CN109300889B - 一种ac-dc芯片与高压续流二极管集成芯片结构及电源模组 - Google Patents

一种ac-dc芯片与高压续流二极管集成芯片结构及电源模组 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种AC‑DC芯片与高压续流二极管集成芯片结构，属电子器件技术领域，其特征在于，塑封体内设置有第一芯片、第二芯片、至少一个引线框架及多条金属引线，第一芯片为AC‑DC芯片，第二芯片为续流二极管芯片，第一芯片的一个焊盘通过金属引线连接塑封体的高压供电管脚，第一芯片的漏极连接第二芯片阳极，第二芯片阴极表面设有焊盘，并连接高压供电管脚，第二芯片阳极连接引线框架并引出塑封体作为漏极管脚，及采用该集成芯片的电源模组；将电源驱动板中的两个核心器件集成为一个芯片，且集成之后的新芯片管脚数量与脚位还能够完全兼容到原来的AC‑DC芯片，在减少驱动电源元器件个数的同时不增大芯片的体积，能够提高生产效率，降低电源的体积成本。

Description

一种AC-DC芯片与高压续流二极管集成芯片结构及电源模组
技术领域
本发明涉及电子器件技术领域，具体涉及一种AC-DC芯片与高压续流二极管集成芯片结构及电源模组，能够将高压的续流二极管集成进入AC-DC(交流转直流)芯片之中，适合于对线路板体积和成本有较高要求的LED照明驱动和手机充电器等领域。
背景技术
LED照明因为其发光效率高，相比起传统照明方式节能明显，寿命更长，已经成为了当今世界的主流照明方式。尤其是光源类产品，比如球泡，筒灯以及灯管，用量巨大。这些产品通常需要内置电源驱动板，灯具内的空间非常小，且因为用量的巨大对成本的要求极高。
照明产品中使用的LED灯珠以及给手机充电都必须使用直流电源来进行驱动。目前成熟的通用办法是采用AC-DC电源管理芯片，将电网中的交流电转换成合适的直流电源，进而驱动LED灯珠发光。在能量转换的过程中，AC-DC芯片通过不断的快速开关，完成从交流电上的取电，将所需要的能量存储在变压器等感性元件之中。在能量足够时关闭，耗尽时打开从而维持供给和消耗的平衡。但AC-DC关闭时，必须通过续流二极管将感性元件中存储的能量释放给负载，以确保LED灯珠的持续工作。因此两者均为电源驱动中的核心部件，其电源驱动模块的电路连接如图5所示。
随着集成电路生产工艺的发展，电源管理芯片的集成度越来越高。AC-DC芯片由于需要包含众多的逻辑控制及保护功能，集成了数以万计的门电路，所以必须采用集成电路工艺制成来生产。而续流二极管，尤其是在交流高压电转换成直流的应用中，是一个通常能耐压超过600伏的功率器件，工艺层数相对简单。因此，基于上述两者之间生产工艺及封装的不同，两者很难通过电路集成。现有技术中常规的做法是：AC-DC一般为一个独立的多管脚芯片，续流二极管为另一个两管脚的独立芯片，两者分开焊接在电源驱动模组上。这样就势必造成电源驱动模组的体积问题，不利于在对线路板体积和成本有较高要求的LED照明驱动和手机充电器等领域中的使用。如果采用集成电路工艺来生产续流二极管，将两者在设计上集成，反而会使得成本不降反升。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种全新的可实现的解决方式，将电源驱动板中的两个核心器件集成为一个芯片，即将续流二极管集成进入AC-DC芯片之中，形成一种AC-DC芯片与高压续流二极管集成芯片结构及电源模组，且集成之后的新芯片管脚数量与脚位还能够完全兼容到原来的AC-DC芯片，在减少驱动电源元器件个数的同时不增大芯片的体积，能够提高生产效率，降低电源的体积成本。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种AC-DC芯片与高压续流二极管集成芯片结构，其特征在于，包括具有多个管脚的塑封体，塑封体引出有高压供电管脚和漏极管脚，塑封体内设置有第一芯片、第二芯片、至少一个引线框架以及多条金属引线，第一芯片和第二芯片均通过引线框架设置于塑封体中，第一芯片为AC-DC芯片，第二芯片为续流二极管芯片，所述第一芯片上设有至少两个焊盘，第一芯片的一个焊盘通过金属引线连接塑封体的高压供电管脚，第一芯片的漏极连接第二芯片的阳极，第二芯片的阴极表面设置有焊盘，第二芯片阴极上的焊盘通过金属引线连接塑封体的高压供电管脚，第二芯片通过其阳极连接在引线框架上，并由该引线框架引出塑封体作为塑封体的漏极管脚，所述第一芯片设置为一体式或分体式结构。
所述一体式结构中，第一芯片采用包含了控制逻辑电路及功率MOS器件的AC-DC芯片，第一芯片和第二芯片分别设置于两个独立的引线框架上，第一芯片上的另一个焊盘通过金属引线引出第一芯片中功率MOS器件的漏极，并与第二芯片的阳极相连接。该结构中，所述第一芯片与其所在引线框架之间为绝缘连接，所述第二芯片的阳极通过导电胶或锡膏与其所在的引线框架相连接。
进一步的，第一芯片上通过金属引线引出的漏极连接在第二芯片所在的引线框架上。
所述分体式结构中，第一芯片包括包含了AC-DC中控制逻辑电路的第三芯片以及包含了一个单独的功率MOS器件的第四芯片。
其中，所述第三芯片与第四芯片分别设于两个独立的引线框架上，第三芯片上设置有至少两个焊盘，第三芯片上的一个焊盘通过金属引线连接塑封体的高压供电管脚，第三芯片上的另一个焊盘通过金属引线连接第四芯片的栅极，第四芯片的漏极连接第二芯片的阳极。该结构中，所述第三芯片与其所在引线框架之间为绝缘连接，所述第四芯片与第二芯片可共同设置在同一个引线框架上，第四芯片的漏极及第二芯片的阳极均通过导电胶或锡膏连接该引线框架，另外，第四芯片与第二芯片也可共同设置在两个独立的引线框架上。
上述结构中，各芯片在塑封体内呈平铺式布置。
除此之外，第四芯片与第二芯片还可以通过导电胶或锡膏共同设置在同一个引线框架上，第四芯片的漏极与第二芯片的阳极均通过导电胶或锡膏连接该引线框架，所述第三芯片设置在第四芯片或第二芯片的上表面，第三芯片通过绝缘胶设置在第四芯片的栅极或第二芯片的阴极表面，使得第三芯片与第四芯片或第二芯片在塑封体内呈叠放式布置，第三芯片的另一个焊盘通过金属引线连接第四芯片的栅极。所述的引线框架外凸于塑封体作为塑封体的漏极管脚。
及采用如上所述的AC-DC芯片与高压续流二极管集成芯片结构的电源模组，包括负载、储能电感，高压供电管脚直接与母线电压Vbst连接，用于从电网电压取电，同时通过电源模组外围连线与负载连接，漏极管脚与储能电感连接，使得第二芯片、高压供电管脚、负载、储能电感、漏极管脚形成闭合环路；另外，电源模组中还包括与所述负载并联的滤波电容。
本发明的有益效果是：本发明克服了技术壁垒，通过在续流二极管芯片的阴极表面设置焊盘，并由金属引线连接塑封体的高压供电管脚，同时高压供电管脚通过金属引线连接AC-DC芯片上的焊盘，AC-DC芯片的漏极则与续流二极管的阳极相连并作为塑封体的漏极管脚，如此形成能够将AC-DC芯片与续流二极管芯片集成为一个新的芯片，且集成之后的新芯片管脚数量与脚位还能够完全兼容到原来的AC-DC芯片，在减少驱动电源元器件个数的同时不增大芯片的体积，能够提高生产效率，降低电源的体积成本，使得驱动电路板具有更高的集成度，更好的性价比，扩大了电源模组的适用范围。特别适合于对电源板体积和成本有较高要求的LED照明和便携式手机充电器中。
附图说明
图1是本发明实施例1集成芯片结构的示意图；
图2是本发明实施例2集成芯片结构的示意图；
图3是本发明实施例3集成芯片结构的示意图；
图4是本发明电源模组的电路连接示意图；
图5是现有技术电源模组的电路连接示意图。
图中：1.第一芯片，2.第二芯片，3.第三芯片，4.第四芯片，5.塑封体，6.引线框架，7.金属引线，8.焊盘，9.高压供电管脚，10.漏极管脚，11.零电压管脚，12.储能电感，13.滤波电容，14.负载。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明提供了一种AC-DC芯片与高压续流二极管集成芯片结构，包括具有多个管脚的塑封体5，塑封体5内设置有第一芯片1、第二芯片2、至少一个引线框架6以及多条金属引线7，第一芯片1和第二芯片2均通过引线框架6设置于塑封体5中，第一芯片1为AC-DC芯片，第二芯片2为续流二极管芯片，所述第一芯片1上设有至少两个焊盘8，第一芯片1的一个焊盘8通过金属引线7连接塑封体5的高压供电管脚9，第一芯片1的漏极连接第二芯片2的阳极，第二芯片2的阴极表面设置有一金属层作为焊盘8，第二芯片2阴极上的焊盘8通过金属引线7连接塑封体5的高压供电管脚9，第二芯片2通过其阳极连接在引线框架上，并由该引线框架引出塑封体5作为塑封体5的漏极管脚10。以下实施例为本发明创造的三种不同构型。
实施例1
如图1所示，本实施例中，第一芯片1设置为一体式结构，即第一芯片1采用包含了控制逻辑电路及功率MOS器件的AC-DC芯片，其中，第一芯片1和第二芯片2分别设置于两个独立的引线框架上，第一芯片1通过绝缘胶设置在其所在引线框架上，第二芯片2的阳极通过导电胶或锡膏与其所在的引线框架相连，第一芯片1上的另一个焊盘8通过金属引线7引出第一芯片1中功率MOS器件的漏极，连接在第二芯片2所在的引线框架上，形成与第二芯片2阳极的连接。
实施例2
如图2所示，本实施例中，第一芯片1设置为分体式结构，即第一芯片1包括包含了AC-DC中控制逻辑电路的第三芯片3以及包含了一个单独的功率MOS器件的第四芯片4。其中，所述第三芯片3与第四芯片4分别设于两个独立的引线框架上，第三芯片3上设置有至少两个焊盘8，第三芯片3上的一个焊盘8通过金属引线7连接塑封体5的高压供电管脚9，第三芯片3上的另一个焊盘8通过金属引线7连接第四芯片4的栅极，第四芯片4的漏极连接第二芯片2的阳极。本实施例中，第四芯片4与第二芯片2共同设置在同一个引线框架上，第四芯片4的漏极及第二芯片2的阳极均通过导电胶或锡膏连接该引线框架，第一芯片1通过绝缘胶设置在其所在引线框架上；另外，第四芯片4与第二芯片2还可以分别设置在两个独立的引线框架上，即第三芯片3、第四芯片4、第二芯片2分别连接一个引线框架。
上述实施例的结构中各芯片在塑封体内呈平铺式布置。
实施例3
如图3所示，本实施例中，第一芯片1设置为分体式结构，即第一芯片1包括包含了AC-DC中控制逻辑电路的第三芯片3以及包含了一个单独的功率MOS器件的第四芯片4。其中，第四芯片4与第二芯片2通过导电胶或锡膏共同设置在同一个引线框架上，第四芯片4的漏极与第二芯片2的阳极均通过导电胶或锡膏连接该引线框架，所述第三芯片3通过绝缘胶设置在第四芯片4的栅极表面，第三芯片3上设置有至少两个焊盘8，第三芯片3上的一个焊盘8通过金属引线7连接塑封体5的高压供电管脚9，第三芯片3的另一个焊盘8通过金属引线7连接第四芯片4的栅极，所述引线框架外凸于塑封体5作为塑封体5的漏极管脚10。另外，除图3所示之外，第三芯片3还可以通过绝缘胶设置在第二芯片2的阴极表面。
本发明的集成芯片至少包含三个管脚，分别是是高压供电管脚9，同时也是续流二极管芯片的阴极，该高压供电管脚9在电源模组上，通过连线与交流电整流后的母线Vbst连接，不仅用于给AC-DC芯片供电，也可以形成通过续流二极管、负载14和储能电感12的续流回路；另外还包括耐高压管脚，即功率MOS器件的漏极管脚10，同时也是续流二极管的阳极；另一管脚为芯片的零电压管脚11。
及采用上述任一实施例的AC-DC芯片与高压续流二极管集成芯片结构的电源模组，高压供电管脚9直接与母线电压Vbst连接，用于从电网电压取电，同时通过电源模组外围连线与负载14连接，漏极管脚10与储能电感12连接，从而使得第二芯片2、高压供电管脚9、负载14、储能电感12、漏极管脚10形成一个闭合的环路；另外，电源模组中还包括与所述负载并联的滤波电容13。
相对于现有技术，环路中的重要组成部分高压续流二极管芯片被内置到了集成芯片中，而不再是一个单独的器件，在不提高成本的情况下集成度大大提高。
本发明的集成芯片结构能够将续流二极管集成进入AC-DC芯片之中，且集成之后的新芯片管脚数量与脚位还能够完全兼容到原来的AC-DC芯片，使得驱动电路板具有更高的集成度，更好的性价比，扩大了电源模组的适用范围。特别适合于对电源板体积和成本有较高要求的LED照明和便携式手机充电器中。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种AC-DC芯片与高压续流二极管集成芯片结构，其特征在于，包括具有多个管脚的塑封体（5），塑封体（5）内设置有第一芯片（1）、第二芯片（2）、至少一个引线框架（6）以及多条金属引线（7），第一芯片（1）和第二芯片（2）均通过引线框架（6）设置于塑封体（5）中，第一芯片（1）为AC-DC芯片，第二芯片（2）为续流二极管芯片，所述第一芯片（1）上设有至少两个焊盘（8），第一芯片（1）的一个焊盘（8）通过金属引线（7）连接塑封体（5）的高压供电管脚（9），第一芯片（1）的漏极连接第二芯片（2）的阳极，第二芯片（2）的阴极表面设置有焊盘（8），第二芯片（2）阴极上的焊盘（8）通过金属引线（7）连接塑封体（5）的高压供电管脚（9），第二芯片（2）通过其阳极连接在引线框架上，并由该引线框架引出塑封体（5）作为塑封体（5）的漏极管脚（10），所述第一芯片（1）设置为一体式或分体式结构。
2.根据权利要求1所述的AC-DC芯片与高压续流二极管集成芯片结构，其特征在于，所述一体式结构中，第一芯片（1）采用包含了控制逻辑电路及功率MOS器件的AC-DC芯片，第一芯片（1）和第二芯片（2）分别设置于两个独立的引线框架上，第一芯片（1）上的另一个焊盘（8）通过金属引线（7）引出第一芯片（1）中功率MOS器件的漏极，并与第二芯片（2）的阳极相连接。
3.根据权利要求2所述的AC-DC芯片与高压续流二极管集成芯片结构，其特征在于，第一芯片（1）上通过金属引线（7）引出的漏极连接在第二芯片（2）所在的引线框架上。
4.根据权利要求1所述的AC-DC芯片与高压续流二极管集成芯片结构，其特征在于，所述分体式结构中，第一芯片（1）包括包含了AC-DC中控制逻辑电路的第三芯片（3）以及包含了一个单独的功率MOS器件的第四芯片（4）。
5.根据权利要求4所述的AC-DC芯片与高压续流二极管集成芯片结构，其特征在于，所述第三芯片（3）与第四芯片（4）分别设于两个独立的引线框架上，第三芯片（3）上设置有至少两个焊盘（8），第三芯片（3）上的一个焊盘（8）通过金属引线（7）连接塑封体（5）的高压供电管脚（9），第三芯片（3）上的另一个焊盘（8）通过金属引线（7）连接第四芯片（4）的栅极，第四芯片（4）的漏极连接第二芯片（2）的阳极。
6.根据权利要求5所述的AC-DC芯片与高压续流二极管集成芯片结构，其特征在于，所述第四芯片（4）与第二芯片（2）共同设置在同一个引线框架上或第四芯片（4）与第二芯片（2）分别设置在两个独立的引线框架上，第四芯片（4）的漏极及第二芯片（2）的阳极均通过导电胶或锡膏连接相应的引线框架。
7.根据权利要求4所述的AC-DC芯片与高压续流二极管集成芯片结构，其特征在于，第四芯片（4）与第二芯片（2）通过导电胶或锡膏共同设置在同一个引线框架上，第四芯片（4）的漏极与第二芯片（2）的阳极均通过导电胶或锡膏连接该引线框架，所述第三芯片（3）设置在第四芯片（4）或第二芯片（2）的上表面，第三芯片（3）通过绝缘胶设置在第四芯片（4）的栅极或第二芯片（2）的阴极表面，第三芯片（3）的另一个焊盘（8）通过金属引线（7）连接第四芯片（4）的栅极。
8.根据权利要求7所述的AC-DC芯片与高压续流二极管集成芯片结构，其特征在于，所述引线框架外凸于塑封体（5）作为塑封体（5）的漏极管脚（10）。
9.根据权利要求2-8任一项所述的AC-DC芯片与高压续流二极管集成芯片结构，其特征在于，所述第一芯片（1）与其所在引线框架之间为绝缘连接，所述第二芯片（2）的阳极通过导电胶或锡膏与其所在的引线框架相连接。
10.采用如权利要求1所述的AC-DC芯片与高压续流二极管集成芯片结构的电源模组，其特征在于，包括负载（14）、储能电感（12），高压供电管脚（9）直接与母线电压Vbst连接，用于从电网电压取电，同时通过电源模组外围连线与负载（14）连接，漏极管脚10与储能电感（12）连接，使得第二芯片（2）、高压供电管脚（9）、负载（14）、储能电感（12）、漏极管脚（10）形成闭合环路。
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