交流發光二極體封裝裝置的製作方法
2023-05-13 11:02:56 1
專利名稱：交流發光二極體封裝裝置的製作方法
技術領域：
本發明是有關一種交流發光二極體(AC LED)技術，特別是關於一種整合系統單晶 片(System on chip)及系統單基板(System on board)技術的交流發光二極體封裝裝置 的製作方法。
背景技術：
發光二極體是具有效率高、壽命長、不易破損、省電等等傳統光源無法與的比較的 優點，因此發展相當迅速。目前發光二極體必須提供適宜的直流電流才能正常發光，而市電供應的電源則是 高壓交流電，因此必須搭配使用變壓器或AC/DC轉換器，先將交流電轉換為直流電後，才能 驅動發光二極體發光。為了節省成本不匪的AC/DC轉換器，於是發展出使用交流電直接驅動發光二極體 光源發光。此種交流發光二極體主要是採用LED晶粒在封裝時的特殊排列組合技術，同時 利用LED的PN 二極體特性兼做整流，使交流電流可以雙嚮導通，進而使發光二極體發光。 如圖1所示，此交流發光二極體模塊晶片包含有二組LED串列，順向LED串列10以及逆向 LED串列12，每一 LED串列10、12分別具有多個LED16，且LED串列10、12的二端分別連接 交流電源14，以利用不同方向性的LED串列10、12，使交流電源14的電流可以雙嚮導通，達 成發光目的。除了上述平行排列式的交流發光二極體模塊晶片之外，另有一種橋式交流發光二 極管模塊晶片，如圖2所示，包含有五組LED串列，第一 LED串列18、第二 LED串列20、第三 LED串歹Ij 22、第四LED串列24以及共用LED串列26，每一 LED串列18、20、22、24、26分別具 有多個LED，其中第一 LED串列18與第二 LED串列20順向串接，第三LED串列22與第四 LED串列M順向串接，且第一 LED串列18與第三LED串列22逆向串接，第二 LED串列20 與第四LED串列M逆向串接，並有一共用LED串列沈分別順向串接第一 LED串列18、第二 LED串列20、第三LED串列22、第四LED串列24，以形成一橋式交流發光二極體模塊晶片， 其二端則分別連接至交流電源觀。交流電源觀的正半周沿第一路徑Pl流動，使第一 LED 串列18、共用LED串列沈和第四LED串列M發光；交流電源觀的負半周沿第二路徑P2流 動，使第三LED串列22、共用LED串列沈和第二 LED串列20發光，使四個橋臂上的LED串 列輪流發光，相對橋臂上LED串列同時發光，且共用LED串列沈則因共用而持續發光。然而，不管是平行排列式交流發光二極體模塊晶片或是橋式交流發光二極體模塊 晶片，都是以同時具有順向串列和逆向串列的發光二極體為單位，將順向串列和逆向串列 的發光二極體，採用半導體工藝製作成單一晶片，此乃為一種整合系統單晶片工藝。但於單 一晶片上同時製作順向與逆向發光二極體，其必須使用較為複雜的光罩才能得以實現，導 致良率不高，無法降低成本，且每更改一次發光二極體排列設計，就必須重新設計光罩，費 用相當昂貴有鑑於此，本發明於是提出一種交流發光二極體封裝裝置的製作方法，以改善前述各種缺失。
發明內容
本發明的主要目的是在提供一種交流發光二極體封裝裝置的製作方法，其是同時 整合系統單晶片(System on chip)及系統單基板(System on board)技術，併兼具二者的 雙重優點。本發明的另一目的是在提供一種交流發光二極體封裝裝置的製作方法，其在工藝 中無須使用複雜的光罩，故可提升良率，有效降低成本。為達到上述目的，本發明提出的交流發光二極體封裝裝置的製作方法是包含有下 列步驟首先，提供多個發光二極體模塊晶片，其是在至少一晶圓上製作完成，且每一發光 二極體模塊晶片是具有多個極性方向相同的發光二極體；再在一封裝基板上將至少二發光 二極體模塊晶片分別依據順向排列與逆向排列，以打線方式連接所述模塊晶片，以組成一 交流發光二極體封裝裝置；將此交流發光二極體封裝裝置，連接至一交流電源，以達成發光 的目的。本發明的製作方法，因其在工藝中減少使用複雜的光罩，甚至是無須使用複雜的 光罩，故可有效簡化工藝提升良率並降低成本。底下通過具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易了解本發明的目的、技 術內容、特點及其所達成的功效。
圖1為現有的平行排列式交流發光二極體模塊的結構示意圖；圖2為現有的橋式交流發光二極體模塊的結構示意圖；圖3為本發明製作交流發光二極體封裝裝置的流程圖；圖4為本發明使用晶圓製作交流發光二極體模塊晶片的結構示意圖；圖4A至圖4C分別為本發明使用的交流發光二極體模塊晶片的各實施例的結構示 意圖；圖5為本發明製作出的平行排列式交流發光二極體封裝裝置的結構示意圖；圖6為本發明製作出的橋式交流發光二極體封裝裝置的結構示意圖。附圖標記說明10-順向LED串列；12-逆向LED串列；14-交流電源；16-LED ； 18-第一 LED串列；20-第二LED串列；22-第三LED串列；24-第四LED串列；26-共用LED串 列；28-交流電源；30-發光二極體模塊晶片；32-發光二極體；301-第一發光二極體模塊晶 片；302-第二發光二極體模塊晶片；303-第三發光二極體模塊晶片；304-第四發光二極體 模塊晶片；305-第五發光二極體模塊晶片；306-第六發光二極體模塊晶片；307-第七發光 二極體模塊晶片；308-第八發光二極體模塊晶片；309-第九發光二極體模塊晶片；34-晶 圓；36-封裝基板；38-平行排列式交流發光二極體封裝裝置；40-交流電源；42-橋式交流 發光二極體封裝裝置。
具體實施例方式以下結合附圖，對本發明上述的和另外的技術特徵和優點作更詳細的說明。
4
為降低工藝複雜度以及光罩的複雜度，本發明採用前段的系統單晶片(System on chip)工藝，再搭配後段的系統單基板(System on board)工藝，使本發明的製作方法件兼 具有二者的雙重優點。本發明的交流發光二極體封裝裝置的製作方法，請參閱圖3所示。首先，如步驟 S10，提供多組相同極性方向的發光二極體模塊晶片30，其結構請同時參閱圖4至圖4C所 示，且每一發光二極體模塊晶片30是具有多個相同極性方向的發光二極體32，發光二極體 32的數量至少為二個以上到數十個皆可，在此是以五個發光二極體32為例。其中，每一發 光二極體模塊晶片30是包含有如圖4A所示的互相串聯的多個發光二極體32，或是包含有 二串以上的串聯的多個發光二極體32 ；此外，如圖4B所示，所述發光二極體模塊晶片30亦 可將相同極性方向的發光二極體32先並聯後，再串聯成至少一串發光二極體模塊晶片30 ； 當然亦可如圖4C所示，此發光二極體模塊晶片30包含有至少二串發光二極體以並聯方式 連接在一起，且每一串的發光二極體是具有多個以相同極性方向串聯的發光二極體32。且 這些發光二極體模塊晶片30是在至少一晶圓34上製作完成，例如砷化鎵基板、氮化矽基 板、氧化鋁基板、鍺基板、磷化鎵基板、矽基板、玻璃基板或藍寶石基板等可見光或不可見光 的發光二極體所用的基板，直接在其上製作發光二極體模塊晶片30。由於在同一晶圓34上 製作所述多個發光二極體模塊晶片30皆具有相同極性方向的發光二極體32，因此，可使用 較單純的光罩，簡化工藝複雜度。此部分即屬於前段的系統單晶片工藝。在利用系統單晶片工藝製作出多個發光二極體模塊晶片30之後，接續進行後段 的系統單基板工藝。如步驟S12所示，在一封裝基板上將至少二組發光二極體模塊晶片分 別依據順向排列與逆向排列，且發光二極體模塊晶片的順向排列或逆向排列是以串聯、並 聯或串並聯方式排列，以打線方式連接在一起，以組成一交流發光二極體封裝裝置，其中在 封裝基板上的至少二組的發光二極體模塊晶片是可同時具有相同數量的發光二極體，也可 分別具有不同數量的發光二極體。最後如步驟S14所示，將此交流發光二極體封裝裝置，連 接至一交流電源。在上述步驟S12及S14中，在進行發光二極體模塊晶片的排列與打線連接時，其排 列方式可以有不同選擇，在此是以平行排列方式或稱為矩陣排列方式，以及橋式排列方式 來詳細說明此交流發光二極體封裝裝置的排列結構。圖5為本發明製作出的平行排列式交流發光二極體封裝裝置的結構示意圖，如圖 所示，在一封裝基板36上是平行排列有至少二組相同極性方向發光二極體模塊晶片，在此 是以四組為例，第一發光二極體模塊晶片301及第三發光二極體模塊晶片303是以順向排 列方式安裝於封裝基板36上，以及第二發光二極體模塊晶片302以及第四發光二極體模塊 晶片304則以逆向排列方式安裝於封裝基板36上，以組成平行排列式交流發光二極體封裝 裝置38 ；且所述多個發光二極體模塊晶片301、302、303、304的二端是連接至交流電源40， 使交流電源40的電流可以雙嚮導通，達成發光的目的。圖6為本發明製作出的橋式交流發光二極體封裝裝置的結構示意圖，如圖所示， 在一封裝基板36上是利用至少五組相同極性方向發光二極體模塊晶片排列成橋式結構； 第五發光二極體模塊晶片305與第六發光二極體模塊晶片306順向串接，第七發光二極體 模塊晶片307是與第八發光二極體模塊晶片308順向串接，且第五發光二極體模塊晶片305 與第七發光二極體模塊晶片307逆向串接，第六發光二極體模塊晶片306與第八發光二極體模塊晶片308逆向串接，並有一共用的第九發光二極體模塊晶片309分別順向串接第五 發光二極體模塊晶片305、第六發光二極體模塊晶片306、第七發光二極體模塊晶片307及 第八發光二極體模塊晶片308，以形成一橋式交流發光二極體封裝裝置42 ；整個橋式交流 發光二極體封裝裝置42的二端則分別連接至交流電源40。舉例而言，在順向電壓時發光二 極管模塊晶片305、309及308發光，在逆向電壓時發光二極體模塊晶片307、309及306發 光，而中間的第九發光二極體模塊晶片309則因共用而持續發光。因此，本發明的製作方法，因其在工藝中減少使用複雜的光罩，甚至是無須使用復 雜的光罩，故可有效簡化工藝提升良率並降低成本。以上說明對本發明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解， 在不脫離以下所附權利要求所限定的精神和範圍的情況下，可做出許多修改，變化，或等 效，但都將落入本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種交流發光二極體封裝裝置的製作方法，其特徵在於，包括下列步驟提供多個發光二極體模塊晶片，所述發光二極體模塊晶片具有多個相同極性方向串聯 的發光二極體；在一封裝基板上將至少二所述發光二極體模塊晶片分別依據順向排列與逆向排列，以 打線方式連接，組成一交流發光二極體封裝裝置；以及將所述交流發光二極體封裝裝置連接至一交流電源。
2.根據權利要求1所述的交流發光二極體封裝裝置的製作方法，其特徵在於，所述發 光二極體模塊晶片是於砷化鎵基板、氮化矽基板、氧化鋁基板、鍺基板、磷化鎵基板、矽基 板、玻璃基板或藍寶石基板可見光或不可見光的發光二極體所用的基板上製作完成。
3.根據權利要求1所述的交流發光二極體封裝裝置的製作方法，其特徵在於，所述發 光二極體模塊是包含有相同極性方向互相串聯的所述多個發光二極體。
4.根據權利要求1所述的交流發光二極體封裝裝置的製作方法，其特徵在於，所述發 光二極體模塊晶片是包含有串聯及並聯相同極性方向的發光二極體。
5.根據權利要求1所述的交流發光二極體封裝裝置的製作方法，其特徵在於，所述多 個發光二極體模塊晶片是以平行排列方式或矩陣排列方式組成所述交流發光二極體封裝直ο
6.根據權利要求1所述的交流發光二極體封裝裝置的製作方法，其特徵在於，所述多 個發光二極體模塊晶片是以橋式排列方式組成所述交流發光二極體封裝裝置。
7.根據權利要求6所述的交流發光二極體封裝裝置的製作方法，其特徵在於，所述橋 式排列方式至少具有五組所述發光二極體模塊晶片。
8.根據權利要求1所述的交流發光二極體封裝裝置的製作方法，其特徵在於，所述多 個發光二極體模塊晶片的順向排列或逆向排列是以串聯、並聯或串並聯方式排列。
全文摘要
本發明是公開一種交流發光二極體封裝裝置的製作方法，其是先提供多個組發光二極體模塊晶片，每一發光二極體模塊晶片具有相同極性方向的多個發光二極體；再在一封裝基板上將至少二組發光二極體模塊晶片分別依據順向排列與逆向排列方式連接在一起，以組成一交流發光二極體封裝裝置；最後再將此交流發光二極體封裝裝置連接至一交流電源。本發明是直接利用相同極性方向的多個發光二極體模塊晶片進行順向和逆向的排列封裝，故在工藝中無須使用複雜的光罩，可簡化工藝、提升良率，並有效降低生產製造成本。
文檔編號H01L25/075GK102086977SQ20091025039
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月7日 優先權日2009年12月7日
發明者王中林 申請人:小太陽國際能源股份有限公司