一種含裸晶系統(tǒng)級封裝led照明驅(qū)動電源組件及制造工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及LED照明驅(qū)動電源技術(shù)和半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]LED照明驅(qū)動電源主要有四大類型，阻容降壓、恒流二極管、線性電源和開關(guān)電源。驅(qū)動電源是將各種情況下電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的轉(zhuǎn)換器。一般電源輸入有多種情況，對于LED照明而言輸出一定為可以隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。
[0003]最簡單的一類驅(qū)動電源是阻容降壓電路，但其電流隨電壓波動大，不耐沖擊，會嚴(yán)重影響LED壽命，功率因素低，只能用于一些要求不高的小功率LED照明情況，且效果較差。
[0004]基于恒流二極管的驅(qū)動電源是第二類型，恒流二極管原先主要用于儀器儀表，后來因其恒流特性被用于一些低功率LED燈的情形。作為LED照明的恒流驅(qū)動具有電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，但有認(rèn)為目前恒流二極管的動態(tài)范圍只有30V，低于電網(wǎng)有時可能高達(dá)上百伏的正常電壓波動區(qū)間，實(shí)際上無法保持恒流，在大動態(tài)高電壓情況下自身功耗大，系統(tǒng)效率低，同時溫升會導(dǎo)致LED光衰加大，因此并不適合用于通用照明，同時又由于恒流二極管生產(chǎn)工藝的局限帶來性能的一致性不好及合適使用的產(chǎn)品比例較低，容易在大規(guī)模使用時出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的嚴(yán)重問題。
[0005]基于IC芯片的LED照明驅(qū)動電源目前為大量使用的主流方案，具有較好的恒流精度和各種功能，主要分為開關(guān)電源和線性電源兩大類型。
[0006]開關(guān)電源類型又有隔離型和非隔離型兩種，隔離型適用于低電壓大電流的恒定電流輸出，外圍元器件較多，體積較大，主要用于外置電源;非隔離型適用于高電壓小電流輸出，體積相對較小，效率高，主要用于內(nèi)置電源?？傮w而言，開關(guān)電源復(fù)雜，涉及元器件數(shù)量多，包括電解電容，所以目前不適合進(jìn)行裸晶系統(tǒng)級封裝。
[0007]線性IC芯片LED驅(qū)動電源方案具有電路相對簡單、外圍元器件少、體積小、成本低、易于集成化的優(yōu)勢，但線性驅(qū)動電源方案存在散熱問題，散熱尤其會高度集中于線性電源IC芯片和MOSFET功率管。傳統(tǒng)的IC芯片和元器件封裝使用塑料外殼，導(dǎo)熱較差，線性驅(qū)動電源的散熱問題會大大降低整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。將驅(qū)動電源的IC芯片和各元器件以裸晶形式直接封裝在導(dǎo)熱性能良好且絕緣的基板上則可以解決這一問題，同時降低相關(guān)成本。
[0008]IC芯片和元器件的已有封裝技術(shù)，即半導(dǎo)體封裝技術(shù)，發(fā)展由來已久，因?yàn)榉庋b對于IC芯片和元器件來說是必須的，也是至關(guān)重要的，IC芯片和元器件必須與外界隔離，以防止空氣中的雜質(zhì)對芯片電路或元器件材料的腐蝕而造成電氣性能下降，同時封裝后的芯片和元器件也便于安裝和運(yùn)輸?，F(xiàn)有封裝技術(shù)是將IC芯片或元器件用絕緣塑料或陶瓷材料單獨(dú)打包引線，封裝技術(shù)的好壞直接影響到芯片自身性能和與之連接的印制電路板PCB的設(shè)計(jì)和制造。
[0009]目前主要常見的半導(dǎo)體封裝有兩大類:雙列直插封裝DIP( Dual In-linePackage)和貼片封裝SMT(Surface Mounting Technology)。半導(dǎo)體器件有許多具體封裝形式，按封裝的外形、尺寸、結(jié)構(gòu)分類可分為引腳插入型、表面貼裝型和高級封裝三類。從DIP、SOP、QFP、PGA、BGA到CSP再到SIP，技術(shù)指標(biāo)一代比一代先進(jìn)。
[0010]把不同類型和大小的裸晶器件包括IC芯片一體化封裝在導(dǎo)熱絕緣基板上，屬于系統(tǒng)級封裝。我們已經(jīng)成功地將裸晶發(fā)光二極管(LED)和一個線性驅(qū)動電源所有裸晶器件封裝在一個導(dǎo)熱絕緣基板上，但已有技術(shù)方案無法結(jié)合任何非裸晶封裝的器件，也就是不能通過結(jié)合不適合裸晶封裝的器件來改變驅(qū)動電源的電氣特性。本發(fā)明涉及含裸晶系統(tǒng)級封裝的LED照明驅(qū)動電源組件，并能夠在裸晶系統(tǒng)級封裝部分之外結(jié)合非裸晶封裝的器件，解決了各個相關(guān)環(huán)節(jié)上的技術(shù)和工藝難題，能滿足對驅(qū)動電源組件一些特性的要求，極大地提高系統(tǒng)性能和質(zhì)量一致性，減少已有產(chǎn)品中間生產(chǎn)環(huán)節(jié)降低成本，并能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模自動化生產(chǎn)LED照明驅(qū)動電源組件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:用實(shí)驗(yàn)確定適合含裸晶系統(tǒng)級封裝并結(jié)合非裸晶封裝器件的LED照明驅(qū)動電源優(yōu)化方案并確定特定電路，根據(jù)特定電路設(shè)計(jì)LED照明驅(qū)動電源組件的布線圖及選擇合適導(dǎo)熱絕緣材料基板并將布線圖以導(dǎo)電材料印刷至基板上成為印刷電路，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證裸晶封裝各個工藝流程環(huán)節(jié)并用這些工藝流程將相應(yīng)裸晶IC芯片、裸晶整流二極管、裸晶MOSFET及電阻全部一體化封裝到上述基板上的印刷電路中并做測試驗(yàn)證，在完成裸晶封裝部分基板上的指定位置，焊接非裸晶封裝器件。
[0012]本發(fā)明所述特定電路有多種表現(xiàn)形態(tài)，包括根據(jù)適合裸晶封裝的LED照明線性驅(qū)動電源優(yōu)化方案所得到的電路原理圖、根據(jù)上述原理圖所設(shè)計(jì)布線圖及制成印刷電路和其后裸晶封裝完成后組件的實(shí)際電路及結(jié)合非裸晶封裝器件后形成的實(shí)際電路，都為本發(fā)明特定電路。
[0013]本發(fā)明一種含裸晶系統(tǒng)級封裝LED照明驅(qū)動電源組件是:
[0014]—種含裸晶系統(tǒng)級封裝LED照明驅(qū)動電源組件，其特征是，用特定電路和半導(dǎo)體封裝技術(shù)將驅(qū)動電源相關(guān)功能器件裸晶作為一個整體封裝在導(dǎo)熱絕緣材料基板上并由導(dǎo)熱絕緣不透明材料完全覆蓋;可結(jié)合非裸晶封裝功能器件實(shí)現(xiàn)不同性能。
[0015]上述特定電路是在導(dǎo)熱絕緣材料基板上有兩個交流電母線外接輸入端，兩輸入端各連接兩個裸晶整流二極管的負(fù)極和正極，經(jīng)過四個裸晶整流二極管形成一個直流電正極作為對外輸出正極，直流電正極同時連接一個電阻Rl再連接裸晶IC芯片的VCC焊盤;裸晶IC芯片的GATE焊盤連接裸晶MOSFET的G焊盤(柵極)；裸晶IC芯片的Sense焊盤連接裸晶MOSFET的S焊盤(源極)，同時連接電阻Rcs再連接地線；裸晶IC芯片的GM)焊盤連接地線；裸晶MOSFET的D焊盤(漏極)連接線作為直流電負(fù)極作為對外輸出負(fù)極;對外輸出正極和負(fù)極用于各連接串聯(lián)發(fā)光二極管(LED)的正極和負(fù)極；
[0016]上述特定電路是在導(dǎo)熱絕緣材料基板上用導(dǎo)電材料所印刷電路并同時由導(dǎo)電導(dǎo)線連接裸晶器件和印刷電路之間而組成的完整電路；
[0017]上述特定電路中導(dǎo)電材料所印刷電路表面除放置裸晶器件位置和焊接點(diǎn)外的其它部分被公知絕緣層材料覆蓋；
[0018]在上述特定電路中在達(dá)到功率情況下裸晶IC芯片和裸晶MOSFET需具有足夠的物理距離以避免MOSFET的散熱影響裸晶IC芯片的正常工作；
[0019]上述在導(dǎo)熱絕緣材料基板上完成封裝后所有裸晶器件由導(dǎo)熱絕緣不透明材料完全覆蓋成為上述特定電路的物理支撐結(jié)構(gòu)和保護(hù)層，尤其是裸晶IC芯片表面需要有同樣導(dǎo)熱絕緣不透明材料完全覆蓋以免影響其正常工作；
[0020]上述含裸晶系統(tǒng)級封裝LED照明驅(qū)動電源組件單獨(dú)或結(jié)合其它非裸晶封裝器件或器件組合成為具有不同性能的LED照明驅(qū)動電源組件；
[0021]實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述含裸晶系統(tǒng)級封裝LED照明驅(qū)動電源組件及結(jié)合其它非裸晶封裝器件均