專利名稱:形成發(fā)光二極管的透鏡結(jié)構(gòu)的方法及其相關(guān)架構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管透鏡結(jié)構(gòu)的制造方法及其相關(guān)發(fā)光二極管模塊,特別 是涉及一種可避免熔融熱塑性透光材料直接沖擊到發(fā)光二極管芯片,而導(dǎo)致發(fā)光二極管芯 片線路配置損壞的發(fā)光二極管透鏡結(jié)構(gòu)制造方法及其相關(guān)發(fā)光二極管模塊。
背景技術(shù):
近年來,由于發(fā)光二極管在液晶面板背光源以及節(jié)能照明方面的需求擴(kuò)增,致使 發(fā)光二極管須在物理特性以及封裝工藝上不斷地進(jìn)行改良,以應(yīng)付不同的需求。舉例來說, 在物理特性以及封裝工藝上,為了增加發(fā)光效率或是增加可視角度等,而有了高功率發(fā)光 二極管(High Power LED)這樣相當(dāng)具有代表性的例子。在已知技術(shù)中的高功率發(fā)光二極管,是利用轉(zhuǎn)移成型(transfer molding)的方式 形成聚光透鏡,并將聚光透鏡設(shè)置在發(fā)光二極管芯片上方,或是直接在發(fā)光二極管芯片上 方形成聚光透鏡。為了增加發(fā)光效率,該聚光透鏡系可利用本身曲率弧度的設(shè)計(jì),而將發(fā)光 二極管所產(chǎn)生的散開狀光源轉(zhuǎn)換成一束聚合的光源,進(jìn)而達(dá)到發(fā)光二極管可視角度的變化 及發(fā)光強(qiáng)度的增強(qiáng)。一般而言,該聚光透鏡是由硅膠(silicone)材料所組成,其優(yōu)點(diǎn)為透光率、折射 率以及耐熱性都十分地理想。由于硅膠材料耐熱性佳,故其所形成的發(fā)光二極管透鏡,即使 是在封裝工藝中的回焊(reflow)爐的高溫環(huán)境下也不會(huì)影響到本身的物理特性。然而,昂 貴的硅膠材料價(jià)格(每公斤20000元新臺(tái)幣以上)會(huì)導(dǎo)致發(fā)光二極管整體制造成本的上升。在發(fā)光二極管透鏡成型的過程中,在模具中熔融硅膠材料常因過于緩慢的流動(dòng)速 度,亦會(huì)導(dǎo)致過長(zhǎng)的成型時(shí)間。此外,若是采用上述將聚光透鏡設(shè)置在發(fā)光二極管芯片上方的安裝方式,則在高 功率發(fā)光二極管封裝工藝中,就須額外增加將聚光透鏡組裝至發(fā)光二極管芯片上方的安裝 步驟,如此不僅會(huì)使高功率發(fā)光二極管封裝工藝更為繁復(fù),同時(shí)亦會(huì)導(dǎo)致整體成本的增加。因此,如何降低發(fā)光二極管透鏡的材料成本以及降低上述發(fā)光二極管透鏡的成型 時(shí)間,為現(xiàn)今發(fā)光二極管在封裝工藝設(shè)計(jì)上所須努力的課題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的主要提供一種形成發(fā)光二極管的透鏡結(jié)構(gòu)的方法,其從導(dǎo)線架背面 (非安裝有發(fā)光二極管芯片的表面)注入熱塑性透光材料,而在射出成型后在發(fā)光二極管 芯片上方形成聚光透鏡,并利用固定結(jié)構(gòu)穿越或包覆住導(dǎo)線架,使一體成型的透鏡結(jié)構(gòu)與 固定結(jié)構(gòu)共同被固定至導(dǎo)線架。如此,不但無須額外安裝聚光透鏡,亦可避免沖擊到發(fā)光二 極管芯片及其連接線路。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供一種形成發(fā)光二極管的透鏡結(jié)構(gòu)的方法,其包含有 形成導(dǎo)線架;安裝至少一發(fā)光二極管芯片于該導(dǎo)線架的第一面上;電性連接該發(fā)光二極管芯片與該導(dǎo)線架;放置已安裝有該發(fā)光二極管芯片的該導(dǎo)線架于模具中;以及以射出成型 的方式經(jīng)由該模具的注膠口,從該導(dǎo)線架上異于該第一面的第二面注入熱塑性透光材料, 以形成對(duì)應(yīng)該發(fā)光二極管芯片的透鏡結(jié)構(gòu)。本發(fā)明另提供一種具有透鏡結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管元件,其包含有導(dǎo)線架;反射杯結(jié) 構(gòu),其設(shè)置于該導(dǎo)線架上;發(fā)光二極管芯片,其設(shè)置于該反射杯結(jié)構(gòu)內(nèi)且電連接于該導(dǎo)線架 的第一面;以及透鏡結(jié)構(gòu),其以射出成型的方式從該導(dǎo)線架上異于該第一面的第二面,接受 自模具的注膠口所傳來的熱塑性透光材料,以對(duì)應(yīng)該發(fā)光二極管芯片而形成。本發(fā)明還提供一種具有透鏡結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管模塊,其包含有導(dǎo)線架;多個(gè)反射 杯結(jié)構(gòu),其設(shè)置于該導(dǎo)線架上,相鄰反射杯結(jié)構(gòu)于該導(dǎo)線架上相距特定距離;多個(gè)發(fā)光二極 管芯片,其分別設(shè)置于該多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)內(nèi)且電連接于該導(dǎo)線架的第一面;多個(gè)透鏡結(jié)構(gòu), 其以射出成型的方式從該導(dǎo)線架上異于該第一面的第二面,接受自模具的注膠口所傳來的 熱塑性透光材料而分別形成于該多個(gè)發(fā)光二極管芯片之上;以及多個(gè)固定結(jié)構(gòu),接受自該 注膠口所傳來的熱塑性透光材料而形成,該多個(gè)固定結(jié)構(gòu)是用來固定該多個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)于該 導(dǎo)線架上。
圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例發(fā)光二極管模塊的部分剖面示意圖。圖2為本發(fā)明用來形成發(fā)光二極管模塊的流程圖。圖3為圖1的導(dǎo)線架的部分示意圖。圖4為在圖3的導(dǎo)線架上形成多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)的部分示意圖。圖5為分別安裝多個(gè)發(fā)光二極管芯片于圖4的多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)內(nèi)的部分剖面示意 圖。圖6為封膠層形成于圖5的反射杯結(jié)構(gòu)內(nèi)的部分剖面示意圖。圖7為圖6的封裝有多個(gè)發(fā)光二極管芯片的導(dǎo)線架置入模具內(nèi)的部分剖面示意 圖。圖8為透鏡結(jié)構(gòu)與固定結(jié)構(gòu)于圖7的模具內(nèi)成型的部分剖面示意圖。圖9為透鏡結(jié)構(gòu)與固定結(jié)構(gòu)共同包覆導(dǎo)線架、反射杯結(jié)構(gòu),以及發(fā)光二極管芯片 的部分剖面示意圖。圖10為本發(fā)明第二實(shí)施例發(fā)光二極管模塊的部分剖面示意圖。圖11為本發(fā)明用來形成發(fā)光二極管模塊的流程圖。圖12為圖10的導(dǎo)線架的部分示意圖。圖13為在圖12的導(dǎo)線架上形成多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)的部分示意圖。圖14為圖13的多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)沿著剖面線14-14’的部分剖面示意圖。圖15為發(fā)光二極管芯片安裝于圖14的反射杯結(jié)構(gòu)內(nèi)的部分剖面示意圖。圖16為封膠層形成于圖15的反射杯結(jié)構(gòu)內(nèi)的部分剖面示意圖。圖17為圖16的導(dǎo)線架置入模具內(nèi)的部分剖面示意圖。圖18為透鏡結(jié)構(gòu)與固定結(jié)構(gòu)于圖17的模具內(nèi)成型的部分剖面示意圖。圖19為透鏡結(jié)構(gòu)包覆發(fā)光二極管芯片的部分剖面示意圖。圖20為本發(fā)明第三實(shí)施例發(fā)光二極管元件的部分剖面示意圖。
附圖標(biāo)記說明
10,50 發(fā)光二極管模塊12、52、102 導(dǎo)線架
14、54、104 反射杯結(jié)構(gòu)16,56,106 發(fā)光二極管芯片
18、58、108 封膠層20、60、110 透鏡結(jié)構(gòu)
21、61、112 固定結(jié)構(gòu)22,62 第一面
24、66 模具26,68 注膠口
28,70 第二面64 注膠道
100 發(fā)光二極管元件
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所提供的形成發(fā)光二極管透鏡結(jié)構(gòu)的方法及其相關(guān)架構(gòu)可適用于發(fā)光二 極管燈條(LED light bar)以及單顆發(fā)光二極管。首先以安裝有多個(gè)發(fā)光二極管的發(fā)光二 極管燈條為例,來進(jìn)行本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征以及方法的介紹。請(qǐng)參閱圖1,圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例發(fā)光二極管模塊10的部分剖面示意圖。發(fā) 光二極管模塊10包含有導(dǎo)線架12、多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)14、多個(gè)發(fā)光二極管芯片16、多個(gè)封膠 層18、多個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)20,以及隨著透鏡結(jié)構(gòu)20 —并成型且提供固定效果的多個(gè)固定結(jié)構(gòu) 21。在利用模具射出成型后,固定結(jié)構(gòu)21將包覆住導(dǎo)線架12,使一體成型的透鏡結(jié)構(gòu)20與 固定結(jié)構(gòu)21共同被固定至導(dǎo)線架12。底下,以如圖7所示的模具24具體說明透鏡結(jié)構(gòu)20 與固定結(jié)構(gòu)21在結(jié)構(gòu)上如何包覆住導(dǎo)線架12。簡(jiǎn)單來說,若透鏡結(jié)構(gòu)20與固定結(jié)構(gòu)21在結(jié)構(gòu)上如圖1所示包覆住導(dǎo)線架12時(shí), 其是先利用如圖7所示的模具24,因而同時(shí)且分別形成多個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)20與多個(gè)固定結(jié)構(gòu) 21于多個(gè)封膠層18上以及相鄰反射杯結(jié)構(gòu)14之間,如圖8所示。換言之,一體成型的透鏡 結(jié)構(gòu)20與固定結(jié)構(gòu)21共同包覆反射杯結(jié)構(gòu)14、封膠層18,以及導(dǎo)線架12。需特別強(qiáng)調(diào)的 是,在形成透鏡結(jié)構(gòu)20與固定結(jié)構(gòu)21時(shí),需從導(dǎo)線架12背面(非安裝有發(fā)光二極管芯片 16的表面)注入熱塑性透光材料(即形成透鏡結(jié)構(gòu)20的材料),以避免沖擊到發(fā)光二極管 芯片16及其連接線路,同時(shí)也無須額外安裝透鏡結(jié)構(gòu)20。為了提高亮度,多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)14設(shè)置于導(dǎo)線架12上,由圖1可知,相鄰反射杯 結(jié)構(gòu)14于導(dǎo)線架12上彼此相距特定距離。多個(gè)發(fā)光二極管芯片16置于多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu) 14內(nèi)且電連接于導(dǎo)線架12的第一面22。多個(gè)封膠層18亦分別形成于多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)14 內(nèi)且分別包覆相對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管芯片16,多個(gè)封膠層18優(yōu)選地由樹脂或硅膠材料所組 成。需特別注意的是,封膠層18屬于選擇性施作。以下以流程圖配合附圖的方式來說明上 述發(fā)光二極管模塊10中各個(gè)構(gòu)件形成的工藝。首先,請(qǐng)同時(shí)參閱圖2以及圖3,圖2為本發(fā)明形成發(fā)光二極管模塊10的流程圖, 其方法能將多個(gè)發(fā)光二極管芯片16封裝在導(dǎo)線架12上,且將多個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)20分別形成于 多個(gè)封膠層18上。在圖2步驟200中所提及的導(dǎo)線架12,其可如圖3所示。導(dǎo)線架12的 主要功能是作為提供多個(gè)發(fā)光二極管芯片16與外部電源的電性連接之用,也就是將多個(gè) 發(fā)光二極管芯片16電性導(dǎo)通于外部銜接的電路板,藉以進(jìn)行多個(gè)發(fā)光二極管芯片16的發(fā) 光控制以及電源供應(yīng)等后續(xù)操作。關(guān)于形成導(dǎo)線架12的制造方法,可為已知技術(shù)中常用來 制造導(dǎo)線架的方法,如化學(xué)蝕刻或是機(jī)械沖壓等。所謂的化學(xué)蝕刻是利用光掩模于導(dǎo)線架材料(如銅合金片、鐵鎳合金片、鋁片等)上形成相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線架圖案,接著再利用蝕刻工 藝以完成導(dǎo)線架的制作;而機(jī)械沖壓的方式則是利用模具對(duì)大片金屬板進(jìn)行沖壓工藝,而 將對(duì)應(yīng)發(fā)光二極管芯片的腳架形狀沖壓成型。導(dǎo)線架12的成型工藝優(yōu)選地為機(jī)械沖壓工 藝。此外,在本發(fā)明的實(shí)施例中,導(dǎo)線架12的設(shè)計(jì)可不限于如圖3所示的結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 端視實(shí)際應(yīng)用而定,舉例來說,導(dǎo)線架12亦可更改設(shè)計(jì)為將多個(gè)圖3所示的導(dǎo)線架并排的 結(jié)構(gòu),而提供多個(gè)發(fā)光二極管芯片16可以用串/并聯(lián)方式電性連接,如此即可讓該些發(fā)光 二極管芯片16以陣列設(shè)置的方式共同發(fā)光,進(jìn)而產(chǎn)生面光源的效果。接著,請(qǐng)同時(shí)參閱圖2以及圖4,在圖2步驟202中所提及的形成多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu) 于導(dǎo)線架上,其可如圖4所示。在發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)中,環(huán)繞于發(fā)光二極管芯片周圍的 反射杯可使入射的發(fā)光二極管光線產(chǎn)生反射,以達(dá)到調(diào)整出光角度以及加強(qiáng)發(fā)光強(qiáng)度的效 果。因此,在利用機(jī)械沖壓工藝形成導(dǎo)線架12之后,多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)14可優(yōu)選地以射出成 型的方式形成在導(dǎo)線架12上。所謂的射出成型工藝是將熱塑性塑膠粒以定量、間歇的方 式,自進(jìn)料漏斗加入,送至加熱管中加熱使熱塑性塑膠粒融化后,透過活塞柱向前推進(jìn),經(jīng) 由噴嘴將熔融的熱塑性塑膠粒射入模具中,等到在模具中的熔融熱塑性塑膠粒冷卻固化之 后,即可形成對(duì)應(yīng)模具內(nèi)部形狀的元件,綜上所述,相較于轉(zhuǎn)移成型工藝中熔融材料緩慢的 流動(dòng)速度,射出成型工藝可利用活塞柱將熔融材料射入模具內(nèi)的方式,進(jìn)而縮短熔融材料 成型的時(shí)間。在本發(fā)明實(shí)施例中,其先將導(dǎo)線架12置入對(duì)應(yīng)多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)14形狀的模 具中,接著,多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)14即可依照上述射出成型的制造流程而成形于模具中并與導(dǎo) 線架12接合。須特別注意的是,為了讓多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)14與導(dǎo)線架12彼此緊密接合,在 成型后的多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)14會(huì)部分包覆住導(dǎo)線架12。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2以及圖5,在圖2步驟204中所提及的多個(gè)發(fā)光二極管芯片分別安 裝于多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)內(nèi),其可如圖5所示。在使用射出成型工藝將多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)14形成 于導(dǎo)線架12上之后,接著就是將多個(gè)發(fā)光二極管芯片16分別安裝于多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)14底 部的導(dǎo)線架12上,并使得多個(gè)發(fā)光二極管芯片16與導(dǎo)線架12電性連接(步驟206)。多個(gè) 發(fā)光二極管芯片16的安裝以及與導(dǎo)線架12電性連接的方法可采用已知技術(shù)中所常見的固 晶工藝,如引線結(jié)合(wire bonding)、倒裝(flip-chip)等。接著,在圖2步驟208中所提及的多個(gè)封膠層分別形成于多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)內(nèi),其可 如圖6所示。透光性材料(如樹脂、硅膠等)被灌注于每一反射杯結(jié)構(gòu)14內(nèi)以形成封膠層 18,藉以封裝位于反射杯結(jié)構(gòu)14內(nèi)導(dǎo)線架12上的發(fā)光二極管芯片16。此外,在灌注透光 性材料的過程中,亦可在透光性材料內(nèi)摻入熒光粉,以達(dá)到混光的效果。如黃色釔鋁石榴石 (Yttrium Aluminum Garnet,YAG)熒光粉在受到藍(lán)光發(fā)光二極管所發(fā)出的藍(lán)光激發(fā)下會(huì)產(chǎn) 生白光。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2以及圖7,在圖2步驟21 0中所提及的放置已封裝有多個(gè)發(fā)光二 極管芯片的導(dǎo)線架于模具中,其可如圖7所示。已封裝有多個(gè)發(fā)光二極管芯片16的導(dǎo)線架 12被置入模具24內(nèi),然后開始執(zhí)行射出成型工藝。最后請(qǐng)參閱圖2以及圖8,在圖2步驟212中所提及的以射出成型的方式從導(dǎo)線架 的第二面注入熱塑性透光材料以形成多個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)及多個(gè)固定結(jié)構(gòu),其可如圖8所示。熔 融的熱塑性透光材料經(jīng)由模具24的注膠口 26而從導(dǎo)線架12的第二面28的側(cè)注入,以充 滿于模具24內(nèi),進(jìn)而在每一封膠層18上形成透鏡結(jié)構(gòu)20以及在相鄰反射杯結(jié)構(gòu)14之間形成固定結(jié)構(gòu)21,也就是說,所形成的透鏡結(jié)構(gòu)20以及固定結(jié)構(gòu)21為一體成型且共同包覆 導(dǎo)線架12,最后只要再將形成有透鏡結(jié)構(gòu)20的導(dǎo)線架12自模具24中取出,如此即可完成 發(fā)光二極管模塊10的制作。此處所提及的第二面28,由圖7、8可知,其可為導(dǎo)線架12的 底面,然第二面28的位置可不限于導(dǎo)線架12的底面,也就是說,在本發(fā)明的實(shí)施例中,熔融 的熱塑性透光材料亦可由非芯片封裝區(qū)注入,如從異于導(dǎo)線架12的第一面22的一面注入, 如此即可避免已知技術(shù)中所提及的熔融材料直接沖擊到芯片而損毀相關(guān)電路配置的情形 發(fā)生,也可以說,模具24的注膠口 26的位置設(shè)計(jì)亦可變更為自導(dǎo)線架12上異于第一面22 的側(cè)面(須與發(fā)光二極管芯片16相距特定距離)注入熱塑性透光材料;更甚至可由無芯片 覆蓋區(qū)的支架區(qū)注入,如可于模具24上注膠口 26的對(duì)面設(shè)置注入口,其中,該注入口需貼 近于支架12,且該注入口與支架12的第一面22的距離小于反射杯14與支架12的第一面 22所形成的高度。此外,在步驟212中所使用的熱塑性透光材料可優(yōu)選地為聚碳酸酯材料 (Polycarbonate,PC)。在步驟212中所述的射出成型工藝由于與步驟202中所提及的射出 成型工藝相似,故于此不再贅述。值得一提的是,上述步驟208為可省略的步驟,請(qǐng)參閱圖9,圖9為透鏡結(jié)構(gòu)20與 固定結(jié)構(gòu)21共同包覆導(dǎo)線架12、反射杯結(jié)構(gòu)14,以及發(fā)光二極管芯片16的部分剖面示意 圖,也就是說,在將多個(gè)發(fā)光二極管芯片16分別安裝于導(dǎo)線架12上的多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)14 內(nèi)之后,可以省略將多個(gè)封膠層18分別形成于多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)14內(nèi)的步驟,而直接將安裝 有多個(gè)發(fā)光二極管芯片16的導(dǎo)線架12置入模具24中,并接著進(jìn)行上述步驟212的射出成 型工藝。如此一來,如圖9所示,多個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)20就會(huì)代替上述多個(gè)封膠層18,而將多個(gè)發(fā) 光二極管芯片16分別封裝于導(dǎo)線架12上的多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)14內(nèi),以收簡(jiǎn)化工藝以及降低 成本的效。接著,請(qǐng)參閱圖10,圖10為本發(fā)明第二實(shí)施例發(fā)光二極管模塊50的部分剖面示意 圖。發(fā)光二極管模塊50包含有導(dǎo)線架52、多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)54、多個(gè)發(fā)光二極管芯片56、多 個(gè)封膠層58、多個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)60,以及隨著多個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)60 —并成型且提供固定效果的多個(gè) 固定結(jié)構(gòu)61。在利用模具射出成型后,每一固定結(jié)構(gòu)61將穿越導(dǎo)線架52,使一體成型的透 鏡結(jié)構(gòu)60與固定結(jié)構(gòu)61共同被固定至導(dǎo)線架52。底下,以如圖17所示的模具66具體說 明透鏡結(jié)構(gòu)60與固定結(jié)構(gòu)61在結(jié)構(gòu)上如何穿越導(dǎo)線架52。簡(jiǎn)單來說,若固定結(jié)構(gòu)61在結(jié)構(gòu)上如圖10所示穿越導(dǎo)線架52時(shí),其是先利用如 圖17所示的模具66使透鏡結(jié)構(gòu)60與固定結(jié)構(gòu)61共同被形成,如圖10所示。需特別強(qiáng)調(diào) 的是,在形成透鏡結(jié)構(gòu)60與固定結(jié)構(gòu)61時(shí),需從導(dǎo)線架52背面(非安裝有發(fā)光二極管芯 片56的表面)注入熱塑性透光材料(即形成透鏡結(jié)構(gòu)60的材料),以避免沖擊到發(fā)光二極 管芯片56及其連接線路,同時(shí)也無須額外安裝透鏡結(jié)構(gòu)60。為了提高亮度,多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)54設(shè)置于導(dǎo)線架52上。多個(gè)發(fā)光二極管芯片56 分別設(shè)置于多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)54中且電連接于導(dǎo)線架52。多個(gè)封膠層58亦分別形成于多個(gè) 反射杯結(jié)構(gòu)54中且分別包覆相對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管芯片56,多個(gè)封膠層58優(yōu)選地由樹脂或 硅膠材料所組成。需特別注意的是,封膠層58屬于選擇性施作。以下以流程圖配合附圖的 方式來說明上述發(fā)光二極管模塊50中各個(gè)構(gòu)件形成的工藝。首先,請(qǐng)同時(shí)參閱圖11以及圖12,圖11為本發(fā)明形成發(fā)光二極管模塊50的流程 圖,其方法能將多個(gè)發(fā)光二極管芯片56封裝在導(dǎo)線架52上且分別形成透鏡結(jié)構(gòu)60于相對(duì)應(yīng)的封膠層58上,在圖11步驟1100中所提及的導(dǎo)線架52,其可如圖12所示。導(dǎo)線架52 的主要功能亦是作為提供多個(gè)發(fā)光二極管芯片56與外部電源的電性連接之用,也就是將 多個(gè)發(fā)光二極管芯片56電性導(dǎo)通于外部銜接的電路板,藉以進(jìn)行多個(gè)發(fā)光二極管芯片56 的發(fā)光控制以及電源供應(yīng)等后續(xù)操作。關(guān)于形成導(dǎo)線架52的制造方法,亦可為已知技術(shù)中 常用來制造導(dǎo)線架的方法,如化學(xué)蝕刻或是機(jī)械沖壓等。同步驟200所述,在步驟1100中, 導(dǎo)線架52的成形工藝優(yōu)選地為機(jī)械沖壓工藝。同理,在本發(fā)明的實(shí)施例中,導(dǎo)線架52的設(shè) 計(jì)可不限于如圖12所示的結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)端視實(shí)際應(yīng)用而定,舉例來說,導(dǎo)線架52亦可 更改設(shè)計(jì)為將多個(gè)圖12所示的導(dǎo)線架并排的結(jié)構(gòu),而提供多個(gè)發(fā)光二極管芯片56可以用 串/并聯(lián)方式電性連接,如此即可讓該些發(fā)光二極管芯片56以陣列設(shè)置的方式共同發(fā)光, 進(jìn)而產(chǎn)生面光源的效果。接著,請(qǐng)同時(shí)參閱圖11以及圖13,在圖11步驟1102中所提及的形成多個(gè)具有至 少一注膠道的反射杯結(jié)構(gòu)于導(dǎo)線架上,其可如圖13所示。在利用機(jī)械沖壓工藝形成導(dǎo)線架 52之后,多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)54可優(yōu)選地以射出成型的方式形成在導(dǎo)線架52上,簡(jiǎn)言之,其是 先將導(dǎo)線架52置入對(duì)應(yīng)多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)54形狀的模具中,接著,多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)54即可 依照如上述所提及的射出成型制造流程而成形于模具中,并與導(dǎo)線架52接合。須特別注意 的是,為了讓多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)54與導(dǎo)線架52彼此緊密接合,在成型后的多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)54 會(huì)部份包覆住導(dǎo)線架52。接著,由圖13以及圖14可知,在每一反射杯結(jié)構(gòu)54兩側(cè)均形成有注膠道64,此 處值得注意的是,多個(gè)注膠道64可于利用射出成型工藝形成反射杯結(jié)構(gòu)54的過程中,通過 模具內(nèi)部形狀的設(shè)計(jì)而同時(shí)形成于反射杯結(jié)構(gòu)54內(nèi),或是可在反射杯結(jié)構(gòu)54形成于導(dǎo)線 架52上之后,再以鉆孔機(jī)械加工技術(shù)形成。此外,如圖14所示,每一注膠道64對(duì)應(yīng)導(dǎo)線架 52的第一面62的第一端P1的孔徑,其小于其對(duì)應(yīng)導(dǎo)線架52的第二面70的第二端P2的孔 徑,可稱之為沉頭孔的注膠道設(shè)計(jì),如此即可在后續(xù)形成透鏡結(jié)構(gòu)60于封膠層58上的步驟 中,使熔融熱塑性透光材料順看注膠道64的相異孔徑的孔洞結(jié)構(gòu),以形成具有相異直徑的 固定結(jié)構(gòu)61,而固定結(jié)構(gòu)61與反射杯結(jié)構(gòu)54的注膠道64的結(jié)合,其可使透鏡結(jié)構(gòu)60與反 射杯結(jié)構(gòu)54的接合更為穩(wěn)固。另一方面,熱塑性透光材料亦可通過注膠道64的第二端P2 的較大孔徑的設(shè)計(jì)而更加容易地注入注膠道64內(nèi)。然注膠道64內(nèi)部的孔徑設(shè)計(jì)可不限于 上述的沉頭孔的設(shè)計(jì),如注膠道64內(nèi)亦可設(shè)計(jì)為均一孔徑,以節(jié)省孔洞成型成本,至于采 用何種孔徑設(shè)計(jì),端視實(shí)際工藝需求而定。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖11以及圖15,在圖11步驟1104中所提及的安裝多個(gè)發(fā)光二極管芯 片于多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)內(nèi),其可如圖15所示。在使用射出成型工藝將多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)54形 成于導(dǎo)線架52上之后,接著就是將多個(gè)發(fā)光二極管芯片56分別安裝于導(dǎo)線架52上的多個(gè) 反射杯結(jié)構(gòu)54內(nèi),并使得多個(gè)發(fā)光二極管芯片56與導(dǎo)線架52電性導(dǎo)通(步驟1106),在步 驟1104中多個(gè)發(fā)光二極管芯片56的安裝方法以及于步驟1106中與導(dǎo)線架52電性連接的 方法亦是采用已知技術(shù)中的固晶工藝,如引線結(jié)合、倒裝等,其安裝流程與上述第一實(shí)施例 中發(fā)光二極管芯片16的安裝方法相似,故于此不再贅述。接著,請(qǐng)同時(shí)參閱圖11以及圖16,在圖11步驟1108中所提及的分別形成多個(gè)封 膠層于多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)內(nèi),其可如圖16所示。透光性材料(如樹脂、硅膠等)被灌注于多 個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)54內(nèi)以形成相對(duì)應(yīng)的封膠層58,藉以將位于反射杯結(jié)構(gòu)54內(nèi)的發(fā)光二極管芯片56封裝在導(dǎo)線架52上,同上所述,在灌注透光性材料的過程中,亦可在透光性材料內(nèi) 摻入熒光粉,以達(dá)到混光的效果。如黃色釔鋁石榴石熒光粉在受到藍(lán)光發(fā)光二極管所發(fā)出 的藍(lán)光激發(fā)下會(huì)產(chǎn)生白光。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖11以及圖17,在圖11步驟1110中所提及的放置已封裝有多個(gè)發(fā)光 二極管芯片的導(dǎo)線架于模具中,其可如圖17所示。已封裝有多個(gè)發(fā)光二極管芯片56的導(dǎo) 線架52被置入模具66內(nèi),然后開始執(zhí)行射出成型工藝。請(qǐng)同時(shí)參閱圖11以及圖18,在圖11步驟1112中所提及的熱塑性透光材料以射出 成型的方式,從導(dǎo)線架的第二面注入反射杯結(jié)構(gòu)的注膠道中以形成透鏡結(jié)構(gòu),其可如圖18 所示。熔融的熱塑性透光材料是經(jīng)由模具66的注膠口 68,從導(dǎo)線架52的第二面70的側(cè)注 入反射杯結(jié)構(gòu)54的注膠道64中,以于多個(gè)封膠層58上分別形成相對(duì)應(yīng)的透鏡結(jié)構(gòu)60,以 及在反射杯結(jié)構(gòu)54的每一注膠道64內(nèi)形成固定結(jié)構(gòu)61,也就是說,透鏡結(jié)構(gòu)60形成于多 個(gè)封膠層58上,而隨著透鏡結(jié)構(gòu)60 —起形成的固定結(jié)構(gòu)61穿越導(dǎo)線架52,且固定于反射 杯結(jié)構(gòu)54的注膠道64內(nèi),藉以使透鏡結(jié)構(gòu)60更為穩(wěn)固地接合于導(dǎo)線架52上。最后再將 形成有透鏡結(jié)構(gòu)60的導(dǎo)線架52自模具66中取出,如此即可完成發(fā)光二極管模塊50的制 作。此處所提及的第二面70,由圖18可知,其可為導(dǎo)線架52的底面,如此即可避免已知技 術(shù)中所提及的熔融材料直接沖擊到芯片而損毀相關(guān)電路配置的情形發(fā)生。此外,上述所使 用的熱塑性透光材料亦可優(yōu)選地為聚碳酸酯材料,而透鏡結(jié)構(gòu)60的射出成型工藝由于與 上述射出成型工藝相似,故于此不再贅述。同第一實(shí)施例所述,上述步驟1108亦可為可省略的步驟,請(qǐng)參閱圖19,圖19為透 鏡結(jié)構(gòu)60包覆發(fā)光二極管芯片56的部分剖面示意圖,也就是說,在將多個(gè)發(fā)光二極管芯片 56分別安裝于多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)54內(nèi)之后,就可以直接將安裝有多個(gè)發(fā)光二極管芯片56的 導(dǎo)線架52置入模具66中,并接著進(jìn)行后續(xù)的射出成型工藝。如此一來,如圖19所示,透鏡 結(jié)構(gòu)60就會(huì)代替上述多個(gè)封膠層58,而將多個(gè)發(fā)光二極管芯片56分別封裝于導(dǎo)線架52上 的反射杯結(jié)構(gòu)54內(nèi),以收簡(jiǎn)化工藝以及降低成本之效。除此之外,由上述可知,本發(fā)明實(shí)施例所提及的透鏡結(jié)構(gòu)成型方法亦可適用于單 顆發(fā)光二極管,舉例來說,請(qǐng)參閱圖20,圖20為本發(fā)明第三實(shí)施例發(fā)光二極管元件100的 部分側(cè)面示意圖。發(fā)光二極管元件100包含有導(dǎo)線架102、反射杯結(jié)構(gòu)104、發(fā)光二極管芯 片106、封膠層108,以及透鏡結(jié)構(gòu)110。反射杯結(jié)構(gòu)104形成于導(dǎo)線架102上。發(fā)光二極 管芯片106則是設(shè)置于反射杯結(jié)構(gòu)104內(nèi)且電連接于導(dǎo)線架102。封膠層108形成于反射 杯結(jié)構(gòu)104內(nèi)且包覆發(fā)光二極管芯片106。透鏡結(jié)構(gòu)110形成于封膠層108上,分別位于 透鏡結(jié)構(gòu)110兩側(cè)的固定結(jié)構(gòu)112穿越導(dǎo)線架102以及反射杯結(jié)構(gòu)104,藉以使透鏡結(jié)構(gòu) 110固定于導(dǎo)線架102上。第三實(shí)施例與第一實(shí)施例以及第二實(shí)施例最大不同之處在于應(yīng) 用方向上的不同,第三實(shí)施例所提供的發(fā)光二極管元件100可優(yōu)選地應(yīng)用于單顆表面粘著 (Surface Mount Device, SMD)發(fā)光二極管上。至于其余步驟,由于其與上述實(shí)施例的制造 步驟相似,為求簡(jiǎn)化,故于此不再贅述,此外,上述實(shí)施例所提及的制造原則亦可適用于第 三實(shí)施例中,如可利用透鏡結(jié)構(gòu)取代封膠層,以將發(fā)光二極管芯片封裝于反射杯結(jié)構(gòu)內(nèi)。相較于已知技術(shù)利用轉(zhuǎn)移成型工藝且使用昂貴的硅膠材料以形成發(fā)光二極管芯 片上方的透鏡的方式,本發(fā)明是利用射出成型工藝,從導(dǎo)線架背面或側(cè)面(非安裝有發(fā)光 二極管芯片的一側(cè))注入低價(jià)位的熱塑性透光材料(如聚碳酸酯,每公斤約900元新臺(tái)幣),而在發(fā)光二極管芯片上方形成聚光透鏡,并利用固定結(jié)構(gòu)穿越或包覆住導(dǎo)線架,使一 體成型的透鏡結(jié)構(gòu)與固定結(jié)構(gòu)共同被固定至導(dǎo)線架。如此,不但可降低發(fā)光二極管透鏡的 成型時(shí)間且無須額外安裝聚光透鏡,同時(shí)亦可避免熔融熱塑性透光材料直接沖擊到發(fā)光二 極管芯片,而導(dǎo)致發(fā)光二極管芯片線路配置損壞的問題。 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例,凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的等同變化與修 飾,皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
一種形成發(fā)光二極管的透鏡結(jié)構(gòu)的方法,其包含有形成導(dǎo)線架;安裝至少一發(fā)光二極管芯片于該導(dǎo)線架的第一面上;電性連接該發(fā)光二極管芯片與該導(dǎo)線架;放置已安裝有該發(fā)光二極管芯片的該導(dǎo)線架于模具中;以及以射出成型的方式經(jīng)由該模具的注膠口,從該導(dǎo)線架上異于該第一面的第二面注入熱塑性透光材料,以形成對(duì)應(yīng)該發(fā)光二極管芯片的透鏡結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其另包含有 形成反射杯結(jié)構(gòu)于該導(dǎo)線架上;以及安裝該發(fā)光二極管芯片于該導(dǎo)線架上的該反射杯結(jié)構(gòu)內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法,其中自該模具的該注膠口所注入的該熱塑性透光材料包 覆該發(fā)光二極管芯片,藉以封裝該發(fā)光二極管芯片于該導(dǎo)線架上。
4.如權(quán)利要求2所述的方法,其另包含有注入封膠層于該反射杯結(jié)構(gòu)內(nèi),藉以封裝該發(fā)光二極管芯片于該導(dǎo)線架上。
5.如權(quán)利要求2或4所述的方法,其中形成該反射杯結(jié)構(gòu)于該導(dǎo)線架上的步驟還包含 形成具有至少一注膠道的該反射杯結(jié)構(gòu)于該導(dǎo)線架上,該熱塑性透光材料經(jīng)由該注膠道以 于該封膠層上形成該透鏡結(jié)構(gòu),且于該注膠道內(nèi)形成用來固定該透鏡結(jié)構(gòu)于該導(dǎo)線架上的 固定結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法,其中該注膠道對(duì)應(yīng)該導(dǎo)線架的該第一面的第一端的孔徑 小于該注膠道對(duì)應(yīng)該導(dǎo)線架的該第二面的第二端的孔徑。
7.一種具有透鏡結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管元件,其包含有 導(dǎo)線架;反射杯結(jié)構(gòu),其設(shè)置于該導(dǎo)線架上;發(fā)光二極管芯片,其設(shè)置于該反射杯結(jié)構(gòu)內(nèi)且電連接于該導(dǎo)線架的第一面;以及 透鏡結(jié)構(gòu),其以射出成型的方式從該導(dǎo)線架上異于該第一面的第二面,接受自模具的 注膠口所傳來的熱塑性透光材料,以對(duì)應(yīng)該發(fā)光二極管芯片而形成。
8.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管元件,其另包含有 封膠層,其形成于該反射杯結(jié)構(gòu)內(nèi)且包覆該發(fā)光二極管芯片。
9.如權(quán)利要求7或8所述的發(fā)光二極管元件,其中該反射杯結(jié)構(gòu)包含注膠道,該熱塑性 透光材料經(jīng)由該注膠道,以于該發(fā)光二極管芯片之上形成該透鏡結(jié)構(gòu),且該發(fā)光二極管模 塊另包含有固定結(jié)構(gòu),其接受從該注膠口所傳來的熱塑性透光材料以于該注膠道內(nèi)形成, 該固定結(jié)構(gòu)是用來固定該透鏡結(jié)構(gòu)于該導(dǎo)線架上。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管元件,其中該注膠道對(duì)應(yīng)該導(dǎo)線架的該第一面的 第一端的孔徑小于該注膠道對(duì)應(yīng)該導(dǎo)線架的該第二面的第二端的孔徑。
11.一種具有透鏡結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管模塊,其包含有 導(dǎo)線架;多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu),其設(shè)置于該導(dǎo)線架上,相鄰反射杯結(jié)構(gòu)于該導(dǎo)線架上相距特定距罔;多個(gè)發(fā)光二極管芯片,其分別設(shè)置于該多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)內(nèi)且電連接于該導(dǎo)線架的第一面上;多個(gè)透鏡結(jié)構(gòu),其以射出成型的方式從該導(dǎo)線架上異于該第一面的第二面,接受自模 具的注膠口所傳來的熱塑性透光材料,以分別形成于該多個(gè)發(fā)光二極管芯片之上;以及多個(gè)固定結(jié)構(gòu),接受自該注膠口所傳來的熱塑性透光材料而形成,該多個(gè)固定結(jié)構(gòu)是 用來固定該多個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)于該導(dǎo)線架上。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管模塊,其另包含有多個(gè)封膠層,其分別形成于該多個(gè)反射杯結(jié)構(gòu)內(nèi)且分別包覆該多個(gè)發(fā)光二極管芯片。
13.如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管模塊,其中自該模具的該注膠口所注入的該熱塑 性透光材料包覆該多個(gè)發(fā)光二極管芯片,藉以封裝該多個(gè)發(fā)光二極管芯片于該導(dǎo)線架上。
14.如權(quán)利要求11或12或13所述的發(fā)光二極管模塊,其中每一反射杯結(jié)構(gòu)包含至少 一注膠道,該注膠道對(duì)應(yīng)該導(dǎo)線架的該第一面的第一端的孔徑小于該注膠道對(duì)應(yīng)該導(dǎo)線架 的該第二面的第二端的孔徑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種形成發(fā)光二極管的透鏡結(jié)構(gòu)的方法及其相關(guān)架構(gòu)。一種對(duì)應(yīng)發(fā)光二極管的透鏡結(jié)構(gòu)的制造方法,其包含有形成導(dǎo)線架、安裝至少一發(fā)光二極管芯片于該導(dǎo)線架的第一面上、電性連接該發(fā)光二極管芯片與該導(dǎo)線架、以及放置已安裝有該發(fā)光二極管芯片的該導(dǎo)線架于模具中。如此,從該導(dǎo)線架背面(非安裝有該發(fā)光二極管芯片的表面)注入熱塑性透光材料,而在射出成型后在該發(fā)光二極管芯片上方形成聚光透鏡,而無須額外安裝聚光透鏡,亦可避免沖擊到該發(fā)光二極管芯片及其連接線路。
文檔編號(hào)F21V17/00GK101852384SQ20091012799
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者梁志隆, 陳原富 申請(qǐng)人:光寶科技股份有限公司;復(fù)盛股份有限公司