一種全裸晶封裝可調(diào)光光電一體led照明組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及LED照明驅(qū)動(dòng)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照明是照明領(lǐng)域的革命性改變，其產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展目標(biāo)和趨勢(shì)是進(jìn)一步提高 性能、保證使用壽命和降低成本，作為半導(dǎo)體照明，光電一體化封裝是重要的技術(shù)發(fā)展方向 和途徑。
[0003] LED封裝技術(shù)大都是在分立器件封裝技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展與演變而來(lái)的，但有很大的 特殊性。LED封裝主要是做到完成輸入輸出電、保護(hù)管芯正常工作、輸出可見(jiàn)光的功能，有 電參數(shù)同時(shí)又有光參數(shù)的設(shè)計(jì)及技術(shù)要求，無(wú)法簡(jiǎn)單地將傳統(tǒng)分立器件的封裝用于LED。 LED腳式封裝采用引線架作各種封裝外型的引腳，是最先研發(fā)成功投放市場(chǎng)的封裝結(jié)構(gòu)，在 2002年，表面貼裝封裝的LED (SMDLED)逐漸被市場(chǎng)所接受，從引腳式封裝轉(zhuǎn)向SMD符合整個(gè) 電子行業(yè)發(fā)展大趨勢(shì)。
[0004] 最新出現(xiàn)的C0B封裝可將多顆芯片直接封裝在合適基板上并通過(guò)基板直接散熱， 在性能上C0B光源模塊可以有效地避免分立光源器件組合存在的點(diǎn)光、眩光等弊端，還可 以通過(guò)加入適當(dāng)紅色芯片組合，在不降低光源效率和壽命的前提下，有效地提高光源的顯 色性（已做到90以上）。在應(yīng)用上，C0B光源模塊可以使照明燈具廠的組裝生產(chǎn)更簡(jiǎn)單和 方便。在生廣上，現(xiàn)有的工藝技術(shù)和設(shè)備可以支持尚良品率C0B光源_旲塊的大規(guī)_旲制造。
[0005] 目前C0B封裝技術(shù)主要還是用于LED作為單一器件種類的光源封裝，因?yàn)轵?qū)動(dòng)電 源部分比較復(fù)雜，涉及多種電子元器件種類，目前驅(qū)動(dòng)電源所涉及各種電子元器件都是單 獨(dú)封裝后才能被使用。
[0006] LED照明驅(qū)動(dòng)電源主要有四大類型，阻容降壓、恒流二極管、線性電源和開(kāi)關(guān)電源。 驅(qū)動(dòng)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(dòng)LED發(fā)光的轉(zhuǎn)換器。一般電 源輸入有多種情況，對(duì)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。
[0007] 最簡(jiǎn)單的一類驅(qū)動(dòng)電源是阻容降壓電路，但其電流隨電壓波動(dòng)大，不耐沖擊，會(huì)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。
[0008] 基于恒流二極管的驅(qū)動(dòng)電源是第二類型，恒流二極管原先主要用于儀器儀表，后 來(lái)因其恒流特性被用于一些低功率LED燈的情形。作為L(zhǎng)ED照明的恒流驅(qū)動(dòng)具有電路結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，但有認(rèn)為目前恒流二極管的動(dòng)態(tài)范圍只有30V，低于電網(wǎng)有時(shí)可能 高達(dá)上百伏的正常電壓波動(dòng)區(qū)間，實(shí)際上無(wú)法保持恒流，在大動(dòng)態(tài)高電壓情況下自身功耗 大，系統(tǒng)效率低，同時(shí)溫升會(huì)導(dǎo)致LED光衰加大，因此并不適合用于通用照明，同時(shí)又由于 恒流二極管生產(chǎn)工藝的局限帶來(lái)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(shí)出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法穩(wěn)定的嚴(yán)重問(wèn)題。
[0009] 基于1C芯片的LED照明驅(qū)動(dòng)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(kāi)關(guān)電源和線性電源兩大類型。
[0010] 開(kāi)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(duì)較小，效率高，主要用于內(nèi)置電源。總體而言，開(kāi)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)行全裸晶一體化封裝。
[0011] 線性1C芯片LED驅(qū)動(dòng)電源方案具有電路相對(duì)簡(jiǎn)單、外圍元器件很少、體積小、成本 低、易于集成化的優(yōu)勢(shì)。目前已經(jīng)有單獨(dú)封裝的LED和線性電源中各自單獨(dú)封裝的1C芯片 和元器件全部裝在同一塊板上，稱為D0B(Driver on Board)，也就是常說(shuō)的光電引擎，最新 的進(jìn)展是已經(jīng)使用了 C0B封裝技術(shù)的封裝LED和各類單獨(dú)封裝元器件所組成的電源在同一 個(gè)板上，如最近推出的0SRAM產(chǎn)品PrevaLED Core AC PRO light engines。由于D0B或者 光電引擎所使用的驅(qū)動(dòng)電源仍然是各自單獨(dú)封裝的IC芯片和相關(guān)元器件，而線性驅(qū)動(dòng)電 源方案最大的缺陷是散熱問(wèn)題，散熱尤其會(huì)高度集中于線性電源1C芯片和M0SFET功率管。 傳統(tǒng)的1C芯片和元器件封裝使用塑料外殼，導(dǎo)熱較差，線性驅(qū)動(dòng)電源的散熱問(wèn)題會(huì)大大降 低整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。如果將驅(qū)動(dòng)電源的1C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(wèn)題，同時(shí)降低相關(guān)成本。
[0012] 以類似C0B封裝技術(shù)對(duì)裸晶1C芯片和多種類型和尺寸大小的裸晶元器件一體化 封裝在一個(gè)導(dǎo)熱絕緣基板上，是新的嘗試，尤其做到大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)和 工藝難度，并非做到實(shí)驗(yàn)室樣品就意味著解決了問(wèn)題，能做到大規(guī)模高良率生產(chǎn)才真正有 實(shí)質(zhì)意義。
[0013] 由于恒流二極管的電路非常簡(jiǎn)單，也容易進(jìn)行裸晶封裝，但恒流二極管既是簡(jiǎn)單 器件又是簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)電路，因此，恒流二極管裸晶封裝成功對(duì)于驅(qū)動(dòng)1C芯片的裸晶封裝借鑒 價(jià)值不大，因?yàn)轵?qū)動(dòng)1C芯片不僅是驅(qū)動(dòng)1C芯片本身要復(fù)雜，同時(shí)基于驅(qū)動(dòng)1C芯片的驅(qū)動(dòng) 電源方案也要復(fù)雜的多。
[0014] 目前用于1C芯片和元器件的封裝技術(shù)和類似C0B封裝技術(shù)相比是非常不同的。
[0015] 1C芯片和元器件的封裝技術(shù)，即半導(dǎo)體封裝技術(shù)，發(fā)展由來(lái)已久，因?yàn)榉庋b對(duì)于 1C芯片和元器件來(lái)說(shuō)是必須的，也是至關(guān)重要的，1C芯片和元器件必須與外界隔離，以防 止空氣中的雜質(zhì)對(duì)芯片電路或元器件材料的腐蝕而造成電氣性能下降，同時(shí)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1C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。
[0016] 目前主要常見(jiàn)的半導(dǎo)體封裝有兩大類：雙列直插封裝DIP(Dual In-line Package)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(jí)封裝三類。從 DIP、S0P、QFP、PGA、BGA到CSP再到SIP，技術(shù)指標(biāo)一代比一代先進(jìn)。總體說(shuō)來(lái)，半導(dǎo)體封裝 經(jīng)歷了三次重大革新：第一次是在20世紀(jì)80年代從引腳插入式封裝到表面貼片封裝，極大 地提高了印刷電路板上的組裝密度；第二次是在20世紀(jì)90年代球型矩陣封裝的出現(xiàn)，滿足 了市場(chǎng)對(duì)高引腳的需求，改善了半導(dǎo)體器件的性能；而現(xiàn)在晶片級(jí)封裝、系統(tǒng)性封裝等是現(xiàn) 在發(fā)生的第三次革新。
[0017] 我們要將所有裸晶發(fā)光二極管（LED)和線性驅(qū)動(dòng)電源所有裸晶器件包括1C芯片 一體化封裝在導(dǎo)熱絕緣基板上，屬于系統(tǒng)級(jí)封裝。這需要對(duì)已有LED照明線性驅(qū)動(dòng)電源方 案進(jìn)行優(yōu)化，包括對(duì)驅(qū)動(dòng)1C芯片進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，解決各個(gè)環(huán)節(jié)上的技術(shù)和工藝難題，才能 實(shí)現(xiàn)混合多種晶元類型的全裸晶系統(tǒng)性封裝。這一系統(tǒng)性封裝的實(shí)現(xiàn)能有效解決現(xiàn)有LED 照明線性驅(qū)動(dòng)電源的散熱問(wèn)題，極大地提高系統(tǒng)的性能和質(zhì)量的一致性，并能夠減少已有 產(chǎn)品中很多中間生產(chǎn)環(huán)節(jié)降低成本，并能進(jìn)行大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)光電一體化LED照明組 件。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0018] 本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：用實(shí)驗(yàn)確定適合全裸晶封裝的LED照明線性 驅(qū)動(dòng)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)全裸晶