專利名稱：包括含開路故障敏感部件和開路故障致動抗熔斷路徑的電路的電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括電路的電子裝置，該電路包括開路故障敏感 (failure-susceptible)部件，更具體而言涉及包含開路故障致動的元件的這種裝置，該開路故障致動的元件用于在開路故障狀態(tài)下維持裝置的可操作性。
背景技術(shù)：
出于成本和效率的原因，操作串聯(lián)LED是有利的。不過，在LED串聯(lián)時，如果單個 LED部件因為進(jìn)入開路狀態(tài)而發(fā)生故障，則包含多個LED的電子裝置將不能工作。于是，通過串聯(lián)布置多個LED可以實現(xiàn)的重要優(yōu)點在于一種對多種開路故障模式敏感的裝置配置。因此提供如下這樣的多LED裝置將是現(xiàn)有技術(shù)中的重大進(jìn)展其中串聯(lián)布置LED 部件以實現(xiàn)上述優(yōu)點，但在串聯(lián)陣列中的單個LED經(jīng)歷開路狀態(tài)故障時，裝置不會出現(xiàn)完全失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及包括串聯(lián)陣列中的多個對開路故障敏感的裝置部件的微電子裝置。在一個方面，本發(fā)明涉及一種電子裝置，包括在主要電路中彼此連接成串聯(lián)關(guān)系的多個開路故障敏感部件；以及包含旁路控制元件的輔助電路，布置所述旁路控制元件以在任何開路故障敏感部件都未經(jīng)歷開路故障時將輔助電路維持在無電流流動狀態(tài)，并使電流從所述主要電路改道，繞過開路故障的部件，經(jīng)過所述輔助電路并返回到所述主要電路，從而為所述開路故障的部件分流(bypass)，從而在加電的時候使所述主要電路的所有未發(fā)生故障的串聯(lián)部件保持工作。在另一方面中，本發(fā)明涉及一種維持對主要電路中開路狀態(tài)故障敏感的微電子部件串聯(lián)連接陣列的工作的方法，包括使電流繞過所述陣列中的開路狀態(tài)故障部件改道經(jīng)過包含旁路控制元件的輔助電路，布置所述旁路控制元件以在任何開路故障敏感部件都未經(jīng)歷開路故障時將輔助電路維持在無電流流動狀態(tài)，并使電流從所述主要電路改道，繞過開路故障的部件，經(jīng)過所述輔助電路并返回到所述主要電路，從而為所述開路故障的部件分流，從而在加電的時候使所述主要電路的所有未發(fā)生故障的串聯(lián)部件保持工作。本發(fā)明在一個方面中涉及一種電子裝置，包括主要電路中串聯(lián)連接的開路故障敏感部件，以及開路故障致動的電流部件，在開路故障的情況下它們被致動以實現(xiàn)電流繞過開路故障部件流到主要電路，繼續(xù)操作串聯(lián)陣列中無故障的部件。
本發(fā)明的另一方面涉及一種抗熔斷組件，包括基板；所述基板上的第一金屬層；金屬層上的一層致動材料，任選地其間有硅層；以及所述致動材料層上的第二金屬層，其中所述致動材料層將在遇到預(yù)定抗熔斷電致動狀況時使得電流能夠流經(jīng)抗熔斷組件。本發(fā)明在另一方面中涉及一種電子裝置，包括開路故障敏感電子部件的串聯(lián)連接陣列；以及多個抗熔斷組件，每個抗熔斷組件耦合到串聯(lián)連接陣列中電子部件的相應(yīng)一個， 其中每個抗熔斷組件包括與彼此不接觸的至少兩個導(dǎo)電元件中的每個接觸的致動材料層， 其中在所述故障敏感電子部件工作的無開路故障電氣狀況下，所述致動材料層不會在所述至少兩個導(dǎo)電元件之間傳導(dǎo)電流，且其中在所述故障敏感電子部件工作的開路故障電氣狀況下，所述致動材料層在所述至少兩個導(dǎo)電元件之間傳導(dǎo)電流，以對所述開路故障敏感電子部件的所述串聯(lián)連接陣列的開路故障部件進(jìn)行分流。從下文的公開和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的其他方面、特征和實施例將更加顯而易見。


圖1是包括串聯(lián)連接LED的多LED電路的示意圖。圖2是包括串聯(lián)連接LED的多LED電路的示意圖，跨過每個LED布置有齊納二極管，以在串聯(lián)LED中的LED發(fā)生故障而處于開路狀態(tài)下時提供改道路徑。圖3是包括串聯(lián)連接LED的多LED電路的示意圖，跨過每個LED布置有多級壓敏電阻器，以在串聯(lián)LED中的LED發(fā)生故障而處于開路狀態(tài)下時提供改道路徑。圖4是包括串聯(lián)連接LED的并聯(lián)陣列的多LED電路的示意圖，其中跨過每個LED 布置有多級壓敏電阻器，以在串聯(lián)LED中的LED發(fā)生故障而處于開路狀態(tài)下時提供改道路徑。圖5是包括串聯(lián)連接LED的多LED電路的示意圖，跨過每個LED布置有抗熔斷組件，以在串聯(lián)LED中的LED發(fā)生故障而處于開路狀態(tài)下時提供改道路徑。圖6是具有可用在圖5的多LED電路中的類型的抗熔斷組件的示意圖。圖7是基板上LED裝置結(jié)構(gòu)的示意圖，其中LED裝置的頂接觸件引線接合到抗熔斷組件。圖8-10示意性地示出了用于形成圖7的抗熔斷組件的制造步驟序列。圖11-12示意性地示出了用于形成具有可用在圖5的LED電路中的類型的抗熔斷組件的另一制造序列。圖13是包括LED和用于LED運(yùn)行管理的抗熔斷組件的微電子裝置結(jié)構(gòu)的截面圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及包括串聯(lián)布置的電路部件的電子裝置，該電路部件對使用過程中的開路故障敏感，具體而言涉及如下類型的裝置其結(jié)合了開路故障自適應(yīng)電路布置，在串聯(lián)連接的部件出現(xiàn)開路故障時維持裝置運(yùn)行的連續(xù)性。盡管本發(fā)明可應(yīng)用于適于用在串聯(lián)陣列中并通過進(jìn)入開路狀態(tài)而對部件故障敏感的各種微電子裝置部件的任一種，在下文中主要結(jié)合LED部件的串聯(lián)陣列描述本發(fā)明。 不過，可以理解，可以將用于維持例示性串聯(lián)連接LED的工作連續(xù)性的各種方法和技術(shù)進(jìn)行對應(yīng)的實施并應(yīng)用于其他可串聯(lián)連接的、對開路故障敏感的微電子裝置部件，包括除LED 之外的開關(guān)和光學(xué)部件。本發(fā)明的微電子裝置包括主要電路中串聯(lián)連接的開路故障敏感部件，以及開路故障致動的電流部件，例如壓敏電阻器、雪崩二極管、瞬態(tài)抑制氣體管或抗熔斷部件，在開路故障的情況下它們被致動以實現(xiàn)電流繞過開路故障部件流到包含串聯(lián)陣列的其他無故障部件的主要電路。出于這樣的目的，可以在輔助電路中布置開路故障致動的電流部件，跨過對應(yīng)的開路故障敏感部件布置每個開路故障致動電流部件，使得部件的開路故障導(dǎo)致電流繞過開路故障的部件流動，經(jīng)過輔助電路中的開路故障致動電流部件，回到主要電路。在實踐本發(fā)明時使用的電流改道部件和布置為Negley等人的美國專利申請公開 20060220585中描述的四層電流旁路裝置提供了替代方案。現(xiàn)在參考附圖，圖1是多LED電路10的示意圖，該電路包括通過電路線14連接到電源12的串聯(lián)連接的LED 16、18和20。在這種多LED電路中，任一個LED的開路故障將會導(dǎo)致整個電路的故障。圖2是包括串聯(lián)連接的LED 36、38和40的多LED電路30的示意圖，跨每個LED 分別布置齊納二極管44、46和48，以在串聯(lián)LED中的LED處于開路狀態(tài)時提供改道路徑。 LED 36、38和40串聯(lián)連接，并通過電路線34與電源32連接。在包括電路線42的輔助電路中提供齊納二極管，其具有通往主要電路線34的分支線，從而跨過相應(yīng)LED布置每個齊納二極管，以在LED發(fā)生開路故障時提供改道路徑，供電流繞過該LED。用于這種改道電路的齊納二極管必然具有大于LED的擊穿電壓的擊穿電壓。例如，在本發(fā)明的具體實施例中，齊納二極管可以具有大于3. 25V的擊穿電壓。在應(yīng)用于由直流電源驅(qū)動的LED部件的串聯(lián)陣列時，由于其成本低，齊納二極管作為改道部件是高度有利的。盡管已經(jīng)結(jié)合LED將齊納二極管用作對抗靜電放電的保護(hù)裝置，但據(jù)我所知， 沒有將這種元件用作電流改道裝置，以確保串聯(lián)LED中的LED開路故障的情況下串聯(lián)連接LED的工作連續(xù)性?？梢愿鶕?jù)本發(fā)明用作電流改道部件的一種示范性齊納二極管可從 Renesas Technology Corp. (URL :http://www. renesas. com/en/diode)買至丨J，部件編號 No. RKZ6. 2KL/HZL6. 8Z4。圖3是包括串聯(lián)連接的LED 56、58和60的多LED電路50的示意圖，跨過每個LED 分別布置多級壓敏電阻器64、66和68，以在串聯(lián)LED中的LED發(fā)生故障而處于開路狀態(tài)下時提供改道路徑。LED在主要電路路徑M中串聯(lián)布置，與電源52耦合。在輔助電路路徑 62中彼此串聯(lián)布置多級壓敏電阻器，相繼的壓敏電阻器之間的分支線連接輔助電路路徑 62和主要電路路徑M，從而在LED之一發(fā)生故障而處于開路狀態(tài)下時使電流通過相應(yīng)的多級壓敏變阻器分流。通過這種方式，繞過開路狀態(tài)的故障LED，電流繞過故障LED改道經(jīng)過壓敏電阻器?？梢岳斫?，電路的設(shè)計使得在致動分流部件使電流改道時，在工作期間不超過LED的電壓和電流限制。多級壓敏電阻器是對于交流電源驅(qū)動的串聯(lián)連接開路故障敏感部件而言有用的電流改道部件?？梢杂米鞲鶕?jù)本發(fā)明的電流改道部件的示范性變阻二極管可以從TYEE Productslnc. (URL :http://www. tyeeusa. com)禾口 TDK, Inc. (URL :http://roots. tdk. co. jp/)買到，部件編號分別為 No. 05D180K 和 No. AVRM0603C6R8NT101N.圖4是包括串聯(lián)連接LED的并聯(lián)陣列的多LED電路70的示意圖，其中跨過每個LED 布置多級壓敏電阻器，以在串聯(lián)LED中的LED發(fā)生故障而處于開路狀態(tài)下時提供改道路徑。 主要電路路徑74包括如圖所示布置的包括LED 76和78的第一串聯(lián)陣列和包括LED 86和 88的第二串聯(lián)陣列，布置電源72以為相應(yīng)LED供電。第一陣列中的每個LED 76和78都與輔助電路路徑80中的多級壓敏電阻器82和84相關(guān)聯(lián)，使得跨過每個LED都有多級壓敏電阻器。為此目的，由相應(yīng)多級壓敏電阻器和LED之間的分支線將主要電路路徑74和輔助電路路徑80彼此互連。可以理解，電路的設(shè)計使得在致動壓敏變阻器以作為電流改道分流電路中的旁路控制元件時，在工作期間不超過LED的電壓和電流限制。以類似方式，第二陣列中的每個LED 86和88都與其中具有多級壓敏電阻器92和 94的輔助電流路徑90相關(guān)聯(lián)，相應(yīng)壓敏電阻器和LED之間是對主要電路路徑和輔助電路路徑進(jìn)行互連的分支線，使得在LED 86或LED 88出現(xiàn)開路狀態(tài)故障時電流能夠繞過LED 86 或 LED 88。本發(fā)明在一方面中涉及一種電子裝置，包括主要電路中串聯(lián)連接的開路故障敏感部件，以及開路故障致動的電流部件，在開路故障的情況下它們被致動以實現(xiàn)電流繞過開路故障部件而流到主要電路，從而繼續(xù)操作串聯(lián)陣列中無故障的部件。這種裝置中的串聯(lián)連接開路故障敏感部件可以包括串聯(lián)連接的LED。這種裝置中的開路故障致動電流部件可以包括從齊納二極管、壓敏電阻器、雪崩二極管、瞬態(tài)抑制氣體管和抗熔斷組件構(gòu)成的組中選擇的至少一種部件。在輔助電路中有利地布置開路故障致動的電流部件，跨過對應(yīng)的開路故障敏感部件布置每個開路故障致動電流部件，使得部件的開路故障導(dǎo)致電流繞過開路故障的部件流動，經(jīng)過輔助電路中的開路故障致動電流部件，并回到主要電路。在一個實施例中，這種電子裝置沒有四層電流旁路裝置。在另一實施例中，開路故障致動電流部件包括擊穿電壓大于3. 25V的齊納二極管。本發(fā)明的另一實施例涉及一種抗熔斷組件，包括基板；基板上的第一金屬層；金屬層上的一層致動材料，任選地其間設(shè)有硅層；以及致動材料層上的第二金屬層，其中所述致動材料層使得在遇到預(yù)定抗熔斷電致動狀況時電流能夠流經(jīng)抗熔斷組件。在該抗熔斷組件的一個實施例中，第一和第二金屬層連接到對開路故障敏感的電子裝置的端子，產(chǎn)生上述預(yù)定抗熔斷電致動狀況。可以提供任選的硅層作為金屬層上形成的隔離層，該層致動材料形成于硅層上。 或者，致動材料層可以包括硅子層或致動材料層可以包含硅作為其成分材料。
抗熔斷組件中的電子裝置可以包括LED陣列的串聯(lián)連接LED或其他串聯(lián)連接的易受故障影響的部件?？谷蹟嘟M件中的致動材料可以是任何適當(dāng)類型的，例如可以包括從如下材料構(gòu)成的組中選擇的材料硅、二氧化硅、非晶硅氫化物、非晶硅碳化物、鍺、無氫的非晶化合物和
氫化非晶碳。在這種抗熔斷組件的一個實施例中，選擇致動材料層以與第二金屬層和/或硅層 (當(dāng)存在硅層時)形成合金，使得在遇到抗熔斷電致動狀況時電流能夠流經(jīng)抗熔斷組件。本發(fā)明在另一方面中涉及一種電子裝置，包括開路故障敏感電子部件的串聯(lián)連接陣列；以及多個抗熔斷組件，每個抗熔斷組件耦合到串聯(lián)連接陣列中的電子部件的相應(yīng)一個，其中每個抗熔斷組件包括與彼此不接觸的至少兩個導(dǎo)電元件中的每個導(dǎo)電元件接觸的致動材料層，其中在所述故障敏感電子部件工作的無開路故障電氣狀況下，所述致動材料層不會在所述至少兩個導(dǎo)電元件之間傳導(dǎo)電流，且其中在所述故障敏感電子部件工作的開路故障電氣狀況下，所述致動材料層在所述至少兩個導(dǎo)電元件之間傳導(dǎo)電流，以對所述開路故障敏感電子部件的所述串聯(lián)連接陣列的開路故障部件進(jìn)行分流。這種裝置中的致動材料層可以包括從硅、二氧化硅、非晶硅氫化物、非晶硅碳化物、鍺、無氫的非晶化合物和氫化非晶碳構(gòu)成的組中選擇的材料。開路故障敏感電子部件可以是LED或?qū)﹂_路故障敏感的其他電子部件。圖5是包括電路路徑102的多LED電路100的示意圖，電路路徑102包含電源104 和串聯(lián)連接的LED 106、108和110，跨過每個LED都分別布置了抗熔斷組件114、116和118， 以在串聯(lián)LED中的LED發(fā)生故障而處于開路狀態(tài)下時提供改道路徑。布置抗熔斷組件114、 116和118，使得相繼的成對抗熔斷組件之間的支路對包含抗熔斷組件的電路路徑和包含 LED的電路路徑進(jìn)行互連，從而使在開路狀態(tài)故障的情況下的每個LED都將被隔離，電流流經(jīng)關(guān)聯(lián)的抗熔斷組件，以對故障LED分流。可以理解，電路的設(shè)計使得在致動抗熔斷時的工作期間不超過LED的電壓和電流限制。例如，可以將抗熔斷組件提供為具有適當(dāng)特性的集成電路芯片。或者可以將抗熔斷組件并入用于AC或DC設(shè)計的陶瓷板的設(shè)計中?？谷蹟嗖考梢园ň哂羞m當(dāng)厚度和分布范圍的抗熔斷層，以在主要電路中串聯(lián)連接的LED開路故障時通過輔助電路電流旁路路徑傳導(dǎo)電流。圖6是具有可用于圖5的多LED電路中的類型的抗熔斷組件120的示意圖?？谷蹟嘟M件被示為包括基板130，例如可以包括模塊板或電子裝置基礎(chǔ)或其他基板產(chǎn)品，在其上形成通常由金屬形成的接觸層或跡線128。任選地沉積于金屬跡線1 上的是硅層126，顯然根據(jù)致動層124的特性可以沒有硅層，從而可以在金屬跡線1 上直接沉積致動層。致動層124由適當(dāng)致動材料形成，例如絕緣材料、半絕緣材料或?qū)﹂_路故障狀況有響應(yīng)的高電阻材料，以與通常也由金屬形成的頂部接觸層122形成合金或以其他方式過渡到與頂部接觸層122進(jìn)行導(dǎo)電相互作用。抗熔斷組件120的金屬跡線128和金屬層122可以引線接合到LED裝置的端子， 或以其他方式連接到LED，以提供如圖5示意性示出的構(gòu)造。在圖6所示的抗熔斷組件工作期間，在關(guān)聯(lián)的LED在開路狀態(tài)下發(fā)生故障時，向金屬跡線1 和頂層122施加對應(yīng)的更高電壓(最終施加電流)，致動層IM將擊穿和/或改變狀態(tài)(例如，與金屬和硅層(如果有的話)形成合金)以做出響應(yīng)，以使電流能夠流經(jīng)抗熔斷組件并繞過連接到金屬跡線1 和頂部金屬層122的關(guān)聯(lián)故障LED?；蛘?，可以選擇致動層，使其保持其分立特性，而不會與金屬和/或硅層形成合金或擴(kuò)散到其中，而是在施加到關(guān)聯(lián)LED的開路故障的增大的電流和電壓條件下，使電流能夠流經(jīng)抗熔斷組件，從而使電流繞過故障LED而改道，以保持串聯(lián)陣列中剩余的LED的工作(發(fā)光)。可以由任何適當(dāng)材料形成這種布置中的抗熔斷(致動)層。在具體實施例中，抗熔斷層可以包括硅、二氧化硅、氮化硅、非晶硅氫化物、非晶硅碳化物、氫化非晶碳等。在一些情況下，例如在抗熔斷層面積大的時候，在抗熔斷結(jié)構(gòu)中使用諸如氧化物和氮化物堆疊等多層堆疊可能是有利的。圖7是諸如模塊板等基板142上的LED裝置結(jié)構(gòu)140的示意圖，其中LED裝置144 的接觸件146、148通過接合引線154和156引線接合到金屬跡線150和152，抗熔斷組件 160也電連接到金屬基線150和152。參考下文針對這種組件所述的例示性制造流程將更充分理解抗熔斷組件的結(jié)構(gòu)。圖8-10示意性地示出了用于形成圖7的抗熔斷組件160的例示性制造步驟序列。圖8示出了其上一開始形成金屬跡線150、152的基板142的關(guān)聯(lián)部分。金屬跡線可以形成于包括氧化鋁的500微米厚陶瓷基板上，陶瓷基板已經(jīng)被煅燒和拋光成光滑表面終飾，金屬跡線可以是單一金屬層或金屬堆疊，金屬堆疊包括提供不同材料性質(zhì)的層，例如增強(qiáng)對陶瓷(例如鈦)的粘附的層、提供高電導(dǎo)率的層(例如銅或銀)和/或提供更小反應(yīng)性的層(例如金)。金屬跡線可以為大約100-150微米寬，大約50到100微米厚，不過根據(jù)電路需求以及空間和材料的限制，跡線可以基本上更小或更大?？梢栽诔练e抗熔斷層之前對金屬跡線進(jìn)行拋光，以便為抗熔斷層提供平坦表面?；蛘撸梢栽O(shè)計金屬跡線的形狀以增強(qiáng)或便于致動；例如，作為一個范例，可以在沉積厚抗熔斷層之前形成圓錐體陣列。在第二制造步驟中，在金屬跡線152上沉積抗熔斷材料162，諸如非晶硅氫化物或二氧化硅(SiO2),以產(chǎn)生圖9所示的結(jié)構(gòu)?？梢哉{(diào)節(jié)抗熔斷層的厚度和面積以實現(xiàn)特定的抗熔斷特性。例如，可以增大抗熔斷層的厚度以產(chǎn)生減小的擊穿電流和增大的電壓最小值， 用于致動。作為具體范例，如果使用二氧化硅，該層的厚度范圍可以為從大約5nm到大約 15nm，甚至高達(dá)lOOnm。類似地，可以堆疊異質(zhì)材料以實現(xiàn)更小的漏電流，更大的擊穿電壓和改善的可靠性?？梢詼p小抗熔斷層的面積以提供改善的可靠性或增大抗熔斷層的面積以提供一旦激活抗熔斷時的更小電阻。之后，沉積額外的金屬跡線164，以在額外的金屬跡線的一個端部覆蓋抗熔斷層162，在其相對端部位于金屬跡線150上。通過這種方式，基部金屬跡線150和152被抗熔斷金屬跡線164跨越，抗熔斷金屬跡線164與基部金屬跡線150電接觸，但與基部金屬跡線152電隔離。在圖10的抗熔斷組件工作期間，在連接到抗熔斷組件的LED發(fā)生開路故障時由接合引線巧4和156施加到組件的更大電壓以及最終的電流(一旦開始激活抗熔斷層)將導(dǎo)致抗熔斷層162在抗熔斷金屬跡線164和基部金屬跡線152之間提供電接觸，如前所述。通過這種方式，電流將流經(jīng)相應(yīng)的電跡線150、164和152，以實現(xiàn)故障LED的分流。顯然，可能不僅由于LED芯片故障，而且由于LED接合引線巧4或156或LED跡線的故障，而發(fā)生LED 的故障。
圖11-12示意性地示出了用于形成具有可用于圖5的LED電路中的類型的抗熔斷組件的另一制造序列。如圖11所示，提供了兩個金屬跡線192和194。金屬跡線192包括腿部180和主干部188。金屬跡線194包括腿部182、主干部186和核心(yolk)部184。核心部的最遠(yuǎn)端與跡線192的主干188是分隔關(guān)系，之間形成間隙190，其可以是微米尺度的。在圖12中將圖11的組件示為包括抗熔斷層196，抗熔斷層196覆蓋跡線192的主干和跡線194核心部的末端區(qū)域，并填充間隙190。在施加到耦合到抗熔斷組件的微電子裝置開路故障的更大電流和電壓條件下，抗熔斷層用于提供流經(jīng)跡線192和194的電流。可以通過抗熔斷層196實現(xiàn)這樣的電流流動而其無物理變化，或者抗熔斷層材料可以與相應(yīng)的基部金屬跡線形成合金、化學(xué)反應(yīng)、改變晶序或相互作用，以提供基部金屬跡線之間對應(yīng)生成的電流流動路徑。如果難以保持微米尺度的公差，可以增大跡線192和194之間的分離程度，可以使金屬層覆蓋抗熔斷層196，以便防止上覆的金屬層與跡線192或194直接短路。要認(rèn)識到，可以為此目的采用任何適當(dāng)?shù)目谷蹟鄬硬牧希▎谓M分材料以及多組分材料，響應(yīng)于相關(guān)串聯(lián)連接部件的開路故障產(chǎn)生的狀況，其將支持電流通過這種材料分流，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員基于這里的公開，無需做過多試驗就將可以容易地判定這種情況。圖13是包括LED和抗熔斷組件的微電子裝置結(jié)構(gòu)200的截面圖。該裝置結(jié)構(gòu)200包括基板202，其可以由諸如η型氮化鎵(GaN)等材料構(gòu)成，在基板202上表面上已經(jīng)形成有源InGaN層204，在有源InGaN層204上已經(jīng)形成ρ型氮化鎵。 在氮化鎵基底層202的下表面上沉積金屬層210，在金屬層210上形成引線接合凸塊212， 接合引線214連接到引線接合凸塊212上。金屬層210側(cè)面被所沉積的電介質(zhì)材料2 和 226包圍。在金屬層210的頂表面上，與電介質(zhì)材料2 相鄰，已經(jīng)形成了抗熔斷層230。 在氮化鎵層206的頂表面的一部分上沉積金屬層218，該金屬層218上具有引線接合凸塊 220，接合引線222耦合到引線接合凸塊220上。在抗熔斷層230上方，電介質(zhì)材料2M和金屬層218是額外的金屬層216。在氮化鎵LED裝置發(fā)生開路故障時，造成的更大電流和電壓導(dǎo)致抗熔斷層與金屬層210和216發(fā)生相互作用，實現(xiàn)電流經(jīng)過其流動。這種相互作用可以涉及與相鄰金屬層的擴(kuò)散相互作用， 形成導(dǎo)電反應(yīng)產(chǎn)物的化學(xué)反應(yīng)或其他產(chǎn)生流經(jīng)抗熔斷組件電流的共同作用，以使抗熔斷組件所關(guān)聯(lián)的開路故障部件分流。可以選擇抗熔斷元件的尺寸以實現(xiàn)預(yù)定的電壓降，可以要求接觸區(qū)域的最小尺寸以使(例如)700毫安和更高的大電流能夠經(jīng)過抗熔斷組件。作為抗熔斷布置的另一種選擇和替代，可以采用具有備用串聯(lián)連接微電子裝置部件的可編程備用芯片，從而將功率重定向到備用串聯(lián)部件。作為另一任選特征，可以將熔斷器部件或限流器集成到抗熔斷組件中，以在經(jīng)受過大電流狀況時保護(hù)裝置。本發(fā)明的另一實施例涉及抗熔斷多LED電路或本發(fā)明的其他開路故障自適應(yīng)多 LED電路，其沒有門振蕩器部件和/或齊納二極管部件。本發(fā)明的另一實施例涉及一種沒有任何LED的冗余連接布置的開路故障自適應(yīng)電路，即，其中陣列中多個LED中的每個LED同時加入與至少一個其他串聯(lián)連接的LED和與陣列中至少一個其他并聯(lián)連接的LED的串聯(lián)和并聯(lián)布置中，使得陣列中單個LED的任何開路故障將導(dǎo)致其余的LED可以繼續(xù)工作。在另一實施例中，可以在模塊上形成電流改道組件，作為集成的變?nèi)荻O管。其他開路故障改道裝置可以包括雪崩二極管，雪崩二極管對故障狀況做出響應(yīng)，以實現(xiàn)電流繞過開路故障部件改道。本發(fā)明在另一方面中涉及一種沒有任何LED的冗余連接布置的開路故障自適應(yīng)電路，即，其中陣列中多個LED中的每個LED同時加入與至少一個其他串聯(lián)連接的LED和與陣列中至少一個其他并聯(lián)連接的LED的串聯(lián)和并聯(lián)布置中的布置，使得陣列中單個LED的任何開路故障將導(dǎo)致其余的LED可以繼續(xù)工作。本發(fā)明的開路故障自適應(yīng)電路中使用的LED在簡單而有效的電路中使用市場上可買到的LED，即使在串聯(lián)LED中的個體LED部件經(jīng)歷開路故障時，其也實現(xiàn)了 LED串聯(lián)布置的優(yōu)點且其余LED可以工作。在各實施例中，本發(fā)明的開路故障自適應(yīng)電路能夠利用若干旁路輔助電路布置， 其中旁路電路路徑包含電流部件，例如壓敏變阻器(例如金屬氧化物壓敏變阻器)、雪崩二極管、瞬態(tài)抑制氣體管或其他部件，在主要電路串聯(lián)布置中相關(guān)聯(lián)的LED發(fā)生開路故障的情況下，用于實現(xiàn)電流流經(jīng)旁路電路路徑。本發(fā)明的電子裝置可以是任何適當(dāng)類型的，其包括主要電路中串聯(lián)連接的開路故障敏感部件，以及開路故障致動的電流部件，在開路故障的情況下所述開路故障致動的電流部件被致動以實現(xiàn)電流繞過開路故障部件流到主要電路，以繼續(xù)操作串聯(lián)陣列中無故障的部件。例如，該電子裝置可以是照明物品，例如內(nèi)部照明物品、汽車照明單元、線照明或緊急外出照明系統(tǒng)或具有基于LED的LCD背光系統(tǒng)的手機(jī)、平板顯示器、家用電器，例如具有 LED指示燈條的器具等。將要認(rèn)識到，在各實施例中，本發(fā)明的開路故障自適應(yīng)多LED電路可以利用這里所述的電路組件的具體部分和部件，在其他變化實施例中，本發(fā)明的電路和包含其的裝置或者可以包括來自本發(fā)明其他實施例和方面的具體部分、部件、元件和特征，由它們構(gòu)成或基本由它們構(gòu)成。因此要將本發(fā)明視為容許由這里公開的，尤其是其實施例公開的具體部分、部件、元件和特征的變化的排列與組合構(gòu)成。工業(yè)實用性本發(fā)明的電子裝置包括串聯(lián)布置的電路部件和開路故障自適應(yīng)電路布置，該電路部件對使用過程中的開路故障敏感，開路故障自適應(yīng)電路布置在這樣的串聯(lián)連接部件出現(xiàn)開路故障時維持裝置運(yùn)行的連續(xù)性?？梢栽诟鞣N各樣的應(yīng)用中實施本發(fā)明，包括結(jié)合了 LED 部件串聯(lián)陣列的裝置，以及開關(guān)、光學(xué)裝置、光電組件、信號傳輸設(shè)備等，包括對開路狀態(tài)故障敏感的微電子裝置部件。
權(quán)利要求
1.一種電子裝置，包括在主要電路中彼此連接成串聯(lián)關(guān)系的多個開路故障敏感部件；以及包含旁路控制元件的輔助電路，布置所述旁路控制元件以在任何開路故障敏感部件都未經(jīng)歷開路故障時將輔助電路維持在無電流流動狀態(tài)，并在開路故障的情況下使電流從所述主要電路改道，繞過開路故障的部件，經(jīng)過所述輔助電路并返回到所述主要電路，從而為所述開路故障的部件分流，以便在加電的時候使所述主要電路的所有未發(fā)生故障的串聯(lián)部件保持工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子裝置，其中所述部件包括LED。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子裝置，其中所述旁路控制元件包括從齊納二極管、多級壓敏電阻器和抗熔斷組件構(gòu)成的組中選擇的部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子裝置，其中所述旁路控制元件包括齊納二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子裝置，其中所述旁路控制元件包括多級壓敏電阻器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子裝置，其中所述旁路控制元件包括抗熔斷組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子裝置，其中所述抗熔斷組件包括抗熔斷層，所述抗熔斷層在開路故障狀況下作為響應(yīng)使電流經(jīng)過其流動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子裝置，其中所述抗熔斷層插置在金屬層之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子裝置，其中所述金屬層包括基板上的金屬跡線。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子裝置，其中所述抗熔斷層在所述開路故障狀況下與所述金屬層中的至少一個金屬層相互作用，以形成導(dǎo)電合金或反應(yīng)產(chǎn)物。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子裝置，其中所述抗熔斷層包括硅。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子裝置，其中所述抗熔斷層包括多個層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電子裝置，其中所述抗熔斷層包括氧化物層和氮化物層。
14.一種維持對主要電路中開路狀態(tài)故障敏感的微電子部件的串聯(lián)連接陣列的可操作性的方法，包括使電流繞過所述陣列中的開路狀態(tài)故障部件改道經(jīng)過包含旁路控制元件的輔助電路，布置所述旁路控制元件以在任何開路故障敏感部件都未經(jīng)歷開路故障時將輔助電路維持在無電流流動狀態(tài)，并在開路故障的情況下使電流從所述主要電路改道，繞過所述開路故障的部件，經(jīng)過所述輔助電路并返回到所述主要電路，從而為所述開路故障的部件分流，以便在加電的時候使所述主要電路的所有未發(fā)生故障的串聯(lián)部件保持工作。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述部件包括LED。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述旁路控制元件包括從齊納二極管、多級壓敏電阻器和抗熔斷組件構(gòu)成的組中選擇的部件。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述旁路控制元件包括齊納二極管。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述旁路控制元件包括多級壓敏電阻器。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述旁路控制元件包括抗熔斷組件。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述抗熔斷組件包括抗熔斷層，所述抗熔斷層在開路故障狀況下作為響應(yīng)允許電流經(jīng)過其流動。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述抗熔斷層插置在金屬層之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述金屬層包括基板上的金屬跡線。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述抗熔斷層在所述開路故障狀況下與所述金屬層中的至少一個金屬層相互作用，以形成導(dǎo)電合金或反應(yīng)產(chǎn)物。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述抗熔斷層包括硅。
25.一種電子裝置，包括主要電路中串聯(lián)連接的開路故障敏感部件，以及開路故障致動的電流部件，在開路故障的情況下所述開路故障致動的電流部件被致動以實現(xiàn)電流繞過開路故障部件流到主要電路，從而繼續(xù)操作串聯(lián)陣列中無故障的部件。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子裝置，包括照明物品。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子裝置，包括汽車照明單元。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子裝置，包括內(nèi)部照明物品。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子裝置，包括具有基于LED的LCD背光系統(tǒng)的蜂窩電話。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子裝置，包括平板顯示器。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子裝置，包括家用電器。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子裝置，其中所述串聯(lián)連接的開路故障敏感部件包括串聯(lián)連接的LED。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子裝置，其中所述開路故障致動電流部件包括從壓敏電阻器、雪崩二極管、瞬態(tài)抑制氣體管和抗熔斷部件構(gòu)成的組中選擇的至少一種部件。
34.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子裝置，其中在輔助電路中布置所述開路故障致動電流部件，跨過對應(yīng)的開路故障敏感部件布置每個開路故障致動電流部件，使得部件的開路故障導(dǎo)致電流繞過所述開路故障的部件流動，經(jīng)過所述輔助電路中的所述開路故障致動電流部件，并回到所述主要電路。
35.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子裝置，其中所述裝置沒有四層電流旁路裝置。
36.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子裝置，其中所述開路故障致動電流部件包括齊納二極管。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的電子裝置，其中所述齊納二極管的擊穿電壓大于3.25V。
38.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子裝置，其中所述開路故障致動電流部件包括多級壓敏電阻器。
39.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子裝置，其中所述開路故障致動電流部件包括抗熔斷組件。
40.一種抗熔斷組件，包括基板；所述基板上的第一金屬層；所述第一金屬層上的一層致動材料，任選地其間設(shè)有硅層；以及所述致動材料層上的第二金屬層，其中所述致動材料層將在遇到預(yù)定抗熔斷電致動狀況時使得電流能夠流經(jīng)抗熔斷組件。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的抗熔斷組件，其中所述致動層包括絕緣材料或半絕緣材料或高電阻材料，其中所述絕緣或半絕緣或電阻材料層將在遇到所述預(yù)定抗熔斷電致動狀況時與所述第二金屬層形成合金，以使電流能夠流經(jīng)所述抗熔斷組件。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的抗熔斷組件，其中所述第一和第二金屬層連接到對產(chǎn)生所述預(yù)定抗熔斷電致動狀況的開路故障敏感的電子裝置的端子。
43.根據(jù)權(quán)利要求40所述的抗熔斷組件，其中所述電子裝置包括LED陣列的串聯(lián)連接的 LED。
44.根據(jù)權(quán)利要求40所述的抗熔斷組件，其中所述致動材料包括從由硅、二氧化硅、非晶硅氫化物、非晶硅碳化物和氫化非晶碳構(gòu)成的組中選擇的材料。
45.根據(jù)權(quán)利要求40所述的抗熔斷組件，其中所述致動材料包括非晶硅或二氧化硅。
46.根據(jù)權(quán)利要求40所述的抗熔斷組件，其中在遇到所述預(yù)定抗熔斷電致動狀況時所述致動材料層將與所述第二金屬層和/或所述硅層形成合金，以使電流能夠流經(jīng)抗熔斷組件。
47.一種電子裝置，包括開路故障敏感電子部件的串聯(lián)連接陣列；以及多個抗熔斷組件，每個抗熔斷組件耦合到串聯(lián)連接陣列中的所述電子部件中的相應(yīng)一個，其中每個抗熔斷組件包括與彼此不接觸的至少兩個導(dǎo)電元件中的每個導(dǎo)電元件接觸的致動材料層，其中在所述故障敏感電子部件工作的無開路故障電氣狀況下，所述致動材料層不會在所述至少兩個導(dǎo)電元件之間傳導(dǎo)電流，且其中在所述故障敏感電子部件工作的開路故障電氣狀況下，所述致動材料層在所述至少兩個導(dǎo)電元件之間傳導(dǎo)電流，以對所述開路故障敏感電子部件的所述串聯(lián)連接陣列的開路故障部件進(jìn)行分流。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的電子裝置，其中所述致動材料層包括從由硅、二氧化硅、非晶硅氫化物、非晶硅碳化物和氫化非晶碳構(gòu)成的組中選擇的材料。
49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的電子裝置，其中所述致動材料層包括非晶硅。
50.根據(jù)權(quán)利要求47所述的電子裝置，其中所述致動材料層包括二氧化硅。
51.根據(jù)權(quán)利要求47所述的電子裝置，其中所述故障敏感電子部件包括LED。
全文摘要
一種電子裝置，包括串聯(lián)連接的開路故障敏感部件和改道組件，改道組件用于引導(dǎo)電流經(jīng)過輔助電流路徑，以使得盡管其中存在開路故障的部件，也能夠維持串聯(lián)陣列的可操作性。改道組件可以被構(gòu)造為包含旁路控制元件的輔助電路，布置所述旁路控制元件以在任何開路故障敏感部件都未經(jīng)歷開路故障時將輔助電路維持在無電流流動狀態(tài)，并使電流從所述主要電路改道，繞過其中開路故障的部件，經(jīng)過所述輔助電路并返回到所述主要電路，從而為所述開路故障的部件分流，以便在加電的時候使所述主要電路的所有未發(fā)生故障的串聯(lián)部件保持工作。
文檔編號H05B37/03GK102273324SQ200980153547
公開日2011年12月7日 申請日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月30日
發(fā)明者G·R·布蘭德斯 申請人:科銳公司