13;
10 第二AC—LED发光单元串列，第一端电性耦合至前述的第二金属接点 P2，第二端电性耦合至前述的第三金属接点P3，中间以金属M串接 AC—LEDC33以及AC—LEDC32;第三AC—LED发光单元串列，第一 端电性耦合至前述的第一金属接点Pl，第二端电性耦合至前述的第三 金属接点P3，中间以金属M串接AC—LED C21以及ACJLED Cll。
15三个金属接点Pl, P2， P3，电性耦合至外部电源以三相位电压源控制本 发明的AC—LED的点亮时程。金属接点P1 P3，以金属垫(metal pad) 的型态存在，便于电性耦合至外部用。 图6显示图5的等效电路。
图6是图5的等效电路，图6显示--、个三角形接线，三组AC—LED 20 以三角形接线呈现，三个端点拉线出来电性耦合至外部电源，使用三 相位电压源控制。图5的三个金属接点Pl, P2, P3分别对应于图6的 三个顶点；AC_LED C12, C13串接于第一金属接点Pl与第二金属接点 P2之间；AC一LED C33, C32串接于第二金属接点P2与第三金属接点 P3之间；AC—LED C21, Cll串接于第三金属接点P3与第一金属接点 25 Pl之间。
图7显示本发明实施例二。
图中揭示一种具有四接点的AC—LED单一芯片，包含 多个AC一LED发光单元阵列，制作于同一半导体基桐700上，图
中显示有12个AC—LED单元Dl 1， D21, D12， D22, D32, D42, D13, D33, 30D43,D14,D24,D34;第一金属接点PO位于D23 、第二金属接点P4位
于D31、第三金属接点P5位于D44、以及第四金属接点P6位于D41，制作于前述的基材700上；第一 AC—LED发光单元串列，第一端电性 耦合至前述的第一金属接点PO，第二端电性耦合至前述的第二金属接 点P4，中间以金属M串接四颗AC—LED D22, D12， D]l, D21:第二 AC—LED发光单元串列，第一端电性耦合至前述的第一金属接点PO，
5 第二端电性耦合至前述的第三金属接点P5，中间以金属M串接四颗 AC一LEDD13,D14,D24,D34;第三AC—LED发光单元串列，第一端电 性耦合至前述的第一金属接点PO，第二端电性耦合至前述的第四金属 接点P6，中间以金属M串接AC—LEDD32,D33,D43，D42。四个金属 接点P1,P2,P3,P4，以金属垫的型态存在，便于电性耦合至外部电源，
io以四相位电压源控制本发明的AC一LED的点亮时程。 图8显示图7的等效电路。
图8是图7的等效电路，图8显示一个Y形接线，三组AC—LED 以Y形接线呈现，三个端点P4， P5, P6电性耦合至外部电源，中间共 接点PO也拉线出来电性耦合至至外部电源，使用四相位电压源控制。
15四组AC一LEDD21,D11,D12,D22串接于第一金属接点PO与第二金属 接点P4之间；四组AC—LEDD13, D14，D24，D34串接于第一金属接点 PO与第三金属接点P5之间；四组AC—LED D32, D33, D43, D42串接于 第一金属接点PO与第四金属接点P6之间。 图9显示本发明实施例三。
20 图中揭示一种具有三接点的AC—LED单一芯片，包含
多个AC—LED发光单元阵列，制作于同一半导体基桐900上，图 中显示有6个AC—LED单元Ell, E21, E31, E12, E22, E32;第一金属接 点P7位于E13、第二金属接点P8位于E23、以及第三金属接点P9位 于E33，制作于前述的基材900上。第一 AC一LED发光单元串列、第
25 二AC—LED发光单元串列、以及第三AC—LED发光单元串列，第一端 共接于一起，如横向连接AC一LEDE11,E21,E31的金属线P99所示。 第一 AC一LED发光单元串列第二端电性耦合至前述的第一金属接点 P7;第二AC—LED发光单元串列，第二端电性耦合至前述的第二金属 接点P8。第三AC一LED发光单元串列，第二端电性耦合至前述的第三
30金属接点P9。第一 AC—LED发光单元串列包含两颗AC一LED El2， Ell; 第二 AC—LED发光单元串列包含两颗AC—LED E22, E21;第三
AC—LED发光单元串列包含两颗AC—LED E32, E31 。三个金属接点P7, P8, P9，电性耦合至外部电源以三相位电压源控制本发明的AC—LED 的点亮时程。金属接点P7 P9，以金属垫的型态存在，便于电性耦合 至外部用。 5 图10显示图9的等效电路。
图10是图9的等效电路，图10显示一个Y形接线，三组AC—LED 以Y形接线呈现，中间为共接点P99，三个端点P7, P8， P9电性耦合至 外部电源，使用三相位电压源控制。两组AC一LEDE11,E12串接于共 接点P99与第一金属接点P7之间；两组AC—LED E21， E22串接于共 10 接点P99与第二金属接点P8之间；两组AC—LED E31, E32串接于共 接点P99与第三金属接点P9之间。
图11显示本发明实施例四。
图中显示本发明在芯片上的另一设计，参考图6的对应的电路图， 本实施例是将由两个DC—LED配对结合的AC—LED发光单元，直接对 15应于电路图的位置，规划设计在一片芯片上。图中显示各个单元的编 号与图6的等效电路图一一对应，相同的元件编号指示出相同的元件。 换句话说，本设计的AC一LED发光单元，是在金属接点与金属接点之 间直接分割成数个AC—LED所构成。若是采用多组AC—LED串联时， 再以金属M相串接邻近的AC—LED。 20 图12显示本发明实施例五。
本设计与图11相同，只是AC一LED发光单元的外型加以变化，理 论与图11完全相同。
图13显示本发明实施例六。
本设计与图11的精神一致，只是显示芯片上也可以规划有四个金 25属接点P111 P114。其余原理相同于图ll。 图14显示本发明实施例七。
本设计与图13相同，只是AC—LED发光单元的外型加以变化，理 论与图13完全相同。
图15显示具有三接点的AC一LED另一芯片结构。 30 图中显示使用12组单向LED构成一个三接点的AC—LED, 12组
单向LED H21, H22， H23, H24, H25, H26， H27, H28， H29, H30， H31和H32以近似菱形的外型，结合制作于同一半导体基材上，整体构成一
个单一芯片具有三接点的六角型的AC—LED。图示以六角型外型作为
范例说明，只是用来方便解释，实际设计时不必与图示的特定形状相
同也是可以的；例如，单向LED不必一定是矩形，只要邻近的屯极依 5据图示相互耦合便可以。整体外型也可以不必拘泥于六角型，以其他 形状呈现也可以，周边略作变形仍然不脱离本发明的精神。
图中共有七个电极金属N21, N22, N23， N24, N25, N26, N27将相邻 LED的相邻电极共接于一点，整体构成一个AC一LED。
LEDH26的负极、LEDH27的正极与LEDH21的负极共接于节点
io N21;
LEDH21的正极、LEDH28的负极与LED H22的正极共接于节点
N22;
LED H22的负极、LED H29的正极与LED H23的负极共接于节点 N23;
15 LED H23的正极、LED H30的负极与LED H24的正极共接于节点
N24;
LED H24的负极、LED H31的正极与LED H25的负极共接于节点 N25;
LED H25的正极、LED H32的负极与LED H26的正极共接于节点
20 N26;
LEDH27的负极、LEDH28的正极、LEDH29的负极、LEDH30 的正极、LEDH31的负极与LEDH32的正极共接于节点N27。
三个电极金属N23、 N21、 N25，以金属垫型态存在，分别以导线 P81、 P82与P83电性耦合至外部三相位电压源，以三相位电压源控制 25此一 AC—LED 。
图16为图15的等效电路。
图中显示一个包含12组单向LED所组成的三接点电路，也可以 利用本发明制作于单一芯片上。图中显示一种交流发光二极管灯具， 以12组发光二极管接线所构成，包含 30 (1)第一节点N21、第二节点N22、第三节点N23、第四节点N24、
第五节点N25、第六节点N26与第七节点N27;
10
15
20
25
30
H24
(2) 第一组发光二极管H21 节点N22方向逆向接线；
(3) 第二组发光二极1 节点N23方向顺向接线；
(4) 第三组发光二极1 节点N24方向逆向接线；
(5) 第四组发光二极, 节点N25方向顺向接线；
(6) 第五组发光二极管H25 节点N26方向逆向接线；
(7) 第六组发光二极管H26 节点N21方向顺向接线；
(8) 第七组发光二极管H27 节点N21方向逆向接线；
(9) 第八组发光二极, 节点N22方向顺向接线；
(10) 第九组发光二极
H23
由前述的第 -节点N21至前述的第二
H22，由前述的第二节点N22至前述的第三
由前述的第三节点N23至前述的第四 由前述的第四节点N24至前述的第五 由前述的第五节点N25至前述的第六 由前述的第六节点N26至前述的第一 由前述的第七节点N27至前述的第一 由前述的第七节点N27至前述的第二 H29，由前述的第七节点N27至前述的第三
H28
节点N23方向逆向接线；
(11) 第十组发光二极管H30，由前述的第七节点N27至前述的第四 节点N24方向顺向接线；
(12) 第十一组发光二极管H31，由前述的第七节点N27至前述的第 五节点N25方向逆向接线；
(13) 第十二组发光二极管H32，由前述的第七节点N27至前述的第 六节点N26方向顺向接线；以及
(14) 前述的第一节点N21、第三节点N23、第五节点N25，以导线 P82、 P81、 P83电性耦合至外部的三相位电压源。
本发明图示中各个AC—LED间以最短接线相串接，也可以增加一
层绝缘层以及金属层，用传统的立体接线的方式串接。
本发明以前述的优选实施例揭示如上，然而哟选实施例的提出是 用以解释本发明的发明构想，并非用以限定本发明于这些列举的实施
方式，凡是本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内所作的显
而易知的变化设计，皆不脱离本发明所欲保护的范围。
权利要求
1.一种具有三接点的AC_LED单一芯片，包含(1)多颗AC_LED发光单元，制作于同一半导体基材上；(2)第一金属接点、第二金属接点以及第三金属接点；(3)第一组AC_LED发光单元，由至少一个AC_LED所构成，第一端电性耦合至前述的第一金属接点，第二端电性耦合至前述的第二金属接点；(4)第二组AC_LED发光单元，由至少一个AC_LED所构成，第一端电性耦合至前述的第二金属接点，第二端电性耦合至前述的第三金属接点；以及(5)第三组AC_LED发光单元，由至少一个AC_LED所构成，第一端电性耦合至前述的第一金属接点，第二端电性耦合至前述的第三金属接点。
2. 根据权利要求1所述的具有三接点的AC一LED单一芯片，其中 所述的第一金属接点、第二金属接点以及第三金属接点是以金属垫的 型态存在。
3.—种具有四接点的AC—LED单一芯片，包含(1) 多颗AC一LED发光单元，制作于同一半导体基材上；(2) 第一金属接点、第二金属接点、第三金属接点以及第四金属接点；(3) 第一组ACJLED发光单元，由至少一个AC—LED所构成，第—端电性耦合至前述的第一金属接点，第二端电性耦合至前述的第四 金属接点；(4) 第二组AC—LED发光单元，由至少一个AC—LED所构成，第 一端电性耦合至前述的第二金属接点，第二端电性耦合至前述的第四 金属接点；以及30 (5)第三组AC—LED发光单元，由至少一个AC—LED所构成，第一端电性耦合至前述的第三金属接点，第二端电性耦合至前述的第四 金属接点。
4. 根据权利要求3所述的具有四接点的AC一LED单一芯片，其中 所述的第一金属接点、第二金属接点、第三金属接点以及第四金属接点是以金属垫的型态存在。
5. 根据权利要求1所述的具有三接点的AC—LED单一芯片，其中 所述的AC_LED发光单元，是在金属接点与金属接点之间直接分割成 数个AC—LED所构成。
6. —种具有多接点的AC—LED单一芯片，包含(1) 至少三个金属接点；以及(2) AC_LED发光单元，在金属接点与金属接点之间直接分割成数 个AC—LED所构成。
7. —种具有三接点的AC—LED单一芯片，由12组单向LED制作 于同一基材上所构成，包含(1)七个电极金属共接点，分别将相邻LED的相邻电极共接于一点；(2)第一组LED的正极、第八组的负极与第二组LED的正极共接于第二节点(N22);(3) 第二组LED的负极、第九组LED的正极与第三组LED的负 极共接于第三节点(N23);(4) 第三组LED的正极、第十组LED的负极与第四组LED的正 25极共接于第四节点(N24);(5) 第四组LED的负极、第十一组LED的正极与第五组LED的 负极共接于第五节点(N25);(6) 第五组LED的正极、第十二组LED的负极与第六组LED的 正极共接于第六节点(N26);(7)第六组LED的负极、第七组LED的正极与第一组LED的负极共接于第一节点(N21);以及(8)第七组LED的负极、第八组LED的正极、第九组LED的负 极、第十组LED的正极、第十一组LED的负极与第十二组LED的正 极共接于第七节点(N27)。
8.根据权利要求7所述的具有三接点的AC—LED单一芯片，其中 所述的第一、第三与第五这三个节点是以金属垫的型态存在。
全文摘要
本发明将多组AC_LED串列制作于同一半导体基材上，制作出具有三接点的AC_LED单一芯片结构，适用于三相位电压源；也可以制作出具有四接点的AC_LED单一芯片结构，适用四相位电压源控制的AC_LED单一芯片。
文档编号H01L25/075GK101202276SQ20061016943
公开日2008年6月18日 申请日期2006年12月15日 优先权日2006年12月15日
发明者叶文勇, 林明德, 郭家彰, 颜玺轩, 黄胜邦 申请人:财团法人工业技术研究院