CN101877350A - 一种一体化贴片单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化贴片单元，包括有电路基板，所述电路基板包括至少相互贴合的顶层电路层和底层电路层，在顶层电路层上设有***元件，在顶层电路层上还设有与底层电路层电连接的电源正极、电源负极、信号输入极和信号输出极，以及与电源正极电连接的LED芯片，分别与电源负极、信号输入极、信号输出极和LED芯片电连接的驱动芯片；还包括有透明的封装胶块，该封装胶块设置于电路基板上，并覆盖于驱动芯片和LED芯片或者整个电路板顶层上。本发明通过驱动芯片、LED芯片、***元件一体化封装，能做到微型化、整体化、单元化，只相当于一个元件的大小，而且更容易实现大批量生产。

Description

一种一体化贴片单元

技术领域

本发明涉及到封装技术领域，尤其是一种驱动芯片、LED芯片、***元件一体化封装贴片单元。

背景技术

现有的三位全彩LED发光单元是由LED，驱动集成电路，***元件组成。一般采用的元件有插件式和贴片式两种，无论哪一种形式发光单元的体积都无法做得很小，比如根本不可能做不到5mm×5mm，5mm×7mm大小，因为一般一个三色贴片式LED就有5mm×5mm大小，再加上***元件和驱动集成电路远远超过5mm×5mm，如果是三个插件式LED就会更大，成本也会相对较高，生产也会相对繁琐。只是因为这些元件和电路板制造工艺都是现成的，元件可以市场上方便采购到，电路设计可以用Protel 99SE等PCB设计软件设计，又有大量的电路板厂家加工，所以一般都采用这种形式。

然而现有的电路结构，特别是在遇到下面几种情况的时候就无法实现了：

1、针对封装后的外观结构有特殊要求，要求只能看到发光点，不希望看到***元件和集成电路的；

2、在某些特殊基材上安装发光单元，单元与基材之间，只能通过导电胶粘贴，不能采用焊锡焊接的；

3、单元与单元要求连接简单，基材上面的导电层只能单层布线，不能多层布线、跨线的；

4、以及发光点有种种形状要求的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中***元件和各LED驱动芯片不够紧凑，结构复杂，无法作为整体贴装到母板电路中去的问题，提供了一种微型化、整合化、***元件和芯片及LED高度集合的，整个单元可做为一个贴片元件使用的，比现有电路结构更容易实现大规模的批量化生产的，并在批量化生产后，可以做为一个相对廉价的贴片元件使用的一体化贴片单元。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种一体化贴片单元，包括有电路基板，所述电路基板包括至少相互贴合的顶层电路层和底层电路层，在顶层电路层上设有***元件，在顶层电路层上还设有与底层电路层电连接的电源正极、电源负极、信号输入极和信号输出极，以及与电源正极电连接的LED芯片，分别与电源负极、信号输入极、信号输出极和LED芯片电连接的驱动芯片；还包括有透明的封装胶块，该封装胶块设于电路基板上，并覆盖于驱动芯片和LED芯片或者整个电路板顶层上。

采用透明的封装胶(一般采用导热性能比较好的硅胶)，封装胶初始为粘稠状的液态，可根据实际情况调制成不同粘稠度，可以通过双组份的配置，或者施加以高温、紫外线等外界条件，采用点胶(或倒模灌胶)的方式设于电路基板上，经过一段时间后，即可凝固成形，从而能有效保护驱动芯片和LED芯片；上下两电极为正负电源极，这样有利于电源供电设计，特别是那些不能象一般敷铜电路板那样方便设计供电的导电材料上，提供的合理供电的可能性。

除了上述的点胶或者倒模灌胶封装外，还可以采用围坝结合灌胶的形式。这种形式是，在顶层电路层上设置至少一个围坝有用于将***元件与驱动芯片、LED芯片隔离开来，在围坝内、顶层电路层上形成有封装凹槽，在该封装槽内灌注有透明的封装胶块，这种围坝也可以将***元件也包封起来。采用这种围坝组成封装槽结构设计，能更便于开模和批量生产，可以使批量生产时的由多个单元组成的拼板中的单元密度更高，使整个单元成为一个***元件不可见的，元件化、微型化的整体。

所述围坝包括连接一体的四块第一隔板，隔板黏合在电路基板上，其中一对隔板紧贴***元件内侧设置，所述封装槽形成于电路基板上的四块第一隔板之间，驱动芯片和LED芯片处于封装槽内。

在所述电路基板的四角端部纵向设有凹槽面；所述围坝包括设置在电路基板表面上下两侧的第二隔板，在第二隔板之间连接有遮盖于***元件上的顶盖，沿顶盖内侧边沿向下设有折边，该折边抵靠在电路基板上，所述封装槽形成于电路基板上的折边与第二隔板之间，驱动芯片和LED芯片处于封装槽内；在两块第二隔板的两端分别向下延伸有定位杆，该定位杆朝内的一面上设有与所述凹槽面对应的弧凸面，定位杆抵靠凹槽面设置。通过定位杆紧贴于电路基板的四角端面上，能有效保证围坝设置在电路基板上后不会偏移，方便了围坝与电路基板的结合，实现围坝的快捷方便的精确定位，保证封装胶能均匀平滑地灌注在封装槽内。

在所述电路基板的四角端部纵向设有凹槽面；所述围坝包括连接一体的、设置于电路基板表面四周边沿上的四块第三隔板，在其中相对的一对第三隔板上连接有紧贴于***元件内侧设置在第四隔板，上述***元件设置于第四隔板与其相邻的第三隔板之间，所述封装槽形成于电路基板上的、第四隔板与其相邻的第三隔板之间，驱动芯片和LED芯片处于封装槽内；在所述围坝四角端分别向下延伸有定位杆，该定位杆朝内的一面上设有与所述凹槽面对应的弧凸面，定位杆抵靠凹槽面设置。

电路基板上还设有将顶层电路层和底层电路层连通的导电孔(导电孔可以是通孔，也可以是填充孔，也可以采用在电路板外边缘做成导电层的方式实现上下层的电连接)，这些导电孔分别有，设置在电源正极上的电源正极导电孔和设置在电源负极上的电源负极导电孔、设置在信号输入极上的信号输入导电孔和设置在信号输出极上的信号输出导电孔。顶层电路层的外连接接功能是通过导电孔连接到底层电路层，底层电路层实际上是起到元件贴片引脚的作用，故以下也称引脚层。单元与单元之间的连接，正是通过底层电路的引脚层与母板电路相连接，从而实现单元与单元之间相连接，进而组成整个电路***的。

所述电路基板为单线结构，上层器件通过导电孔连接把上层电源正负极、输入输出数据线(也种信号线)引到底层引脚层。信号输入电极(或称引脚)和信号输出电极(或称引脚)分别为一个，做为数据信号输入和数据信号输出的引脚。

所述电路基板为双线结构，上层器件通过导电孔连接把上层电源正负极、输入输出数据线(也种信号线)引到底层引脚层。信号输入电极(或称引脚)和信号输出电极(或称引脚)分别为两个，其中一对分别为数据信号输入和数据信号输出，另一对分别为时钟信号或控制信号输入和时钟信号或控制信号输出。

所述电路基板为三线结构，上层器件通过导电孔连接把上层电源正负极、输入输出数据线(也种信号线)引到底层引脚层。信号输入电极(或称引脚)和信号输出电极(或称引脚)分别为三个，第一对分别为数据信号输入和数据信号输出，第二对分别为时钟信号输入和时钟信号输出，第三对分别为控制信号输入和控制信号输出

不同贴片单元间的连接线数的结构，都可以采用本发明结构；贴片单元与贴片单元之间的外引端口有几种：1、单线结构，只有一根信号线实现单元与单元之间的连接，即称数据信号线(Data线)。2、双线结构，有二根信号线实现单元与单元之间的连接，这两根线分别是数据信号线(Data线)，时钟信号线(Clock线)或者控制信号线(Control线)。3、三线结构，有三根信号线实现单元与单元之间的连接，这三根信号线分别是数据信号线(Data线)，时钟信号线(Clock线)，控制信号线(Control线)。以上几种单元端口都可以采用本发明实现一体化集成。特别是现有的三位LED驱动IC还没有加入亮度矫正功能，控制信号线(Control线)就可以做为未来的三位驱动IC的逐点亮度矫正控制线使用。

所述单元的电路基板可以宽范围选择，可为陶瓷、金属、环氧玻璃纤维板等。可根据不同性能要求，选用不同的材料。而且贴片单元的电路基板部分就可以替代LED生产工艺中的由五金模具冲压与注塑模具注塑完成底座部分，把LED固晶打线和驱动芯片因晶打线一起完成。这样就简化了制造工艺，降低了成本。

所述LED芯片固晶在电路基板顶层电路层的电源正极上，驱动芯片固晶在电路基板顶层电路层的电源负极上。将LED芯片和驱动芯片分别设置在电源正极和电源负极上，避免了如果设置在顶层电路层的绝缘部分需要重新打线电连接的弊端，如果有多个LED芯片，则多个LED芯片正好可以共用电源正极，减少了打线的数量，一方面实现了驱动芯片底座接地的要求，另一方面有利于驱动芯片通过导电的金属层把热量传导到整个基板；同时，将正负电源的电路金属导层，设计成最大面积的占用方式来占用尽可能大的面积，这样，有利于把芯片热量向底部传导散热，减少电阻，增加供电电流，又可以巧妙地共用正负极，减少了打线数量；保障了可靠的连接与热传导，综合的导热考虑，将热量均匀地分布于整个单元底板，再通过单元底部连接电极传导到下面连接的基板上完成散热。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明通过驱动芯片、LED芯片、***元件一体化封装，能做到微型化、整体化、单元化，只相当于一个元件的大小，而且更容易实现大批量生产。

附图说明

图1为本发明一体化贴片单元点胶或倒模灌封示意图(一)；

图2为本发明一体化贴片单元倒模灌封示意图(二)；

图3为本发明一体化贴片单元封装结构(一)分解示意图；

图4为本发明一体化贴片单元封装结构(一)组合示意图；

图5为本发明一体化贴片单元封装结构(二)分解示意图；

图6为本发明一体化贴片单元封装结构(二)组合示意图；

图7为本发明一体化贴片单元封装结构(三)分解示意图；

图8为本发明一体化贴片单元封装结构(三)组合示意图；

图9为本发明一体化贴片单元正视图；

图10为本发明一体化贴片单元后视图(此为单线结构引脚)；

图11为本发明双线结构引脚的一体化贴片单元示意图；

图12为本发明三线结构引脚的一体化贴片单元示意图；

附图标记说明：1-电路基板，11-电源正极，12-电源负极，13-信号输入极，14-信号输出极，15-封装槽，16-凹槽面，17-顶层电路层，18-底层电路层，2-***元件，3-驱动芯片，4-LED芯片，5-围坝，51-第一隔板，52-第二隔板，53-顶盖，54-折边，55-定位杆，551-弧凸面，6-封装胶块，71-信号输入导电孔，72-信号输出导电孔，81-电源正极导电孔，82-电源负极导电孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例一：

请参阅图1和图2所示，本实施例的一种一体化贴片单元，是将需要固晶打线的驱动集电路裸片和LED裸片设置在电路基板上，灌以透明封装胶密封；这样驱动芯片、LED芯片，乃至***元件就组成了密封的一体化结构，实现了整个三位全彩LED发光电路的微型化、集成化、一体化、贴片元件化。其具体实现结构如下：

包括有电路基板1，电路基板1包括相互贴合的顶层电路层17和底层电路层18，在顶层电路层17上靠近外侧焊接有***元件2，在顶层电路层17上还设有与底层电路层18电连接的电源正极11、电源负极12、信号输入极13和信号输出极14，以及与电源正极11电连接的LED芯片4，分别与电源负极12、信号输入极13、信号输出极14和LED芯片4电连接的驱动芯片3；还包括有透明的封装胶块6，如图1所示，该封装胶块6点胶(或倒模灌胶等方式)于电路基板1上，并覆盖于驱动芯片3和LED芯片4上。本实施例的透明封装胶块6可为半球形、椭球形或方体形，甚至异形。如图2所示，透明封装胶块6才用方体形，这需采用倒模灌胶的方式。

LED芯片4固晶在顶层电路层17的电源正极11上，驱动芯片3固晶在顶层电路层17的电源负极12上。其通过打线的方式与电路板电连接；

本实施例中，上述***元件2为左右***元件，其对称设置在电路基板1的两端上，电路基板1上的电路引线也为对称结构设计，美观紧密，合理布局。也可根据***元件数目的不同采用***元件非对称分布。

电路基板1上还设有将顶层电路层17和底层电路层18连通的、设置在电源正极11上的电源正极导电孔81和设置在电源负极12上的电源负极导电孔82、设置在信号输入极13上的信号输入导电孔71和设置在信号输出极14上的信号输出导电孔72。电源正极导电孔81和电源负极导电孔82在电路基板1表面的上下端对称设置，信号输入导电孔71和信号输出导电孔72左右对称设置。在电路基板1的中间部分上还固晶有与上述导电孔电连接的驱动芯片3和LED芯片4。

请参阅图9和图10所示，本实施例电路基板1为单线结构，信号输入导电孔71和信号输出导电孔72分别为一个，其为数据信号输入和数据信号输出。

实施例二：

在顶层电路层17上设置有用于将***元件2与驱动芯片3、LED芯片4隔离开来的围坝5，在围坝5内、顶层电路层17上形成有封装槽15，在该封装槽15内灌注有透明的封装胶块6。本实施例与上述实施例不同之处在于，在电路基板1上设有围坝5，再点胶封装胶块6，请参阅图3和图4所示，围坝5包括连接一体的四块第一隔板51，隔板51黏合在电路基板1上，其中一对隔板51紧贴***元件2内侧设置，在电路基板1上、四块第一隔板51之间形成了封装槽15，驱动芯片3、LED芯片4处于封装槽15内。

请参阅图10所示，本实施例电路基板1为单线结构，信号输入导电孔71和信号输出导电孔72分别为一个，其为数据信号输入和数据信号输出。多个单元连接即可组成拼装的贴片模组。

可将贴片单元做为一个完整的贴片元件应用于不易于贴装的介质上，如，透明的玻璃，陶瓷等。如果不采用单元电路元件化的结构根本不可能贴装于这些介质上的。

本实施例的一体化贴片单元封装后的外形可以是多边形(长方形、方形、内四角形、蜂窝六边形等)，圆弧形(正圆，椭圆，弧形方形结合等)。

电路基板1可为陶瓷、金属、环氧玻璃纤维板。

实施例三：

请参阅图5和图6所示，在电路基板1的四角端部纵向设有凹槽面16；围坝5包括设置在电路基板1表面上下两侧的第二隔板52，在第二隔板52之间连接有遮盖于***元件2上的顶盖53，沿顶盖53内侧边沿向下设有折边54，该折边54抵靠在电路基板1上，在电路基板1上、折边54与第二隔板52之间形成了封装槽15，驱动芯片3、LED芯片4均处于封装槽15内；在两块第二隔板52的两端分别向下延伸有定位杆55，该定位杆55朝内的一面上设有与凹槽面16对应的弧凸面551，定位杆55抵靠凹槽面16设置。

请参阅图11所示，本实施例电路基板1为双线结构，信号输入导电孔71和信号输出导电孔72分别为两个，并对称的设置在电路基板1上，其中一对分别数据信号输入和数据信号输出，另一对分别为时钟或控制信号输入和时钟或控制信号输出。多个单元连接即可组成拼装的贴片模组。

本实施例其他结构与实施例一相同，在此不再详述。

实施例四：

请参阅图7和图8所示，在电路基板1的四角端部纵向设有凹槽面16；围坝5包括连接一体的、设置于电路基板1表面四周边沿上的四块第三隔板56，在其中相对的一对第三隔板56上连接有紧贴于***元件2内侧设置在第四隔板57，上述***元件2设置于第四隔板57与其相邻的第三隔板56之间，在电路基板1上、第四隔板57与其相邻的第三隔板56之间形成有封装槽15，驱动芯片3、LED芯片4处于封装槽15内；在围坝5四角端分别向下延伸有定位杆55，该定位杆55朝内的一面上设有与凹槽面16对应的弧凸面551，定位杆55抵靠凹槽面16设置。

请参阅图12所示，本实施例电路基板1为三线结构，信号输入导电孔13和信号输出导电孔14分别为三个，并对称的设置在电路基板1上，第一对分别为数据信号输入和数据信号输出，第二对分别为时钟信号输入和时钟信号输出，第三对分别为控制信号输入和控制信号输出。多个单元连接即可组成拼装的贴片模组。

本实施例其他结构与实施例一相同，在此不再详述。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种一体化贴片单元，包括有电路基板(1)，其特征在于：所述电路基板(1)包括至少相互贴合的顶层电路层(17)和底层电路层(18)，在顶层电路层(17)上设有***元件(2)，在顶层电路层(17)上还设有与底层电路层(18)电连接的电源正极(11)、电源负极(12)、信号输入极(13)和信号输出极(14)，以及与电源正极(11)电连接的LED芯片(4)，分别与电源负极(12)、信号输入极(13)、信号输出极(14)和LED芯片(4)电连接的驱动芯片(3)；还包括有透明的封装胶块(6)，该封装胶块(6)设于电路基板(1)上，并覆盖于驱动芯片(3)和LED芯片(4)上。

2.如权利要求1所述的一体化贴片单元，其特征在于：在顶层电路层(17)上设置有用于将***元件(2)与驱动芯片(3)、LED芯片(4)隔离开来的围坝(5)，在围坝(5)内、顶层电路层(17)上形成有封装槽(15)，在该封装槽(15)内灌注有透明的封装胶块(6)。

3.如权利要求2所述的一体化贴片单元，其特征在于：所述围坝(5)包括连接一体的四块第一隔板(51)，隔板(51)黏合在电路基板(1)上，其中一对隔板(51)紧贴***元件(2)内侧设置，所述封装槽(15)形成于电路基板(1)上的四块第一隔板(51)之间，驱动芯片(3)和LED芯片(4)处于封装槽(15)内。

4.如权利要求2所述的一体化贴片单元，其特征在于：在所述电路基板(1)的四角端部纵向设有凹槽面(16)；所述围坝(5)包括设置在电路基板(1)表面上下两侧的第二隔板(52)，在第二隔板(52)之间连接有遮盖于***元件(2)上的顶盖(53)，沿顶盖(53)内侧边沿向下设有折边(54)，该折边(54)抵靠在电路基板(1)上，所述封装槽(15)形成于电路基板(1)上的折边(54)与第二隔板(52)之间，驱动芯片(3)和LED芯片(4)处于封装槽(15)内；在两块第二隔板(52)的两端分别向下延伸有定位杆(55)，该定位杆(55)朝内的一面上设有与所述凹槽面(16)对应的弧凸面(551)，定位杆(55)抵靠凹槽面(16)设置。

5.如权利要求2所述的一体化贴片单元，其特征在于：在所述电路基板(1)的四角端部纵向设有凹槽面(16)；所述围坝(5)包括连接一体的、设置于电路基板(1)表面四周边沿上的四块第三隔板(56)，在其中相对的一对第三隔板(56)上连接有紧贴于***元件(2)内侧设置在第四隔板(57)，上述***元件(2)设置于第四隔板(57)与其相邻的第三隔板(56)之间，所述封装槽(15)形成于电路基板(1)上的、第四隔板(57)与其相邻的第三隔板(56)之间，驱动芯片(3)和LED芯片(4)处于封装槽(15)内；在所述围坝(5)四角端分别向下延伸有定位杆(55)，该定位杆(55)朝内的一面上设有与所述凹槽面(16)对应的弧凸面(551)，定位杆(55)抵靠凹槽面(16)设置。

6.如权利要求1所述的一体化贴片单元，其特征在于：电路基板(1)上还设有将顶层电路层(17)和底层电路层(18)连通的、设置在电源正极(11)上的电源正极导电孔(81)和设置在电源负极(12)上的电源负极导电孔(82)、设置在信号输入极(13)上的信号输入导电孔(71)和设置在信号输出极(14)上的信号输出导电孔(72)。

7.如权利要求6所述的一体化贴片单元，其特征在于：所述电路基板(1)为单线结构，信号输入导电孔(71)和信号输出导电孔(72)分别为一个，其为数据信号输入和数据信号输出。

8.如权利要求6所述的一体化贴片单元，其特征在于：所述电路基板(1)为双线结构，信号输入导电孔(71)和信号输出导电孔(72)分别为两个，其中一对分别数据信号输入和数据信号输出，另一对分别为时钟或控制信号输入和时钟或控制信号输出。

9.如权利要求6所述的一体化贴片单元，其特征在于：所述电路基板(1)为三线结构，信号输入导电孔(71)和信号输出导电孔(14)分别为三个，第一对分别为数据信号输入和数据信号输出，第二对分别为时钟信号输入和时钟信号输出，第三对分别为控制信号输入和控制信号输出。

10.如权利要求1所述的一体化贴片单元，其特征在于：所述电路基板(1)可为陶瓷、金属、环氧玻璃纤维板；所述LED芯片(4)固晶在顶层电路层(17)的电源正极(11)上，驱动芯片(3)固晶在顶层电路层(17)的电源负极(12)上。

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