專利名稱：一種一體化貼片單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及封裝技術領域，尤其涉及一種集成了驅(qū)動芯片、發(fā)光體和外圍元件的一體化貼片單元。
背景技術：
現(xiàn)有的全彩發(fā)光單元(以下簡稱發(fā)光單元，或者單元)，一般選用LED元件作為發(fā)光器件，由三基色LED完成全彩顯示。該單元除了包括LED元件外，還包括驅(qū)動集成電路 (IC)和外圍元件?，F(xiàn)有的發(fā)光單元主要采用電路板制造工藝，將LED元件、IC和外圍元件焊接在電路板上形成一體結(jié)構，所采用的IC和外圍元件的封裝方式為插件式或貼片式。但是，無論采用哪一種封裝方式，發(fā)光單元的體積都無法做得很小，比如不可能做到5mmX5mm 或更小。這是因為現(xiàn)有的貼片式LED的大小就達到5mmX 5mm，再加上外圍元件和驅(qū)動集成電路，發(fā)光單元的體積就遠遠超過5mmX 5mm。如果發(fā)光單元采用多個插件式LED元件，體積就會更大；外觀看到的將是一塊電路板上分布了若干元件，而不可能是一個元件。但由于LED元件、驅(qū)動集成電路及外圍元件都是現(xiàn)成的，在市場上容易采購到，而且使用現(xiàn)有的 Protel 99SE等PCB軟件就可方便地進行電路板設計，還有大量的電路板廠家作加工，因此現(xiàn)有的發(fā)光元件都采用上述的電路結(jié)構及封裝方式。然而，現(xiàn)有的發(fā)光單元的電路結(jié)構及封裝方式，無法解決以下技術問題1、要求整個發(fā)光單元封裝后的外觀結(jié)構是一個微型的貼片元件，且點亮后只看到發(fā)光點，而不希望看到外圍元件和集成電路；2、在某些特殊基材上安裝發(fā)光單元，要求單元與基材之間只能通過貼裝方式進安裝，比如使用導電膠粘貼，而不適合采用普通焊錫方法焊接；3、要求單元與單元之間的連接簡單，基材上面的導電層只能采用單層布線，不能采用多層布線、跨線；4、對發(fā)光單元有多種形狀要求。要解決上述技術問題，必須將發(fā)光單元做成微型的一體化貼片單元，其首要的難點就是外圍元件的處理問題，以及驅(qū)動芯片與發(fā)光芯片集成封裝的問題。現(xiàn)代數(shù)字電路一般是采用集成電路芯片作為中心元件，并配合必要的外圍元件構建而成。這些外圍元件通常是由于在集成電路芯片內(nèi)部無法集成或者集成成本過高的原因，又或者是為了通過不同的外圍元件的組合來實現(xiàn)不同功能的原因，而沒有被集成在集成電路芯片中。對于三位全彩發(fā)光單元而言，一般是以三位全彩驅(qū)動芯片為中心，配合有電阻、電容、發(fā)光元件(例如LED)等外圍元件構建而成；而有的發(fā)光單元為了達到增加輸出電流等目的，還設有三極管、二極管等外圍元件。發(fā)明人在研發(fā)本發(fā)明專利之初，為了解決發(fā)光單元微型化、一體化的問題，曾考慮在現(xiàn)有的三色5050型或5070型貼片LED(這種成品的LED封裝支架的結(jié)構如圖17所示) 的框架上作進一步加工，在原本放置3個LED芯片的框架內(nèi)增加驅(qū)動芯片，再使用薄膜工藝或厚膜工藝的外圍元件，或者訂制適合大小的微型電阻植入框架內(nèi)。但隨著研究和實驗的深入，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，盡管上述方法能夠解決電路中的如電阻、二極管之類的微型元件的植入問題，但是對于電路中存在退耦濾波電容的情況就難以解決了。一方面因為退耦濾波電容的容量比較大，導致體積也比較大，如果將其植入5050型貼片LED的框架內(nèi)將會占據(jù)一半的空間；另一方面，即便將貼片式的退耦濾波電容植入5050型貼片LED的框架內(nèi)，也很難解決批量生產(chǎn)時的焊接效率和質(zhì)量控制的問題。然而，無論三位全彩發(fā)光單元采用何種電路結(jié)構，為了保證每個發(fā)光單元之間的數(shù)字信號互不串擾，提高各單元的穩(wěn)定性，必須使用至少一個電源退耦濾波電容來構建電路。因此，電容又成了發(fā)光單元一體化的一大問題。發(fā)明人還曾考慮對貼片LED進行重新開模，修改支架結(jié)構，修改引腳的接出方式， 在引出腳上用點焊的方式把外圍元件焊接在引腳上，以解決外圍元件的一體化的問題。但是，在實施的過程中發(fā)現(xiàn)，點焊的效率很低，往往需要手工操作安置元件來完成點焊操作， 產(chǎn)品的一致性較差；而且經(jīng)點焊后的外圍元件還是裸露在外面，還需要進行二次注塑才能將外圍元件封閉起來；而二次注塑不但增加了成本，還會增加產(chǎn)品體積，也不利于大批量生產(chǎn)。現(xiàn)有技術還不能解決將集成電路控制芯片、發(fā)光元件及外圍元件集成為一體，最大限度地壓縮集成空間的問題，并同時解決散熱、芯片與電路的結(jié)構關系、芯片與外圍元件的連接關系等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術中全彩發(fā)光單元的電路結(jié)構復雜，其發(fā)光元件、 驅(qū)動芯片及外圍元件無法作為整體貼裝到母板電路中的問題。本發(fā)明實施例提供一種微型的集成了驅(qū)動芯片、發(fā)光體和外圍元件的一體化單元，該單元可作為一個貼片元件使用，特別是底面引腳在某些特殊材料上使用，例如在透明導電膜上使用時，更容易與透明導電膜結(jié)合，且有利于實現(xiàn)大規(guī)模的批量化生產(chǎn)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供一種一體化貼片單元，包括電路基板，所述電路基板至少包括相互貼合的頂層電路層和底層電路層，在頂層電路層上設有外圍元件、電源一極、電源另一極、驅(qū)動芯片和發(fā)光體；其中，電源一極、電源另一極分別與底層電路層電連接；發(fā)光體分別與電源一極、驅(qū)動芯片電連接；驅(qū)動芯片還與電源另一極或者電源兩極電連接；所述一體化貼片單元還包括有透光的封裝物料，封裝物料設于電路基板上，并覆蓋于驅(qū)動芯片和發(fā)光體上。在電路基板上還設有將頂層電路層和底層電路層連通的導電過孔。在一個實施方式中，電路基板采用有信號傳輸線結(jié)構，在頂層電路層上還設有與驅(qū)動芯片電連接的信號輸入極和信號輸出極；所述信號輸入極和信號輸出極還與底層電路層電連接。在另一個實施方式中，電路基板采用無信號傳輸線結(jié)構；在頂層電路層上還設有電源載波信號解調(diào)電路，或者無線電磁波接收與解調(diào)電路。進一步的，在頂層電路層上設置有用于灌封封裝物料的圍壩；在圍壩內(nèi)、且在頂層電路層上形成有封裝槽，在該封裝槽內(nèi)灌注有封裝物料，驅(qū)動芯片、發(fā)光體、外圍元件部分或全部灌封在封裝槽內(nèi)。
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在圍壩上設有若干個定位桿，所述定位桿與圍壩連接為一體；在圍壩與電路基板貼裝時，所述定位桿嵌入電路基板上；相應地，在電路基板上設有與定位桿的形狀相匹配的定位孔或定位缺口凹面。在一個較優(yōu)的實施方式中，所述電路基板為金屬板材或非金屬板材，所述非金屬板材包括陶瓷、環(huán)氧玻璃纖維板；所述發(fā)光體包括至少一個LED發(fā)光芯片或者OLED有機發(fā)光器件。所述電路基板還可以采用透光板材，使一體化貼片單元雙面發(fā)光。所述驅(qū)動芯片、發(fā)光體與電路基板的連接方式為金屬線鍵合連接方式或倒裝芯片焊接方式。本發(fā)明實施例提供的一體化貼片單元，將驅(qū)動芯片、發(fā)光體、外圍元件集成為一體化的貼片器件，具有微型化、整體化、單元化的特點，更容易實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。該一體化貼片單元在實現(xiàn)微型化的同時，還很好地解決散熱、芯片與電路的結(jié)構關系、芯片與外圍元件的連接關系等問題。該一體化貼片單元特別是用于透明導電膜時，能更好地避免透明導電膜的缺點，發(fā)揮透明導電膜的優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明實施例一提供的一體化貼片單元采用點膠或倒模灌膠封裝的分解示意圖(一)；圖2是本發(fā)明實施例一提供的一體化貼片單元采用點膠或倒模灌膠封裝的分解示意圖(二)；圖3是本發(fā)明實施例二提供的一體化貼片單元的封裝結(jié)構的分解示意圖，具有單個圍壩時的情況；圖4是本發(fā)明實施例二提供的一體化貼片單元的封裝結(jié)構的組合示意圖，具有單個圍壩時的情況；圖5是本發(fā)明實施例三提供的一體化貼片單元的封裝結(jié)構的分解示意圖，具有單個圍壩，且圍壩上設有定位桿，并在基板上利用導電過孔作為定位孔時的情況；圖6是本發(fā)明實施例三提供的一體化貼片單元的封裝結(jié)構的組合示意圖，具有單個圍壩，且圍壩上設有定位桿，并在基板上利用導電過孔作為定位孔時的情況；圖7是本發(fā)明實施例四提供的一體化貼片單元的封裝結(jié)構的分解示意圖，具有多個圍壩，并在四角設有定位桿和定位缺口凹面時的情況；圖8是本發(fā)明實施例四提供的一體化貼片單元的封裝結(jié)構的組合示意圖，具有多個圍壩，并在四角設有定位桿和定位缺口凹面時的情況；圖9是本發(fā)明實施例五提供的一體化貼片單元的封裝結(jié)構的分解示意圖，具有多個圍壩，外圍元件所在的圍壩上設有頂蓋，圍壩上設有定位桿，并在基板上利用導電過孔作為定位孔時的情況；圖10是本發(fā)明實施例五提供的一體化貼片單元的封裝結(jié)構的組合示意圖，具有多個圍壩，外圍元件所在的圍壩上設有頂蓋，圍壩上設有定位桿，并在基板上利用導電過孔作為定位孔時的情況；圖11是本發(fā)明實施例六提供的一體化貼片單元的封裝結(jié)構的分解示意圖，具有多個圍壩，外圍元件所在的圍壩上設有頂蓋，圍壩上設有定位桿，并在四角設有定位桿和定位缺口凹面時的情況；圖12是本發(fā)明實施例六提供的一體化貼片單元的封裝結(jié)構的組合示意圖，具有多個圍壩，外圍元件所在的圍壩上設有頂蓋，圍壩上設有定位桿，并在四角設有定位桿和定位缺口凹面時的情況；圖13是本發(fā)明實施例七提供的一體化貼片單元的電路基板為單線結(jié)構時，其底部電路層的示意圖；圖14是本發(fā)明實施例八提供的一體化貼片單元的電路基板為雙線結(jié)構時，其底部電路層的示意圖；圖15是本發(fā)明實施例九提供的一體化貼片單元的電路基板為三線結(jié)構時，其底部電路層的示意圖；圖16是本發(fā)明實施例十提供的一體化貼片單元的底部電路層的示意圖，當用于普通電路板或者容易布線和焊接的介質(zhì)表面上時的底部電路引腳設計情況，電源引腳位置可以根據(jù)需要隨意放置，此例為雙線結(jié)構電極引腳結(jié)構；圖17是現(xiàn)有的5050型貼片LED的封裝支架的示意圖；圖18是本發(fā)明實施例十一提供的一體化貼片單元的電路基板為無信號傳輸線結(jié)構時，其底層電路層的示意圖；圖19是本發(fā)明實施例十二提供的一體化貼片單元采用倒裝綁定方式，將驅(qū)動芯片和發(fā)光體裝配在同一平面時的結(jié)構示意圖；圖20是本發(fā)明實施例十三提供的一體化貼片單元采用倒裝綁定方式，將驅(qū)動芯片和發(fā)光體裝配在不同平面時的結(jié)構示意圖；圖21是本發(fā)明實施例十四提供的一體化貼片單元采用倒裝綁定方式，將驅(qū)動芯片和發(fā)光體裝配在不同平面，并對驅(qū)動芯片結(jié)構作了改進時的示意圖；圖22是本發(fā)明實施例提供的一體化貼片單元采用不同結(jié)構組合出來的可能性示意圖；附圖標記說明1-電路基板，11-電源一極，12-電源另一極，13-信號輸入極， 14-信號輸出極，15-封裝槽，16-定位缺口凹面，17-頂層電路層，18-底層電路層，2-外圍元件，3-驅(qū)動芯片，4-發(fā)光體，5-圍壩，51-隔壩，53-頂蓋，55-定位桿，6-封裝膠塊，71-信號輸入導電過孔，72-信號輸出導電過孔，81-電源正極導電過孔，82-電源負極導電過孔， 91-驅(qū)動芯片輸出極，92-發(fā)光體金屬承載支架，93-發(fā)光體公共極。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例提供的一體化貼片單元，集成了驅(qū)動芯片、發(fā)光體和外圍元件。發(fā)光體可以采用LED發(fā)光芯片，也可以采用OLED有機發(fā)光器件，或其他任何發(fā)光器件。發(fā)光體的數(shù)量可以是一個或者多個，例如設置三個發(fā)光體，構成三位全彩發(fā)光單元。為方便說明， 下面僅以采用LED發(fā)光芯片作為發(fā)光體為例，而且附圖所示的一體化貼片單元也僅以設置三個發(fā)光體為例。實施例一參見圖1，本實施例提供的一體化貼片單元包括電路基板1，所述電路基板1至少包括相互貼合的頂層電路層17和底層電路層(即圖13所示的底層電路層18，為方便說明， 以下統(tǒng)一稱為“底層電路層18”)。底層電路層18起到元件貼片引腳的作用，因此也稱為引腳層。頂層電路層17上設有外圍元件2、電源一極11、電源另一極12、信號輸入極13、信號輸出極14、發(fā)光體4和驅(qū)動芯片3。具體如下電源一極11、電源另一極12、信號輸入極13和信號輸出極14分別與底層電路層 18電連接；發(fā)光體4與電源一極11電連接；驅(qū)動芯片3分別與信號輸入極13、信號輸出極 14、發(fā)光體4電連接，且該驅(qū)動芯片3還與電源另一極12電連接或者與電源兩極(“電源兩極”是指電源一極11和電源另一極12)電連接。外圍元件2焊接在頂層電路層17上靠近外側(cè)的位置處；本實施例中，所述外圍元件2包括左外圍元件和右外圍元件，兩者對稱地設置在電路基板1的兩端上，且電路基板1 上的電路引線也采用對稱結(jié)構設計，從而使得單元整體更加美觀緊密，布局合理。在具體實施當中，是否采用對稱方式，還需要根據(jù)驅(qū)動芯片的引線的位置來決定，當然芯片引線采用對稱分布是優(yōu)選的實施方式，但是也可以根據(jù)外圍元件數(shù)目的不同而采用外圍元件非對稱分布方式。外圍元件2包括電阻、電容等電子元件；外圍元件2為貼片元件；或者所述外圍元件2是直接在電路板上生成的非貼片元件，所述非貼片元件包括薄膜元件和厚膜元件。例如，直接在電路基板上印刷電阻膜制作電阻；在電路基板上鍍上兩個導電層并在兩層中間放入介質(zhì)來制作電容。具體的，上述的電源一極11為電源正極，電源另一極12為電源負極。發(fā)光體4固晶在頂層電路層17的電源正極上，驅(qū)動芯片3固晶在頂層電路層17的電源負極上，其通過打線綁定的方式與電路基板電連接。如圖1所示，電路基板1上還設有將頂層電路層17和底層電路層18連通的導電過孔，包括設置在電源一極11上的電源正極導電過孔81、設置在電源另一極12上的電源負極導電過孔82、設置在信號輸入極13上的信號輸入導電過孔71和設置在信號輸出極14 上的信號輸出導電過孔72。其中，電源正極導電過孔81和電源負極導電過孔82在電路基板1表面的上下端對稱設置，信號輸入導電過孔71和信號輸出導電過孔72左右對稱設置。 驅(qū)動芯片3和發(fā)光體4固晶在電路基板1的中間部分，且與上述導電過孔電連接。參見圖13，本實施例電路為單線結(jié)構，信號輸入極13和信號輸入極導電過孔71、 信號輸出極14和信號輸出極導電過孔72分別為一個，用于數(shù)據(jù)信號輸入和數(shù)據(jù)信號輸出。上述的導電過孔為金屬化鍍孔，或者金屬填充孔。此外，還可以采用在電路基板1 外邊緣設置導電層的方式，來實現(xiàn)頂層電路層17和底層電路層18上下兩層的電連接。頂層電路層17通過導電過孔或?qū)щ妼舆B接到底層電路層18，而底層電路層18能起到元件貼片引腳的作用，能夠?qū)崿F(xiàn)與外部電路的連接。本實施例提供的一體化貼片單元能通過底層的引腳層與母板電路相連接，從而實現(xiàn)一體化貼片單元與其他外部單元器件的連接，進而組成整個電路系統(tǒng)。在一個較優(yōu)的實施方式中，在所述電源一極11上設置多個大孔徑的導電過孔81，在所述電源另一極12上設有多個大孔徑的導電過孔82 ；導電過孔81和導電過孔82為金屬化鍍孔，或者金屬填充孔。電路基板1的底層電路層18上的電極，分列在底層電路層18 的兩側(cè)(如圖13所示)，并占據(jù)整個側(cè)邊的面積；底層電路層18上還設有多個用于熱傳導散熱的金屬化過孔或填充孔。本實施例提供的一體化貼片單元，其電源兩極的配置方式有利于電源供電，特別是應用在那些不像敷銅電路板那樣方便設計供電的導電材料上時，提供了合理供電的可能性。而且，本實施例將LED發(fā)光芯片和驅(qū)動芯片分別固晶在電源兩極上，避免了將芯片設置在頂層電路層的絕緣部分時需要重新打線連接的弊端；而且，當使用多個LED發(fā)光芯片時， 通過設計多個LED發(fā)光芯片共用電源一極11，可以減少了打線的數(shù)量。對于驅(qū)動芯片3來說，一方面實現(xiàn)了驅(qū)動芯片底座接地的要求，另一方面有利于驅(qū)動芯片通過導電的金屬層把熱量傳導到整個基板。此外，將電源一極11、電源另一極12的電路金屬導電層設計成盡可能大的面積的方式，也有利于將芯片熱量向底部傳導散熱，減少熱阻和電阻，增加供電電流。通過以上熱傳導考慮，將熱量均勻地分布于整個單元底部，再通過單元底部連接電極傳導到下面連接的基板上完成散熱。進一步的，如圖1所示，本實施例提供的一體化貼片單元還包括透光的封裝物料 6，該封裝物料6設于電路基板1上，并覆蓋在驅(qū)動芯片3和發(fā)光體4上?；蛘?，封裝物料6 覆蓋在整個電路基板的頂層上。具體實施時，透光的封裝物料6 —般采用導熱性能比較好的硅膠，封裝膠初始為粘稠狀的液態(tài)，可根據(jù)實際情況調(diào)制成不同粘稠度，還可以采用雙組份配置，或者施加高溫、紫外線等外界條件，采用點膠(或者倒模灌膠)的方式將液態(tài)的封裝物料6設于電路基板1上，經(jīng)過一段時間后，即可凝固成形，從而能有效保護驅(qū)動芯片3 和發(fā)光體4。本實施例的透光封裝膠塊可以是半球形、橢球形或方體形，甚至異形。如圖2 所示，透光封裝膠塊采用方體形，這需采用倒模灌膠的方式來實現(xiàn)。需要說明的是，封裝物料6可以是不透明的乳白狀或者是磨沙的，但必須透光。封裝物料6除了可以采用硅膠外，還可以采用樹脂、玻璃體、水晶體等物料制作。本實施例提供的一體化貼片單元，將需要固晶打線的做驅(qū)動用的集成電路裸片、 LED裸片和外圍元件設置在電路基板上，灌以透光封裝膠進行密封，使驅(qū)動芯片、發(fā)光體和外圍元件組成密封的一體化貼片元件，實現(xiàn)了整個全彩LED發(fā)光電路的微型化、集成化和一體化。該一體化貼片單元可應用于不易于貼裝的介質(zhì)上，如透明的玻璃，陶瓷等，也適于結(jié)合透明導電膜使用。本實施例提供的一體化貼片單元封裝后的外形可以是多邊形(例如長方形、方形、內(nèi)四角形、蜂窩六邊形等)，或者圓弧形(如正圓，橢圓，弧形方形結(jié)合等)。具體應用時， 可根據(jù)不同性能要求選用電路基板的材料，例如電路基板1為金屬板材、非金屬板材，其中非金屬板材包括陶瓷、環(huán)氧玻璃纖維板等。此外，電路基板1的板材可以是透光的，當LED 芯片固晶在透明底板上并綁定，即可構成雙面都發(fā)光的單元。當然，電路基板1的板材也可以是不透光的，構成單面發(fā)光單元。需要說明的是，上述實施例僅以電路基板1包括頂層電路層17和底層電路層18 為例進行說明。本發(fā)明實施例提供的一體化貼片單元，其電路基板除了可以采用兩層電路板之外，還可以采用多層電路板(例如、三層電路板、四層電路板等)，能夠使用多種電路布線方式。
實施例二 參見圖3、圖4，本實施例提供的一體化貼片單元與上述的實施例一相比，其不同點在于在頂層電路層17上設置有用于灌封封裝物料6的圍壩5，該圍壩5用于將外圍元件 2與驅(qū)動芯片3、發(fā)光體4隔離開來。在圍壩5內(nèi)、且在頂層電路層17上形成有封裝槽15， 在該封裝槽15內(nèi)灌注有封裝物料6。如圖3所示，圍壩5是由若干個隔壩51首尾依次連結(jié)所圍成的多邊形圍壩或環(huán)形圍壩(為方便描述，以下將“多邊形圍壩或者環(huán)形圍壩”統(tǒng)稱為多邊形圍壩)。如圖4所示，多邊形圍壩貼合在電路基板1上。所述封裝槽15形成于電路基板1之上，并位于圍壩 5內(nèi)；驅(qū)動芯片3、發(fā)光體4處于封裝槽15內(nèi)，根據(jù)需要外圍元件2也可以部分或全部設于封裝槽15內(nèi)。該封裝槽15內(nèi)灌注有封裝物料6，使驅(qū)動芯片3、發(fā)光體4等元件穩(wěn)固地灌封在封裝槽15內(nèi)。本實施例的一體化貼片單元的其他結(jié)構和使用情況，與上述的實施例一相同，在此不再詳述。實施例三參見圖5、圖6，本實施例提供的一體化貼片單元與上述的實施例二相比，其不同點在于圍壩5上設有定位桿55，并利用電路基板1上的導電過孔81和導電過孔82作為定位孔。如圖6所示，定位桿55與圍壩5連接為一體，在圍壩5與電路基板1貼裝時，定位桿55嵌入電路基板1上；而且定位桿55對準電路基板1上的定位孔，使圍壩5準確地貼合在電路基板1上。本實施例利用電源兩極的導電過孔81和82作為定位孔，該定位孔既起到導電過孔的作用，又起到對圍壩5進行定位的作用。具體實施時，定位孔并不限于電源兩極的導電過孔，還可以是其他的導電過孔，也可以設置專用的定位孔。定位孔可以設在電路基板1上的任何位置。本實施例的一體化貼片單元的其他結(jié)構和使用情況，與上述的實施例一相同，在此不再詳述。在一個較優(yōu)的實施方式中，圍壩5包括多個多邊形圍壩或環(huán)形圍壩，所述的多邊形圍壩或環(huán)形圍壩相互連接成為一個整體，每個多邊形圍壩或環(huán)形圍壩貼合在電路基板1 上所形成的槽狀空間相互獨立；其中一個多邊形圍壩或環(huán)形圍壩與電路基板1所形成的空間作為封裝槽15，用于放置驅(qū)動芯片3和發(fā)光體4并灌注有透光的封裝物料6 ；其他的多邊形圍壩或環(huán)形圍壩與電路基板1所形成的槽狀空間用于放置不能集成的部件和外圍元件2，該圍壩的上方還可以設有頂蓋，用于封閉不能集成的部件和外圍元件2。下面結(jié)合圖7 圖12，對圍壩5由多個多邊形圍壩或環(huán)形圍壩組成的實施例進行詳細說明。實施例四參見圖7、圖8，本實施例提供的一體化貼片單元與上述的實施例三相比，其不同點在于圍壩5由三個四方形圍壩組成，位于中間的圍壩作為封裝槽15，用于封裝驅(qū)動芯片 3和發(fā)光體4 ；封裝槽15兩側(cè)的圍壩用于放置外圍元件2。在圍壩5上設有若干個定位桿陽，定位桿陽與圍壩5連接為一體。相應地，在基板1上設有與定位桿55的形狀相匹配的定位缺口凹面16。如圖8所示，圍壩5上的定位桿55對準電路基板1上的定位缺口凹面 16，準確地貼合在電路基板1上。具體實施時，定位缺口凹面16可以設在電路基板1的邊緣或四角的任何位置，其位置和形狀需要與定位桿陽相吻合。本實施例的一體化貼片單元的其他結(jié)構和使用情況，與上述的實施例一相同，在此不再詳述。實施例五參見圖9、圖10，本實施例提供的一體化貼片單元與上述的實施例四相比，其不同點在于圍壩5由三個四方形圍壩組成；位于中間的圍壩作為封裝槽15，用于封裝驅(qū)動芯片 3和發(fā)光體4，且該圍壩的四角設有定位桿55 ；封裝槽15兩側(cè)的圍壩用于放置外圍元件2， 且在其上設置頂蓋53。本實施例利用電源兩極的導電過孔81和82作為定位孔，與圍壩5上的定位桿55 配合使用。如圖10所示，圍壩5上的定位桿55對準電路基板1上的定位孔，準確地貼合在電路基板1上。本實施例提供的一體化貼片單元，其外圍元件的圍壩具有頂蓋，能夠包封住外圍元件，能起到美化外觀、使整個單元更具一體化的作用。本實施例的一體化貼片單元的其他結(jié)構和使用情況，與上述的實施例一相同，并參考實施例三、實施例四，在此不再詳述。實施例六參見圖11、圖12，本實施例提供的一體化貼片單元與上述的實施例四相比，其不同點在于兩個用于放置外圍元件2的圍壩上設置了頂蓋53。本實施例的一體化貼片單元的其他結(jié)構和使用情況，與上述的實施例一相同，并參考實施例四，在此不再詳述。上述實施例二到實施例六，采用圍壩結(jié)合灌膠的形式，在頂層電路層17上設置至少一個圍壩用于將外圍元件與驅(qū)動芯片、發(fā)光體隔離開來，在圍壩內(nèi)形成封裝槽，并在該封裝槽內(nèi)灌注透光的封裝膠塊，這種圍壩也可以將外圍元件也包封起來。采用圍壩組成封裝槽的結(jié)構，更加便于開模和批量生產(chǎn)，能使批量生產(chǎn)時的由多個單元組成的拼板中的單元密度更高，使整個單元成為一個隱藏了外圍元件的微型化器件。本發(fā)明實施例提供的一體化貼片單元，可以根據(jù)不同的信號輸入輸出傳輸需求， 采用不同的引線結(jié)構。貼片單元外引端口有以下幾種1、單線結(jié)構，只有一根信號線實現(xiàn)單元與單元之間的連接，該信號線為數(shù)據(jù)信號線(Data線)；2、雙線結(jié)構，有二根信號線實現(xiàn)單元與單元之間的連接，這兩根線分別是數(shù)據(jù)信號線(Data線)和時鐘信號線(Clock線)， 或者是數(shù)據(jù)信號線和控制信號線(Control線)；3、三線結(jié)構，有三根信號線實現(xiàn)單元與單元之間的連接，這三根信號線分別是數(shù)據(jù)信號線(Data線)、時鐘信號線(Clock線)和控制信號線(Control線)。上述三種單元端口都可以采用本發(fā)明實現(xiàn)一體化集成。特別是現(xiàn)有的三位LED發(fā)光驅(qū)動IC還沒有加入亮度矯正功能，控制信號線(Control線)就可以作為未來的三位驅(qū)動IC的逐點亮度矯正控制線使用。上述的三種引線結(jié)構統(tǒng)稱為有信號傳輸線結(jié)構，下面結(jié)合圖13 圖16(對應實施例七 實施例十)，對上述的三種引線結(jié)構進行詳細描述。
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實施例七本發(fā)明實施例提供的一體化貼片單元的電路基板為單線結(jié)構，該電路基板的頂層電路層上的電源正負極、輸入輸出數(shù)據(jù)線(也稱信號線)通過導電過孔引到底層電路層 18(也稱引腳層)。圖13是該電路基板采用單線結(jié)構時的底層電路層的示意圖，底層電路層18上具有一個信號輸入電極(或稱引腳)、一個信號輸出電極(或稱引腳)，分別作為數(shù)據(jù)信號輸入引腳和數(shù)據(jù)信號輸出引腳。實施例八本發(fā)明實施例提供的一體化貼片單元的電路基板為雙線結(jié)構，該電路基板的頂層電路層上的電源正負極、輸入輸出數(shù)據(jù)線(也稱信號線)通過導電過孔引到底層電路層 18(也稱引腳層)。圖14是該電路基板采用雙線結(jié)構時的底層電路層的示意圖，底層電路層18上具有兩個信號輸入電極(或稱引腳)和兩個信號輸出電極(或稱引腳)。其中一對電極分別為數(shù)據(jù)信號輸入引腳和數(shù)據(jù)信號輸出引腳；另一對電極分別為時鐘信號輸入引腳和時鐘信號輸出引腳，或者分別為控制信號輸入引腳和控制信號輸出引腳。實施例九本發(fā)明實施例提供的一體化貼片單元的電路基板為三線結(jié)構，該電路基板的頂層電路層上的電源正負極、輸入輸出數(shù)據(jù)線(也稱信號線)通過導電過孔引到底層電路層 18(也稱引腳層)。圖15是該電路基板采用雙線結(jié)構時的底層電路層的示意圖，底層電路層18上具有三個信號輸入電極(或稱引腳)和三個信號輸出電極(或稱引腳)。第一對電極分別為數(shù)據(jù)信號輸入引腳和數(shù)據(jù)信號輸出引腳；第二對電極分別為時鐘信號輸入引腳和時鐘信號輸出引腳；第三對電極分別為控制信號輸入引腳和控制信號輸出引腳。實施例十當本發(fā)明實施例的一體化發(fā)光貼片單元用于普通電路板或者容易布線和焊接的介質(zhì)表面上時，電源引腳的位置可以根據(jù)實際需要來配置。例如，參見圖16，該電路基板采用雙線結(jié)構，電源一極11和電源另一極12分別設置在電路基板的兩個對角上。同理，其它引線結(jié)構也可不采用對稱配置的方式，其位置可以根據(jù)實際需要來配置。上述實施一到實施十提供的一體化發(fā)光貼片單元，其電路基板的結(jié)構均為有信號傳輸線結(jié)構，通過信號傳輸線傳輸數(shù)據(jù)信號、時鐘信號、控制信號等數(shù)字信號。此外，本發(fā)明實施例還提供一種不需要采用信號傳輸線來傳輸數(shù)字信號的一體化發(fā)光貼片單元，該一體化發(fā)光貼片單元的電路基板為無信號傳輸線結(jié)構。下面結(jié)合圖 18 (對應實施例十一)，對無信號傳輸線結(jié)構的一體化發(fā)光貼片單元進行說明。實施例i^一本實施例提供的一體化發(fā)光貼片單元，其電路基板采用無信號傳輸線結(jié)構。該一體化發(fā)光貼片單元不需要采用信號傳輸線來傳輸數(shù)字信號，數(shù)字信號的傳輸是通過無線電磁波(按物理學對光波波動性的理解，光波包括紅外、紫外也屬于電磁波范疇)傳輸，或者將數(shù)字信號調(diào)制到電源傳輸線上，通過電源線傳輸數(shù)字信號；在頂層電路層17上還設有電源載波信號解調(diào)電路，或者無線電磁波接收與解調(diào)電路。
參見圖18，是該電路基板采用無信號傳輸線結(jié)構時的底層電路層的示意圖，底層電路引腳只有兩個電源正極和電源負極。電源兩極通過導電過孔連接到頂層電路層。若一體化發(fā)光貼片單元是采用電源線傳輸數(shù)字信號的，則其電路基板的頂層電路層17上增設有電源載波信號解調(diào)電路；若一體化發(fā)光貼片單元是采用無線電磁波傳輸數(shù)字信號的，則其電路基板的頂層電路層17上增設有無線電磁波接收與解調(diào)電路。本實施例提供的無信號傳輸線結(jié)構的一體化發(fā)光貼片單元，其封裝方式可采用上述的實施一到實施例十任一項所述的結(jié)構，在此不再贅述。本發(fā)明實施例提供的一體化發(fā)光貼片單元，可根據(jù)不同性能要求選用電路基板的材料，例如選用陶瓷、金屬、環(huán)氧玻璃纖維板等。而且貼片單元的電路基板部分就可以替代 LED生產(chǎn)工藝中的由五金模具沖壓與注塑模具注塑所完成的底座部分，將驅(qū)動芯片和發(fā)光芯片通過打線綁定(Wire Bonding)或倒裝綁定(Flip-chip Bonding)在同一平面或不同平面上來完成，以實現(xiàn)一種微型的、可自由選擇發(fā)光形狀的一體化貼片單元。驅(qū)動芯片、發(fā)光芯片與電路基板的連接方式有兩種(1)、金屬線鍵合連接方式(Wire Bonding)，也稱打線綁定，這種方式是正裝。正裝時，芯片與外部連接是通過設有頂部的小焊盤來實現(xiàn)，先將金屬線焊接到焊盤上，再引到電路板上，這里頂部的焊盤是向上的；O)、倒裝芯片焊接方式(Flip-chip Bonding)，把原來正裝的頂部倒過來，這樣芯片上的小焊盤也就向下了。焊盤向下，不是通過金屬線引到電路上，而是通過焊盤直接焊接到電路上。下面結(jié)合圖19 圖21 (對應實施例十二 實施例十四)，對驅(qū)動芯片、發(fā)光芯片與電路基板相連接的優(yōu)選實施方式進行詳細描述。實施例十二參見圖19，本實施例提供的一體化發(fā)光貼片單元，其驅(qū)動芯片3和發(fā)光體4通過倒裝綁定的方式裝配在電路基板1上，且驅(qū)動芯片3和發(fā)光體4裝配在同一平面上。該一體化發(fā)光貼片單元可以采用上述實施例中的任一項的封裝和組合方式，在此不再贅述。實施例十三參見圖20，本實施例提供的一體化發(fā)光貼片單元，其驅(qū)動芯片3和發(fā)光體4通過倒裝綁定的方式裝配在電路基板1上，且驅(qū)動芯片3和發(fā)光體4裝配在不同平面上。具體的，采用支架結(jié)構，在驅(qū)動芯片3的上面設有一個U形結(jié)構的發(fā)光體金屬承載支架92，發(fā)光體4裝配在發(fā)光體金屬承載支架92上，并通過該發(fā)光體金屬承載支架92連接到發(fā)光體公共極93 ( —般為電源一極)，同時該發(fā)光體金屬承載支架92還起到均勻散熱的作用。所述發(fā)光體金屬承載支架92上的不需要導電的部位作了絕緣處理。該一體化發(fā)光貼片單元可以采用上述實施例中的任一項的封裝和組合方式，在此不再贅述。實施例十四參見圖21，本實施例提供的一體化發(fā)光貼片單元，其驅(qū)動芯片3和發(fā)光體4通過倒裝綁定的方式裝配在電路基板1上，且驅(qū)動芯片3和發(fā)光體4裝配在不同平面上。與上述的實施例十三相比，本實施例的不同點在于采用無支架結(jié)構，對驅(qū)動芯片3的結(jié)構做了改進，外圍元件進一步減少；在驅(qū)動芯片3的裝配后為上表面的那一個面上設有與芯片輸出極、芯片電源相連的線路，所述線路通過過孔(Via)連接到驅(qū)動芯片3內(nèi)部，該過孔可以通過驅(qū)動芯片3的上表面連接到芯片內(nèi)部，也可以在驅(qū)動芯片3的側(cè)邊做半圓形導電孔或做導電層來實現(xiàn)上表面與芯片內(nèi)部電路的連接。本實施例進一步縮小了一體化貼片單元的體積。參見圖22，是本發(fā)明實施例提供的一體化貼片單元采用不同結(jié)構組合出來的可能性示意圖；本發(fā)明實施例提供的一體化發(fā)光貼片單元，按照是否有圍壩，可分為有圍壩和無圍壩兩種；按照是否有信號線，可分為有信號傳輸線和無信號傳輸線兩種；按照驅(qū)動芯片和發(fā)光體是否在同一平面，可分為在同一平面和不在同一平面兩種；按照是否倒裝(包括驅(qū)動芯片和發(fā)光芯片)，分為芯片正裝和芯片倒裝兩種。如圖22所示，由上述四種情況衍生出來的不同組合，通過連線可以組合出不同種類的一體化單元封裝結(jié)構。而根據(jù)圖22所示的組合方式所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。需要說明的是，本發(fā)明實施例提供的一體化發(fā)光貼片單元，發(fā)光體的安裝方式有多種形式，例如，當發(fā)光體是四個發(fā)光芯片時，可采用四個發(fā)光芯片圍繞一個驅(qū)動芯片的排列方式。具體實施時，可根據(jù)實際需要來配置發(fā)光體的排列方式，在此不進行一一描述。本發(fā)明實施例提供的一體化貼片單元，將驅(qū)動芯片、發(fā)光體、外圍元件合理地集成到一起，構為一體化的貼片器件。其具有微型化、整體化、單元化的特點，同時，還很好地解決散熱、芯片與電路的結(jié)構關系、芯片與外圍元件的連接關系等問題。本發(fā)明采用圍壩與灌膠相結(jié)合的方式，圍壩既能對封裝起定型的作用，又能起到包封外圍元件的作用，而且還能自身不用粘接就能方便容易地精確定位，以利于批量化生產(chǎn)。在實施本發(fā)明的一體化貼片單元時，不用開發(fā)專用制造設備，利用現(xiàn)行工業(yè)已經(jīng)成熟的生產(chǎn)原料、工藝和設備，只需開發(fā)相應的注塑模具，并配合開發(fā)相應的治具和專用測試工具，就能利用現(xiàn)行成熟的生產(chǎn)原料、設備和工藝實現(xiàn)大規(guī)模批量生產(chǎn)。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種一體化貼片單元，包括電路基板(1)，其特征在于，所述電路基板(1)至少包括相互貼合的頂層電路層(17)和底層電路層(18)，在頂層電路層(17)上設有外圍元件O)、 電源一極(11)、電源另一極(12)、驅(qū)動芯片(3)和發(fā)光體⑷；電源一極(11)、電源另一極(12)分別與底層電路層(18)電連接；發(fā)光體(4)分別與電源一極(11)、驅(qū)動芯片⑶電連接；驅(qū)動芯片⑶還與電源另一極(12)或者電源兩極電連接；所述一體化貼片單元還包括有透光的封裝物料(6)，封裝物料(6)設于電路基板(1) 上，并覆蓋于驅(qū)動芯片(3)和發(fā)光體(4)上。
2.如權利要求1所述的一體化貼片單元，其特征在于，電路基板(1)采用有信號傳輸線結(jié)構，在頂層電路層(17)上還設有與驅(qū)動芯片(3)電連接的信號輸入極(13)和信號輸出極(14)；所述信號輸入極(1 和信號輸出極(14)還與底層電路層(18)電連接。
3.如權利要求1所述的一體化貼片單元，其特征在于，電路基板(1)采用無信號傳輸線結(jié)構；在頂層電路層(17)上還設有電源載波信號解調(diào)電路，或者無線電磁波接收與解調(diào)電路。
4.如權利要求1 3任一項所述的一體化貼片單元，其特征在于，在頂層電路層(17) 上設置有用于灌封封裝物料(6)的圍壩(5)；在圍壩(5)內(nèi)、且在頂層電路層(17)上形成有封裝槽(15)，在該封裝槽(15)內(nèi)灌注有封裝物料(6)；所述圍壩( 是由若干個隔壩(51)首尾依次連結(jié)所圍成的多邊形圍壩或環(huán)形圍壩，圍壩(5)貼合在電路基板(1)上；所述封裝槽(15)形成于電路基板(1)之上，并位于圍壩(5) 內(nèi)；驅(qū)動芯片(3)、發(fā)光體0)、外圍元件( 部分或全部處于封裝槽(1 內(nèi)；所述外圍元件( 為貼片元件；或者所述外圍元件( 是直接在電路板上生成的非貼片元件，所述非貼片元件包括薄膜元件和厚膜元件。
5.如權利要求4所述的一體化貼片單元，其特征在于，所述圍壩( 包括多個多邊形圍壩或環(huán)形圍壩，所述多個多邊形圍壩或環(huán)形圍壩相互連接成為一個整體，每個多邊形圍壩或環(huán)形圍壩貼合在電路基板(1)上所形成的槽狀空間相互獨立；其中一個多邊形圍壩或環(huán)形圍壩與電路基板(1)所形成的空間作為封裝槽(15)，用于放置驅(qū)動芯片( 和發(fā)光體G)，并灌注有透光的封裝物料(6)；其他的多邊形圍壩或環(huán)形圍壩與電路基板(1)所形成的槽狀空間用于放置其它不能集成的部件和外圍元件O)。
6.如權利要求5所述的一體化貼片單元，其特征在于，用于放置其它不能集成的部件和外圍元件O)的多邊形圍壩或環(huán)形圍壩的上方設有頂蓋(53)。
7.如權利要求6所述的一體化貼片單元，其特征在于，在圍壩(5)上設有若干個定位桿 ( )，所述定位桿(55)與圍壩(5)連接為一體；在圍壩(5)與電路基板⑴貼裝時，所述定位桿(55)嵌入電路基板(1)上；在電路基板⑴上設有與定位桿(55)的形狀相匹配的定位孔(81)和定位孔(82)；或者，在電路基板(1)上設有與定位桿(5 的形狀相匹配的定位缺口凹面(16)，所述定位缺口凹面(16)設在電路基板(1)邊緣或四角的任何位置。
8.如權利要求2所述的一體化貼片單元，其特征在于，電路基板(1)上還設有將頂層電路層(17)和底層電路層(18)連通的導電過孔；所述導電過孔包括設置在電源一極(11)上的導電過孔(81)、設置在電源另一極(1 上的導電過孔(82)、設置在信號輸入極(13)上的信號輸入導電過孔(71)和設置在信號輸出極(14)上的信號輸出導電過孔(72)。
9.如權利要求8所述的一體化貼片單元，其特征在于，所述電路基板(1)為單線結(jié)構， 底層電路層(18)上具有一個信號輸入電極和一個信號輸出電極，分別作為數(shù)據(jù)信號輸入引腳和數(shù)據(jù)信號輸出引腳；或者，所述電路基板(1)為雙線結(jié)構，底層電路層(18)上具有兩個信號輸入電極和兩個信號輸出電極；其中一對電極分別為數(shù)據(jù)信號輸入引腳和數(shù)據(jù)信號輸出引腳；另一對電極分別為時鐘信號輸入引腳和時鐘信號輸出引腳，或者分別為控制信號輸入引腳和控制信號輸出引腳；或者，所述電路基板(1)為三線結(jié)構，底層電路層(18)上具有三個信號輸入電極和三個信號輸出電極；第一對電極分別為數(shù)據(jù)信號輸入引腳和數(shù)據(jù)信號輸出引腳；第二對電極分別為時鐘信號輸入引腳和時鐘信號輸出引腳；第三對電極分別為控制信號輸入引腳和控制信號輸出引腳。
10.如權利要求1所述的一體化貼片單元，其特征在于，發(fā)光體固晶在頂層電路層(17)的電源一極(11)上，驅(qū)動芯片(3)固晶在頂層電路層(17)的電源另一極(12)上； 所述電路基板(1)為金屬板材或非金屬板材，所述非金屬板材包括陶瓷、環(huán)氧玻璃纖維板；所述電路基板(1)的板材是透光的，或者是不透光的；所述發(fā)光體(4)包括至少一個LED發(fā)光芯片或者OLED有機發(fā)光器件。
11.如權利要求1所述的一體化貼片單元，其特征在于，所述電源一極(11)上設有多個大孔徑的導電過孔(81)，所述電源另一極(12)上設有多個大孔徑的導電過孔(82)；所述導電過孔(81)和導電過孔(8 為金屬化鍍孔，或者金屬填充孔。
12.如權利要求8所述的一體化貼片單元，其特征在于，電路基板(1)的底層電路層(18)上的電極，分列在底層電路層(18)的兩側(cè)，并占據(jù)整個側(cè)邊的面積；所述底層電路層 (18)上還設有多個用于熱傳導散熱的金屬化過孔或填充孔。
13.如權利要求1所述的一體化貼片單元，其特征在于，驅(qū)動芯片(3)、發(fā)光體(4)與電路基板(1)的連接方式為金屬線鍵合連接方式或倒裝芯片焊接方式。
14.如權利要求1所述的一體化貼片單元，其特征在于，驅(qū)動芯片(3)、發(fā)光體(4)通過倒裝綁定的方式裝配在電路基板(1)上，且驅(qū)動芯片C3)和發(fā)光體(4)裝配在同一平面上。
15.如權利要求1所述的一體化貼片單元，其特征在于，驅(qū)動芯片(3)、發(fā)光體(4)通過倒裝綁定的方式裝配在電路基板(1)上，且驅(qū)動芯片C3)和發(fā)光體(4)裝配在不同平面上；采用支架結(jié)構，在驅(qū)動芯片(3)的上面設有一個發(fā)光體金屬承載支架(92)，發(fā)光體(4) 裝配在所述發(fā)光體金屬承載支架(9 上，并通過所述發(fā)光體金屬承載支架(9 連接到電源一極上；所述發(fā)光體金屬承載支架(92)上的不需要導電的部位作了絕緣處理；或者，采用無支架結(jié)構，在驅(qū)動芯片(3)的裝配后為上表面的那一個面上設有與芯片輸出極、芯片電源相連的線路，所述線路通過導電過孔連接到驅(qū)動芯片(3)內(nèi)部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種一體化貼片單元，包括電路基板，所述電路基板至少包括相互貼合的頂層電路層和底層電路層，在頂層電路層上設有外圍元件，以及與底層電路層電連接的電源一極、電源另一極，還具有與電源一極電連接的發(fā)光體，以及分別與發(fā)光體、電源另一極或電源兩極電連接的驅(qū)動芯片；透光的封裝物料設于電路基板上，并覆蓋于驅(qū)動芯片、發(fā)光體或者整個電路板頂層上。本發(fā)明實施例將驅(qū)動芯片、發(fā)光體、外圍元件集成為一體化的貼片器件，具有微型化、整體化、單元化的特點，更容易實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
文檔編號H01L33/48GK102208518SQ20111009830
公開日2011年10月5日 申請日期2011年4月19日 優(yōu)先權日2010年4月20日
發(fā)明者蔣偉東 申請人:蔣偉東