一种芯片框架、封装芯片、驱动系统及照明装置
阅读说明：本技术 一种芯片框架、封装芯片、驱动系统及照明装置 (Chip frame, packaged chip, driving system and lighting device ) 是由 邵蕴奇 徐勇 于 2020-06-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种芯片框架、封装芯片、驱动系统及照明装置,属于芯片设计领域。针对现有技术中存在的现有单基岛无法同时封装整流器和芯片,双基岛稳定性差和形状过于狭长的问题,本发明提供了一种芯片框架、封装芯片、驱动系统及照明装置,本方案通过双基岛设置的芯片框架,通过一体成型的筋爪可以保证芯片的稳定性,通过在不同的基岛上设置整流桥的不同部分,将整流器和芯片同时集成到芯片封装上,可以保证整体的应用电路尺寸大大减小,且双基岛的设置可以保证整流桥的性能不受影响,连线方式简单,通过对负载进行不同连接,来针对不同情况下的负载形式进行驱动,实现对负载功率的控制。(The invention discloses a chip frame, a packaged chip, a driving system and a lighting device, and belongs to the field of chip design. The invention provides a chip frame, a packaged chip, a driving system and a lighting device, aiming at the problems that the existing single base island can not package a rectifier and a chip at the same time, and the double base islands have poor stability and too long and narrow shape in the prior art.)
本申请要求申请日为2019年11月13日的中国专利申请CN201911107801.7的优先权。
本申请要求申请日为2020年1月2日的中国专利申请CN202010002650.5的优先权。
本申请引用上述中国专利申请的全文。
技术领域
本发明涉及芯片设计领域，更具体地说，涉及一种芯片框架、封装芯片、驱动系统及照明装置。
背景技术
当前LED照明使用线性恒流驱动电路为LED器件提供稳定供电电流，其工作原理是：当供电电压改变时，相应地改变线性恒流驱动电路输出的电压，维持LED器件上的导通压降不变，从而达到电流稳定的效果。
如图1所示，交流电压AC经整流器输出整流电压为LED单元和芯片供电，LED单元和芯片串联后并联在整流器的输出两端，所述芯片内部的电路为线性恒流驱动电路，当交流电压AC波动升高时，芯片两端的电压随之升高，芯片本身的功耗也随之升高，产生较大的热量，因而，该芯片通常采用带有散热片的封装形式，例如ESOP-8，该芯片具有一个金属基岛，其底部裸露的金属部分能够将芯片的热量传递到电路板上；整流器通常为四个二极管组成的全桥整流，具有四个引脚。随着LED装置的愈来愈小型化，通常需要将整流器、芯片和LED单元组装在一个紧凑的电路板上，因而有必要设法将整流器和芯片的体积尽可能的减小。传统的ESOP-8框架具有一个基岛，不能将处于不同电位的整流器和芯片集成封装在一起。
现有技术也有使用两个基岛的框架结构，如中国专利申请，申请号201920418685.X，公开日2019年10月25日，公开了一种ESOP8双基岛封装框架，其可以满足多个芯片或不同极性的芯片共同作用的要求，可提高使用的灵活性、降低成本，避免集成电路板结构复杂、产品整体性能差的问题出现，其包括基岛、引脚，所述引脚和基岛上的芯片连接，引脚通过塑封料封装，所述引脚包括八个：所述八个引脚分为两组分布于框架的上侧、下侧，其特征在于，所述基岛包括两个：第一基岛、第二基岛，所述第一基岛、第二基岛以所述框架的横向中心线为轴对称布置，上侧的引脚和下侧的引脚分别与其邻近的基岛上的所述芯片连接。当时其仅仅是将一个基岛拆分成两个基岛，由于原先一个基岛是通过两端的筋爪固定和保证稳定的，当拆分成两个后，其稳定性会下降，制作难度增加，不稳定性增加，且基岛的形状过于狭长，对放置于其上的芯片形状的限制过于苛刻。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的现有单基岛无法同时封装整流器和芯片，双基岛稳定性差和形状过于狭长的问题，本发明提供了一种芯片框架、封装芯片、驱动系统及照明装置，它可以实现使整流器和芯片集成封装在一个芯片内，稳定性好，性能好。
2.技术方案
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种芯片框架，包括相邻设置的第一基岛A和第二基岛B，每一个基岛分别包括不少于四条边，且两个基岛中间具有间隔，两个基岛相邻的两条边为相邻边，相背离的边为背离边；基岛的其余侧边为引脚边，每个基岛相对的引脚边至少各设置一个筋爪，所述的筋爪配置为芯片的引脚。
更进一步的，所述的背离边还设置有至少一个筋爪。
更进一步的，筋爪与其所在的边呈夹角设置。
更进一步的，所述的夹角为90°。
更进一步的，还包括若干分离引脚，分离引脚设置在第一基岛A和第二基岛B外围，分离引脚与第一基岛A和第二基岛B上的器件电连接。
更进一步的，所述的分离引脚为四个，分别设置在芯片框架四角。
一种封装芯片，采用上述任一所述芯片框架。
更进一步的，封装芯片包括至少一芯片和一整流器，第一基岛A上设置有整流器的部分器件，第二基岛B上设置有芯片和整流器的其余器件。
更进一步的，所述的芯片包括芯片地和驱动端；
二极管DN3和二极管DN4的阴极与第一基岛A共电位，二极管DN3和二极管DN4的阴极连接，作为整流器的一个输出端，并作为封装芯片的整流正极，连接整流正极引脚V+；
二极管DP1和二极管DP2的阳极、芯片地和第二基岛B共电位，作为封装芯片的公共地，二极管DN1和二极管DN2的阳极连接，并作为整流器的另一个输出端，连接整流负极引脚V-；
二极管DN4的阳极与二极管DP2的阴极连接的所在端作为整流器的一个输入端，连接输入引脚L；
二极管DN3的阳极与二极管DP1的阴极连接的所在端作为整流器的另一个输入端，连接输入引脚N；
连接封装芯片的功率引脚OUT。
更进一步的，封装芯片还包括设置端，该设置端用于设置芯片驱动端的功率或电流，设置端连接设置引脚CS。
更进一步的，所述的设置端直接或间接检测信号，在驱动端产生与检测信号单调变化关系的电压或电流。
一种包括上述任一所述封装芯片的驱动系统，包括负载结构，所述的负载结构包括负载装置，包括或不包括储能器件；
当不包括储能器件时，所述的负载装置并联在整流正极引脚V+和功率引脚OUT之间；
当包括储能器件时，储能器件并联在整流正极引脚V+和功率引脚OUT之间，负载装置并联在储能器件两端或并联在整流正极引脚V+和整流负极引脚V-之间。
一种照明装置，包括上述的芯片框架、封装芯片或驱动系统。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
本方案通过双基岛设置的芯片框架，通过在不同的基岛上设置整流桥的不同部分，将整流器和芯片同时集成到芯片框架上，可以保证整体的应用电路尺寸大大减小，且双基岛的设置可以保证整流桥的性能不受影响，连线方式简单，通过对负载进行不同形式的连接，实现对负载功率的控制，降低了整流器的尺寸，且改善了功率因数。
附图说明
图1为线性恒流驱动电路示意图；
图2为本方案的芯片框架结构示意图；
图3为本方案的封装芯片的一种电路结构示意图；
图4为本方案的封装芯片引线连接示意图；
图5为使用本芯片框架的一种驱动系统示意图；
图6为使用本芯片框架的另一种驱动系统示意图；
图7为使用本芯片框架的再一种驱动系统示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
实施例
如图2所示，本方案设计了一种芯片框架，包括两个基岛，基岛可以由金属构成，常用的金属为铜或铁，两个基岛间隔设置在框架中，间隔距离越小芯片尺寸就可以做的越小，当然需要保证两个基岛之间是隔离的，不会因为过近影响芯片的性能，两个基岛侧边的引脚边至少各设置一个筋爪，形成一对筋爪。一般情况下，筋爪设置在相对的两侧，这两侧一般都是引脚设置的框架两侧，筋爪和基岛是一体成型的，筋爪延伸到框架外侧作为产品的引脚，筋爪的作用保证了对应的基岛可以牢固，每个筋爪与对应的基岛的边形成夹角，夹角的角度优选的为90°。
用一个实际的实施例来说明，如图2所示，示意了一种本方案结构的芯片框架，包括位于框架两边的两组引脚：第一组引脚和第二组引脚，还包括第一基岛A和第二基岛B，每一个基岛包括四条边，两个基岛有一条边相对设置，另外三条分别设置有一个筋爪；两个基岛相邻的两条边分别为每个基岛的相邻边，相背离的边为背离边；基岛的另外两条侧边为引脚边，具体的如图所示，四条边依次为第一边、第二边、第三边和第四边，第一边和第二边为引脚边，第三边为背离边，第四边为相邻边，四条边围成的区域为对应的基岛，用于放置芯片，第一边、第二边和第三边上分别一体成型连接三个筋爪，分别为第一筋爪C，第二筋爪D和第三筋爪E，用以增强基岛的稳定性，两个基岛的第四边相对设置，中间留有间隙；第三筋爪E起到的作用是额外增加基岛的稳定性，当然第三筋爪E可以不设置，只需要一个基岛设置一对相对设置的筋爪即可，第一筋爪C，第二筋爪D分别向两侧拉伸，就可以保证基岛的平衡稳定。当然每个基岛上可以设置两对或者两对以上的筋爪，因为功能性引脚的需求，可以设置更多的筋爪作为引脚，也可以通过设置多条侧边来设置对应引脚，都符合我们的设计方案和思路。
现有技术中，一般是单基岛的形式，其通过两端设置的一对筋爪来固定单基岛，在图2中就相当于第三筋爪E的位置，两端的筋爪因为会有分别向端部的受力，在进行固封后，起到稳定基岛的作用，但是由于基岛现在为双基岛，每个基岛都会被对应的第三筋爪E向各自方向拉伸受力，不稳定会增强，所以本方案设置了与基岛一体成型的成对筋爪，可以保证双基岛的框架结构依旧稳定。
具体的，在使用过程中，两个基岛的第一筋爪C分别配置为第一组引脚中的第2引脚和第3引脚；两个基岛的第二筋爪D分别配置为第二组引脚中的第7引脚和第6引脚；每个筋爪与对应的边形成的夹角为90度。
优选的还可以设置有对应的分离引脚，分离引脚的数量不受限制，此实施例中，框架还包含位于第一基岛A的第一筋爪C和第三筋爪E之间的第1引脚、位于第一基岛A的第二筋爪D和第三筋爪E之间的第8引脚、位于第二基岛B的第一筋爪C和第三筋爪E之间的第4引脚、位于第二框架B的第二筋爪D和第三筋爪E之间的第5引脚。第1引脚、第4引脚、第5引脚和第8引脚都不与基岛直接连接，这里的直接连接指一体成型连接或者其它机械其它连通的方式，在封装时候可以通过打线的方式来进行引脚和芯片的电连接。当然，如果有需要或者工艺需要，对应的第1引脚、第4引脚、第5引脚和第8引脚可以有选择的与基岛连接。一体成型对应筋爪作为引脚，分离引脚的数量也可以根据需要增加。
基于上述的芯片框架结构，可以设计一种封装芯片，如图3和图4所示，
利用所述双基岛框架，包括至少一芯片CHIP和一整流器，所述整流器包括以全桥整流方式连接的四个二极管，分别为二极管DP1、二极管DP2、二极管DN3和二极管DN4，芯片CHIP包括芯片地和驱动端。
二极管DP1和二极管DP2、芯片放置于第二基岛B上，二极管DP1和二极管DP2的阳极、芯片地和第二基岛B共电位，作为封装芯片的公共地；
二极管DN3和二极管DN4放置于第一基岛A上，二极管DN3和二极管DN4的阴极与第一基岛A共电位，作为封装芯片的整流正极引脚V+；
二极管DN4的阳极与二极管DP2的阴极连接的所在端作为整流器的一个输入端，连接输入引脚L；二极管DN3的阳极与二极管DP1的阴极连接的所在端作为整流器的另一个输入端，连接输入引脚N；二极管DN3和二极管DN4的阴极连接所在作为整流器的一个输出端，连接整流正极引脚V+，二极管DP1和二极管DP2的阳极连接所在作为整流器的另一个输出端，连接整流负极引脚V-；整流负极引脚V-作为封装芯片的公共地，芯片CHIP的驱动端连接封装芯片的功率引脚OUT，其作为封装芯片的功率端OUT。
所述二极管DP2和二极管DP1的阳极通过导电材料与第二基岛B短路连接，导电材料可以为导电胶。阴极通过打线分别连接集成驱动电路的输入引脚L和输入引脚N；所述二极管DN4和二极管DN3的阴极通过导电材料与第一基岛A短路连接；阳极通过打线分别连接集成驱动电路的输入引脚L和输入引脚N。
所述芯片还包括一设置端，设置端连接到封装芯片的设置引脚CS，设置端CS用于设置芯片驱动端的功率或电流，设置端可以直接或者间接的检测其它信号，获得相应的性能，例如通过一电阻接公共地V-，在功率端OUT产生与该电阻值成单调变化关系的电压或者电流，再例如，直接检测其它信号或者通过电阻间接检测其它信号，在功率端OUT产生与所述其它信号成单调变化关系的电压或者电流。当然，根据实际需要，设置端也可以增加为多个。
前述的单调变化关系包括正单调变化和反单调变化，正单调变化指当自变量增加时，因变量随之增加，或者自变量减小时，因变量随之减小；反单调变化指当自变量增加时，因变量随之减小，或者自变量减小时，因变量随之增加。例如将因变量配置为自变量的一次函数。
以下也是如此。
一种驱动系统，基于上述的封装芯片，可以构建驱动负载的驱动系统，对应的驱动系统中可以有两种负载结构：
一种负载结构是不包括储能器件，仅仅包括负载装置，负载装置可以为LED单元，所述LED单元包括至少一个LED或者多个串并联组合的LED，优化地，也包括控制上述LED电流的控制电路，例如包括一路或多路限流的控制电路。
如图5所示，LED单元并联在整流正极引脚V+和功率引脚OUT之间，阳极连接整流正极引脚V+，阴极连接功率引脚OUT，所述LED单元包括一个LED或多个串并联组合的LED；当交流电AC电压大于LED单元的导通门限时，LED单元导通，LED单元上的电流由芯片CHIP的功率端OUT控制，功率端OUT的电流可以通过在CS端连接电阻至整流负极引脚V-获得设置。通过在整流正极引脚V+和整流负极引脚V-两端并联一储能器件，电容，可以在交流电AC电压低于其两端电压VCAP时，维持LED单元的电流不变，获得无频闪的效果，这种方案电路简单，成本低。
这种方案在交流电上升到大于电容CAP两端电压时，会在交流电AC上流过较大的脉冲电流，功率因数低，当负载功率较大时，对应的整流器包括的四个二极管也需要较大的体积，以抵抗大的脉冲电流，这将会增大集成驱动芯片使用的框架尺寸，相应地，本发明给出了如下另一种负载结构的解决方案。
另一种负载结构是包括储能器件和负载装置，本方案的储能器件为电容CAP，也可以为其他类型的储能器件，并联在整流正极引脚V+和功率引脚OUT之间；
有储能装置的负载装置连接方式有两种，一种直接并联在储能器件，即电容CAP的两端，如图6，电容CAP用于降低LED单元的电流纹波，抑制频闪，在交流电AC电压低于其两端电压VCAP时，维持LED单元的电流持续，在交流电AC电压大于电容CAP两端电压VCAP时，由交流电AC经整流桥给LED单元供电，同时给电容CAP充电，给LED单元供电和给电容CAP充电的总电流由功率端OUT的电流控制，功率端OUT的电流可以通过CS端设置。
另一种负载装置的连接方式是：负载装置并联在整流正极引脚V+和整流负极引脚V-之间，如图7，电容CAP用于降低LED单元的电流纹波，抑制频闪，在交流电AC电压低于其两端电压VCAP时，电容CAP的正端输出电流，经过LED单元、公共地V-、芯片的功率端OUT返回电容CAP的负端；在交流电AC电压大于电容CAP两端电压VCAP时，由交流电AC经整流桥给LED单元供电，同时给电容CAP充电，给电容CAP充电的总电流由功率端OUT的电流控制，功率端OUT的电流可以通过在CS端连接电阻至V-获得设置。
图6和图7中，将CS端通过电阻连接至整流负极引脚V-，在CS端获得确定的电压或者电流，在功率端OUT产生与之呈正单调变化关系的电压或者电流，实现对负载功率的设置；
或者，
CS端通过电阻或电阻网络检测电容CAP的正极或负极的电压，感知到与交流电AC电压关联的参数，并调整功率端OUT的电流，使之与交流电AC电压呈反单调变化关系，获得对电容CAP两端电压的控制，实现对负载功率的控制，当交流电AC电压升高时，OUT端对电容CAP的充电电流减小，反之，当交流电AC电压升高时，功率端OUT对电容CAP的充电电流增加，既提升了功率因数，又获得了较好的电路转换效率，这在现有公开文件“高功率因数、无频闪的LED驱动电路”，专利申请号201610160462.9中有相关描述，在此不多赘述。
本实施例中，电容CAP的电流由芯片的功率端OUT控制，降低了流过交流电AC的脉冲电流，既改善了功率因数，也降低了整流器的脉冲电流，使得较小体积的二极管可以被采用，降低了本发明的集成驱动芯片的框架尺寸。
具体的可以将上述的驱动芯片或者驱动系统做相应的应用，例如LED照明装置设置有对应的芯片或驱动电路。
以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。