全裸晶封装可调光光电一体led照明组件及制造工艺的制作方法_3

文档序号:9434618阅读:来源:国知局
线性 恒流LED驱动1C芯片具有上述相应功能实现上述特定电路是基本和必须的,而实现相应功 能的任何具体机制都是等效的。
[0058] 在上述特定电路中,当交流电母线开启,交流电通过整流桥成为直流电导向串联 的LED,同时线性驱动1C芯片通过连接直流电的启动电阻(R1)充电,达到设定V时由内部 钳位电路(Clamp)使VCC电压稳定在一定数值,并在降到UVL0(Under Voltage Lockout) 阀值电压时自动关闭线性驱动1C芯片;
[0059] 如图5所示,上述特定电路中整流桥后的峰值电压必须大于所设置的串联裸晶 LED电压VLED,桥后电压有波峰和波谷。该裸晶1C芯片根据正弦波变化上升达到VLED时 自动导通串联的裸晶LED,当电压继续上升而VLED保持不变,多余压降由M0SFET承担,在电 压下降时VLED保持不变,由M0SFET承担的多余压降逐步减少,当低于VLEAD时,输出电流 则为零。只有当电压达到VLED时,才有输出电流,这时串联的LED才会亮。在一个电压正 弦波周期中导通时间和波长时间比为导通比,设定VLED数值非常重要,数值过高则导通比 低,即发光时间短,LED利用率低;数值过低也降低效率,并在升压时造成M0SFET的更多功 耗,因此VLED设定根据实际需求进行调整优化。
[0060] 在上述特定电路中,线性驱动1C芯片通过Res电阻对LED电流取样并和1C内部 参考电压Vref比较产生控制信号,达到LED恒流输出的目标。通过串联LED的峰值电流 为Ipeak = Vref/Rcs,而线性驱动1C芯片的Vref在1C设计和生产时已经固定,RC001B的 Vref为400mV,由此设定Res就能通过线性驱动1C芯片控制LED导通时的峰值电流Ipeak。
[0061] 上述特定电路中流过串联LED的电流为平均电流ILED=Ipeak*D(导通比),在D =0. 5左右时,可以得到0. 9以上的功率因子(PF),但这种情况下输出电流会随输入电压增 大而增大,同时输出电流的纹波也比较大。
[0062] 实验发现上述特定电路具有可控硅调光的功能,经过实验验证,主要是因为在这 一类电路中取消了典型应用(图1)中的滤波电容C1,当在该特定电路中加回上述滤波电 容,则电路不再具有可控硅调光的功能。
[0063] 根据上述特定电路,可以设计用于印刷到基板的布线图,图6为基于上述特定电 路的典型布线图。
[0064] 实验发现裸晶1C芯片和裸晶M0SFET在基板上位置必须保持足够的物理距离,在 两者有焊线连接的情况下,裸晶M0SFET产生的热量严重影响到裸晶1C芯片的正常性能,导 致系统异常,当两者在陶瓷基板上位置分开足够距离且没有焊线相连接,则裸晶1C芯片性 能表现正常,由此可见全裸晶封装对各器件物理和电气性能的影响不同于各器件在单独封 装的情况。
[0065] 因此,预计带有内置M0SFET的线性驱动1C芯片在进行全裸晶封装情况下的物理 和电气性能也会区别于其单独封装时的表现,虽然他们在电路原理上和不带内置M0SFET 线性驱动1C芯片一样,其典型应用电路的核心部分都类似于图1.。目前带有内置M0SFET 的线性驱动1C芯片有BP5112 (上海晶丰明源半导体有限公司)、MT7601 (美芯晟科技(北 京)有限公司)、SM2082(深圳市明微电子股份有限公司)等,这类内置M0SFET线性驱动1C 芯片在用于较高功率LED照明时散热也带来比较大的问题。
[0066] 实验发现裸晶1C芯片的表面需要有导热绝缘不透明材料覆盖,否则在有些情况 下光线会对裸晶1C芯片产生影响导致性能不正常,实验证明使用导热不透明硅胶覆盖解 决了上述问题。
[0067] 根据上述布线图,将导电材料印刷到导热绝缘材料基板上,成为对应的印刷电路, 然后在上述印刷电路中,将裸晶LED和所有器件的裸晶包括1C芯片全部封装到上述印刷电 路的相关位置,具体位置如图7所显示,根据需要所设定数量的裸晶LED (标注为LED字母 上方的小实心长方块及分布在基板表面上同样大小的小实心长方块),四个裸晶整流二极 管(标注为MB6S字母周边四个实心小方块)、一个裸晶线性驱动1C芯片(标注为RC001B 字母上方的一个实心小方块)、一个裸晶M0SFET (标注为M0S字母上方的实心方块),R1 (标 注为R1字母左边的实心长方块)和Res (标注为Res字母右边的实心长方块)。在全裸晶 封装完成后,由此交流电母线两端各连接两个裸晶整流二极管的负极和正极,经过四个裸 晶整流二极管形成的直流电正极连接串联裸晶发光二极管(LED)的正极,同时连接一个电 阻R1再连接裸晶线性驱动1C芯片的VCC焊盘;裸晶1C的GATE焊盘连接裸晶M0SFET的G 焊盘(栅极);裸晶线性驱动1C芯片的Sense焊盘连接裸晶M0SFET的S焊盘(源极),同 时连接电阻Res再连接地线;裸晶线性驱动1C芯片的GND焊盘连接地线;裸晶M0SFET的D 焊盘(漏极)连接裸晶LED负极;最终形成完整电路。
[0068] 经过反复实验,确定本发明中的全裸晶封装可调光光电一体LED照明组件的制造 工艺流程是:第一步,基板制造工艺流程:
[0069] 按所需规格制造导热绝缘基板白板,本发明实施案例中使用陶瓷基板,则烧制规 格为单位面积28mmX28mm厚度为1mm的陶瓷白板片,每块独立陶瓷片含有四片单位陶瓷片, 相互之间留有切割线,以便后续分板,;
[0070] 根据实验确定适合全裸晶封装的LED照明线性驱动电源优化方案,所确定特定电 路的电路原理图如图3,再根据上述特定电路电路原理图确定布线图,如图6,将上述布线 图以公知技术将导电材料印刷至上述基板白板上,再行烘烤固化成为印刷电路,也如图6 所示,虽然布线图和印刷电路图形一模一样,但布线图是设计图,而印刷电路已经是印刷在 陶瓷基板上的实际导电电路,本发明案例用于印刷电路的导电材料为含银材料;在图7所 示中相关指定位置,用银胶将合适电阻值的R1 (标注为R1左边的实心长方块)和Res (标 注为Res右边的实心长方块)固定在指定位置,进行烘烤固化;
[0071] 第二步,固晶工艺流程:
[0072] 在如图7所示相关位置,将设定数量的裸晶发光二极管(LED)用导热绝缘材料固 定在指定位置,并进行烘烤固化,本发明案例使用上述导热绝缘材料是导热硅胶,然后,在 如图7所示相关位置,用导热导电材料将四个裸晶整流二极管(标注为MB6S字母周边四个 实心小方块)、一个裸晶线性驱动1C芯片(标注为RC001B字母上方的一个实心小方块)、 一个裸晶M0SFET (标注为M0S字母上方的实心方块)固定在指定位置,并进行烘烤固化,本 发明案例中上述导热导电材料为银胶;
[0073] 第三步,焊线工艺流程:
[0074] 在上述已经完成对裸晶LED、裸晶线性驱动1C芯片及其它裸晶器件固晶的基板 上,如图7所示,在各器件的指定位置上,焊接导电导线,以连接基板上的印刷电路线路,完 成基板上的全部电路接通,本发明案例中上述导电导线使用金线;
[0075] 第四步,测试工艺流程:在已经完成上述工艺流程的基板上,接通220V电压的电 源线,确认已完成工艺流程达到要求,同时,通过测试获取相关光学和电学参数,验证产品 是否达到所设计的要求;
[0076] 第五步,围坝工艺流程:
[0077] 在完成上述所有工艺流程并测试合格后,如图7所示,在上述基板上使用导热绝 缘不透明材料注在设定位置上,制成直径为24mm的外圈层和直径为7mm的内圈层,圈层高 度大约为1mm,然后进行烘烤固化;本发明案例中所述导热绝缘不透明材料为导热不透明 硅胶;另外设定内圈层同时覆盖住裸晶线性驱动1C芯片表面也是解决裸晶1C芯片表面需 要覆盖的方法之一;
[0078] 第六步,点胶工艺流程:按设计要求和公知流程配制含相关比例荧光粉的导热绝 缘透明材料,在上述已完成围坝的基板上,使用所述含荧光粉的导热绝缘透明材料注入在 内外圈层形成的空间内至
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