CN108449835B - 封装结构以及led照明模组 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于电源电路的封装结构以及LED照明模组，包括：第一封装体，用以封装功率器件，控制芯片和无源元件；电感元件；连接体，用以将所述电感元件的电极相应的连接至相应的所述功率器件的电极；封装料，用于包封所述第一封装体、所述电感元件和所述连接体；多个引脚，所述多个引脚部分裸露于所述封装料，用以实现外部电连接。该封装结构将控制芯片、电感元件以及无源元件封装在一起，减小了驱动电路在LED照明模组上占用的面积。

Description

封装结构以及LED照明模组
技术领域
本发明涉及LED照明领域，更具体地涉及一种电源电路的封装结构以及LED照明模组。
背景技术
LED（Light Emitting Diode，发光二极管）具有节能环保、使用寿命长、无频闪等特点，因此得到了广泛应用。现有的LED照明模组通常包括灯头、灯体和光电结构，光电结构有LED光源以及用于驱动LED光源的电源电路组成，LED光源包括灯板及粘贴在灯板上的多颗LED，电源电路包括驱动芯片以及外围元件。为了减少组装零件以及组装费用，降低模组的组装成本，现有的LED照明模组采用光电一体化设计，即将LED光源和驱动电路置放于同一片基板上。在结构中，其电容、电阻、二极管、电感以及驱动芯片均采用SMD（SurfaceMounted Devices，表面贴装器件）贴片贴于金属PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）的正面。
随着LED照明模组的小型化、轻量化以及高效率化的需求的增加，希望在LED照明模组中集成更多的元件，同时减小LED照明模组的尺寸。因此，需要对现有技术的LED照明模组进行改进，尽可能减小驱动电路在LED照明模组的占用面积，提高LED照明模组的照明效率。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电源电路的封装结构以及LED照明模组，进一步减小电源电路的面积，提高LED照明模组的照明效率。
根据本发明的一方面提供一种电源电路的封装结构，包括：第一封装体，用以封装功率器件，控制芯片和无源元件；电感元件；连接体，用以将所述电感元件的电极相应的连接至相应的所述功率器件的电极；封装料，用于包封所述第一封装体、所述电感元件和所述连接体；多个引脚，所述多个引脚部分裸露于所述封装料，用以实现外部电连接。
优选地，所述电感元件位于所述第一封装体的上方，或者所述第一封装体与所述电感元件并排排列。
优选地，所述连接体为键合引线或者金属凸块。
优选地，所述第一封装体和所述电感元件之间隔开预定距离。
优选地，所述电感元件为选自电感器和变压器的任一种。
优选地，所述无源元件为电阻或者电容或者二极管。
优选地，所述功率器件和所述控制芯片集成于单颗芯片中。
优选地，所述电感元件、功率器件、控制芯片和无源元件组成开关型变换器。
优选地，所述开关型变换器通过所述多个引脚接收输入电压和接地。
优选地，所述开关型变换器为隔离型开关变换器，并且，所述多个引脚包括间隔大于预定电气距离的第一接地引脚和第二接地引脚。
优选地，所述第一接地引脚和所述第二接地引脚分别位于所述封装料的不同侧面上。
优选地，所述第一封装体具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述第一表面设置有多个焊盘，所述第二表面设置有所述多个引脚，所述电感元件与所述第一表面上的所述多个焊盘电连接。
优选地，所述多个焊盘中的至少一个与所述多个引脚中的至少一个，经由所述第一封装体内部的导电通道彼此连接，从而提供所述第一表面至所述第二表面的导电路径。
优选地，所述多个焊盘中的至少一个承受高电压，并且所述封装料覆盖所述多个焊盘。
根据本发明的另一方面提供一种LED照明模组，包括：印刷电路板；上述任一项所述的封装结构；以及多个LED灯，其中所述封装结构和所述多个LED灯安装在所述印刷电路板上，并且所述封装结构经由所述印刷电路板连接至所述多个LED灯。
优选地，所述印刷电路板的一个表面衬有铝箔，所述多个LED灯安装在所述一个表面上。
本发明提供的用于电源电路的封装结构以及LED照明模组，将控制芯片、电感元件以及无源元件封装在一起，减小了驱动电路在LED照明模组上占用的面积。在优选地实施例中，控制芯片和无源元件集成在第一封装体，第一封装体和电感元件之间隔开预定距离并通过连接体电连接，可避免电感元件引脚和控制芯片引脚之间的相互干扰，提高电路安全性和稳定性。此外，因为电感元件和控制芯片之间需要通过高压端连接，因此本发明将高压端置于封装结构内部，可避免高压端尖峰放电对相邻引脚的信号干扰。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1示出本发明第一实施例的LED驱动电路的电路示意图；
图2示出本发明第一实施例的LED驱动电路的封装结构的正视图；
图3示出本发明第一实施例的LED驱动电路的封装结构的俯视图；
图4示出本发明第二实施例的LED驱动电路的电路示意图；
图5示出本发明第二实施例的LED驱动电路的封装结构的正视图；
图6示出本发明第二实施例的LED驱动电路的封装结构的俯视图；
图7示出本发明第三实施例的LED驱动电路的电路示意图；
图8示出本发明第三实施例的LED驱动电路的封装结构的正视图；
图9示出本发明第三实施例的LED驱动电路的封装结构的俯视图；
图10示出本发明第四实施例的LED照明模组的结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。
在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。
应当理解，当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如封装的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本公开。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本公开。
图1是本发明第一实施例的LED驱动电路的电路示意图。LED驱动电路100包括控制芯片U1、功率芯片Q1、电感L1、第一电阻R1以及第一电容C1。LED驱动电路100还包括引脚A1-A4以及引脚B1和接地引脚GND。
如图所示，引脚A3与功率芯片Q1连接，控制芯片U1与功率芯片Q1连接，控制芯片U1内部集成有驱动电路，用于为功率芯片Q1提供开关控制信号，功率芯片Q1例如可以通过功率晶体管来实现。功率芯片Q1和控制芯片U1的中间节点引出引脚B1与电感L1的第一端相连，电感L1的第二端与引脚A4连接。第一电阻R1串联于控制芯片U1和接地引脚GND之间，引脚A2与控制芯片U1和第一电阻R1的中间节点相连。第一电容C1串联于控制芯片U1和地之间，此外，第一电容C1和控制芯片U1的中间节点与引脚A1连接。
其中，引脚A3、A4以及B1为例如500V的高压引脚，引脚A1和A2为例如20V的低压引脚。在本发明实施例中，将控制芯片U1、功率芯片Q1和以及第一电阻R1和第一电容C1封装在一个集成电路组件中，以形成第一封装体110。
图2和图3分别示出本发明第一实施例的LED驱动电路的封装结构的正视图和俯视图。第一封装体110中集成了图1中的控制芯片U1、功率芯片Q1和以及第一电阻R1和第一电容C1，电感元件120包括图1中的电感L1。如图所示，第一封装体110和电感元件120相对设置，当然，在本发明其他的实施例中，第一封装体110和电感元件120并排设置。第一封装体110的第一表面（例如为第一封装体110的上表面）设置有多个焊盘，第二表面（例如为第一封装体110的下表面）设置有引脚A2-A4以及接地引脚GND。其中多个焊盘用于与第一封装体110中用于内部连接的引脚相连，例如，引脚A1和引脚B1分别与第一焊盘112-1和第二焊盘112-2连接。此外，第一封装体110的内部还包括导电通道113，将多个焊盘中的至少一个与多个引脚中的至少一个在第一封装体110的内部彼此连接，以提供第一封装体110的第一表面至第二表面的导电路径。
电感元件120通过多个连接体131与第一封装体的多个焊盘对应连接，在本发明的一些实施例中，电感元件120通过键合线与多个焊盘对应连接，在其他的一些实施例中，电感元件120也可以通过导电凸块与多个焊盘对应连接，本发明不以此为限制，所属本领域的技术人员可以根据具体情况进行选择。
此外，封装结构还包括封装料130，封装料130覆盖第一封装体110和电感元件120，并且多个引脚的端部和/或底部从封装料130中露出，用于提供集成电路组件和外部电路（例如电路板）的电连接。在优选地实施例中，在第一封装体110和电感元件120之间填充封装料130，使得第一封装体110和电感元件120之间隔开预定距离。
在本发明其他的实施例中，电感元件120紧贴设置在第一封装体110的第一表面（例如第一封装体110的上表面），同时第一封装体110内部集成的控制芯片U1、功率芯片Q1和以及第一电阻R1和第一电容C1距离第一封装体110的第一表面预定距离。
图4示出本发明第二实施例的LED驱动电路的电路示意图。LED驱动电路200包括控制芯片U2、电感L2、第一二极管D1以及第二电阻R2和第二电容C2，组成一开关型变换器。
其中，控制芯片U2中集成有功率晶体管Q2和驱动电路211，功率晶体管Q2具有控制电极、第一电极以及第二电极，功率晶体管Q2的控制电极与驱动电路211连接。此外，第一二极管D1、功率晶体管Q2以及第二电阻R2串联于输入引脚Vin和接地引脚GND之间，第一二极管D1的阴极与输入引脚Vin连接，阳极与功率晶体管Q2的第一电极连接。电感L2的第一端与第一二极管D1的负极和功率晶体管Q2的中间节点连接，第二端与输出引脚Vout连接。第二电容C2的第一端与驱动电路211连接，第二端与接地引脚GND连接，用以给控制芯片U2提供供电电压。LED驱动电路200还包括设置引脚Iset，功率晶体管Q2和第二电阻R2的中间节点与设置引脚Iset电连接，来实现预设输出电流值的设置。
在本发明第二实施例中，将控制芯片U2、第一二极管D1、第二电阻R2以及第二电容C2集成在第一封装体210中，电感L2可以为独立的元件，也可以封装于电感元件220的封装结构中。
图5和图6分别示出本发明第二实施例的LED驱动电路的封装结构的正视图和俯视图。如图所示，第一封装体210和电感元件220相对设置，第一封装体210的第一表面（例如为第一封装体210的上表面）设置有多个焊盘212，第二表面（例如为第一封装体210的下表面）设置有多个引脚，包括输入引脚Vin、输出引脚Vout、设置引脚Iset以及接地引脚GND。其中多个焊盘212用于与第一封装体210中用于内部连接的引脚相连。此外，第一封装体210的内部还包括导电通道213，将多个焊盘212中的至少一个与多个引脚中的至少一个在第一封装体210的内部彼此连接，以提供第一封装体210的第一表面至第二表面的导电路径。如图，导电通道213将多个焊盘212中的一个与输出引脚Vout彼此连接。
电感元件220通过多个连接体231与第一封装体的多个焊盘212对应连接，其中，多个连接体231例如为键合线或者导电凸块，本发明不以此为限制，所属本领域的技术人员可以根据具体情况进行选择。
此外，封装结构还包括封装料230，封装料230覆盖第一封装体210和电感元件220，并且多个引脚的端部和/或底部从封装料230中露出，用于提供集成电路组件和外部电路（例如电路板）的电连接。在优选地实施例中，在第一封装体210和电感元件220之间填充封装料230，使得第一封装体210和电感元件220之间隔开预定距离。
在本发明其他的实施例中，电感元件220紧贴设置在第一封装体210的第一表面（例如第一封装体210的上表面），同时第一封装体210内部集成的控制芯片U2、第一二极管D1以及第二电阻R2和第二电容C2距离第一封装体210的第一表面预定距离。
图7示出本发明第三实施例提供的LED驱动电路的电路示意图。如图所示，LED驱动电路300包括控制芯片U3、变压器T1、第二二极管D2、第三电容C3以及第三至第五电阻R3-R5，以组成拓扑结构结构为反激式的开关型变换器。
其中，控制芯片U3集成有驱动电路311以及功率晶体管Q3，功率晶体管Q3包括控制电极、第一电极以及第二电极，功率晶体管Q3的第一电极与输入引脚Vin连接，功率晶体管Q3的控制电极和第二电极与驱动电路311连接。其中，驱动电路311可以包括与功率晶体管Q3串联连接的另一功率晶体管。
第三电阻R3与变压器T1的原边绕组串联连接在驱动电路311和第一接地引脚PGND之间，第二二极管D2和变压器T1的副边绕组串联连接在输出引脚Vout和第二接地引脚SGND之间。第三电阻R3用以实现对原边电流的检测。第四电阻R4和第五电阻R5串联连接在变压器T1的原边绕组的两端之间，第四电阻R4和第五电阻R5的中间节点与驱动电路311连接。第四电阻R4和第五电阻R5组成电阻分压电路来实现电压反馈，来检测原边电压或者副边电压。此外，第三电容C3串联连接在驱动电路311和第三电阻R3与原边绕组之间的中间节点之间，以为控制芯片U3提供供电电源。
LED驱动电路300还包括输入电容Cin和输出电容Cout，输入电容Cin串联连接在输入引脚Vin和地之间，输出电容Cout串联连接在输出引脚Vout和地之间。
在本发明第三实施例中，将控制芯片U3、第二二极管D2、第三电容C3以及第三至第五电阻R3-R5集成在第一封装体310中，将变压器T1集成在电感元件320中。
图8和图9分别示出本发明第三实施例的LED驱动电路的封装结构的正视图和俯视图。如图所示，第一封装体310和电感元件320相对设置，第一封装体310的第一表面（例如为第一封装体310的上表面）设置有多个焊盘312，第二表面（例如为第一封装体310的下表面）设置有多个引脚，包括输入引脚Vin、输出引脚Vout、第一接地引脚PGND以及第二接地引脚SGND。如图，第一封装体310为长方体，输入引脚Vin和第一接地引脚PGND位于封装结构的第一侧面上，输出引脚Vout和第二接地引脚SGND位于封装结构上与第一侧面相对的第二侧面上，以使第一接地引脚PGND和第二接地引脚SGND之间隔开预定的电气距离。
多个焊盘312用于与第一封装体310中用于内部连接的引脚相连。此外，第一封装体310的内部还包括导电通道313，将多个焊盘312中的至少一个与多个引脚中的至少一个在第一封装体310的内部彼此连接，以提供第一封装体310的第一表面至第二表面的导电路径。
电感元件320通过多个连接体331与第一封装体的多个焊盘312对应连接，其中，多个连接体331例如为键合线或者导电凸块，本发明不以此为限制，所属本领域的技术人员可以根据具体情况进行选择。
此外，封装结构还包括封装料330，封装料330覆盖第一封装体310和电感元件320，并且多个引脚的端部和/或底部从封装料330中露出，用于提供集成电路组件和外部电路（例如电路板）的电连接。在优选地实施例中，在第一封装体310和电感元件320之间填充封装料330，使得第一封装体310和电感元件320之间隔开预定距离。
在本发明其他的实施例中，电感元件320紧贴设置在第一封装体310的第一表面（例如第一封装体310的上表面），同时第一封装体310内部集成的控制芯片U3、第二二极管D2、第三电容C3以及第三至第五电阻R3-R5距离第一封装体310的第一表面预定距离。
图10示出本发明第四实施例的LED照明模组的结构示意图。如图所示，LED照明模组400包括印刷电路板410、封装结构420以及多个发光二极管LED1-LED5，封装结构420和多个发光二极管LED1-LED5安装在印刷电路板410上，封装结构420经由印刷电路板410连接至多个发光二极管LED1-LED5。其中，封装结构420例如上述第一至第三实施例提供的封装结构。在优选地实施例中，印刷电路板410表面衬有铝箔，多个发光二极管LED1-LED5安装在铝箔上。
综上所述，本发明提供的用于LED驱动电路的封装结构以及LED照明模组，将控制芯片、电感元件以及无源元件封装在一起，减小了驱动电路在LED照明模组上占用的面积；在优选地实施例中，控制芯片和无源元件集成在第一封装体，电感元件可以为独立的器件，也可以封装于一封装结构中，第一封装体和电感元件之间隔开预定距离并通过连接体电连接，可避免电感元件引脚和控制芯片引脚之间的相互干扰，提高电路安全性和稳定性；此外，因为电感元件和控制芯片之间需要通过高压端连接，因此本发明将高压端置于封装结构内部，可避免高压端尖峰放电对相邻引脚的信号干扰。
在优选地实施例中，电感元件例如为包括原边绕组和副边绕组的变压器，封装结构的多个引脚包括原边绕组接地引脚和副边绕组接地引脚，将原边绕组接地引脚和副边绕组接地引脚分别设置于封装结构的两侧隔开预定电气距离，以承受变压器原边和副边之间的隔离电压。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (13)

1.一种电源电路的封装结构，包括：第一封装体，用以封装功率器件，控制芯片和无源元件；
电感元件；
连接体，用以将所述电感元件的电极相应的连接至相应的所述功率器件的电极；
封装料，用于包封所述第一封装体、所述电感元件和所述连接体；
多个引脚，所述多个引脚部分裸露于所述封装料，用以实现外部电连接，
其中，所述第一封装体具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述第一表面设置有多个焊盘，所述第二表面设置有所述多个引脚，所述多个焊盘中的至少一个与所述多个引脚中的至少一个，经由所述第一封装体内部的导电通道彼此连接，从而提供所述第一表面至所述第二表面的导电路径，所述电感元件与所述第一表面上的所述多个焊盘电连接，所述多个焊盘中的至少一个承受高电压，且所述封装料被填充于所述第一封装体与所述电感元件之间，并覆盖所述多个焊盘。
2.根据权利要求1所述的封装结构，所述电感元件位于所述第一封装体的上方，或者所述第一封装体与所述电感元件并排排列。
3.根据权利要求1所述的封装结构，所述连接体为键合引线或者金属凸块。
4.根据权利要求2所述的封装结构，所述第一封装体和所述电感元件之间隔开预定距离。
5.根据权利要求1所述的封装结构，所述电感元件为选自电感器和变压器的任一种。
6.根据权利要求1所述的封装结构，所述无源元件为电阻或者电容或者二极管。
7.根据权利要求1所述的封装结构，所述功率器件和所述控制芯片集成于单颗芯片中。
8.根据权利要求1所述的封装结构，所述电感元件、功率器件、控制芯片和无源元件组成开关型变换器。
9.根据权利要求8所述的封装结构，所述开关型变换器通过所述多个引脚接收输入电压和接地。
10.根据权利要求9所述的封装结构，所述开关型变换器为隔离型开关变换器，并且，所述多个引脚包括间隔大于预定电气距离的第一接地引脚和第二接地引脚。
11.根据权利要求10所述的封装结构，其中，所述第一接地引脚和所述第二接地引脚分别位于所述封装料的不同侧面上。
12.一种LED照明模组，包括：
印刷电路板；
根据权利要求1-11中任一项所述的封装结构；以及
多个LED灯，
其中所述封装结构和所述多个LED灯安装在所述印刷电路板上，并且所述封装结构经由所述印刷电路板连接至所述多个LED灯。
13.根据权利要求12所述的LED照明模组，其中，所述印刷电路板的一个表面衬有铝箔，所述多个LED灯安装在所述一个表面上。
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