用于基于LED的显示器的集成降压电源架构.pdf

上传人:000****221 文档编号:4289207 上传时间:2018-09-13 格式:PDF 页数:15 大小:468.91KB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN201080057587.X

申请日:

2010.12.15

公开号:

CN102656947A

公开日:

2012.09.05

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H05B 33/08申请日:20101215|||公开

IPC分类号:

H05B33/08

主分类号:

H05B33/08

申请人:

马维尔国际贸易有限公司

发明人:

张万峰; 吴亚伯

地址:

巴巴多斯圣米加勒

优先权:

2009.12.18 US 61/288,221; 2010.04.27 US 61/328,567; 2010.12.10 US 12/965,001

专利代理机构:

北京市金杜律师事务所 11256

代理人:

酆迅

PDF下载: PDF下载
内容摘要

一种系统包括:多个发光二极管(LED);以及控制模块,配置成生成用于驱动LED的脉宽调制(PWM)脉冲。LED和控制模块集成于集成电路(IC)封装中。

权利要求书

1: 一种系统, 包括 : 多个发光二极管 (LED) ; 以及 控制模块, 配置成生成用于驱动所述 LED 的脉宽调制 (PWM) 脉冲, 其中所述 LED 和所述控制模块集成于集成电路 (IC) 封装中。2: 根据权利要求 1 所述的系统, 其中所述 LED 未包封, 并且其中所述 LED 相互串联连 接。3: 根据权利要求 1 所述的系统, 其中所述 LED 和所述控制模块布置于所述 IC 封装中的 裸片上, 所述裸片包括 : 陶瓷层, 具有第一侧和与所述第一侧相反的第二侧, 其中所述 LED 与所述陶瓷层的所 述第一侧相邻布置 ; 以及 硅层, 包括所述控制模块, 其中所述硅层与所述陶瓷层的所述第二侧相邻, 并且 其中所述 LED 电连接到所述硅层。4: 根据权利要求 3 所述的系统, 其中所述 LED 使用所述陶瓷层中的通孔来电连接到所 述硅层。5: 根据权利要求 3 所述的系统, 其中所述 LED 使用键合接线来电连接。6: 根据权利要求 3 所述的系统, 其中所述裸片还包括 : 多个齐纳二极管, 其中所述齐纳二极管中的至少一个齐纳二极管连接于所述 LED 中的对应的一个 LED 两 端, 并且 其中所述齐纳二极管与所述陶瓷层的所述第一侧相邻布置或者布置于所述硅层中。7: 根据权利要求 3 所述的系统, 其中所述陶瓷层的所述第一侧涂有反射材料。8: 根据权利要求 3 所述的系统, 其中所述裸片还包括 : 金属核层, 包括降压电源的电感和电容中的至少一个, 所述降压电源被配置成基于所 述控制模块生成的所述 PWM 脉冲向所述 LED 供应功率, 其中所述金属核层布置于所述硅层的相对于所述陶瓷层的相反侧上。9: 根据权利要求 1 所述的系统, 其中所述 LED 布置于所述 IC 封装中的第一裸片上, 并 且其中所述控制模块布置于所述 IC 封装中的第二裸片上。10: 根据权利要求 9 所述的系统, 其中所述第一裸片还包括 : 多个齐纳二极管, 其中所述齐纳二极管中的至少一个齐纳二极管连接于所述 LED 中的对应的一个 LED 两 端。11: 根据权利要求 9 所述的系统, 其中所述第二裸片包括 : 陶瓷层, 具有与所述第一裸片相邻的第一侧和与所述第一侧相反的第二侧 ; 以及 硅层, 包括所述控制模块, 其中所述硅层与所述陶瓷层的所述第二侧相邻, 并且 其中所述 LED 电连接到所述硅层。12: 根据权利要求 11 所述的系统, 其中所述 LED 使用键合接线来电连接。13: 根据权利要求 11 所述的系统, 其中所述第二裸片还包括 : 金属核层, 包括降压电源的电感和电容中的至少一个, 所述降压电源被配置成基于所 述控制模块生成的所述 PWM 脉冲向所述 LED 供应功率, 2 其中所述金属核层布置于所述硅层的相对于所述陶瓷层的相反侧上。14: 根据权利要求 1 所述的系统, 其中所述 IC 封装具有与所述 LED 相邻的第一侧和与 所述第一侧相反的第二侧, 其中所述第二侧具有裸焊盘。15: 根据权利要求 1 所述的系统, 其中所述 IC 封装具有与所述 LED 相邻的第一侧和与 所述第一侧相反的第二侧, 其中散热器附着到所述第二侧。16: 根据权利要求 1 所述的系统, 其中所述 IC 封装的尺寸基于所述 LED 的流明每瓦特 额定值来确定。17: 根据权利要求 1 所述的系统, 其中所述 IC 封装的尺寸与所述 LED 的流明每瓦特额 定值成反比。18: 根据权利要求 1 所述的系统, 其中所述 LED 和所述控制模块被使用单个封装工艺集 成于所述 IC 封装中。19: 一种方法, 包括 : 在集成电路 (IC) 封装中布置多个发光二极管 (LED) ; 以及 使用控制模块来生成用于驱动所述 LED 的脉宽调制 (PWM) 脉冲, 其中所述 LED 和所述控制模块集成于所述 IC 封装中。20: 根据权利要求 19 所述的方法, 其中所述 LED 未包封, 并且其中所述 LED 相互串联连 接, 所述方法还包括 : 在所述 IC 封装中布置多个齐纳二极管 ; 在所述 LED 中的对应的一个 LED 两端连接所述齐纳二极管中的至少一个齐纳二极管 ; 以及 使用单个封装工艺在所述 IC 封装中集成所述 LED、 所述控制模块和所述齐纳二极管。

说明书


用于基于 LED 的显示器的集成降压电源架构

    相关申请的交叉引用
     本申请要求 2010 年 12 月 10 日提交的第 12/965,001 号美国申请的优先权, 该美 国申请要求 2009 年 12 月 18 日提交的第 61/288,221 号美国临时申请和 2010 年 4 月 27 日 提交的第 61/328,567 号美国临时申请的权益。上述申请的公开内容通过整体引用而结合 于此。
     技术领域 本公开内容主要地涉及基于 LED 的显示器并且更具体地涉及用于基于 LED 的显示 器的集成降压 (buck) 电源架构。
     背景技术 这里提供的背景描述是出于总体上呈现公开内容的背景这样的目的。 当前署名的 发明人的工作在背景技术部分中描述的工作的程度上以及说明书的没有在提交时另外限 定为现有技术的方面既未明确也未暗示地承认为相对于本公开内容的现有技术。
     发光二极管 (LED) 的 PN 结在 PN 结前向偏置时发光。一般而言, LED 能量效率高、 可靠、 维护少并且对环境友好。因而基于 LED 的显示器 ( 灯具 ) 使用于多种住宅和商业应 用中。例如显示器使用于微波炉、 广告标志、 工业控制面板、 路灯等中。
     LED 的亮度通常是在 PN 结前向偏置时经过 PN 结的前向电流的函数。 此外, 亮度是 PN 结的温度 ( 结温度 ) 的函数。在 PN 结两端施加的前向电压确定经过 PN 结的前向电流。 前向电压也是结温度的函数。
     LED 控制器基于结温度的改变来控制经过 LED 的电流。通过控制电流, LED 控制 器将 LED 的亮度维持于预定水平。不同类型的开关模式电源 (SMPS) 用来向 LED 供应功率。 例如 SMPS 可以包括降压 SMPS、 升压 SMPS、 反激 SMPS 等。
     发明内容
     一种系统包括多个发光二极管 (LED) 以及配置成生成用于驱动 LED 的脉宽调制 (PWM) 脉冲的控制模块。LED 和控制模块集成于集成电路 (IC) 封装中。
     在其它特征中, LED 未包封 (un-encapsulated), 并且 LED 相互串联连接。
     在其它特征中, LED 和控制模块布置于 IC 封装中的裸片上。裸片包括 : 陶瓷层, 具 有第一侧和与第一侧相反的第二侧 ; 以及硅层。LED 与陶瓷层的第一侧相邻布置。硅层包 括控制模块。硅层与陶瓷层的第二侧相邻。LED 电连接到硅层。
     在其它特征中, LED 使用陶瓷层中的通孔或者使用键合接线来电连接到硅层。
     在其它特征中, 裸片还包括多个齐纳二极管。齐纳二极管中的至少一个齐纳二极 管连接于 LED 中的对应的一个 LED 两端。齐纳二极管与陶瓷层的第一侧相邻布置或者布置 于硅层中。
     在另一特征中, 陶瓷层的第一侧涂有反射材料。在其它特征中, 裸片还包括金属核层, 金属核层包括降压电源的电感和电容中的 至少一个, 降压电源被配置成基于控制模块生成的 PWM 脉冲向 LED 供应功率。金属核层布 置于硅层的相对于陶瓷层的相反侧上。
     在其它特征中, LED 布置于 IC 封装中的第一裸片上, 并且控制模块布置于 IC 封装 中的第二裸片上。
     在其它特征中, 第一裸片还包括多个齐纳二极管。齐纳二极管中的至少一个齐纳 二极管连接于 LED 中的对应的一个 LED 两端。
     在其它特征中, 第二裸片包括 : 陶瓷层, 具有与第一裸片相邻的第一侧和与第一侧 相反的第二侧 ; 以及硅层。硅层包括控制模块。硅层与陶瓷层的第二侧相邻。LED 电连接 到硅层。LED 使用键合接线来电连接。
     在其它特征中, 第二裸片还包括金属核层, 金属核层包括降压电源的电感和电容 中的至少一个, 降压电源被配置成基于控制模块生成的 PWM 脉冲向 LED 供应功率。金属核 层布置于硅层的相对于陶瓷层的相反侧上。
     在其它特征中, IC 封装具有与 LED 相邻的第一侧和与第一侧相反的第二侧。第二 侧具有裸焊盘。 在其它特征中, IC 封装具有与 LED 相邻的第一侧和与第一侧相反的第二侧。散热 器附着到第二侧。
     在另一特征中, IC 封装的尺寸基于 LED 的流明每瓦特额定值来确定。
     在另一特征中, IC 封装的尺寸与 LED 的流明每瓦特额定值成反比。
     在另一特征中, LED 和控制模块被使用单个封装工艺集成于 IC 封装中。
     在更多其它特征中, 一种方法包括 : 在集成电路 (IC) 封装中布置多个发光二极管 (LED) ; 并且使用控制模块来生成用于驱动 LED 的脉宽调制 (PWM) 脉冲。LED 和控制模块集 成于 IC 封装中。LED 未包封并且相互串联连接。该方法还包括 : 在 IC 封装中布置多个齐 纳二极管 ; 在 LED 中的对应的一个 LED 两端连接齐纳二极管中的至少一个齐纳二极管 ; 以 及使用单个封装工艺在 IC 封装中集成 LED、 控制模块和齐纳二极管。
     本公开内容的更多适用领域将从具体实施方式、 权利要求书和附图中变得清楚。 具体实施方式和特定例子旨在仅用于示例而并非旨在限制公开内容的范围。
     附图说明 本公开内容将从具体实施方式和以下附图中变得被更完全理解, 其中 :
     图 1 是用于 LED 的降压电源的示意图 ;
     图 2 是用于 LED 的降压电源的示意图, 该示意图示出了晶体管 Q、 二极管 D 和 LED 的集成 ;
     图 3 是用于 LED 的降压电源的示意图, 该示意图示出了晶体管 Q、 二极管 D、 LED 和 控制模块的集成 ;
     图 4 是用于 LED 的线性电源的示意图, 该示意图示出了 LED 串和线性调节器的集 成; 以及
     图 5A-5D 描绘了集成电路 (IC) 封装的不同配置, 这些封装包括 LED 和用于 LED 的 降压电源或者线性电源的部件。
     具体实施方式
     下文描述在性质上仅为示例而决非旨在限制公开内容、 它的应用或者用途。为了 清楚的目的, 相同参考标号将在附图中用来标识相似元件。如这里所用, 短语 “A、 B和C中 的至少一个” 应当理解为意味着使用非互斥逻辑 OR 的逻辑 (A 或者 B 或者 C)。应当理解可 以按不同顺序执行方法内的步骤而不改本公开内容的原理。
     如这里所用, 术语模块可以指代以下各项、 是以下各项的部分或者包括以下各项 : 专用集成电路 (ASIC) ; 电子电路 ; 组合逻辑电路 ; 现场可编程门阵列 (FPGA) ; 执行代码的 处理器 ( 共享、 专用或者组 ) ; 提供所描述的功能的其它适当部件 ; 或者上述各项中的一些 或者全部比如在片上系统中的组合。 术语模块可以包括存储由处理器执行的代码的存储器 ( 共享、 专用或者组 )。
     术语代码如上文所用可以包括软件、 固件和 / 或微代码并且可以指代程序、 例程、 函数、 类和 / 或对象。 术语共享如上文所用意味着可以使用单个 ( 共享 ) 处理器来执行来自 多个模块的一些或者所有代码。此外, 来自多个模块的一些或者所有代码可以由单个 ( 共 享 ) 存储器存储。术语组如上文所用意味着可以使用处理器组来执行来自单个模块的一些 或者所有代码。此外, 可以使用存储器组来存储来自单个模块的一些或者所有代码。
     现在参照图 1, 示出了用于 LED 的典型降压电源 100。降压电源 100 包括控制模块 102、 晶体管 Q、 二极管 D、 电感 L、 输入电容 Cin、 输出电容 Co 和作为负载的 LED。电容 Cin 和 Cout 以及电感 L 为降压电源 100 的无源部件。
     AC/DC 转换器或者 DC/DC 转换器 ( 未示出 ) 向降压电源 100 供应输入电压 Vin。降 压电源 100 在 LED 两端生成输出电压 Vo。输入电容 Cin 对输入电压 Vin 滤波。输出电容 Co 对输出电压 Vo 滤波。
     控制模块 102 使用脉宽调制 (PWM) 来生成用于在预定占空比驱动晶体管 Q 的脉 冲。当晶体管 Q 接通时, 电流流过电感 L、 LED 和晶体管 Q。当晶体管 Q 关断时, 电流流过电 感 L、 LED 和二极管 D。
     在降压电源 100 中, 输入电容 Cin 和输出电容 Co 一般为电解电容。电解电容的寿 3 命通常为 10 小时的数量级。对照而言, LED 具有在 105 至 106 小时的数量级的典型平均无 故障时间 (MTBF)。由于电解电容具有比 LED 更短的寿命, 所以利用电解电容的基于 LED 的 显示器往往具有比 LED 的寿命更短的寿命。
     此外, 电解电容的大小和电解电容执行的滤波质量与这些电容的值成比例。换而 言之, 更大电解电容通常用于更大滤波。因而尽管降压电源的一些部件可以集成到集成电 路 (IC) 中, 但是电解电容不能集成到 IC 中。另外, 在 IC 封装中封装降压电源的基于硅的 部件涉及与封装 LED 不同的封装工艺。因而在 IC 封装中封装 LED 和降压电源的基于硅的 部件可能有问题。
     本公开内容涉及使用单个封装工艺以向 IC 封装中封装 LED 和降压电源的基于硅 的部件。具体而言, 未包封的 LED( 即未用材料 ( 比如树脂或者镜片 ) 包封的 LED ; 换而言 之, LED 的基于硅的部分 ) 和降压电源的基于硅的部件可以布置于裸片上。裸片封装于 IC 封装中。
     替代地, 未包封的 LED 可以布置于第一裸片上, 并且降压电源的基于硅的部件可以布置于第二裸片上。第一裸片使用通孔、 接线键合或者其它类型的连接来电连接到第二 裸片。第一裸片和第二裸片封装于 IC 封装中。
     在包括未包封的 LED 的层与包括降压电源的基于硅的部件的硅层之间提供陶瓷 层。陶瓷层补偿包括 LED 的层与硅层的膨胀系数之间的差。此外, 可以在 IC 封装上提供可 选散热器或者裸焊盘 (E 焊盘 ) 以散热。
     另外, 可以通过使用非电解电容作为降压电源中的输入和输出滤波电容来增加基 于 LED 的显示器的寿命。例如可以使用陶瓷或者薄膜电容而不是电解电容。降压电源的非 电解电容和电感可以集成于 IC 封装的金属核层上。
     现在参照图 2-4, 降压电源的不同部件可以集成于 IC 封装中。 通常, 不同封装工艺 用来在 IC 封装中集成不同类型的基于硅的部件。例如第一封装工艺可以用来在 IC 封装中 集成晶体管和二极管, 而与第一封装工艺不同的第二封装工艺可以用来在 IC 封装中集成 LED。然而根据本公开内容, 单个封装工艺可以用来在 IC 封装中集成 LED 和降压电源的其 它基于硅的部件。另外, IC 封装包括用来实施降压电源的无源部件的金属核层。金属核层 也耗散 LED 和 IC 封装的其它部件生成的热。金属核层可以包括铝或者铜合金、 铁合金或者 碳。金属核层的组成依赖于包括 IC 封装的散热和重量的因素。 例如在图 2 中, 二极管 D、 晶体管 Q 和 LED 可以集成于 IC 封装中, 并且单个封装工 艺可以用来在裸片上集成二极管 D、 晶体管 Q 和 LED。另外, 无源部件 ( 即电感 L 以及电容 Cin 和 Co) 可以集成于 IC 封装的金属核层中。
     在图 3 中, 除了二极管 D、 晶体管 Q 和 LED 之外, 控制模块 102 可以集成于裸片上。 再一次, 单个封装工艺可以用来在裸片上集成二极管 D、 晶体管 Q、 LED 和控制模块 102。另 外, 无源部件 ( 即电感 L 以及电容 Cin 和 Co) 可以集成于 IC 封装的金属核层中。
     在图 2 和图 3 中, 电容 Cin 和 Co 为非电解电容。例如电容 Cin 和 Co 可以包括陶瓷 或者薄膜电容。当 AC/DC 转换器供应输入电压 Vin 时, 可以如下选择输入电容 Cin。输入电 容 Cin 可以具有如下值, 该值足以保持比输出电压 Vo 更大的输入电压 Vin。当 DC/DC 转换器 供应输入电压 Vin 时, 输入电压 Vin 大于输出电压 Vo。另外, 控制模块 102 可以提供功率因数 校正。
     在图 4 中, 示出了用于 LED 串的线性电源 200。LED 串包括串联连接的多个 LED。 齐纳二极管 (Z) 如所示连接于每个 LED 两端。当连接于齐纳二极管两端的 LED 出故障时齐 纳二极管导通电流。因此, 当 LED 串中的 LED 出故障时不致使 LED 串无用。
     线性电源 200 包括线性调节器 202。线性调节器 202 包括控制模块 204 和晶体管 Q。控制模块 204 生成用于在预定幅度驱动晶体管 Q 的控制信号。线性调节器 202 控制经 过 LED 串的电流为常数。
     线性调节器 202、 LED 串和齐纳二极管可以集成到 IC 封装中。 线性调节器 202、 LED 串和齐纳二极管可以使用单个封装工艺来集成于裸片上。 替代地, LED 串可以布置于第一裸 片上, 并且线性调节器 202 可以布置于第二裸片上。可以在第一裸片或者第二裸片中包括 齐纳二极管。第一裸片使用通孔、 接线键合或者其它类型的连接来电连接到第二裸片。第 一裸片和第二裸片使用单个封装工艺来封装于 IC 封装中。
     不同于降压电源 100, 线性电源 200 不使用电感 L、 二极管 D 或者输出电容 Co。降 压电源 200 的输入电容 Cin 可以包括陶瓷或者薄膜电容。输入电容 Cin 可以集成于 IC 封装
     的金属核层中。
     现在参照图 5A-5D, 示出了如下 IC 封装, 所述 IC 封装包括 LED 和降压电源 100 或 者线性电源 200 的一个或者多个部件。所示 LED 未包封。图 5A 和 5B 示出了 IC 封装, 其中 LED 和降压电源 100 或者线性电源 200 的一个或者多个部件布置于单个裸片上。图 5C 和 5D 示出了 IC 封装, 其中 LED 布置于第一裸片上并且降压电源 100 或者线性电源 200 的一个 或者多个部件布置于第二裸片上。
     在图 5A-5D 中, 仅出于示例的目的而示出了参考标号表示的元件。元件未按比例 绘制。附图不代表所示元件的实际几何形状。在以下讨论中, 图 4 中所示 LED 和线性电源 200 仅用于示例。下文描述的教导也适用于集成图 2 和图 3 中所示一个或者多个 LED 和降 压电源 100 的一个或者多个部件。
     在图 5A 中, IC 封装 300 包括 LED 302-1、 302-2、 ... 和 302-N( 统称为 LED 302), 其中 N 为大于 1 的整数。此外, IC 封装 300 包括陶瓷层 304、 硅层 306、 金属核层 308 和散 热器 310。散热器 310 为可选的。LED 302、 陶瓷层 304、 硅层 306 和金属核层 308 布置于单 个裸片上。
     陶瓷层 304 提供在 LED 302 与硅层 306 之间的缓冲。陶瓷层 304 补偿 LED 302 与 硅层 306 的膨胀系数之间的差。陶瓷层 304 的与 LED 302 相邻的一侧可以涂有反射材料以 反射由 LED 302 发射的光。反射涂层可以例如包括二氧化钛 (TiO2) 层、 银涂层、 金属涂层 或者镜涂层。
     硅层 306 包括线性电源 200 的线性调节器 202 和齐纳二极管 ( 统称为线性电源 200 的基于硅的部件 )。此外, 硅层 306 可以包括用于 LED 302 和线性电源 200 的基于硅的 部件的静电放电 (ESD) 保护。LED 302 的接触 312 可以如所示使用陶瓷层 304 中的具有键 合的通孔 316 来电连接到硅层 306 的接触 314。
     金属核层 308 包括线性电源 200 的无源部件 ( 例如电容 Cin)。散热器 310 为可选 的。替代地, 可以使用裸焊盘 (E 焊盘 )( 未示出 ), 该裸焊盘是 IC 封装的裸露金属板。E 焊 盘通常镀有与 IC 封装的引线相同的金属 ( 例如锡 ) 或者合金。E 焊盘直接焊接于印刷电路 板 (PCB) 上。E 焊盘增加 IC 封装的功率耗散能力。
     在图 5B 中, IC 封装 350 使用键合接线。LED 302 的接触 312 如下使用键合接线 320 来电连接到硅层 306 的接触 314。LED 302 的接触 312 使用键合接线 320 来电连接到陶 瓷层 304 上的接触 318。陶瓷层 304 的接触 318 如所示使用陶瓷层 304 中的具有键合的通 孔 316 来电连接到硅层 306 的接触 314。IC 封装 350 包括如参照图 5A 描述的陶瓷层 304、 硅层 306、 金属核层 308、 可选散热器 310 等。
     在图 5C 中, IC 封装 370 包括两个裸片。第一裸片 372 包括如所示连接的 LED 302 和齐纳二极管 303。第二裸片包括陶瓷层 304、 硅层 306( 该硅层 306 包括线性电源 200 的 线性调节器 202) 和金属核层 308。 尽管出于示例的目的而示出了两个裸片由虚线 375-1 和 375-2 分离, 但是两个裸片相互电和 / 或热接触。散热器 310 为可选的。替代地, 可以使用 E 焊盘。
     LED 302 的串的第一端连接到第一裸片 372 上的接触 374。LED302 的串的第二端 连接到第一裸片 372 上的接触 376。接触 374 和 376 如所示使用陶瓷层 304 中的具有键合 的通孔 316 来分别电连接到硅层 306 的接触 378 和 380。在图 5D 中, IC 封装 390 包括如参照图 5C 描述的两个裸片。IC 封装 390 使用键合 接线。接触 374 和 376 使用键合接线 396 电连接到陶瓷层 304 上的接触 392 和 394。陶瓷 层 304 的接触 392 和 394 如所示使用陶瓷层 304 中的具有键合的通孔 316 来电连接到硅层 306 的接触 378 和 380。
     在 IC 封装 300、 350、 370 和 390 中, LED 302 和线性电源 200 的部件集成于其上的 一个或者多个裸片的尺寸 ( 即裸片尺寸 ) 依赖于 LED 302 的流明每瓦特额定值。因而, IC 封装 300、 350、 370 和 390 的尺寸也依赖于 LED 302 的流明每瓦特额定值。
     具体而言, 裸片尺寸 ( 和 IC 封装的尺寸 ) 与 LED 302 的流明每瓦特额定值成反比。 这是因为随着 LED 302 的流明每瓦特额定值增加, 更少 LED 可以发射期望量的光。由于使 用更少 LED, 所以 LED 302 生成更少热。因而 LED 302 的流明每瓦特额定值越高, 裸片尺寸 以及 IC 封装 300、 350、 370 和 390 的尺寸就越小。
     替代地, 当使用流明每瓦特额定值相对低的 LED 时, 更多 LED 是必要的以发射期望 量的光。随着 LED 302 的数目增加, LED 302 生成的热量也增加。因而当使用流明每瓦特 额定值相对低的 LED 时, 散热器或者 E 焊盘可以用来耗散 LED 302 生成的热。
     虽然未示出, 但是在 IC 封装 300、 350、 370 和 390 中, LED 302 可以用其它方式 ( 例 如使用倒装芯片键合 ) 来电连接到硅层 306 中的基于硅的部件。另外, 作为一类晶片级键 合的 Au-Sn 共晶键合可以用来键合 IC 封装 300、 350、 370 和 390 的裸片和衬底。衬底是电 路形成或者制造于其上的支撑材料。Au-Sn 共晶键合提供在裸片与衬底之间的电接触。此 外, Au-Sn 共晶键合向裸片提供机械支撑并且提高 IC 封装的散热能力。 可以用各种形式实施公开内容的广义教导。 因此, 尽管本公开内容包括具体例子, 但是不应如此限制公开内容的真实范围, 因为其它修改将在研读附图、 说明书和所附权利 要求书时变得清楚。
    

用于基于LED的显示器的集成降压电源架构.pdf_第1页
第1页 / 共15页
用于基于LED的显示器的集成降压电源架构.pdf_第2页
第2页 / 共15页
用于基于LED的显示器的集成降压电源架构.pdf_第3页
第3页 / 共15页
点击查看更多>>
资源描述

《用于基于LED的显示器的集成降压电源架构.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《用于基于LED的显示器的集成降压电源架构.pdf(15页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 102656947 A (43)申请公布日 2012.09.05 C N 1 0 2 6 5 6 9 4 7 A *CN102656947A* (21)申请号 201080057587.X (22)申请日 2010.12.15 61/288,221 2009.12.18 US 61/328,567 2010.04.27 US 12/965,001 2010.12.10 US H05B 33/08(2006.01) (71)申请人马维尔国际贸易有限公司 地址巴巴多斯圣米加勒 (72)发明人张万峰 吴亚伯 (74)专利代理机构北京市金杜律师事务所 11256 代理人酆迅 。

2、(54) 发明名称 用于基于LED的显示器的集成降压电源架构 (57) 摘要 一种系统包括:多个发光二极管(LED);以及 控制模块,配置成生成用于驱动LED的脉宽调制 (PWM)脉冲。LED和控制模块集成于集成电路(IC) 封装中。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.06.15 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2010/060401 2010.12.15 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/075499 EN 2011.06.23 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 按照条约第19条修改的权利要求书2页 (19)中华人。

3、民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 4 页 按照条约第19条修改的权利要求书 2 页 1/2页 2 1.一种系统,包括: 多个发光二极管(LED);以及 控制模块,配置成生成用于驱动所述LED的脉宽调制(PWM)脉冲, 其中所述LED和所述控制模块集成于集成电路(IC)封装中。 2.根据权利要求1所述的系统,其中所述LED未包封,并且其中所述LED相互串联连 接。 3.根据权利要求1所述的系统,其中所述LED和所述控制模块布置于所述IC封装中的 裸片上,所述裸片包括: 陶瓷层,具有第一侧和与所述第一侧相反的第二侧,其中所述LED与所述陶瓷层的。

4、所 述第一侧相邻布置;以及 硅层,包括所述控制模块,其中所述硅层与所述陶瓷层的所述第二侧相邻,并且 其中所述LED电连接到所述硅层。 4.根据权利要求3所述的系统,其中所述LED使用所述陶瓷层中的通孔来电连接到所 述硅层。 5.根据权利要求3所述的系统,其中所述LED使用键合接线来电连接。 6.根据权利要求3所述的系统,其中所述裸片还包括: 多个齐纳二极管, 其中所述齐纳二极管中的至少一个齐纳二极管连接于所述LED中的对应的一个LED两 端,并且 其中所述齐纳二极管与所述陶瓷层的所述第一侧相邻布置或者布置于所述硅层中。 7.根据权利要求3所述的系统,其中所述陶瓷层的所述第一侧涂有反射材料。 8。

5、.根据权利要求3所述的系统,其中所述裸片还包括: 金属核层,包括降压电源的电感和电容中的至少一个,所述降压电源被配置成基于所 述控制模块生成的所述PWM脉冲向所述LED供应功率, 其中所述金属核层布置于所述硅层的相对于所述陶瓷层的相反侧上。 9.根据权利要求1所述的系统,其中所述LED布置于所述IC封装中的第一裸片上,并 且其中所述控制模块布置于所述IC封装中的第二裸片上。 10.根据权利要求9所述的系统,其中所述第一裸片还包括: 多个齐纳二极管, 其中所述齐纳二极管中的至少一个齐纳二极管连接于所述LED中的对应的一个LED两 端。 11.根据权利要求9所述的系统,其中所述第二裸片包括: 陶瓷。

6、层,具有与所述第一裸片相邻的第一侧和与所述第一侧相反的第二侧;以及 硅层,包括所述控制模块,其中所述硅层与所述陶瓷层的所述第二侧相邻,并且 其中所述LED电连接到所述硅层。 12.根据权利要求11所述的系统,其中所述LED使用键合接线来电连接。 13.根据权利要求11所述的系统,其中所述第二裸片还包括: 金属核层,包括降压电源的电感和电容中的至少一个,所述降压电源被配置成基于所 述控制模块生成的所述PWM脉冲向所述LED供应功率, 权 利 要 求 书CN 102656947 A 2/2页 3 其中所述金属核层布置于所述硅层的相对于所述陶瓷层的相反侧上。 14.根据权利要求1所述的系统,其中所述。

7、IC封装具有与所述LED相邻的第一侧和与 所述第一侧相反的第二侧,其中所述第二侧具有裸焊盘。 15.根据权利要求1所述的系统,其中所述IC封装具有与所述LED相邻的第一侧和与 所述第一侧相反的第二侧,其中散热器附着到所述第二侧。 16.根据权利要求1所述的系统,其中所述IC封装的尺寸基于所述LED的流明每瓦特 额定值来确定。 17.根据权利要求1所述的系统,其中所述IC封装的尺寸与所述LED的流明每瓦特额 定值成反比。 18.根据权利要求1所述的系统,其中所述LED和所述控制模块被使用单个封装工艺集 成于所述IC封装中。 19.一种方法,包括: 在集成电路(IC)封装中布置多个发光二极管(LE。

8、D);以及 使用控制模块来生成用于驱动所述LED的脉宽调制(PWM)脉冲, 其中所述LED和所述控制模块集成于所述IC封装中。 20.根据权利要求19所述的方法,其中所述LED未包封,并且其中所述LED相互串联连 接,所述方法还包括: 在所述IC封装中布置多个齐纳二极管; 在所述LED中的对应的一个LED两端连接所述齐纳二极管中的至少一个齐纳二极管; 以及 使用单个封装工艺在所述IC封装中集成所述LED、所述控制模块和所述齐纳二极管。 权 利 要 求 书CN 102656947 A 1/6页 4 用于基于 LED 的显示器的集成降压电源架构 0001 相关申请的交叉引用 0002 本申请要求2。

9、010年12月10日提交的第12/965,001号美国申请的优先权,该美 国申请要求2009年12月18日提交的第61/288,221号美国临时申请和2010年4月27日 提交的第61/328,567号美国临时申请的权益。上述申请的公开内容通过整体引用而结合 于此。 技术领域 0003 本公开内容主要地涉及基于LED的显示器并且更具体地涉及用于基于LED的显示 器的集成降压(buck)电源架构。 背景技术 0004 这里提供的背景描述是出于总体上呈现公开内容的背景这样的目的。当前署名的 发明人的工作在背景技术部分中描述的工作的程度上以及说明书的没有在提交时另外限 定为现有技术的方面既未明确也未。

10、暗示地承认为相对于本公开内容的现有技术。 0005 发光二极管(LED)的PN结在PN结前向偏置时发光。一般而言,LED能量效率高、 可靠、维护少并且对环境友好。因而基于LED的显示器(灯具)使用于多种住宅和商业应 用中。例如显示器使用于微波炉、广告标志、工业控制面板、路灯等中。 0006 LED的亮度通常是在PN结前向偏置时经过PN结的前向电流的函数。此外,亮度是 PN结的温度(结温度)的函数。在PN结两端施加的前向电压确定经过PN结的前向电流。 前向电压也是结温度的函数。 0007 LED控制器基于结温度的改变来控制经过LED的电流。通过控制电流,LED控制 器将LED的亮度维持于预定水平。

11、。不同类型的开关模式电源(SMPS)用来向LED供应功率。 例如SMPS可以包括降压SMPS、升压SMPS、反激SMPS等。 发明内容 0008 一种系统包括多个发光二极管(LED)以及配置成生成用于驱动LED的脉宽调制 (PWM)脉冲的控制模块。LED和控制模块集成于集成电路(IC)封装中。 0009 在其它特征中,LED未包封(un-encapsulated),并且LED相互串联连接。 0010 在其它特征中,LED和控制模块布置于IC封装中的裸片上。裸片包括:陶瓷层,具 有第一侧和与第一侧相反的第二侧;以及硅层。LED与陶瓷层的第一侧相邻布置。硅层包 括控制模块。硅层与陶瓷层的第二侧相邻。

12、。LED电连接到硅层。 0011 在其它特征中,LED使用陶瓷层中的通孔或者使用键合接线来电连接到硅层。 0012 在其它特征中,裸片还包括多个齐纳二极管。齐纳二极管中的至少一个齐纳二极 管连接于LED中的对应的一个LED两端。齐纳二极管与陶瓷层的第一侧相邻布置或者布置 于硅层中。 0013 在另一特征中,陶瓷层的第一侧涂有反射材料。 说 明 书CN 102656947 A 2/6页 5 0014 在其它特征中,裸片还包括金属核层,金属核层包括降压电源的电感和电容中的 至少一个,降压电源被配置成基于控制模块生成的PWM脉冲向LED供应功率。金属核层布 置于硅层的相对于陶瓷层的相反侧上。 001。

13、5 在其它特征中,LED布置于IC封装中的第一裸片上,并且控制模块布置于IC封装 中的第二裸片上。 0016 在其它特征中,第一裸片还包括多个齐纳二极管。齐纳二极管中的至少一个齐纳 二极管连接于LED中的对应的一个LED两端。 0017 在其它特征中,第二裸片包括:陶瓷层,具有与第一裸片相邻的第一侧和与第一侧 相反的第二侧;以及硅层。硅层包括控制模块。硅层与陶瓷层的第二侧相邻。LED电连接 到硅层。LED使用键合接线来电连接。 0018 在其它特征中,第二裸片还包括金属核层,金属核层包括降压电源的电感和电容 中的至少一个,降压电源被配置成基于控制模块生成的PWM脉冲向LED供应功率。金属核 层。

14、布置于硅层的相对于陶瓷层的相反侧上。 0019 在其它特征中,IC封装具有与LED相邻的第一侧和与第一侧相反的第二侧。第二 侧具有裸焊盘。 0020 在其它特征中,IC封装具有与LED相邻的第一侧和与第一侧相反的第二侧。散热 器附着到第二侧。 0021 在另一特征中,IC封装的尺寸基于LED的流明每瓦特额定值来确定。 0022 在另一特征中,IC封装的尺寸与LED的流明每瓦特额定值成反比。 0023 在另一特征中,LED和控制模块被使用单个封装工艺集成于IC封装中。 0024 在更多其它特征中,一种方法包括:在集成电路(IC)封装中布置多个发光二极管 (LED);并且使用控制模块来生成用于驱动。

15、LED的脉宽调制(PWM)脉冲。LED和控制模块集 成于IC封装中。LED未包封并且相互串联连接。该方法还包括:在IC封装中布置多个齐 纳二极管;在LED中的对应的一个LED两端连接齐纳二极管中的至少一个齐纳二极管;以 及使用单个封装工艺在IC封装中集成LED、控制模块和齐纳二极管。 0025 本公开内容的更多适用领域将从具体实施方式、权利要求书和附图中变得清楚。 具体实施方式和特定例子旨在仅用于示例而并非旨在限制公开内容的范围。 附图说明 0026 本公开内容将从具体实施方式和以下附图中变得被更完全理解,其中: 0027 图1是用于LED的降压电源的示意图; 0028 图2是用于LED的降压。

16、电源的示意图,该示意图示出了晶体管Q、二极管D和LED 的集成; 0029 图3是用于LED的降压电源的示意图,该示意图示出了晶体管Q、二极管D、LED和 控制模块的集成; 0030 图4是用于LED的线性电源的示意图,该示意图示出了LED串和线性调节器的集 成;以及 0031 图5A-5D描绘了集成电路(IC)封装的不同配置,这些封装包括LED和用于LED的 降压电源或者线性电源的部件。 说 明 书CN 102656947 A 3/6页 6 具体实施方式 0032 下文描述在性质上仅为示例而决非旨在限制公开内容、它的应用或者用途。为了 清楚的目的,相同参考标号将在附图中用来标识相似元件。如这。

17、里所用,短语“A、B和C中 的至少一个”应当理解为意味着使用非互斥逻辑OR的逻辑(A或者B或者C)。应当理解可 以按不同顺序执行方法内的步骤而不改本公开内容的原理。 0033 如这里所用,术语模块可以指代以下各项、是以下各项的部分或者包括以下各项: 专用集成电路(ASIC);电子电路;组合逻辑电路;现场可编程门阵列(FPGA);执行代码的 处理器(共享、专用或者组);提供所描述的功能的其它适当部件;或者上述各项中的一些 或者全部比如在片上系统中的组合。术语模块可以包括存储由处理器执行的代码的存储器 (共享、专用或者组)。 0034 术语代码如上文所用可以包括软件、固件和/或微代码并且可以指代程。

18、序、例程、 函数、类和/或对象。术语共享如上文所用意味着可以使用单个(共享)处理器来执行来自 多个模块的一些或者所有代码。此外,来自多个模块的一些或者所有代码可以由单个(共 享)存储器存储。术语组如上文所用意味着可以使用处理器组来执行来自单个模块的一些 或者所有代码。此外,可以使用存储器组来存储来自单个模块的一些或者所有代码。 0035 现在参照图1,示出了用于LED的典型降压电源100。降压电源100包括控制模块 102、晶体管Q、二极管D、电感L、输入电容C in 、输出电容C o 和作为负载的LED。电容C in 和 C out 以及电感L为降压电源100的无源部件。 0036 AC/D。

19、C转换器或者DC/DC转换器(未示出)向降压电源100供应输入电压V in 。降 压电源100在LED两端生成输出电压V o 。输入电容C in 对输入电压V in 滤波。输出电容C o 对输出电压V o 滤波。 0037 控制模块102使用脉宽调制(PWM)来生成用于在预定占空比驱动晶体管Q的脉 冲。当晶体管Q接通时,电流流过电感L、LED和晶体管Q。当晶体管Q关断时,电流流过电 感L、LED和二极管D。 0038 在降压电源100中,输入电容C in 和输出电容C o 一般为电解电容。电解电容的寿 命通常为10 3 小时的数量级。对照而言,LED具有在10 5 至10 6 小时的数量级的典。

20、型平均无 故障时间(MTBF)。由于电解电容具有比LED更短的寿命,所以利用电解电容的基于LED的 显示器往往具有比LED的寿命更短的寿命。 0039 此外,电解电容的大小和电解电容执行的滤波质量与这些电容的值成比例。换而 言之,更大电解电容通常用于更大滤波。因而尽管降压电源的一些部件可以集成到集成电 路(IC)中,但是电解电容不能集成到IC中。另外,在IC封装中封装降压电源的基于硅的 部件涉及与封装LED不同的封装工艺。因而在IC封装中封装LED和降压电源的基于硅的 部件可能有问题。 0040 本公开内容涉及使用单个封装工艺以向IC封装中封装LED和降压电源的基于硅 的部件。具体而言,未包封。

21、的LED(即未用材料(比如树脂或者镜片)包封的LED;换而言 之,LED的基于硅的部分)和降压电源的基于硅的部件可以布置于裸片上。裸片封装于IC 封装中。 0041 替代地,未包封的LED可以布置于第一裸片上,并且降压电源的基于硅的部件可 说 明 书CN 102656947 A 4/6页 7 以布置于第二裸片上。第一裸片使用通孔、接线键合或者其它类型的连接来电连接到第二 裸片。第一裸片和第二裸片封装于IC封装中。 0042 在包括未包封的LED的层与包括降压电源的基于硅的部件的硅层之间提供陶瓷 层。陶瓷层补偿包括LED的层与硅层的膨胀系数之间的差。此外,可以在IC封装上提供可 选散热器或者裸焊。

22、盘(E焊盘)以散热。 0043 另外,可以通过使用非电解电容作为降压电源中的输入和输出滤波电容来增加基 于LED的显示器的寿命。例如可以使用陶瓷或者薄膜电容而不是电解电容。降压电源的非 电解电容和电感可以集成于IC封装的金属核层上。 0044 现在参照图2-4,降压电源的不同部件可以集成于IC封装中。通常,不同封装工艺 用来在IC封装中集成不同类型的基于硅的部件。例如第一封装工艺可以用来在IC封装中 集成晶体管和二极管,而与第一封装工艺不同的第二封装工艺可以用来在IC封装中集成 LED。然而根据本公开内容,单个封装工艺可以用来在IC封装中集成LED和降压电源的其 它基于硅的部件。另外,IC封装。

23、包括用来实施降压电源的无源部件的金属核层。金属核层 也耗散LED和IC封装的其它部件生成的热。金属核层可以包括铝或者铜合金、铁合金或者 碳。金属核层的组成依赖于包括IC封装的散热和重量的因素。 0045 例如在图2中,二极管D、晶体管Q和LED可以集成于IC封装中,并且单个封装工 艺可以用来在裸片上集成二极管D、晶体管Q和LED。另外,无源部件(即电感L以及电容 C in 和C o )可以集成于IC封装的金属核层中。 0046 在图3中,除了二极管D、晶体管Q和LED之外,控制模块102可以集成于裸片上。 再一次,单个封装工艺可以用来在裸片上集成二极管D、晶体管Q、LED和控制模块102。另 。

24、外,无源部件(即电感L以及电容C in 和C o )可以集成于IC封装的金属核层中。 0047 在图2和图3中,电容C in 和C o 为非电解电容。例如电容C in 和C o 可以包括陶瓷 或者薄膜电容。当AC/DC转换器供应输入电压V in 时,可以如下选择输入电容C in 。输入电 容C in 可以具有如下值,该值足以保持比输出电压V o 更大的输入电压V in 。当DC/DC转换器 供应输入电压V in 时,输入电压V in 大于输出电压V o 。另外,控制模块102可以提供功率因数 校正。 0048 在图4中,示出了用于LED串的线性电源200。LED串包括串联连接的多个LED。 齐。

25、纳二极管(Z)如所示连接于每个LED两端。当连接于齐纳二极管两端的LED出故障时齐 纳二极管导通电流。因此,当LED串中的LED出故障时不致使LED串无用。 0049 线性电源200包括线性调节器202。线性调节器202包括控制模块204和晶体管 Q。控制模块204生成用于在预定幅度驱动晶体管Q的控制信号。线性调节器202控制经 过LED串的电流为常数。 0050 线性调节器202、LED串和齐纳二极管可以集成到IC封装中。线性调节器202、LED 串和齐纳二极管可以使用单个封装工艺来集成于裸片上。替代地,LED串可以布置于第一裸 片上,并且线性调节器202可以布置于第二裸片上。可以在第一裸片。

26、或者第二裸片中包括 齐纳二极管。第一裸片使用通孔、接线键合或者其它类型的连接来电连接到第二裸片。第 一裸片和第二裸片使用单个封装工艺来封装于IC封装中。 0051 不同于降压电源100,线性电源200不使用电感L、二极管D或者输出电容C o 。降 压电源200的输入电容C in 可以包括陶瓷或者薄膜电容。输入电容C in 可以集成于IC封装 说 明 书CN 102656947 A 5/6页 8 的金属核层中。 0052 现在参照图5A-5D,示出了如下IC封装,所述IC封装包括LED和降压电源100或 者线性电源200的一个或者多个部件。所示LED未包封。图5A和5B示出了IC封装,其中 LE。

27、D和降压电源100或者线性电源200的一个或者多个部件布置于单个裸片上。图5C和 5D示出了IC封装,其中LED布置于第一裸片上并且降压电源100或者线性电源200的一个 或者多个部件布置于第二裸片上。 0053 在图5A-5D中,仅出于示例的目的而示出了参考标号表示的元件。元件未按比例 绘制。附图不代表所示元件的实际几何形状。在以下讨论中,图4中所示LED和线性电源 200仅用于示例。下文描述的教导也适用于集成图2和图3中所示一个或者多个LED和降 压电源100的一个或者多个部件。 0054 在图5A中,IC封装300包括LED 302-1、302-2、.和302-N(统称为LED 302)。

28、, 其中N为大于1的整数。此外,IC封装300包括陶瓷层304、硅层306、金属核层308和散 热器310。散热器310为可选的。LED 302、陶瓷层304、硅层306和金属核层308布置于单 个裸片上。 0055 陶瓷层304提供在LED 302与硅层306之间的缓冲。陶瓷层304补偿LED 302与 硅层306的膨胀系数之间的差。陶瓷层304的与LED 302相邻的一侧可以涂有反射材料以 反射由LED 302发射的光。反射涂层可以例如包括二氧化钛(TiO 2 )层、银涂层、金属涂层 或者镜涂层。 0056 硅层306包括线性电源200的线性调节器202和齐纳二极管(统称为线性电源 200。

29、的基于硅的部件)。此外,硅层306可以包括用于LED 302和线性电源200的基于硅的 部件的静电放电(ESD)保护。LED 302的接触312可以如所示使用陶瓷层304中的具有键 合的通孔316来电连接到硅层306的接触314。 0057 金属核层308包括线性电源200的无源部件(例如电容C in )。散热器310为可选 的。替代地,可以使用裸焊盘(E焊盘)(未示出),该裸焊盘是IC封装的裸露金属板。E焊 盘通常镀有与IC封装的引线相同的金属(例如锡)或者合金。E焊盘直接焊接于印刷电路 板(PCB)上。E焊盘增加IC封装的功率耗散能力。 0058 在图5B中,IC封装350使用键合接线。L。

30、ED 302的接触312如下使用键合接线 320来电连接到硅层306的接触314。LED 302的接触312使用键合接线320来电连接到陶 瓷层304上的接触318。陶瓷层304的接触318如所示使用陶瓷层304中的具有键合的通 孔316来电连接到硅层306的接触314。IC封装350包括如参照图5A描述的陶瓷层304、 硅层306、金属核层308、可选散热器310等。 0059 在图5C中,IC封装370包括两个裸片。第一裸片372包括如所示连接的LED 302 和齐纳二极管303。第二裸片包括陶瓷层304、硅层306(该硅层306包括线性电源200的 线性调节器202)和金属核层308。尽。

31、管出于示例的目的而示出了两个裸片由虚线375-1和 375-2分离,但是两个裸片相互电和/或热接触。散热器310为可选的。替代地,可以使用 E焊盘。 0060 LED 302的串的第一端连接到第一裸片372上的接触374。LED302的串的第二端 连接到第一裸片372上的接触376。接触374和376如所示使用陶瓷层304中的具有键合 的通孔316来分别电连接到硅层306的接触378和380。 说 明 书CN 102656947 A 6/6页 9 0061 在图5D中,IC封装390包括如参照图5C描述的两个裸片。IC封装390使用键合 接线。接触374和376使用键合接线396电连接到陶瓷层。

32、304上的接触392和394。陶瓷 层304的接触392和394如所示使用陶瓷层304中的具有键合的通孔316来电连接到硅层 306的接触378和380。 0062 在IC封装300、350、370和390中,LED 302和线性电源200的部件集成于其上的 一个或者多个裸片的尺寸(即裸片尺寸)依赖于LED 302的流明每瓦特额定值。因而,IC 封装300、350、370和390的尺寸也依赖于LED 302的流明每瓦特额定值。 0063 具体而言,裸片尺寸(和IC封装的尺寸)与LED 302的流明每瓦特额定值成反比。 这是因为随着LED 302的流明每瓦特额定值增加,更少LED可以发射期望量的。

33、光。由于使 用更少LED,所以LED 302生成更少热。因而LED 302的流明每瓦特额定值越高,裸片尺寸 以及IC封装300、350、370和390的尺寸就越小。 0064 替代地,当使用流明每瓦特额定值相对低的LED时,更多LED是必要的以发射期望 量的光。随着LED 302的数目增加,LED 302生成的热量也增加。因而当使用流明每瓦特 额定值相对低的LED时,散热器或者E焊盘可以用来耗散LED 302生成的热。 0065 虽然未示出,但是在IC封装300、350、370和390中,LED 302可以用其它方式(例 如使用倒装芯片键合)来电连接到硅层306中的基于硅的部件。另外,作为一类。

34、晶片级键 合的Au-Sn共晶键合可以用来键合IC封装300、350、370和390的裸片和衬底。衬底是电 路形成或者制造于其上的支撑材料。Au-Sn共晶键合提供在裸片与衬底之间的电接触。此 外,Au-Sn共晶键合向裸片提供机械支撑并且提高IC封装的散热能力。 0066 可以用各种形式实施公开内容的广义教导。因此,尽管本公开内容包括具体例子, 但是不应如此限制公开内容的真实范围,因为其它修改将在研读附图、说明书和所附权利 要求书时变得清楚。 说 明 书CN 102656947 A 1/4页 10 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102656947 A 10 2/4页 11 图3 图4 说 明。

35、 书 附 图CN 102656947 A 11 3/4页 12 图5A 图5B 说 明 书 附 图CN 102656947 A 12 4/4页 13 图5C 图5D 说 明 书 附 图CN 102656947 A 13 1/2页 14 1.一种系统,包括: 多个发光二极管(LED);以及 控制模块,配置成生成用于驱动所述LED的脉宽调制(PWM)脉冲, 其中所述LED和所述控制模块集成于集成电路(IC)封装中,并且 其中所述LED和所述控制模块布置于所述IC封装中的裸片上,所述裸片包括: 陶瓷层,具有第一侧和与所述第一侧相反的第二侧,其中所述LED与所述陶瓷层的所 述第一侧相邻布置;以及 硅层。

36、,包括所述控制模块,其中所述硅层与所述陶瓷层的所述第二侧相邻,并且其中所 述LED电连接到所述硅层。 2.根据权利要求1所述的系统,其中所述LED未包封,并且其中所述LED相互串联连 接。 3.根据权利要求1所述的系统,其中所述LED使用所述陶瓷层中的通孔来电连接到所 述硅层。 4.根据权利要求1所述的系统,其中所述LED使用键合接线来电连接。 5.根据权利要求1所述的系统,其中所述裸片还包括: 多个齐纳二极管, 其中所述齐纳二极管中的至少一个齐纳二极管连接于所述LED中的对应的一个LED两 端,并且 其中所述齐纳二极管与所述陶瓷层的所述第一侧相邻布置或者布置于所述硅层中。 6.根据权利要求1。

37、所述的系统,其中所述陶瓷层的所述第一侧涂有反射材料。 7.根据权利要求1所述的系统,其中所述裸片还包括: 金属核层,包括降压电源的电感和电容中的至少一个,所述降压电源被配置成基于所 述控制模块生成的所述PWM脉冲向所述LED供应功率, 其中所述金属核层布置于所述硅层的相对于所述陶瓷层的相反侧上。 8.一种系统,包括: 多个发光二极管(LED);以及 控制模块,配置成生成用于驱动所述LED的脉宽调制(PWM)脉冲, 其中所述LED和所述控制模块集成于集成电路(IC)封装中, 其中所述LED布置于所述IC封装中的第一裸片上, 其中所述控制模块布置于所述IC封装中的第二裸片上,并且 其中所述第二裸片。

38、包括: 陶瓷层,具有与所述第一裸片相邻的第一侧和与所述第一侧相反的第二侧;以及 硅层,包括所述控制模块,其中所述硅层与所述陶瓷层的所述第二侧相邻,并且其中所 述LED电连接到所述硅层。 9.根据权利要求8所述的系统,其中所述第一裸片还包括: 多个齐纳二极管, 其中所述齐纳二极管中的至少一个齐纳二极管连接于所述LED中的对应的一个LED两 端。 10.根据权利要求8所述的系统,其中所述LED使用键合接线来电连接。 按照条约第19条修改的权利要求书CN 102656947 A 14 2/2页 15 11.根据权利要求8所述的系统,其中所述第二裸片还包括: 金属核层,包括降压电源的电感和电容中的至少。

39、一个,所述降压电源被配置成基于所 述控制模块生成的所述PWM脉冲向所述LED供应功率, 其中所述金属核层布置于所述硅层的相对于所述陶瓷层的相反侧上。 12.根据权利要求1所述的系统,其中所述IC封装具有与所述LED相邻的第一侧和与 所述第一侧相反的第二侧,其中所述IC封装的所述第二侧具有裸焊盘。 13.根据权利要求1所述的系统,其中所述IC封装具有与所述LED相邻的第一侧和与 所述第一侧相反的第二侧,其中散热器附着到所述IC封装的所述第二侧。 14.根据权利要求1所述的系统,其中所述IC封装的尺寸基于所述LED的流明每瓦特 额定值来确定。 15.根据权利要求1所述的系统,其中所述IC封装的尺寸与所述LED的流明每瓦特额 定值成反比。 16.根据权利要求1所述的系统,其中所述LED和所述控制模块被使用单个封装工艺集 成于所述IC封装中。 按照条约第19条修改的权利要求书CN 102656947 A 15 。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 电学 > 其他类目不包含的电技术


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1