CN102273324B - 包括含开路故障敏感部件和开路故障致动抗熔断路径的电路的电子装置 - Google Patents
包括含开路故障敏感部件和开路故障致动抗熔断路径的电路的电子装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种电子装置，包括串联连接的开路故障敏感部件和改道组件，改道组件用于引导电流经过辅助电流路径，以使得尽管其中存在开路故障的部件，也能够维持串联阵列的可操作性。改道组件可以被构造为包含旁路控制元件的辅助电路，布置所述旁路控制元件以在任何开路故障敏感部件都未经历开路故障时将辅助电路维持在无电流流动状态，并使电流从所述主要电路改道，绕过其中开路故障的部件，经过所述辅助电路并返回到所述主要电路，从而为所述开路故障的部件分流，以便在加电的时候使所述主要电路的所有未发生故障的串联部件保持工作。
Description
相关申请的交叉引用
这里主张享有2008年11月30日提交的美国专利申请12/325214的优先权。在此就各方面而言通过引用将该美国专利申请的公开内容全文并入本文。
技术领域
本发明涉及包括电路的电子装置，该电路包括开路故障敏感(failure-susceptible)部件，更具体而言涉及包含开路故障致动的元件的这种装置，该开路故障致动的元件用于在开路故障状态下维持装置的可操作性。
背景技术
出于成本和效率的原因，操作串联LED是有利的。不过，在LED串联时，如果单个LED部件因为进入开路状态而发生故障，则包含多个LED的电子装置将不能工作。于是，通过串联布置多个LED可以实现的重要优点在于一种对多种开路故障模式敏感的装置配置。
因此提供如下这样的多LED装置将是现有技术中的重大进展：其中串联布置LED部件以实现上述优点，但在串联阵列中的单个LED经历开路状态故障时，装置不会出现完全失效。
发明内容
本发明涉及包括串联阵列中的多个对开路故障敏感的装置部件的微电子装置。
在一个方面，本发明涉及一种电子装置，包括：
在主要电路中彼此连接成串联关系的多个开路故障敏感部件；以及
包含旁路控制元件的辅助电路，布置所述旁路控制元件以在任何开路故障敏感部件都未经历开路故障时将辅助电路维持在无电流流动状态，并使电流从所述主要电路改道，绕过开路故障的部件，经过所述辅助电路并返回到所述主要电路，从而为所述开路故障的部件分流(bypass)，从而在加电的时候使所述主要电路的所有未发生故障的串联部件保持工作。
在另一方面中，本发明涉及一种维持对主要电路中开路状态故障敏感的微电子部件串联连接阵列的工作的方法，包括使电流绕过所述阵列中的开路状态故障部件改道经过包含旁路控制元件的辅助电路，布置所述旁路控制元件以在任何开路故障敏感部件都未经历开路故障时将辅助电路维持在无电流流动状态，并使电流从所述主要电路改道，绕过开路故障的部件，经过所述辅助电路并返回到所述主要电路，从而为所述开路故障的部件分流，从而在加电的时候使所述主要电路的所有未发生故障的串联部件保持工作。
本发明在一个方面中涉及一种电子装置，包括主要电路中串联连接的开路故障敏感部件，以及开路故障致动的电流部件，在开路故障的情况下它们被致动以实现电流绕过开路故障部件流到主要电路，继续操作串联阵列中无故障的部件。
本发明的另一方面涉及一种抗熔断组件，包括：
基板；
所述基板上的第一金属层；
金属层上的一层致动材料，任选地其间有硅层；以及
所述致动材料层上的第二金属层，
其中所述致动材料层将在遇到预定抗熔断电致动状况时使得电流能够流经抗熔断组件。
本发明在另一方面中涉及一种电子装置，包括：
开路故障敏感电子部件的串联连接阵列；以及
多个抗熔断组件，每个抗熔断组件耦合到串联连接阵列中电子部件的相应一个，其中每个抗熔断组件包括与彼此不接触的至少两个导电元件中的每个接触的致动材料层，其中在所述故障敏感电子部件工作的无开路故障电气状况下，所述致动材料层不会在所述至少两个导电元件之间传导电流，且其中在所述故障敏感电子部件工作的开路故障电气状况下，所述致动材料层在所述至少两个导电元件之间传导电流，以对所述开路故障敏感电子部件的所述串联连接阵列的开路故障部件进行分流。
从下文的公开和所附权利要求，本发明的其他方面、特征和实施例将更加显而易见。
附图说明
图1是包括串联连接LED的多LED电路的示意图。
图2是包括串联连接LED的多LED电路的示意图，跨过每个LED布置有齐纳二极管，以在串联LED中的LED发生故障而处于开路状态下时提供改道路径。
图3是包括串联连接LED的多LED电路的示意图，跨过每个LED布置有多级压敏电阻器，以在串联LED中的LED发生故障而处于开路状态下时提供改道路径。
图4是包括串联连接LED的并联阵列的多LED电路的示意图，其中跨过每个LED布置有多级压敏电阻器，以在串联LED中的LED发生故障而处于开路状态下时提供改道路径。
图5是包括串联连接LED的多LED电路的示意图，跨过每个LED布置有抗熔断组件，以在串联LED中的LED发生故障而处于开路状态下时提供改道路径。
图6是具有可用在图5的多LED电路中的类型的抗熔断组件的示意图。
图7是基板上LED装置结构的示意图，其中LED装置的顶接触件引线接合到抗熔断组件。
图8-10示意性地示出了用于形成图7的抗熔断组件的制造步骤序列。
图11-12示意性地示出了用于形成具有可用在图5的LED电路中的类型的抗熔断组件的另一制造序列。
图13是包括LED和用于LED运行管理的抗熔断组件的微电子装置结构的截面图。
具体实施方式
本发明涉及包括串联布置的电路部件的电子装置，该电路部件对使用过程中的开路故障敏感，具体而言涉及如下类型的装置：其结合了开路故障自适应电路布置，在串联连接的部件出现开路故障时维持装置运行的连续性。
尽管本发明可应用于适于用在串联阵列中并通过进入开路状态而对部件故障敏感的各种微电子装置部件的任一种，在下文中主要结合LED部件的串联阵列描述本发明。不过，可以理解，可以将用于维持例示性串联连接LED的工作连续性的各种方法和技术进行对应的实施并应用于其他可串联连接的、对开路故障敏感的微电子装置部件，包括除LED之外的开关和光学部件。
本发明的微电子装置包括主要电路中串联连接的开路故障敏感部件，以及开路故障致动的电流部件，例如压敏电阻器、雪崩二极管、瞬态抑制气体管或抗熔断部件，在开路故障的情况下它们被致动以实现电流绕过开路故障部件流到包含串联阵列的其他无故障部件的主要电路。出于这样的目的，可以在辅助电路中布置开路故障致动的电流部件，跨过对应的开路故障敏感部件布置每个开路故障致动电流部件，使得部件的开路故障导致电流绕过开路故障的部件流动，经过辅助电路中的开路故障致动电流部件，回到主要电路。
在实践本发明时使用的电流改道部件和布置为Negley等人的美国专利申请公开20060220585中描述的四层电流旁路装置提供了替代方案。
现在参考附图，图1是多LED电路10的示意图，该电路包括通过电路线14连接到电源12的串联连接的LED 16、18和20。在这种多LED电路中，任一个LED的开路故障将会导致整个电路的故障。
图2是包括串联连接的LED 36、38和40的多LED电路30的示意图，跨每个LED分别布置齐纳二极管44、46和48，以在串联LED中的LED处于开路状态时提供改道路径。LED 36、38和40串联连接，并通过电路线34与电源32连接。在包括电路线42的辅助电路中提供齐纳二极管，其具有通往主要电路线34的分支线，从而跨过相应LED布置每个齐纳二极管，以在LED发生开路故障时提供改道路径，供电流绕过该LED。
用于这种改道电路的齐纳二极管必然具有大于LED的击穿电压的击穿电压。例如，在本发明的具体实施例中，齐纳二极管可以具有大于3.25V的击穿电压。在应用于由直流电源驱动的LED部件的串联阵列时，由于其成本低，齐纳二极管作为改道部件是高度有利的。尽管已经结合LED将齐纳二极管用作对抗静电放电的保护装置，但据我所知，没有将这种元件用作电流改道装置，以确保串联LED中的LED开路故障的情况下串联连接LED的工作连续性。可以根据本发明用作电流改道部件的一种示范性齐纳二极管可从Renesas Technology Corp.(URL：http://www.renesas.com/en/diode)买到，部件编号No.RKZ6.2KL/HZL6.8Z4。
图3是包括串联连接的LED 56、58和60的多LED电路50的示意图，跨过每个LED分别布置多级压敏电阻器64、66和68，以在串联LED中的LED发生故障而处于开路状态下时提供改道路径。LED在主要电路路径54中串联布置，与电源52耦合。在辅助电路路径62中彼此串联布置多级压敏电阻器，相继的压敏电阻器之间的分支线连接辅助电路路径62和主要电路路径54，从而在LED之一发生故障而处于开路状态下时使电流通过相应的多级压敏变阻器分流。通过这种方式，绕过开路状态的故障LED，电流绕过故障LED改道经过压敏电阻器。
可以理解，电路的设计使得在致动分流部件使电流改道时，在工作期间不超过LED的电压和电流限制。
多级压敏电阻器是对于交流电源驱动的串联连接开路故障敏感部件而言有用的电流改道部件。可以用作根据本发明的电流改道部件的示范性变阻二极管可以从TYEE ProductsInc.(URL：http://www.tyeeusa.com)和TDK，Inc.(URL：http://roots.tdk.co.jp/)买到，部件编号分别为No.05D180K和No.AVRM0603C6R8NT101N.
图4是包括串联连接LED的并联阵列的多LED电路70的示意图，其中跨过每个LED布置多级压敏电阻器，以在串联LED中的LED发生故障而处于开路状态下时提供改道路径。主要电路路径74包括如图所示布置的包括LED 76和78的第一串联阵列和包括LED 86和88的第二串联阵列，布置电源72以为相应LED供电。第一阵列中的每个LED 76和78都与辅助电路路径80中的多级压敏电阻器82和84相关联，使得跨过每个LED都有多级压敏电阻器。为此目的，由相应多级压敏电阻器和LED之间的分支线将主要电路路径74和辅助电路路径80彼此互连。可以理解，电路的设计使得在致动压敏变阻器以作为电流改道分流电路中的旁路控制元件时，在工作期间不超过LED的电压和电流限制。
以类似方式，第二阵列中的每个LED 86和88都与其中具有多级压敏电阻器92和94的辅助电流路径90相关联，相应压敏电阻器和LED之间是对主要电路路径和辅助电路路径进行互连的分支线，使得在LED 86或LED 88出现开路状态故障时电流能够绕过LED 86或LED 88。
本发明在一方面中涉及一种电子装置，包括主要电路中串联连接的开路故障敏感部件，以及开路故障致动的电流部件，在开路故障的情况下它们被致动以实现电流绕过开路故障部件而流到主要电路，从而继续操作串联阵列中无故障的部件。
这种装置中的串联连接开路故障敏感部件可以包括串联连接的LED。
这种装置中的开路故障致动电流部件可以包括从齐纳二极管、压敏电阻器、雪崩二极管、瞬态抑制气体管和抗熔断组件构成的组中选择的至少一种部件。
在辅助电路中有利地布置开路故障致动的电流部件，跨过对应的开路故障敏感部件布置每个开路故障致动电流部件，使得部件的开路故障导致电流绕过开路故障的部件流动，经过辅助电路中的开路故障致动电流部件，并回到主要电路。
在一个实施例中，这种电子装置没有四层电流旁路装置。在另一实施例中，开路故障致动电流部件包括击穿电压大于3.25V的齐纳二极管。
本发明的另一实施例涉及一种抗熔断组件，包括：
基板；
基板上的第一金属层；
金属层上的一层致动材料，任选地其间设有硅层；以及
致动材料层上的第二金属层，
其中所述致动材料层使得在遇到预定抗熔断电致动状况时电流能够流经抗熔断组件。
在该抗熔断组件的一个实施例中，第一和第二金属层连接到对开路故障敏感的电子装置的端子，产生上述预定抗熔断电致动状况。
可以提供任选的硅层作为金属层上形成的隔离层，该层致动材料形成于硅层上。或者，致动材料层可以包括硅子层或致动材料层可以包含硅作为其成分材料。
抗熔断组件中的电子装置可以包括LED阵列的串联连接LED或其他串联连接的易受故障影响的部件。
抗熔断组件中的致动材料可以是任何适当类型的，例如可以包括从如下材料构成的组中选择的材料：硅、二氧化硅、非晶硅氢化物、非晶硅碳化物、锗、无氢的非晶化合物和氢化非晶碳。
在这种抗熔断组件的一个实施例中，选择致动材料层以与第二金属层和/或硅层(当存在硅层时)形成合金，使得在遇到抗熔断电致动状况时电流能够流经抗熔断组件。
本发明在另一方面中涉及一种电子装置，包括：
开路故障敏感电子部件的串联连接阵列；以及
多个抗熔断组件，每个抗熔断组件耦合到串联连接阵列中的电子部件的相应一个，其中每个抗熔断组件包括与彼此不接触的至少两个导电元件中的每个导电元件接触的致动材料层，其中在所述故障敏感电子部件工作的无开路故障电气状况下，所述致动材料层不会在所述至少两个导电元件之间传导电流，且其中在所述故障敏感电子部件工作的开路故障电气状况下，所述致动材料层在所述至少两个导电元件之间传导电流，以对所述开路故障敏感电子部件的所述串联连接阵列的开路故障部件进行分流。
这种装置中的致动材料层可以包括从硅、二氧化硅、非晶硅氢化物、非晶硅碳化物、锗、无氢的非晶化合物和氢化非晶碳构成的组中选择的材料。开路故障敏感电子部件可以是LED或对开路故障敏感的其他电子部件。
图5是包括电路路径102的多LED电路100的示意图，电路路径102包含电源104和串联连接的LED 106、108和110，跨过每个LED都分别布置了抗熔断组件114、116和118，以在串联LED中的LED发生故障而处于开路状态下时提供改道路径。布置抗熔断组件114、116和118，使得相继的成对抗熔断组件之间的支路对包含抗熔断组件的电路路径和包含LED的电路路径进行互连，从而使在开路状态故障的情况下的每个LED都将被隔离，电流流经关联的抗熔断组件，以对故障LED分流。可以理解，电路的设计使得在致动抗熔断时的工作期间不超过LED的电压和电流限制。
例如，可以将抗熔断组件提供为具有适当特性的集成电路芯片。或者可以将抗熔断组件并入用于AC或DC设计的陶瓷板的设计中。
抗熔断部件可以包括具有适当厚度和分布范围的抗熔断层，以在主要电路中串联连接的LED开路故障时通过辅助电路电流旁路路径传导电流。
图6是具有可用于图5的多LED电路中的类型的抗熔断组件120的示意图。抗熔断组件被示为包括基板130，例如可以包括模块板或电子装置基础或其他基板产品，在其上形成通常由金属形成的接触层或迹线128。任选地沉积于金属迹线128上的是硅层126，显然根据致动层124的特性可以没有硅层，从而可以在金属迹线128上直接沉积致动层。致动层124由适当致动材料形成，例如绝缘材料、半绝缘材料或对开路故障状况有响应的高电阻材料，以与通常也由金属形成的顶部接触层122形成合金或以其他方式过渡到与顶部接触层122进行导电相互作用。
抗熔断组件120的金属迹线128和金属层122可以引线接合到LED装置的端子，或以其他方式连接到LED，以提供如图5示意性示出的构造。
在图6所示的抗熔断组件工作期间，在关联的LED在开路状态下发生故障时，向金属迹线128和顶层122施加对应的更高电压(最终施加电流)，致动层124将击穿和/或改变状态(例如，与金属和硅层(如果有的话)形成合金)以做出响应，以使电流能够流经抗熔断组件并绕过连接到金属迹线128和顶部金属层122的关联故障LED。或者，可以选择致动层，使其保持其分立特性，而不会与金属和/或硅层形成合金或扩散到其中，而是在施加到关联LED的开路故障的增大的电流和电压条件下，使电流能够流经抗熔断组件，从而使电流绕过故障LED而改道，以保持串联阵列中剩余的LED的工作(发光)。
可以由任何适当材料形成这种布置中的抗熔断(致动)层。在具体实施例中，抗熔断层可以包括硅、二氧化硅、氮化硅、非晶硅氢化物、非晶硅碳化物、氢化非晶碳等。在一些情况下，例如在抗熔断层面积大的时候，在抗熔断结构中使用诸如氧化物和氮化物堆叠等多层堆叠可能是有利的。
图7是诸如模块板等基板142上的LED装置结构140的示意图，其中LED装置144的接触件146、148通过接合引线154和156引线接合到金属迹线150和152，抗熔断组件160也电连接到金属基线150和152。参考下文针对这种组件所述的例示性制造流程将更充分理解抗熔断组件的结构。
图8-10示意性地示出了用于形成图7的抗熔断组件160的例示性制造步骤序列。
图8示出了其上一开始形成金属迹线150、152的基板142的关联部分。金属迹线可以形成于包括氧化铝的500微米厚陶瓷基板上，陶瓷基板已经被煅烧和抛光成光滑表面终饰，金属迹线可以是单一金属层或金属堆叠，金属堆叠包括提供不同材料性质的层，例如增强对陶瓷(例如钛)的粘附的层、提供高电导率的层(例如铜或银)和/或提供更小反应性的层(例如金)。金属迹线可以为大约100-150微米宽，大约50到100微米厚，不过根据电路需求以及空间和材料的限制，迹线可以基本上更小或更大。可以在沉积抗熔断层之前对金属迹线进行抛光，以便为抗熔断层提供平坦表面。或者，可以设计金属迹线的形状以增强或便于致动；例如，作为一个范例，可以在沉积厚抗熔断层之前形成圆锥体阵列。
在第二制造步骤中，在金属迹线152上沉积抗熔断材料162，诸如非晶硅氢化物或二氧化硅(SiO2)，以产生图9所示的结构。可以调节抗熔断层的厚度和面积以实现特定的抗熔断特性。例如，可以增大抗熔断层的厚度以产生减小的击穿电流和增大的电压最小值，用于致动。作为具体范例，如果使用二氧化硅，该层的厚度范围可以为从大约5nm到大约15nm，甚至高达100nm。类似地，可以堆叠异质材料以实现更小的漏电流，更大的击穿电压和改善的可靠性。可以减小抗熔断层的面积以提供改善的可靠性或增大抗熔断层的面积以提供一旦激活抗熔断时的更小电阻。之后，沉积额外的金属迹线164，以在额外的金属迹线的一个端部覆盖抗熔断层162，在其相对端部位于金属迹线150上。通过这种方式，基部金属迹线150和152被抗熔断金属迹线164跨越，抗熔断金属迹线164与基部金属迹线150电接触，但与基部金属迹线152电隔离。
在图10的抗熔断组件工作期间，在连接到抗熔断组件的LED发生开路故障时由接合引线154和156施加到组件的更大电压以及最终的电流(一旦开始激活抗熔断层)将导致抗熔断层162在抗熔断金属迹线164和基部金属迹线152之间提供电接触，如前所述。通过这种方式，电流将流经相应的电迹线150、164和152，以实现故障LED的分流。显然，可能不仅由于LED芯片故障，而且由于LED接合引线154或156或LED迹线的故障，而发生LED的故障。
图11-12示意性地示出了用于形成具有可用于图5的LED电路中的类型的抗熔断组件的另一制造序列。
如图11所示，提供了两个金属迹线192和194。金属迹线192包括腿部180和主干部188。金属迹线194包括腿部182、主干部186和核心(yolk)部184。核心部的最远端与迹线192的主干188是分隔关系，之间形成间隙190，其可以是微米尺度的。
在图12中将图11的组件示为包括抗熔断层196，抗熔断层196覆盖迹线192的主干和迹线194核心部的末端区域，并填充间隙190。在施加到耦合到抗熔断组件的微电子装置开路故障的更大电流和电压条件下，抗熔断层用于提供流经迹线192和194的电流。可以通过抗熔断层196实现这样的电流流动而其无物理变化，或者抗熔断层材料可以与相应的基部金属迹线形成合金、化学反应、改变晶序或相互作用，以提供基部金属迹线之间对应生成的电流流动路径。如果难以保持微米尺度的公差，可以增大迹线192和194之间的分离程度，可以使金属层覆盖抗熔断层196，以便防止上覆的金属层与迹线192或194直接短路。
要认识到，可以为此目的采用任何适当的抗熔断层材料，包括单组分材料以及多组分材料，响应于相关串联连接部件的开路故障产生的状况，其将支持电流通过这种材料分流，本领域的普通技术人员基于这里的公开，无需做过多试验就将可以容易地判定这种情况。
图13是包括LED和抗熔断组件的微电子装置结构200的截面图。
该装置结构200包括基板202，其可以由诸如n型氮化镓(GaN)等材料构成，在基板202上表面上已经形成有源InGaN层204，在有源InGaN层204上已经形成p型氮化镓。在氮化镓基底层202的下表面上沉积金属层210，在金属层210上形成引线接合凸块212，接合引线214连接到引线接合凸块212上。金属层210侧面被所沉积的电介质材料228和226包围。在金属层210的顶表面上，与电介质材料224相邻，已经形成了抗熔断层230。在氮化镓层206的顶表面的一部分上沉积金属层218，该金属层218上具有引线接合凸块220，接合引线222耦合到引线接合凸块220上。
在抗熔断层230上方，电介质材料224和金属层218是额外的金属层216。在氮化镓LED装置发生开路故障时，造成的更大电流和电压导致抗熔断层与金属层210和216发生相互作用，实现电流经过其流动。这种相互作用可以涉及与相邻金属层的扩散相互作用，形成导电反应产物的化学反应或其他产生流经抗熔断组件电流的共同作用，以使抗熔断组件所关联的开路故障部件分流。
可以选择抗熔断元件的尺寸以实现预定的电压降，可以要求接触区域的最小尺寸以使(例如)700毫安和更高的大电流能够经过抗熔断组件。
作为抗熔断布置的另一种选择和替代，可以采用具有备用串联连接微电子装置部件的可编程备用芯片，从而将功率重定向到备用串联部件。作为另一任选特征，可以将熔断器部件或限流器集成到抗熔断组件中，以在经受过大电流状况时保护装置。
本发明的另一实施例涉及抗熔断多LED电路或本发明的其他开路故障自适应多LED电路，其没有门振荡器部件和/或齐纳二极管部件。
本发明的另一实施例涉及一种没有任何LED的冗余连接布置的开路故障自适应电路，即，其中阵列中多个LED中的每个LED同时加入与至少一个其他串联连接的LED和与阵列中至少一个其他并联连接的LED的串联和并联布置中，使得阵列中单个LED的任何开路故障将导致其余的LED可以继续工作。
在另一实施例中，可以在模块上形成电流改道组件，作为集成的变容二极管。其他开路故障改道装置可以包括雪崩二极管，雪崩二极管对故障状况做出响应，以实现电流绕过开路故障部件改道。
本发明在另一方面中涉及一种没有任何LED的冗余连接布置的开路故障自适应电路，即，其中阵列中多个LED中的每个LED同时加入与至少一个其他串联连接的LED和与阵列中至少一个其他并联连接的LED的串联和并联布置中的布置，使得阵列中单个LED的任何开路故障将导致其余的LED可以继续工作。
本发明的开路故障自适应电路中使用的LED在简单而有效的电路中使用市场上可买到的LED，即使在串联LED中的个体LED部件经历开路故障时，其也实现了LED串联布置的优点且其余LED可以工作。
在各实施例中，本发明的开路故障自适应电路能够利用若干旁路辅助电路布置，其中旁路电路路径包含电流部件，例如压敏变阻器(例如金属氧化物压敏变阻器)、雪崩二极管、瞬态抑制气体管或其他部件，在主要电路串联布置中相关联的LED发生开路故障的情况下，用于实现电流流经旁路电路路径。
本发明的电子装置可以是任何适当类型的，其包括主要电路中串联连接的开路故障敏感部件，以及开路故障致动的电流部件，在开路故障的情况下所述开路故障致动的电流部件被致动以实现电流绕过开路故障部件流到主要电路，以继续操作串联阵列中无故障的部件。例如，该电子装置可以是照明物品，例如内部照明物品、汽车照明单元、线照明或紧急外出照明系统或具有基于LED的LCD背光系统的手机、平板显示器、家用电器，例如具有LED指示灯条的器具等。
将要认识到，在各实施例中，本发明的开路故障自适应多LED电路可以利用这里所述的电路组件的具体部分和部件，在其他变化实施例中，本发明的电路和包含其的装置或者可以包括来自本发明其他实施例和方面的具体部分、部件、元件和特征，由它们构成或基本由它们构成。因此要将本发明视为容许由这里公开的，尤其是其实施例公开的具体部分、部件、元件和特征的变化的排列与组合构成。
工业实用性
本发明的电子装置包括串联布置的电路部件和开路故障自适应电路布置，该电路部件对使用过程中的开路故障敏感，开路故障自适应电路布置在这样的串联连接部件出现开路故障时维持装置运行的连续性。可以在各种各样的应用中实施本发明，包括结合了LED部件串联阵列的装置，以及开关、光学装置、光电组件、信号传输设备等，包括对开路状态故障敏感的微电子装置部件。
Claims (27)
1.一种电子装置，包括：
在主要电路中彼此连接成串联关系的多个开路故障敏感部件；以及
包含旁路控制元件的辅助电路，布置所述旁路控制元件以在任何开路故障敏感部件都未经历开路故障时将辅助电路维持在无电流流动状态，并在开路故障的情况下使电流从所述主要电路改道，绕过开路故障的部件，经过所述辅助电路并返回到所述主要电路，从而为所述开路故障的部件分流，以便在加电的时候使所述主要电路的所有未发生故障的串联部件保持工作，
其中所述旁路控制元件包括抗熔断组件，所述抗熔断组件包括位于第一金属接触部的上方的至少一个抗熔断层，其中，所述第一金属接触部与衬底的第一表面上的第二金属接触部相邻，并通过沿所述衬底的第一表面的间隙与所述第二金属接触部相分离；其中，第三金属接触部被物理连接至所述至少一个抗熔断层、通过所述至少一个抗熔断层与所述第一金属接触部电隔离、并与所述第二金属接触部电连接；
其中所述至少一个抗熔断层包括一材料，该材料被配置成以下情况中的至少一种：与所述第一金属接触部和第三金属接触部中的至少一个形成合金、散布在所述第一金属接触部和第三金属接触部中的至少一个中、以及与所述第一金属接触部和第三金属接触部中的至少一个发生化学反应，从而形成导电合金或导电反应产物，以在所述开路故障状况下使电流能够从所述第一金属接触部经过所述至少一个抗熔断层流动到所述第二金属接触部，穿过所述间隙并通过所述第三金属接触部。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述部件包括发光二极管（“LED”）。
3.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述第一金属接触部和第二金属接触部包括所述衬底的第一表面上的金属迹线。
4.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述至少一个抗熔断层包括硅。
5.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述至少一个抗熔断层包括二氧化硅、氮化硅、非晶硅氢化物、非晶硅碳化物和氢化非晶碳中的一个或多个。
6.根据权利要求5所述的电子装置，其中所述至少一个抗熔断层包括氧化物层和氮化物层。
7.根据权利要求1所述的电子装置，包括照明物品。
8.根据权利要求1所述的电子装置，包括汽车照明单元。
9.根据权利要求1所述的电子装置，包括内部照明物品。
10.根据权利要求1所述的电子装置，包括具有基于LED的LCD背光系统的蜂窝电话。
11.根据权利要求1所述的电子装置，包括平板显示器。
12.根据权利要求1所述的电子装置，包括家用电器。
13.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述开路故障敏感部件包括串联连接的LED。
14.根据权利要求1所述的电子装置，其中每个所述开路故障致动的电流部件的击穿电压大于3.25V。
15.一种维持对主要电路中开路状态故障敏感的微电子部件的串联连接阵列的可操作性的方法，包括：
使电流绕过所述阵列中的开路状态故障部件改道经过电耦合到所述开路状态故障部件的相对端子的金属接触部，
其中，所述金属接触部包括第一金属接触部和通过间隙分离的第二金属接触部；其中所述间隙横跨在所述第一金属接触部与第二金属接触部之间延伸的第三金属接触部，其中所述第三金属接触部通过至少一个抗熔断层被物理耦合到所述第一金属接触部，所述至少一个抗熔断层在所述开路状态故障部件的开路状态故障之前使所述第一金属接触部与所述第三金属接触部电隔离，所述第三金属接触部被物理耦合及电耦合到所述第二金属接触部；以及
通过所述开路状态故障部件的开路状态故障使电流经过所述第三金属接触部在所述第一金属接触部与第二金属接触部之间流动，结果将电流施加到所述抗熔断层，
其中所述至少一个抗熔断层包括非电介质材料，该材料被配置成在所述第一金属接触部与第三金属接触部之间形成旁路，以使电流从所述主要电路改道，绕过所述开路故障的部件，从而使得在加电的时候使所述主要电路的所有未发生故障的串联部件保持工作。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述部件包括发光二极管（“LED”）。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一金属接触部和第二金属接触部包括衬底的第一表面上的金属迹线。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述至少一个抗熔断层的非电介质材料包括绝缘材料或高电阻材料。
19.一种抗熔断组件，包括：
第一金属迹线,形成在衬底的第一表面上；
第二金属迹线,形成在所述衬底的第一表面上且与所述第一金属迹线相邻,其中所述第一金属迹线和第二金属迹线由穿过所述衬底的第一表面的间隙相分隔；以及
一个或多个抗熔断层,包括致动材料层,所述致动材料层跨接位于所述第一金属迹线和所述第二金属迹线之间、并穿过所述衬底的第一表面的所述间隙，其中响应于产生自微电子部件的开路故障的电流的施加，所述致动材料层被配置成以下情况中的至少一种：与所述第一金属迹线和所述第二金属迹线中的一个或多个、与所述一个或多个抗熔断层中的另一个中的至少一个形成合金，散布在所述第一金属迹线和所述第二金属迹线中的一个或多个、与所述一个或多个抗熔断层中的另一个中的至少一个中，以及与所述第一金属迹线和所述第二金属迹线中的一个或多个、与所述一个或多个抗熔断层中的另一个中的至少一个发生化学反应，从而形成导电合金或导电反应产物，以使电流能够经过其流动，绕过所述微电子部件，其中所述微电子部件与所述第一金属迹线和所述第二金属迹线并联电耦合。
20.根据权利要求19所述的抗熔断组件，其中所述电子装置包括LED阵列的串联连接的LED。
21.根据权利要求19所述的抗熔断组件，其中所述致动材料包括从由硅、二氧化硅、非晶硅氢化物、非晶硅碳化物和氢化非晶碳构成的组中选择的材料。
22.根据权利要求19所述的抗熔断组件，其中所述致动材料包括非晶硅或二氧化硅。
23.一种电子装置，包括：
多个开路故障敏感部件，在主要电路中彼此连接成串联关系；以及
包含旁路控制元件的辅助电路，布置所述旁路控制元件以在任何开路故障敏感部件都未经历开路故障时将辅助电路维持在无电流流动状态，并在开路故障的情况下使电流从所述主要电路改道，绕过开路故障的部件，经过所述辅助电路并返回到所述主要电路，从而为所述开路故障的部件分流，以便在加电的时候使所述主要电路的所有未发生故障的串联部件保持工作；
其中，所述旁路控制元件包括抗熔断组件，所述抗熔断组件包括位于第一金属接触部的上方的至少一个抗熔断层；其中，所述第一金属接触部与衬底的第一表面上的第二金属接触部相邻，并通过沿所述衬底的第一表面的间隙与所述第二金属接触部相分离；其中，第三金属接触部被物理连接至所述至少一个抗熔断层、通过所述至少一个抗熔断层与所述第一金属接触部电隔离、并与所述第二金属接触部电连接；其中，所述至少一个抗熔断层包括一材料，该材料被配置成以下情况中至少之一：与所述第一金属接触部和第三金属接触部中的至少一个形成合金、散布在所述第一金属接触部和第三金属接触部中的至少一个中、以及与所述第一金属接触部和第三金属接触部中的至少一个发生化学反应，从而形成导电合金或导电反应产物，以在所述开路故障之状况下使电流能够从所述第一金属接触部经过所述至少一个抗熔断层流到所述第二金属接触部，穿过所述间隙并通过所述第三金属接触部；
其中，所述第一金属接触部和第二金属接触部中的每一个都包括腿部和主干部，所述主干部相对于所述腿部有一角度；位于所述第一金属接触部和第二金属接触部之间、沿所述衬底的第一表面的所述间隙是位于所述第一金属接触部的主干部与所述第二金属接触部的主干部之间。
24.根据权利要求23所述的电子装置，其中所述抗熔断层包括从由硅、二氧化硅、非晶硅氢化物、非晶硅碳化物和氢化非晶碳构成的组中选择的材料。
25.根据权利要求23所述的电子装置，其中所述抗熔断层包括非晶硅。
26.根据权利要求23所述的电子装置，其中所述抗熔断层包括二氧化硅。
27.根据权利要求23所述的电子装置，其中所述故障敏感电子部件包括LED。
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