CN213936189U - 一种led芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种LED芯片，属于LED芯片设计和封装使用技术领域。针对现有技术中存在的LED驱动芯片与LED灯珠之间间距过大，需要较长的连接，过长的连接容易导致误触故障，对使用和生产均产生影响等问题，本实用新型提供一种LED芯片，在金属布线层的上方额外设置一层金属层，按照红色、绿色、蓝色的间距设计和灯珠尺寸相匹配的距离，减少LED驱动芯片和LED灯珠之间的连接距离，使用倒装的封装方式，减少电路中的引线，组成紧密度高、灵敏性高同时色彩显示效果好的LED芯片，增强LED芯片工作效率和良品率。

Description

一种LED芯片

技术领域

本实用新型涉及LED芯片设计和封装使用技术领域，更具体地说，涉及一种LED芯片。

背景技术

在LED显示屏的设计使用中，往往会根据实际的使用领域或环境来决定LED灯珠和驱动芯片之间的选择。目前LED显示屏在不同的场合得到运用，在传统的LED驱动芯片上，大部分是通过正装的封装模式，再通过PCB板连接到反面的灯珠，这种方法在目前的市场上得到了将为广泛的认可。但由于市场对LED显示面板的厚度要求及对LED灯管的精确控制的要求，从驱动芯片通过较长的连线到LED灯管，这种连接方式导致连接部分消耗一部分能量；并且在现有LED技术中，需要通过外加电阻来控制流过LED灯管的能够精确电流来控制不同情况下的混光比例，如果控制失调可能导致显色不均匀，色彩差异等现象。

目前对PCB板上设置的LED驱动芯片、LED灯管单元，通过多个印刷板彼此之前的电性连接来工作，PCB上的组件连接会导致LED灯管与驱动之间的连接间距较大；同时，正装的芯片和PCB板的连接易受到碰撞或焊接的影响，导致电路故障或误操作，如何在显示效果稳定的情况下，尽量减小干扰的影响，是一项亟待解决的问题。

中国专利申请一种多单元的发光二极管，申请号CN201210293256.7，公开日2012年12月5日，公开一种多单元的发光二极管，包括基板，包括基板衬底和用于导电接触的基板布线层，所述基板布线层设于所述基板衬底上；至少一发光二极管单元，每个发光二极管单元安装于所述基板上，其电极与所述基板布线层电连接；还包括至少一跳线片，所述跳线片通过所述基板布线层与所述发光二极管单元电连接。采用该结构的多单元的发光二极管不仅能极大地提高生产效率，而且能实现不良芯片替换保证整个产品的质量，提高生产整体良率。该方案使用跳线片连接多个发光单元，实现在不同灯管下的布线类型和长度减少，适应更多的LED光源，未解决对于基础发光单元在芯片层面的优化，跳线的增加也使芯片封装更为复杂，没有做到在芯片层面的优化。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的LED驱动芯片与LED灯珠之间间距过大，需要较长的连接，过长的连接容易导致误触故障，对使用和生产均产生影响等问题，本实用新型提供一种LED芯片，减少LED驱动芯片和LED灯珠之间的连接距离，增强工作效率和良品率。

2.技术方案

本实用新型的目的通过以下技术方案实现。

一种LED芯片，所述芯片版图设有第一金属层，第一金属层包括相互电气隔离的电源端、输入信号端、输出信号端、第一红色灯珠信号端、第一绿色灯珠信号端、第一蓝色灯珠信号端和数字模块，所述第一金属层上设有第二金属层，第一金属层和第二金属层相互隔离，第二金属层上设置相互电气隔离的第二电源端、第二红色灯珠信号端、第二绿色灯珠信号端和第二蓝色灯珠信号端；第一电源端与第二电源端连接，第一红色灯珠信号端与第二红色灯珠信号端连接，第一绿色灯珠信号端与第二绿色灯珠信号端连接，第一蓝色灯珠信号端与第二蓝色灯珠信号端连接。

本实用新型所述LED芯片，在版图最上层设计有额外的一层金属层，对版图的输出端口进行重新布局和规划，以到达封装后减小连接线路长度的目的，提高芯片的电气特性，避免连接引线时产生的误触故障，实现对LED灯珠的精确控制以及实现精密排布，降低LED芯片的厚度。

更进一步的，所述第二红色灯珠信号端、第二绿色灯珠信号端或第二蓝色灯珠信号端之间间距与发光单元尺寸正相关。通过第二金属层的设置，将原本第一金属层的输出端进行延长，根据发光单元尺寸控制第二红色灯珠信号端、第二绿色灯珠信号端和第二蓝色灯珠信号端间接，排布精密的情况下避免引线的使用。

更进一步的，所述第二电源端设置位置与发光单元尺寸正相关。第二电源端也根据实际使用的发光单元长度进行调整，以实现发光单元和LED芯片输出的直接连接。

更进一步的，所述LED芯片采用倒装或正装形式封装。本实用新型芯片不限封装方式，使用倒装形式封装进一步减少引线的使用，形成最短的电路，降低芯片电阻，改善芯片电性表现。

更进一步的，倒装封装时芯片通过金属球连接基板，所述基板上设有发光单元。

更进一步的，所述发光单元包括红色、绿色或蓝色LED灯珠。

更进一步的，所述LED芯片与发光单元通过共阴极方式连接，发光单元阴极连接LED芯片的第一电源端或第二电源端。所述的LED芯片的功能是为了驱动发光单元LED灯管，通过接收到不同的数据输入实现显示对应的数据内容，采用共阴的方式，将LED阴极连接至电源负端，再通过控制对应的红、绿、蓝输入到LED阳极实现控制。

更进一步的，所述LED芯片与发光单元通过共阳极方式连接，发光单元阳极连接LED芯片的第一电源端或第二电源端。采用共阳的方式去控制LED灯管，将LED阳极连接至电源输入端，将阴极连接到对应的红、绿、蓝三色输出，从而实现LED灯管的色彩显示。

更进一步的，所述输入信号端包括输入时钟信号端和输入显示信号端，所述输出信号端包括输出时钟信号端和输出显示信号端。本实用新型LED芯片设有一红光输出、一绿光输出和一蓝光输出，应用时由第一电源端或第二电源端接收工作电源，通过数据输入端接收到显示数据，对三种颜色的灯光根据显示数据产生控制，再将该显示信号输出。

更进一步的，第N级LED芯片的输出信号端连接第N+1级LED芯片的输入信号端，N为大于0的整数。芯片数据输入端接受外部而来的控制信号对色彩进行显示，再通过输出端传递到下一个LED芯片上，即芯片之间形成级联。

本实用新型是在芯片层面进行设计，在布图上为实际使用减小跳线，在芯片和基板之间的连接上区别于传统的连接，在芯片内部就设计好输出端口位置，同时采用倒装的方式进一步缩小线长，能够更精确控制LED显示电流，使实际显示效果更好。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的优点在于：

本实用新型设计的LED芯片能够实现倒装封装，芯片可以直接连接到PCB板上，并且在芯片底部按照红色、绿色、蓝色的间距设计了和灯珠尺寸相匹配的距离，同时三个输出端和电源的间距也由灯珠尺寸决定。本实用新型结构减小LED显示厚度的LED显示屏，解决了LED封装中存在的引线连接过长，LED封装易受生产影响的问题，提高生产和工作效率。

本实用新型LED芯片通过外部输入信号实现控制三原色的LED芯片，同时将输入信号输出，可以实现多个LED芯片串接。本实用新型的条件下，可以组成紧密度、灵敏性高的LED芯片，同时由于引线减少，避免引线对电流产生的影响，精确控制电流以及不同电流下的混光比例，减少显色不均匀或色彩差异等情况，色彩效果好。

附图说明

图1为本实用新型封装结构示意图；

图2为本实用新型一实施例版图结构示意图；

图3为本实用新型一实施例版图结构示意图；

图4为本实用新型一实施例版图结构示意图；

图5为本实用新型的一种应用示意图；

图中所示标注：1、芯片；2、基板；3、金属球；4、发光单元。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本实用新型作详细描述。

实施例

本实用新型所提出的一种LED芯片，所述LED芯片采用倒装的方式进行封装，倒装的封装方式如图1所示，即把正装芯片倒置，芯片1采用金属球3连接基板2，所述基板2上设置有发光单元4，所述发光单元4为红色灯珠、绿色灯珠和蓝色灯珠。LED芯片使用倒装的封装方式，无需引线键合，形成最短的电路，降低芯片电阻，改善芯片电性表现。

本实施例所述基板2即PCB板，发光单元4即LED灯珠。芯片1通过金属球3直接连接到基板2上，同时在PCB板上对应的位置打上通孔，和通孔对应的位置为LED灯珠的连接处，从而实现灯珠和LED芯片的直连。

图2所是为本实施例版图结构设计，在图2所示版图上最上层为第一金属层，第一金属层包括相互电气隔离的第一电源端VDD，输入时钟信号端DCLK，输出时钟信号端DCLK_OUT，输入显示信号端DIN，输出显示信号端DOUT，第一红色灯珠信号端，第一绿色灯珠信号端，第一蓝色灯珠信号端以及数字模块。

以图5所示共阳连接为例，灯珠阴极分别对应芯片1上的红色、绿色和蓝色输出端，阳极与芯片1电源相接，从而实现LED驱动显示。应用时本实施例LED芯片由电源端VDD接收输入工作电源，输入时钟信号DCLK驱动显示输入显示信号DIN端的一组显示数据，通过数字电路对R、G、B三个灯光输出产生控制，再将该显示信号输出，芯片数据输入端接受外部而来的控制信号对色彩进行显示，再通过输出显示信号端DOUT传递到下一个LED芯片上。传统的正装封装芯片在图2所示模式版图结构下进行封装，芯片应用时在实际电路中会产生对应的引线。

图3在图2所示的PCB版金属层上额外加入第二金属层结构，第二金属层上设置相互电气隔离的第二电源端VDD、第二红色灯珠信号端、第二绿色灯珠信号端和第二蓝色灯珠信号端；所述第二金属层与第一金属层也相互电气隔离。第二电源端VDD、第二红色灯珠信号端、第二绿色灯珠信号端和第二蓝色灯珠信号端的位置根据封装要求设置在合适位置，将第一红色灯珠信号端与第二红色灯珠信号端连接，第一绿色灯珠信号端与第二绿色灯珠信号端连接，第一蓝色灯珠信号端与第二蓝色灯珠信号端连接，第一电源端VDD和第二电源端VDD连接，实现R、G、B三色信号的位置转换，提高发光单元4之间的紧密度，在第二金属层中第二红色灯珠信号端、第二绿色灯珠信号端和第二蓝色灯珠信号端的位置规划时，依据与灯珠尺寸相匹配的距离设计间距。

如图5所示，是本实用新型所涉及的电路示意图，在LED显示过程中，LED灯珠通过芯片1上的RGB信号控制三个共阳二极管的亮度和显示数据，在LED显示屏具体运用中实现短连接，不受干扰的优点。作为本实施例的另一种实现方式，芯片应用时也可以采用共阴极的方式进行连接，共阴极连接时将LED灯珠阴极连接至电源负端(接地)，在通过控制对应的红、绿、蓝输入到LED阳极实现控制。

根据图3所示版图结构进行倒装封装，如图4所示芯片的封装完成，再将R、G、B三色的灯珠根据封装的对应位置，从而实现封装后的LED芯片和灯管的短连接，封装后LED芯片在和灯珠连接时不需要再额外引线，降低LED封装中存在的连接线过长，易受生产影响的问题，将原本的输出金属部分进行延长，并控制第二金属层上各连接信号端之间的间距，实现LED灯珠的精密排布，在倒装封装形成最短电路的基础上，再次减少封装后芯片与灯珠连接时可能会出现的布线问题，更加紧凑。

作为本实施例的另一种实现形式，图3所示版图结构也可以通过正装封装技术进行封装，使用倒装封装最大程度上减小引线的使用，改善芯片电性表现，降低电阻后不用再通过外加电阻控制电流进而控制混光比例实现均匀的显色效果，减少色彩差异，还降低多余引线带来的能量损耗。同时，倒装封装的芯片克服芯片和PCB板的连接易受到碰撞或焊接的影响，导致电路故障或误操作的问题，实现稳定显示效果的情况下，尽量减小干扰的影响。

本实用新型如说明书和附图说明，完成实际样片的制作并且经过多次使用测试，通过多次试验测试验证该芯片架构能达到预期的目的和效果，其实际性能和功效毋庸置疑。本实用新型减少封装芯片应用时的连接线，提高芯片的灵敏度，还可以获得更好的色彩效果，减小LED显示屏的显示厚度，提高生产和工作效率。

以上示意性地对本实用新型及其实施方式进行了描述，仅为本实用新型的优选实施方式。该描述没有限制性，并非因此限制本实用新型的保护范围，在不背离本实用新型的精神或者基本特征的情况下，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，能够以其他的具体形式实现本实用新型，均同理包括在本实用新型的保护范围。附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，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，均应属于本实用新型的保护范围。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。

Claims (10)

1.一种LED芯片，所述芯片版图设有第一金属层，第一金属层包括相互电气隔离的电源端、输入信号端、输出信号端、第一红色灯珠信号端、第一绿色灯珠信号端、第一蓝色灯珠信号端和数字模块，其特征在于，所述第一金属层上设有第二金属层，第一金属层和第二金属层相互隔离，第二金属层上设置相互电气隔离的第二电源端、第二红色灯珠信号端、第二绿色灯珠信号端和第二蓝色灯珠信号端；第一电源端与第二电源端连接，第一红色灯珠信号端与第二红色灯珠信号端连接，第一绿色灯珠信号端与第二绿色灯珠信号端连接，第一蓝色灯珠信号端与第二蓝色灯珠信号端连接。

2.根据权利要求1所述的一种LED芯片，其特征在于，所述第二红色灯珠信号端、第二绿色灯珠信号端或第二蓝色灯珠信号端之间间距与发光单元尺寸正相关。

3.根据权利要求1所述的一种LED芯片，其特征在于，所述第二电源端设置位置与发光单元尺寸正相关。

4.根据权利要求2或3所述的一种LED芯片，其特征在于，所述LED芯片采用倒装或正装形式封装。

5.根据权利要求4所述的一种LED芯片，其特征在于，倒装封装时芯片通过金属球连接基板，所述基板上设有发光单元。

6.根据权利要求5所述的一种LED芯片，其特征在于，所述发光单元包括红色、绿色或蓝色LED灯珠。

7.根据权利要求6所述的一种LED芯片，其特征在于，所述LED芯片与发光单元通过共阴极方式连接，发光单元阴极连接LED芯片的第一电源端或第二电源端。

8.根据权利要求6所述的一种LED芯片，其特征在于，所述LED芯片与发光单元通过共阳极方式连接，发光单元阳极连接LED芯片的第一电源端或第二电源端。

9.根据权利要求1所述的一种LED芯片，其特征在于，所述输入信号端包括输入时钟信号端和输入显示信号端，所述输出信号端包括输出时钟信号端和输出显示信号端。

10.根据权利要求9所述的一种LED芯片，其特征在于，第N级LED芯片的输出信号端连接第N+1级LED芯片的输入信号端，N为大于0的整数。

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