阅读说明：本技术 Led驱动电源的集成电路及其制造方法及led驱动电源 (Integrated circuit of LED driving power supply, manufacturing method thereof and LED driving power supply ) 是由 全新 廖志强 黄丕渠 于 2019-08-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种LED驱动电源的集成电路及其制造方法及LED驱动电源,该LED驱动电源的集成电路包括控制芯片、功率MOSFET芯片、二极管芯片、引线框架及塑封料；引线框架包括第一芯片承载区、第二芯片承载区、第三芯片承载区及HV引脚,控制芯片通过绝缘胶焊接在第一芯片承载区,功率MOSFET芯片的漏极通过导电胶焊接在第二芯片承载区,二极管芯片的负极通过导电胶焊接在第三芯片承载区；二极管芯片的正极连接到第二芯片承载区；第二芯片承载区包括引线框架的漏极引脚,且漏极引脚露出塑封料外；第三芯片承载区与引线框架的HV引脚直接连接。提高了LED驱动电源的集成电路集成度,达到良好的散热效果。(The invention relates to an integrated circuit of an LED driving power supply, a manufacturing method thereof and the LED driving power supply, wherein the integrated circuit of the LED driving power supply comprises a control chip, a power MOSFET chip, a diode chip, a lead frame and a plastic package material; the lead frame comprises a first chip bearing area, a second chip bearing area, a third chip bearing area and an HV pin, the control chip is welded in the first chip bearing area through insulating glue, the drain electrode of the power MOSFET chip is welded in the second chip bearing area through conductive glue, and the cathode of the diode chip is welded in the third chip bearing area through conductive glue; the anode of the diode chip is connected to the second chip bearing area; the second chip bearing area comprises a drain electrode pin of the lead frame, and the drain electrode pin is exposed out of the plastic package material; the third chip carrying area is directly connected with the HV pin of the lead frame. The integrated circuit integration level of the LED driving power supply is improved, and a good heat dissipation effect is achieved.)

LED驱动电源的集成电路及其制造方法及LED驱动电源

技术领域

本发明涉及电源领域，特别是涉及一种LED驱动电源的集成电路及其制造方法及LED驱动电源。

背景技术

目前市场上应用在LED(Light Emitting Diode，发光二极管)驱动电源的集成电路IC，终端客户依功率区分为两种结构：(1)应用于输出功率≤12W的LED驱动电源的IC，其内部结构为IC驱动芯片与功率芯片集成为一体。(2)应用于输出功率≥12W的LED驱动电源的IC，其内部结构为IC驱动芯片与功率芯片为两个不同的个体。而终端客户在应用时都需要外部接上二极管(D1)才能正常工作(如图1)，终端客户在设计时PCB板空间大，腔体大，贴片成本高，同时二极管参数与LED驱动IC1的参数一致性无法保障；且因LED驱动电源的集成电路IC1的内部器件多，产热大，容易导致器件损坏。

发明内容

基于此，有必要针对现有的LED驱动电源的集成电路IC1的终端客户在应用时都需要外部接上二极管(D1)才能正常工作，终端客户在设计时PCB板空间大，腔体大，贴片成本高，同时二极管参数与LED驱动IC1的参数一致性无法保障；且因LED驱动电源的集成电路IC1的内部器件多，产热大，容易导致器件损坏的问题，提供一种LED驱动电源的集成电路及其制造方法及LED驱动电源。

一种LED驱动电源的集成电路，所述LED驱动电源的集成电路包括控制芯片、功率MOSFET芯片、二极管芯片、引线框架及塑封料；其中，所述引线框架包括第一芯片承载区、第二芯片承载区、第三芯片承载区及HV引脚，所述控制芯片通过绝缘胶焊接在第一芯片承载区，所述功率MOSFET芯片的漏极通过导电胶焊接在第二芯片承载区，所述二极管芯片的负极通过导电胶焊接在第三芯片承载区，所述第一芯片承载区、第二芯片承载区和第三芯片承载区为导电片；

所述二极管芯片的正极通过键合丝连接到所述第二芯片承载区，使得所述二极管芯片的正极与所述功率MOSFET芯片的漏极连接；所述第二芯片承载区包括所述引线框架的漏极引脚，且所述漏极引脚露出所述塑封料外；

所述控制芯片通过键合丝连接到所述第三芯片承载区，使得所述二极管芯片的负极与所述控制芯片连接；且所述第三芯片承载区与所述引线框架的HV引脚直接连接。

在其中一个实施例中，所述漏极引脚露出所述塑封料外的宽度为0.875±0.05mm。

在其中一个实施例中，所述二极管芯片的正极通过两条键合丝连接到所述第二芯片承载区。

在其中一个实施例中，所述功率MOSFET芯片的源极通过两条键合丝与所述引线框架的CS引脚连接，所述控制芯片的CS引脚通过一条键合丝与所述引线框架的CS引脚连接。

在其中一个实施例中，所述控制芯片的GATE引脚通过键合丝与所述功率MOSFET芯片的栅极连接；所述控制芯片的GND引脚通过键合丝连接到所述第一芯片承载区，所述第一芯片承载区与所述引线框架的GND引脚直接连接；所述控制芯片的ROVP引脚通过键合丝与所述引线框架的ROVP引脚连接。

在其中一个实施例中，所述二极管芯片为N型衬底二极管芯片，所述二极管芯片的负极为所述衬底，所述二极管芯片的正极为P型掺杂区。

在其中一个实施例中，所述N型衬底二极管芯片的击穿电压V_Z≥650V,所述N型衬底二极管芯片的反向恢复时间Trr≤35ns。

一种LED驱动电源的集成电路的制造方法，包括：

获取控制芯片、功率MOSFET芯片、二极管芯片及引线框架，所述引线框架包括第一芯片承载区、第二芯片承载区、第三芯片承载区及HV引脚，所述第一芯片承载区、第二芯片承载区和第三芯片承载区为导电片；

进行芯片焊接，包括将所述控制芯片通过绝缘胶焊接在所述第一芯片承载区，将所述功率MOSFET芯片的漏极通过导电胶焊接在所述第二芯片承载区，将所述二极管芯片的负极通过导电胶焊接在所述第三芯片承载区；

进行电连接处理，包括将所述二极管芯片的正极通过键合丝连接到所述第二芯片承载区，使得所述二极管芯片的正极与所述功率MOSFET芯片的漏极连接，将所述控制芯片通过键合丝连接到所述第三芯片承载区，使得所述二极管芯片的负极与所述控制芯片连接，将所述第三芯片承载区与所述引线框架的HV引脚直接连接；

将完成所述芯片焊接和电连接处理后的集成电路进行烘烤；

采用塑封料对完成所述烘烤后的集成电路进行密封，将所述引线框架的漏极引脚露出所述塑封料外；

对完成所述密封后的集成电路进行电镀；

对完成所述电镀后的集成电路进行切筋；

对完成所述切筋后的集成电路进行测试。

在其中一个实施例中，所述将所述二极管芯片的正极通过键合丝连接到所述第二芯片承载区的步骤，包括：

将所述二极管芯片的正极通过两条键合丝连接到所述第二芯片承载区；

所述进行电连接处理的步骤还包括：

将所述功率MOSFET芯片的源极通过两条键合丝与所述引线框架的CS引脚连接，将所述控制芯片的CS引脚通过一条键合丝与所述引线框架的CS引脚连接；

将所述控制芯片的GATE引脚通过键合丝与所述功率MOSFET芯片的栅极连接；将所述控制芯片的GND引脚通过键合丝连接到所述第一芯片承载区，所述第一芯片承载区与所述引线框架的GND引脚连接；将所述控制芯片的ROVP引脚通过键合丝与所述引线框架的ROVP引脚连接。

在其中一个实施例中，所述烘烤的步骤是在氮气气氛下进行，且烘烤温度为175±5℃，烘烤时间为2小时；

所述密封步骤包括：将模具表面温度控制在175±10℃，预热台表面温度控制在160±10℃，合模压力控制在9MPa-16MPa，注进压力控制在5MPa-8MPa，注进时间控制在10s-15s，固化时间控制在110s/模-120s/模。

一种LED驱动电源，包括如上所述的LED驱动电源的集成电路。

上述LED驱动电源的集成电路及其制造方法及LED驱动电源，通过将二极管芯片集成在LED驱动电源的集成电路，终端客户在应用时不再需要外部接上二极管就能正常工作，提高了LED驱动电源的集成电路的集成度；通过将控制芯片、功率MOSFET芯片和二极管芯片各设于一个芯片承载区，将引线框架的漏极引脚露出塑封料外；并将二极管芯片的第三芯片承载区与引线框架的HV引脚直接连接，达到良好的散热效果。

附图说明

图1是现有LED驱动电源的集成电路示意图；

图2是本发明实施例提供的LED驱动电源的集成电路内部结构原理图；

图3是本发明实施例提供的LED驱动电源的集成电路示意图；

图4是本发明实施例提供的LED驱动电源的集成电路封装后的结构图；

图5是改进后LED驱动电源的集成电路的温升及效率对比图；

图6是本发明实施例提供的LED驱动电源的集成电路的制造方法的流程示意图。

具体实施方式

如图2所示，是本发明实施例提供的LED驱动电源的集成电路内部结构原理图，如图3所示，是本发明实施例提供的LED驱动电源的集成电路示意图，该LED驱动电源的集成电路包括控制芯片1、功率MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)芯片2、二极管芯片3、引线框架4及塑封料；其中，引线框架4包括第一芯片承载区41、第二芯片承载区42、第三芯片承载区43及HV引脚，控制芯片1通过绝缘胶(控制芯片1底部暗色的部分)焊接在第一芯片承载区41，功率MOSFET芯片2的漏极通过导电胶(功率MOSFET芯片2底部暗色的部分)焊接在第二芯片承载区42，二极管芯片3的负极通过导电胶(二极管芯片3底部暗色的部分)焊接在第三芯片承载区43，第一芯片承载区41、第二芯片承载区42和第三芯片承载区43为导电片(该导电片可以为铜片)。

上述二极管芯片3的正极通过键合丝连接到第二芯片承载区42，使得二极管芯片42的正极与功率MOSFET芯片2的漏极连接；第二芯片承载区42包括引线框架4的漏极引脚D，且漏极引脚D在塑封后露出塑封料外。

上述控制芯片1通过键合丝连接到第三芯片承载区43，使得二极管芯片3的负极与控制芯片1连接；且第三芯片承载区43与引线框架的HV引脚(芯片高压供电引脚)直接连接。

本发明实施例提供的LED驱动电源的集成电路，通过将二极管芯片3集成在LED驱动电源的集成电路，终端客户在应用时不再需要外部接上二极管就能正常工作，提高了LED驱动电源的集成电路的集成度，可有效地缩小系统体积；同时其***少了一个二极管,可有效的降低材料成本及人工成本；通过将控制芯片1、功率MOSFET芯片2和二极管芯片3各设于一个芯片承载区，将引线框架4的漏极引脚露出塑封料外，并将二极管芯片3的第三芯片承载区43与引线框架4的HV引脚直接连接，达到良好的散热效果，降低了器件在终端应用电路中的温度及损坏机率，提高了市场竞争力。

达到以上良好的散热效果的分析过程为：器件经过塑封后其散热主要通过两方面：(1)塑封体本身；(2)引脚与PCB板的接触面积及引脚本身裸露在塑封体外的部分，而集成电路的器件发热主要集中在功率MOSFET芯片2(因为控制芯片1为低压启动,功率MOSFET芯片2为高压启动),为了改善器件散热效果，故将承载功率MOSFET芯片2的引线框架4的漏极引脚露出塑封料外,增加器件引脚裸露在空气中的面积，达到良好的散热效果。

如图4所示，是本发明实施例提供的LED驱动电源的集成电路封装后的结构图，在完成封装之后的引线框架的漏极引脚可漏出塑封料外的宽度为0.875±0.05mm，以此来增加器件引脚裸露在空气中的面积，达到良好的散热效果。

另外，在设计时，将二极管芯片3的第三芯片承载区43与引线框架的HV引脚直接连接，也是为了增加二极管芯片3的散热。

在其中一个实施例中，上述二极管芯片3的正极通过两条键合丝连接到第二芯片承载区42的目的主要有两方面：(1)可保证有效导通；(2)可降正向导通电压，从正向导通电压V_F公式V_F＝I_F*R，R＝ρ*L/S可知：阻值R越小，其V_F亦小，而从开关损耗功率P公式P＝V_F*I_F可知,开关损耗功率P与正向导通电压V_F成正比，也就是正向导通电压V_F越小,其开关损耗功率P越小，器件本身发热也就越低。

在其中一个实施例中，上述功率MOSFET芯片2的源极通过两条键合丝与引线框架的CS引脚(电流采样引脚，用于调节输出电流)连接的目的在于：(1)可保证有效导通；(2)可降低阻值，从公式R＝ρ*L/S可知阻值与横截面积成反比，通过两条键合丝可增大横截面积，从而降低阻值；(3)从开关损耗功率公式P_D＝I_D ²*R，可知R越小,其开关损耗越小,器件相应的发热也越小。

上述控制芯片1的CS引脚通过一条键合丝与引线框架4的CS引脚连接。

在其中一个实施例中，上述控制芯片1的GATE引脚通过键合丝与功率MOSFET芯片2的栅极连接；控制芯片1的GND引脚通过键合丝连接到第一芯片承载区41，第一芯片承载区41与引线框架4的GND引脚(芯片地)直接连接；这样连接主要是考虑到控制芯片1主要是通过GND引脚散热，通过GND引脚连接面积大的引线框架4能更好地散热。

上述控制芯片1的ROVP引脚通过键合丝与引线框架4的ROVP引脚(设置空载电压引脚)连接。

在其中一个实施例中，上述键合丝可以为铜丝。

本发明实施例提供的二极管芯片3为N型衬底二极管芯片，二极管芯片3的负极为衬底，二极管芯片3的正极为P型掺杂区。该N型衬底二极管芯片的击穿电压V_Z≥650V。由于开关电源正常工作时，二极管芯片3的工作电压在300V-400V之间，开启关断时瞬间电压尖峰会叠加到二极管芯片3上，工作电压会超过600V，从而导致二极管芯片3反向击穿，为了避免二极管芯片3损坏，故在参数选型时要求二极管芯片3的反向击穿电压V_Z≥650V。

上述N型衬底二极管芯片的反向恢复时间Trr≤35ns。因开关电源中工作频率高，相应的二极管芯片的开关速度要快，也就是反向恢复时间要小，如此可有效地减小开关损耗，使器件本身的温升得到很好的控制，改善了器件的使用寿命。故在参数选型时要求二极管芯片的反向恢复时间Trr≤35nS。

因此，本发明实施例提供的LED驱动电源的集成电路，可有效地保证二极管参数一致性(V_Z≥650V,Trr≤35nS)，更有效地确保产品性能，提高产品市场竟争力。

如图5所示，是改进后LED驱动电源的集成电路的温升及效率对比图；从试验结果对比可知改进后的LED驱动电源的集成电路JD9609SBCJ在温升及效率上优于改进前的LED驱动电源的集成电路JD9609SBC。

本发明还提供一种基于如上所述的LED驱动电源的集成电路的制造方法，如图6所示，该LED驱动电源的集成电路的制造方法包括：

步骤S1：获取控制芯片、功率MOSFET芯片、二极管芯片及引线框架，引线框架包括第一芯片承载区、第二芯片承载区、第三芯片承载区及HV引脚，第一芯片承载区、第二芯片承载区和第三芯片承载区为导电片。

步骤S2：进行芯片焊接，包括将控制芯片通过绝缘胶焊接在第一芯片承载区，将功率MOSFET芯片的漏极通过导电胶焊接在第二芯片承载区，将二极管芯片的负极通过导电胶焊接在第三芯片承载区。

步骤S3：进行电连接处理，包括将二极管芯片的正极通过键合丝连接到第二芯片承载区，使得二极管芯片的正极与功率MOSFET芯片的漏极连接，将控制芯片通过键合丝连接到第三芯片承载区，使得二极管芯片的负极与控制芯片连接，将第三芯片承载区与引线框架的HV引脚直接连接。

上述将二极管芯片的正极通过键合丝连接到第二芯片承载区的步骤，包括：

将二极管芯片的正极通过两条键合丝连接到第二芯片承载区，目的主要有两方面：(1)可保证有效导通；(2)可降正向导通电压，从正向导通电压V_F公式V_F＝I_F*R，R＝ρ*L/S可知：阻值R越小，其V_F亦小，而从开关损耗功率P公式P＝V_F*I_F可知,开关损耗功率P与正向导通电压V_F成正比，也就是正向导通电压V_F越小,其开关损耗功率P越小，器件本身发热也就越低。

上述将二极管芯片的第三芯片承载区与引线框架的HV引脚直接连接，也是为了增加二极管芯片的散热。

上述进行电连接处理的步骤还包括：

将功率MOSFET芯片的源极通过两条键合丝与引线框架的CS引脚连接，这样连接的目的在于：(1)可保证有效导通；(2)可降低阻值，从公式R＝ρ*L/S可知阻值与横截面积成反比，通过两条键合丝可增大横截面积，从而降低阻值；(3)从开关损耗功率公式P_D＝I_D ²*R，可知R越小,其开关损耗越小,器件相应的发热也越小。

将控制芯片的CS引脚通过一条键合丝与引线框架的CS引脚连接。

将控制芯片的GATE引脚通过键合丝与功率MOSFET芯片的栅极连接；将控制芯片的GND引脚通过键合丝连接到第一芯片承载区，第一芯片承载区与引线框架的GND引脚连接；将控制芯片的ROVP引脚通过键合丝与引线框架的ROVP引脚连接。

在其中一个实施例中，上述键合丝可以为铜丝。

步骤S4：将完成芯片焊接和电连接处理后的集成电路进行烘烤。

上述烘烤的步骤是在氮气气氛下进行，且烘烤温度为175±5℃，烘烤时间为2小时；

步骤S5：采用塑封料对完成烘烤后的集成电路进行密封，将引线框架的漏极引脚露出塑封料外。

器件经过塑封后其散热主要通过两方面：(1)塑封体本身；(2)引脚与PCB板的接触面积及引脚本身裸露在塑封体外的部分，而集成电路的器件发热主要集中在功率MOSFET芯片2(因为控制芯片1为低压启动,功率MOSFET芯片2为高压启动),为了改善器件散热效果，故将承载功率MOSFET芯片2的引线框架4的漏极引脚露出塑封料外,增加器件引脚裸露在空气中的面积，达到良好的散热效果。

上述密封步骤包括：将模具表面温度控制在175±10℃，预热台表面温度控制在160±10℃，合模压力控制在9MPa-16MPa，注进压力控制在5MPa-8MPa，注进时间控制在10s-15s，固化时间控制在110s/模-120s/模。

步骤S6：对完成密封后的集成电路进行电镀。

步骤S7：对完成电镀后的集成电路进行切筋。

步骤S8：对完成切筋后的集成电路进行测试。

本发明还提供一种LED驱动电源，包括如上所述的LED驱动电源的集成电路。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。