本发明属于发光器件的制造领域， 涉及一种发光器件的结构及其制造方法， 尤其是涉及 一种能够直接使用交流电的发光器件及其制造 方法。 背景技术

发光二极管 （LED)光源具有高效率、 长寿命、 不含 Hg等有害物质的优点。 随着 LED 技术的迅猛发展， LED的亮度、寿命等性能都得到了极大的提升， 使得 LED的应用领域越来 越广泛， 从路灯等室外照明到装饰灯等室内照明， 均纷纷使用或更换成 LED作为光源。

传统的照明电源为交流电， 在交流电的一个周期中具有两个电流方向相反 的半周期； 而

LED需要提供直流电源， 因此在使用交流电源时， 目前一般会采取以下几种方式来实现： 如公开号为 US20100060181的美国专利申请公开了一种交流发� �二极管（AC LED)具 有一外置集成电路器件， 包括将交流电转换为直流电的换流器和整流器 ， 用以给 LED提供直 流电源。

又如授权公告号为 CN201043720的中国专利公开了一种交流 LED灯， 该技术方案中将 多种电子元件， 如电阻、 电容、 二极管等， 组成一交流一直流转换电路以及保护电路， 串接 在交流电源与 LED之间， 使得 LED等能够直接接入交流电中使用。

以上两种技术方案均需要将 LED配合外置的交流 /直流转换器或电子元件组成的功能电 路共同使用， 而这些外置的器件均需占用 LED光源的部分空间， 还影响了 LED的安装使用 的灵活性。

此外， 还可以将多颗 LED 布置成不同的连接方式再与交流电源连接。 如公开号为 CN101586791的中国专利申请公开的一种 LED灯， 其将两组电极相反的 LED并联后接入交流 电源中， 这样， 在每一单一电流方向的半个周期内， 仅有其中一组的 LED灯被点亮。 又或者， 作为这种技术方案的变形， 通过在 LED芯片上设计及布线， 将单颗 LED芯片划分成多个不同 的发光区域， 各区域分别进行串联或并联电连接， 同样， 在每一单一电流方向的半个周期内， 仅有部分发光区域被点亮。 在这两种技术方案中， 会使得部分 LED或 LED芯片的部分发光区 域在半个周期内被闲置， 无法充分同时利用所有的 LED或 LED芯片的发光区域， 同样影响了 LED的发光区域的利用效率。 发明内容 本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不 足，提供一种能够直接使用交流电源的高 发光率的发光器件。

同时， 本发明还提供了所述能够直接使用交流电源的 高发光率的发光器件的制造方法。 一种使用交流电的发光器件， 其包括至少一 LED芯片和一交流驱动电路芯片， 该交流 驱动芯片包括一衬底和集成在所述衬底上的整 流电路。所述 LED芯片倒装在所述交流驱动电 路芯片的衬底上， 并与整流电路电连接， 该交流驱动电路芯片将交流电转换为直流电以 提供 给所述 LED芯片。

所述整流电路为桥式整流电路。

进一步， 所述整流电路包括在衬底上形成的第一二极管 、 第二二极管、 第三二极管和第 四二极管； 一绝缘层覆盖在衬底的上表面， 在各二极管的 P、 极对应的绝缘层处具有接触 孔； 一第一金属线层设置在绝缘层的上表面， 并通过接触孔分别与各二极管的 P、 N极电连 接;第一二极管的 P极与第四二极管的 N极通过第一金属线层连接至衬底上的一电源� �接端， 第二二极管的 P极与第三二极管的 N极通过第一金属线层连接至衬底上的另一电� �连接端； 在该第一二极管和第二二极管的 N极通过第一金属线层电连接形成一 N型连接端；其该第三 二极管和第四二极管的 P极通过第一金属线层电连接形成一 P型连接端，所述 LED芯片的 P 极与 N型连接端电连接， LED芯片的 N极与 P型连接端电连接。

进一步，在所述 P型连接端和 N型连接端的上表面分别设置有一金属焊垫，� �二电源连 接端上表面分别设置有一外接焊垫。

在所述金属焊垫的上表面设置有一凸点焊球， 所述 LED芯片通过该凸点焊球与所述衬 底电连接。

进一步， 该发光器件包括一 LED芯片， 该 LED芯片包括多个相互独立的发光区， 每个 发光区具有 P极和 N极， 并通过所述 LED芯片上的第二金属线层串联或并联或混联， 所述 LED芯片的前端发光区的 P极与衬底的 N型连接端电连接， 后端发光区的 N极与衬底的 P 型连接端电连接。

或者， 该发光器件包括一 LED 芯片， 该 LED芯片包括多个相互独立的发光区， 每个发 光区具有 P极和 N极， 并通过所述衬底上的第一金属线层串联或并联 或混联， 所述 LED芯 片的前端发光区的 P极与衬底的 N型连接端电连接，后端发光区的 N极与衬底的 P型连接端 电连接。

又或者， 该发光器件包括多个相互独立的 LED芯片， 每个 LED芯片具有 P极和 N极， 并通过所述衬底上的第一金属线层串联或并联 或混联， 前端 LED芯片的 P极与衬底的 N型 连接端电连接， 后端 LED芯片的 N极与衬底的 P型连接端电连接 进一步， 所述发光器件还包括一滤波电路， 其集成在所述交流驱动电路芯片的衬底上， 并串接在所述整流电路与交流电源之间。

所述滤波电路由相互并联的一电阻和一电容组 成。

所述电阻设置在所述衬底上的绝缘层的上表面 。 所述电阻在所述绝缘层表面呈迂回形 状。

所述电容的结构是导电层一绝缘层一导电层的 三层结构， 其中， 所述电容底部的导电层 设置在绝缘层上并与所述第一金属线层电连接 ， 所述电容顶部的导电层通过一第三金属线层 连接至与电源连接端连接的第一金属线层上。

所述衬底的材料为硅片或碳化硅或在绝缘体上 的硅。

一种使用交流电的发光器件的制造方法， 包括如下步骤：

( 1 ) 形成 LED芯片；

(2) 在衬底上集成整流电路， 并在衬底上形成二电源连接端， 形成交流驱动电路芯片；

(3 ) 将 LED芯片倒装在所述交流驱动电路芯片的衬底上 ， 并与整流电路电连接。

进一步， 所述步骤 （2) 具体包括如下歩骤：

S1 : 采用离子注入工艺配合光刻工艺， 在所述衬底上分别形成第一二极管、第二二极 管、 第三二极管和第四二极管；

S2: 在所述衬底的上表面形成一绝缘层；

S3： 在各二极管的 P、 N极对应的绝缘层处形成接触孔；

S4: 在所述绝缘层的上表面形成一第一金属线层， 该第一金属线层通过接触孔与各二极 管的 P极和 N极电连接；所述第一二极管和第二二极管的 N极通过第一金属线层电 连接形成一 N型连接端；所述第三二极管和第四二极管的 P极通过第一金属线层电 连接形成一 P型连接端；所述第一二极管的 P极与第四二极管的 N极通过第一金属 线层连接并在衬底上形成一电源连接端， 所述第二二极管的 P极与第三二极管的 N 极通过第一金属线层连接并在衬底上形成另一 电源连接端。

所述步骤 （ 3 ) 具体为所述 LED芯片的 P极与 N型连接端电连接， LED芯片的 N极与 P型连接端电连接。

进一步， 所述步骤 （2)还包括如下步骤：

S5 : 在所述第一金属线层的 P型连接端和 N型连接端的上表面的形成金属焊垫， 在所述 的电源连接端上表面形成外接焊垫；

S6: 在所述金属焊垫的上表面形成凸点焊球。

所述步骤 （3 ) 具体为所述 LED芯片的 P极和 N极分别与 N型连接端和 P型连接端对 应的凸点焊球电连接。

进一步， 在所述步骤（2)和（3 )之间进一步包括步骤： 在所述衬底上集成一滤波电路， 具体的步骤为：

D1 : 在绝缘层的上表面形成一电阻；

D2: 在绝缘层的上表面形成一电容的第一导电层， 该第一导电层与衬底的第一金属线层 连接；

D3 : 在所述电容的第一导电层上表面形成一绝缘层 ；

D4: 在所述电容的绝缘层上表面形成一第二导电层 ；

D5 : 在所述衬底的绝缘层上表面以及所述电容的第 二导电层上表面形成一第三金属线 层， 所述第三金属线层布线与电源连接端连接的第 一金属线层连接。

进一步， 所述步骤（1 )包括步骤： 在该 LED芯片上形成多个相互绝缘的发光区， 每个 发光区分别具有 P极和 N极。

进一步， 所述歩骤 （1 )还包括步骤： 在所述发光区上形成第二金属线层， 该第二金属 线层将相邻发光区相邻的 P极和 N极电连接， 从而使各发光区串联。

相对于现有技术， 本发明的 LED芯片可直接接入交流电中使用而不需要任何 外置的集 成电路器件或者电子零件， 节省了组装空间， 提高了使用的灵活性， 同时提高了发光区域的 使用效率。

相对于现有技术， 本发明的发光器件的制造方法直接将 LED芯片倒装在交流驱动电路 芯片上， 使得产品不需要外置任何的集成电路器件或者 电子零件， 节省了组装空间， 提高了 使用的灵活性。

为了能更清晰的理解本发明， 以下将结合附图说明阐述本发明的具体实施方 式。 附图说明

图 1是本发明使用交流电的发光器件的结构示意� �。

图 2是本发明使用交流电的发光器件第一实施例� �电路示意图。

图 3是本发明发光器件的第一实施例的剖面示意� �。

图 4是图 3所示的发光器件的衬底的表面结构俯视图。

图 5是本发明发光器件的第二实施例的剖面示意� �。

图 6是图 5所示的发光器件的衬底的表面结构俯视图。

图 7是本发明使用交流电的发光器件第三实施例� �电路示意图。

图 8是本发明发光器件的第三实施例的剖面示意� �。 图 9是图 8所示的发光器件的衬底的表面结构俯视图。 具体实施方式

请参阅图 1， 其是本发明使用交流电的发光器件的结构示意 图。 该发光器件包括一 LED 芯片 1和一交流驱动电路芯片 5， 其中， 该交流驱动电路芯片 5包括一衬底 2以及集成在衬 底上的整流电路 3， LED芯片 1倒装在该交流驱动电路芯片 5上并与整流电路 3电连接。 该 交流驱动电路芯片 5的衬底 2两端具有电源连接端， 用以外接交流电源。该 LED芯片 1上具 有多个相互独立的发光区 101， 每一个发光区 101之间串联或并联连接。 实施例 1

请参阅图 2，其是本发明使用交流电的发光器件第一实� �例的电路示意图。该整流电路 3 包括第一二极管 301、第二二极管 302、第三二极管 303和第四二极管 304。该第一二极管 301 与第四二极管 304串联成第一支路， 该第二二极管 302和第三二极管 303串联成第二支路， 第一支路和第二支路并联形成一交流转直流的 桥式整流电路。 该第一支路和第二支路并联后 与 LED芯片 1中的每一个发光区 101串接。在该第一二极管 301与第四二极管 304之间的连 接点， 以及第二二极管 302与第三二极管 303之间的连接点分别与交流驱动电路芯片 5的衬 底 2上的电源连接端电连接， 进而外接交流电源。

请同时参阅图 3和图 4， 其中， 图 3是本发明发光器件的第一实施例的剖面示意� �， 图 4 是图 3所示的发光器件的衬底的表面结构俯视图。

该 LED芯片 1上划分二个发光区 101a和 101b， 每个发光区 101分别具有一 P极和一 N 极， 发光区 101a的 N极与发光区 101b的 P极相邻， 它们之间通过一第二金属线层 102电连 接。

该整流电路 3集成在该衬底 2上形成该交流驱动电路芯片 5。 具体的， 在衬底 2上形成 第一二极管 301、 第二二极管 302、 第三二极管 303和第四二极管 304。 在衬底 2的上表面覆 盖一绝缘层 202， 在二极管的 P、 N极对应的绝缘层 202处具有接触孔 e， 第一金属线层 203 设置在绝缘层 202的上表面， 并通过接触孔 e分别与各二极管的 P、 极电连接。 其中， 第 一二极管 301和第二二极管 302为 P-N型二极管，其 N极通过第一金属线层 203电连接形成 一 N型连接端； 第三二极管 303和第四二极管 304为 N-P型二极管， 其 P极通过第一金属线 层 203电连接形成一 P型连接端。第一二极管 301的 P极与第四二极管 304的 N极通过第一 金属线层 203连接至一电源连接端， 第二二极管的 P极与第三二极管的 N极通过第一金属线 层 203连接至另一电源连接端。在 P型连接端和 N型连接端的上表面分别设置有一金属焊垫 204， 在二电源连接端上表面分别设置有一外接焊垫 206。 在该金属焊垫 204的上表面设置有 一凸点焊球 205。

该 LED芯片 1倒装在该交流驱动电路芯片 5上， 该 LED芯片 1的第一发光区的 P极与 衬底 2的 N型连接端对应的凸点焊球 205连接，第二发光区的 N极与衬底 2的 P型连接端对 应的凸点焊球 205连接。

以下详细说明实施例 1中的使用交流电的发光器件的制作方法：

( 1 )在该 LED芯片 1上形成多个相互绝缘的发光区 101， 每个发光区 101分别具有 P 极和 N极。 通过电子束蒸发配合光刻及腐蚀工艺的方式， 形成第二金属线层 102， 该第二金 属线层 102将相邻发光区相邻的 P极和 N极电连接， 从而使各发光区串联。 其中， 该第二金 属线层 102的材质为铝或其他金属。

(2 )在衬底 2上集成该整流电路 3， 形成该交流驱动电路芯片 5， 具体的步骤为：

S 1 :通过离子注入工艺配合光刻工艺，在材料为� �片的衬底 2上分别形成第一二极管 301、 第二二极管 302、 第三二极管 303和第四二极管 304。

S2: 在该衬底 2的上表面形成一绝缘层 202。 该绝缘层 202可以通过使用化学气相沉积 管式炉， 在高温条件下生长高温二氧化硅层作为绝缘层 。

S3： 结合光刻和腐蚀工艺， 在各二极管的 P、 N极对应的绝缘层 202处形成接触孔 e。

S4: 在绝缘层 202的上表面形成一第一金属线层 203， 该第一金属线层 203通过接触孔 e 与各二极管的 P极和 N极电连接。 该第一金属线层 203是以溅射配合光刻及剥离工艺形成， 其材质为铝或其他金属。

S5 : 在该第一金属线层 203的上表面形成金属焊垫 204和外接焊垫 206。

S6: 在该金属焊垫 204的上表面通过电镀工艺形成凸点焊球 205。 该凸点焊球 205的材 料可以是金等单一金属， 也可以是多层材料或合金。

( 3 )将 LED芯片 1倒装连接在交流驱动电路芯片 5的衬底 2的凸点焊球 205上。 该倒 装连接可以是加压加热后再加超声的绑定键合 方法。 实施例 2

请同时参阅图 5和图 6， 其中， 图 5是本发明发光器件的第二实施例的剖面示意� �， 图 6 是图 5所示的发光器件的衬底的表面结构俯视图。

实施例 2的发光器件的结构与实施例 1的结构大致相同， 且均在衬底 2上集成了相同的 整流电路 3， 其区别仅在于： 在发光二极管芯片 1上的发光区 101的 P极和 N极均通过倒装 焊的方式连接到衬底 2的凸点焊球 205上， 即相邻的二发光区 101中的相邻的 N极和 P极分 别与衬底 2上表面对应位置的凸点焊球 205连接， 并通过衬底 2上的第一金属线层 203实现 串联连接。

实施例 2的发光器件的制作方法具体包括以下步骤：

( 1 )在该 LED芯片 1上形成多个相互绝缘的发光区 101， 每个发光区 101分别具有 P 极和 N极。

(2 )在衬底 2上集成该整流电路 3， 形成该交流驱动电路芯片 5， 具体的步骤为：

S 1 :通过离子注入工艺配合光刻工艺，在材料为� �片的衬底 2上分别形成第一二极管 301、 第二二极管 302、 第三二极管 303和第四二极管 304。

S2: 在该衬底 2的的上表面形成一绝缘层 202。 该绝缘层 202可以通过使用化学气相沉 积管式炉， 在高温条件下生长高温二氧化硅层作为绝缘层 。

S3： 结合光刻和腐蚀工艺， 在各二极管的 P、 N极对应的绝缘层 202处形成接触孔 e。

S4: 在绝缘层 202的上表面形成一第一金属线层 203， 该第一金属线层 203通过接触孔 e 与各二极管的 P极和 N极电连接。 该第一金属线层 203是以溅射配合光刻及剥离工艺形成， 其材质为铝或其他金属。

S5 : 在该第一金属线层 203的上表面形成金属焊垫 204和外接焊垫 206。

S6: 在该金属焊垫 204的上表面采用模板印刷技术形成凸点焊球 205。 该凸点焊球 205 的材料可以是铅锡膏等材料。

( 3 )将 LED芯片 1倒装连接在衬底 2的凸点焊球 205上。 该倒装连接可以是以回流焊 为主的绑定键合方法。 实施例 3

请参阅图 7， 其是本发明使用交流电的发光器件第三实施例 的电路示意图。 该发光器件 电路包括多个 LED芯片 103、一整流电路 3和一滤波电路 4。该多个 LED芯片 103相互串接。 该滤波电路 4包括相互并联的一电阻 401和一电容 402。 该整流电路 3为桥式整流电路， 其 结构与实施例 1的整流电路的结构相同。 该滤波电路 4串接在整流电路 3的电源输入端。 该 多个串联的 LED芯片 103串接在整流电路 3的输出端。

请同时参阅图 8和图 9， 其中， 图 8是本发明发光器件的第三实施例的剖面示意� �， 图 9 是图 8所示的发光器件的衬底的表面结构俯视图。

该 LED芯片 103具有一个发光区， 发光区具有一 P极和一 N极。

该整流电路 3和滤波电路 4一并集成在该衬底 2上， 形成交流驱动电路芯片 6， 该滤波 电路 4设置在整流电路 3与一电源连接端之间。 该整流电路 3的集成电路布线与实施例 2的 布线结构相同。 该滤波电路 4的电阻 401设置在该衬底 2上表面的绝缘层 202的上表面， 可 根据设定的阻值将电阻设置成迂回形状以增加 其长度， 从而可增大电阻 401的阻值。 该电阻 401由多晶硅制成。 该电容 402的结构是导电层一绝缘层一导电层的三层结 构 （图未示）。 其 中， 底部的导电层设置在绝缘层 202上并与第一金属线层 203电连接， 该电容 402顶部的导 电层通过一第三金属线层 207连接至与电源连接端连接的第一金属线层 203上。

该多个 LED芯片 103倒装焊在该交流驱动电路芯片 6的衬底 2上， 每个 LED芯片 103 的 P极和 N极分别与衬底 2上对应位置的凸点焊球 205连接， 形成图 7所示的发光器件的电 路回路。

实施例 3的发光器件的制作方法具体包括以下步骤- ( 1 ) 制作至少一个 LED芯片， 每个 LED芯片具有 P极和 N极。

(2)在衬底 2上集成该整流电路 3， 具体的步骤为：

S1 :通过离子注入工艺配合光刻工艺，在材料为� �片的衬底 2上分别形成第一二极管 301、 第二二极管 302、 第三二极管 303和第四二极管 304。

S2: 在该衬底 2的的上表面形成一绝缘层 202。 该绝缘层 202可以通过使用化学气相沉 积管式炉， 在高温条件下生长高温二氧化硅层作为绝缘层 。

S3： 结合光刻和腐蚀工艺， 在各二极管的 P、 N极对应的绝缘层 202处形成接触孔 e。

S4: 在绝缘层 202的上表面形成一第一金属线层 203， 该第一金属线层 203通过接触孔 e 与各二极管的 P极和 N极电连接。 该第一金属线层 203是以溅射配合光刻及剥离工艺形成， 其材质为铝或其他金属。

S5 : 在该第一金属线层 203的上表面形成金属焊垫 204和外接焊垫 206。

S6: 在该金属焊垫 204的上表面通过电镀工艺形成凸点焊球 205。 该凸点焊球 205的材 料可以是金等单一金属， 也可以是多层材料或合金。

(3 )在衬底 2上集成该滤波电路 4， 具体的步骤为：

D1 : 在绝缘层 202的上表面形成该电阻 401。

D2: 在绝缘层 202的上表面形成该电容 402的第一导电层， 该第一导电层与衬底的第一 金属线层 203连接。

D3 : 在该电容 402的第一导电层上表面形成一绝缘层。

D4: 在该电容 402的绝缘层上表面形成一第二导电层。

D5: 在该衬底 2的绝缘层 202上表面以及该电容 402的第二导电层上表面形成第三金属 线层 207， 该第三金属线层 207布线与电源连接端连接的第一金属线层 203连接。 该第三金 属线层 207可以通过溅射配合光刻及剥离工艺的方式形 成。 该第三金属线层 207的材料为铝 或其他金属。

(4)将 LED芯片 103倒装连接在衬底 2的凸点悍球 205上。 该倒装连接可以是加压加 热后再加超声的绑定键合方法。

在实施例 3中， 该滤波电路 4的制作歩骤可以在 S4和 S5之间完成。 在衬底 2集成了整 流电路 3以及滤波电路 4之后再形成金属焊垫 204、 外接焊垫 206和凸点焊球 205。

本发明的各实施例中制作各集成器件的方法可 交换使用。 并且， 本发明的整流电路并不 限于由二极管串并联组成的桥式整流电路， 还可以是其他结构的整流电路。 本发明的交流驱 动电路芯片还可集成其他形式的电路或元件， 使其交流转直流的功能更加的稳定。 进一步， 本发明的各 LED芯片或者一 LED芯片中的各发光区不仅可以是串联， 还可以是并联或同时 串并联的连接方式。

相对于现有技术， 本发明通过在衬底上集成整流电路形成一交流 驱动电路芯片， 然后将

LED芯片直接倒装在该交流驱动电路芯片上， 使得发光器件可直接接入交流电源， 而不需要 任何外置的集成电路器件或者电子零件， 节省了组装空间， 提高了使用的灵活性。 进一歩， 本发明通过将 LED芯片倒装焊接在衬底上， 不需以打线或电路板连接等方式接驳， 提高了其 可靠性。 此外， 不论是以单颗 LED芯片上的不同发光区域或者以多颗 LED芯片直接与交流 电连接使用， 在合适的电压范围内， 所有的 LED芯片或发光区域在交流电源的两个电流方向 下都会被点亮， 充分利用了 LED的所有发光区， 使得其发光区域的使用效率得到了提高。

本发明并不局限于上述实施方式， 如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明 的精神 和范围， 倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和 等同技术范围之内， 则本发明也意图 包含这些改动和变形。