CN101303982A - 表面黏着型发光二极管的支架组件制造方法及结构 - Google Patents

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Abstract

一种表面黏着型发光二极管的支架组件制造方法及结构，其中该结构包括有一板片及一发光二极管基板。板片具有数个支撑区，及数个分别定位于支撑区的光学透镜体，发光二极管基板具有一金属板片单元，及数个各形成于金属板片单元中的表面黏着型的发光二极管单元，其中，将板片结合于金属板片单元，使每一光学透镜体可分别组合于相对应的发光二极管单元。经由前述，使得大量生产化的光学透镜体能一次性地同时组合及定位于相对应的发光二极管单元上，能大幅提升制造过程的生产效率/益，及提升制造过程上的便利性。

Description

表面黏着型发光二极管的支架组件制造方法及结构
技术领域
本发明涉及一种发光二极管的支架组件设计，尤其涉及一种表面黏着型发光二极管的支架组件制造方法及结构，以供大量生产化的光学透镜体能一次性地同时组合及定位于相对应的发光二极管单元。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)于近几年来已成为一种指针性的照明构件，其具有无须暖灯时间、反应速度快、体积小、耗电量低、低污染、高度高、寿命长等的优良特性，已逐渐取代目前所使用的灯具、交通号志、广告招牌或背光模块等的照明。
一般来说，发光二极管的组成，可于一表面黏着型(Surface Mount Device，SMD)二极管支架(或可称引线架)内，进行固芯、引线焊接及封胶作业，从而构成一表面黏着型发光二极管，而二极管支架制造流程和固芯作业等的制程作业，在业界里通常是如下列的步骤所示：
(a)冲压一金属板片，令金属板片中成型有数个引线区，而每一引线区中皆可具有二互不连通的金属支架；即冲压作业。
(b)射出成型绝缘性的胶体，使金属板片的每一引线区中分别成型有胶体并同时固接金属支架，且令胶体成型有一内凹的功能区，和金属支架由功能区中由内而外地延伸至胶体外部；即射出作业。为此，于金属板片中可构成为数众多的表面黏着型二极管支架。
(c)进行固芯作业，将金属板片中的每一引线区分别固接有发光二极管芯片，其固接于胶体的功能区中的一金属支架上。
(d)进行引线焊接作业，将每一发光二极管芯片各连接有二导线，并将二导线连接至二金属支架上。
(e)进行封胶作业，将每一胶体的功能区中填充有一可透光性的环氧树脂，以覆盖发光二极管芯片及导线。
经上述的作业步骤，可于金属板片中成型有数量众多地表面黏着型发光二极管，且其可分别由金属板片上轻易脱落/切除，从而提供焊接于所欲组装的产品内，以达到大量化生产的目的。另外，为了使发光二极管的发光亮度均匀化，因此，会进一步在发光二极管上增设有一光学透镜(lens)，其具有聚光效用的光学对象，当发光二极管芯片所释放出的光线，其穿射过光学透镜时，可达到聚光的效果，令发光二极管的发光亮度能够更加均匀化，亮度更加提升。
上述的光学透镜，其在现有技艺的制程作业中，通常在业界里是先行制造出或购买大量单颗型式的光学透镜，进而将金属板片固定于一机台上，再由机台上的机械手臂，以分别抓取每一颗光学透镜，将其先组装于上述的金属板片上的发光二极管上，使两者先相互地结合，再利用点胶的方式，将光学透镜能和发光二极管相互黏着固定，之后，再由金属板片上将完成整体流程作业所构成的发光二极管取下，从而能加以组装于产品内。
上述的方式虽可将光学透镜结合于发光二极管上，但单颗型式的组装方式，生产速度较慢，进而无法达到快速生产的目的，对于此段的制程作业来说，将使得生产效率/益降低(即产能速度较低)，且机台上的定位设计等也必须设计精准，才能将光学透镜准确地结合于发光二极管上，否则将易产生瑕疵品，易增高此段的制程作业上的瑕疵率，从而造成机台设备的设计、运作上也相对地较为困难化，对于制造业者来说无疑是一大困扰，从而造成制程上的不便之处。
发明内容
本发明的目的，在于提出一种表面黏着型发光二极管的支架组件制造方法及结构，由一板片中能加以形成为数众多的光学透镜体，再使板片结合于一二发光二极管基板的金属板片单元上，令大量生产化的光学透镜体能一次性地同时组合及定位于相对应的一发光二极管单元上，以大幅提升此段制程作业的生产效率/益，及提升制程上的便利性。
为实现上述的目的，本发明提供一种表面黏着型发光二极管的支架组件制造方法，其包括下列步骤：
提供一板片，并将该板片成型有数个支撑区；
成型数个光学透镜体，将上述的板片的每一支撑区中分别固接有该光学透镜体；
提供一发光二极管基板，其包含一金属板片单元，及数个各形成于该金属板片单元中的表面黏着型的发光二极管单元；以及
将上述的板片与上述的发光二极管基板相互地结合，使所述的板片结合于所述的金属板片单元，从而将所述的光学透镜体分别组合于相对应的发光二极管单元。
为实现上述的目的，本发明并同时提供一种表面黏着型发光二极管的支架组件结构，包括：一板片，其具有数个支撑区，及数个分别定位于该等支架区的光学透镜体；以及一发光二极管基板，其具有一金属板片单元，及数个各形成于该金属板片单元中的表面黏着型的发光二极管单元；
其中，上述的板片结合于上述的金属板片单元，使每一光学透镜体分别组合于相对应的发光二极管单元。
本发明的功效在于，由板片中加以形成为数众多的光学透镜体，进而利用板片结合于发光二极管基板的金属板片单元上，令大量生产化的光学透镜体能一次性地同时组合及定位于相对应的发光二极管单元上，以大幅提升此段制程作业的生产效率/益，及提升制程上的便利性，进而也大幅降低此段制程的瑕疵率。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明的步骤流程图；
图2为本发明中板片成型光学透镜的立体示意图；
图3为本发明中发光二极管基板的立体示意图；
图4为本发明中发光二极管基板的另一实施例的立体示意图；
图5为本发明中板片、光学透镜体和发光二极管基板的立体分解示意图；
图6为本发明中板片、光学透镜体和发光二极管基板的立体组合示意图；
图7为本发明中板片、光学透镜体和发光二极基板的平面分解示意图。
图8为本发明中发光二极管基板的再一实施例的立体分解示意图；
图9为本发明中发光二极管基板的再一实施例的立体组合示意图；
图10为本发明中发光二极管单元的再一实施例的剖视示意图。
其中，附图标记
板片            1
支撑区          11           支脚          12
光学透镜体      2
第一定位部      21
发光二极管基板  3
金属板片单元    30
金属板片        31          引线区        311
金属支架        312         固芯座        313
第一金属板片    31a         第一引线区    311a
固芯座          312a        第二金属板片  32a
第二引线区      321a        金属支架      322a
发光二极管单元  40
胶体            41          功能区        411
第二定位部      412
发光二极管芯片  42          导线          43
封胶层          44
黏胶            50
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请先参阅图1至图3所示，本发明提供一种表面黏着型发光二极管的支架组件制造方法及其结构，其中该制造方法包括下列的步骤：
(A)提供一板片1，其成型有数个等距排列化的支撑区11，而每一支撑区11各成型具有相对设置的支脚12以一体连结于板片1。
该板片1可为金属片，并可为金属薄料片，以可使用连续冲压的技术方式以成型每一支撑区11和支脚12。当然，板片1也可为非金属材料，并利用其它的加工方式，如以塑料射出的方式，以成型所述的支撑区11和支脚12，但最佳的实施例使用金属薄料片和连续冲压的技术方式，可达到快速生产的目的。其中，每一支脚12可冲压呈弯折状，或水平等的状态，在本发明的附图中以弯折为例。
(B)成型数个光学透镜体2，将板片1的每一支撑区11中的支脚12各固接有一光学透镜体2，其具有聚光效果的光学件。
每一光学透镜体2可经由以射出成型的方式，从而各固接于所述的支脚12上，或可系经由浇铸成型的方式，而固接于相对应的支脚12上。另，光学透镜体2可为实心体，或可由下而上地凹设形成有凹穴(图略)，进而使得光学透镜体2内部呈一空心体，而每一光学透镜体2的材质可由硅胶所制成，或可由任何已知光学塑料所制成。
(C)提供一发光二极管基板3，其包含有一金属板片单元30，及数个各形成于该金属板片单元30中的表面黏着型的发光二极管单元40。
其中，所述的金属板片单元30可为单片式金属板片(即一个)所构成，其可经过如下列所述的步骤所构成：
(一)冲压成型作业，将一金属板片31形成数个引线区311，及每一引线区311中皆具有互不连通的金属支架312，且一体连结于金属板片31。
(二)射出成型作业，射出绝缘性的胶体41，以分别固接所述的金属支架312，而每一胶体41的一端面皆形成有一内凹的功能区411，且每一金属支架312分别由功能区411中向外延伸至胶体41外部。其中，胶体41的材质可为如聚邻苯二甲酰胺(Polyphthalamide，PPA)，或其它任何已知的热塑性树脂。
(三)固芯作业，将发光二极管芯片42分别固接于胶体41的功能区411中，其可固接于一金属支架312的表面上。其中，发光二极管芯片42的数量可依实际的需求而设，如一个、三个等的数量，在图中以一个为例。
(四)引线焊接作业，可于每一发光二极管芯片42上各连接有二导线43，且将二导线43各连接至互不连通的金属支架312上。
经由上述的步骤，使得金属板片单元30中具有数个表面黏着型的发光二极管单元40，而每一发光二极管单元40乃分别包含一胶体41、数个金属支架312、至少一发光二极管芯片42及导线43，而金属支架312乃由金属板片31所成型；另外，在引线焊接作业的步骤后，可更进一步具有一步骤：
(五)封胶作业，在每一胶体41的功能区411中，填充有一可透光性的封胶层44，如环氧树脂、硅胶或任何已知的热塑性树脂，以将发光二极管芯片42及导线43覆盖。
再由上述的步骤(五)，也可构成一所述的发光二极管基板3，进而使得每一发光二极管单元40还进一步包括一封胶层44。
另外，如图4所示，上述的金属板片单元30可作进一步变化，其主要不同处在于：当冲压成业时可进一步于每一引线区311中各形成一固芯座313及数个以上的金属支架312，固芯座313与每一金属支架312间隔相邻而互不连通，在射出成型作业时，胶体41同时固接金属支架312及固芯座313，且固芯座313顶端面显露于功能区411中，而发光二极管芯片42可固接于固芯座313的顶端面上，并连接导线43至金属支架312上，之后并可进行上述的封胶作业，进而可构成另一种型式的发光二极管基板3。
当完成上述射出成型作业的步骤后，可将金属支架312从金属板片单元30切断及适当地弯折，使金属支架312与金属板片单元30分离，但此时发光二极管单元40的胶体41仍可继续支撑于金属板片单元30中(如图4)。
(D)接着，如图5及图6所示，将板片1与发光二极管基板3以上、下相互地结合，令板片1结合于金属板片单元30上，从而使得板片1中的每一光学透镜体2可分别组合于相对应的发光二极管单元40的发光二极管芯片42上方处。
其中，板片1和发光二极管基板3的结合方式，可由如机械力的外力压合方式，从而将板片1和发光二极管基板3以上、下地相互结合。然而为了有效增加板片1和发光二极管基板3两者之间的组合性及定位性的目的，可于板片1和发光二极管基板3的金属板片单元30上分别成型有如相互对应的定位孔及定位凸点(图略)等的结构形态设计。
由上述，当板片1和发光二极管基板3相互结合时，由所述的定位凸点能卡入定位孔中，即可令板片1和发光二极管基板3稳固地定位及组合，同时，进而令每一光学透镜体2能准确地组合于发光二极管单元40上。
此外，值得一提的是，本发明的光学透镜体2的外型形态，其会依照发光二极管单元40的外型而设计，在图2中的光学透镜体2的外型，依照图4中的发光二极管单元40的外型而设计，不同的发光二极管单元40的外型，如四方型、多边型等，当然可设计出不同外型形态的光学透镜体2，本发明不加以限制光学透镜体2和发光二极管单元40的外型形态。
另外，请再参阅图5及图6，每一光学透镜体2及每一发光二极管单元40可进一步成型有相互组接固定的第一定位部21及第二定位部412，如光学透镜体2的第一定位部21可为一凸块，其可由光学透镜体2侧缘水平延伸所形成，而第二定位部412可为一凹口，其可由胶体41一端面向内凹设所形成，以使得第一定位部21卡入第二定位部412，即凸块可卡入凹口中，进一步提供光学透镜体2和发光二极管单元40能稳固地相互定位及组合。此外，所述的凸块和凹口也是可互换地各形成于胶体及光学透镜体中(图略)，即胶体的顶端面可向上突伸形成凸块，而光学透镜体的底端面可向上凹设形成凹口，将胶体的凸块卡入光学透镜体的凹口中即可达到相同的目的。
另，在本发明的制造方法中，可进一步包括提供一点着有黏胶50的步骤(E)，其可于该步骤(D)之后，或可于该步骤(D)之前皆可，利用黏胶50以人工或机械的方式，各形成于每一发光二极管单元40的胶体41上/中，进而由黏胶50供每一光学透镜体2固着于胶体41上(如图7)。
更进一步地细说，若点胶作业于该步骤(D)之前，可将黏胶50适当地点着于发光二极管单元40的胶体41上/内(如功能区411中)，之后，在黏胶50尚未硬化前，再将板片1和发光二极管基板3相互结合后，进而使得发光二极管单元40与光学透镜体2组合，当黏胶50硬化时，即可使光学透镜体2稳固地黏合于发光二极管单元40上，避免有脱落的虞。
若点胶作业于该步骤(D)之后，当板片1和发光二极管基板3结合之后，即可将黏胶50适当地点着于胶体41和光学透镜体2相结合的适当位置处，黏胶50硬化后，从而将光学透镜体2稳固地黏合于发光二极管单元40上。
另外，值得一提的是，请再参阅图1、及图8至图10所示，该步骤(C)所提供的金属板片单元30也可为多数片式金属板片(即二个以上)所构成，其可如下列所述的步骤所构成：
(1)冲压成型作业，将一第一金属板片31a形成有数个第一引线区311a，及每一第一引线区311a中皆连结具有一固芯座312a。
(2)冲压成型作业，将一第二金属板片32a形成有数个第二引线区321a，及每一第二引线区321a中皆具有数个互不连通的金属支架322a，其数量依实际需求而成型，可为二个、四个、六个等的数量。
(3)结合作业，将第一金属板片31a及第二金属板片32a相互结合，使每一第一引线区311a及每一第二引线区321a各对应结合，令每一固芯座312a与每一金属支架322a间隔相邻，而互不连通。
(4)射出成型作业，如同之前所述的方式，射出绝缘性的胶体41，而胶体41同时固接固芯座312a及金属支架322a，每一胶体41的一端面也形成有一内凹的功能区411，且固芯座312a的顶端面显露于功能区411中，每一金属支架322a也由功能区411中向外延伸至胶体41外部。其中，固芯座312a的底端面可显露于胶体41的底部外，即固芯座312a相对的两端面(顶、底)可分别显露于功能区411中及胶体41外。
(5)固芯作业，在固芯座312a的顶端面上固接有发光二极管芯片42，其数量可依实际需求而设，如可设三个不同发光颜色的芯片(如R、G、B)，依此，金属支架322a的数量即可为六个的设置。
(6)引线焊接作业，可在每一发光二极管芯片42上各连接有二导线43，且将二导线43各连接至相对应的二金属支架322a上。
经由上述的步骤，也可构成另一种型式的发光二极管基板3，使得金属板片单元30中具有数个发光二极管单元40，而每一发光二极管单元40乃分别包含一胶体41、数个金属支架322a、一固芯座312a、一个以上的发光二极管芯片42及导线43，而固芯座312a和金属支架322a乃分别由金属板片单元30的第一及第二金属板片31a、32a所成型；此外，在引线焊接作业的步骤后，可更进一步具有一步骤：
(7)封胶作业，在每一胶体41的功能区411中，填充有一可透光性的封胶层44，如环氧树脂、硅胶或任何已知的热塑性树脂，以覆盖发光二极管芯片42及导线43。
再由上述的步骤(7)，也可构成所述的发光二极管基板3，而使得每一发光二极管单元40更进一步包括一封胶层44。
据此，经由上述的步骤即可构成本发明的支架组件结构，以包括有上述的板片1及发光二极管基板3，而板片1中具有所述的支撑区11、支脚12和光学透镜体2，发光二极管基板3则具有所述的金属板片单元30和发光二极管单元40。另外，金属板片单元30及发光二极管单元40当然具有于上述中的构造。
综合上述的说明，本发明在板片1中加以形成为数众多的光学透镜体2，进而利用板片1结合于发光二极管基板3的金属板片单元30上，令大量生产化的光学透镜体2能一次性地同时组合及定位于相对应的发光二极管单元40上，以大幅提升此段制程作业的生产效率/益，及提升制程上的便利性，进而也大幅降低此段制程的瑕疵率。
其次，本发明的光学透镜体2以硅胶的材质所制成，其具有耐高温的特性，约可超过260℃以上的高温，进而避免因受温度的影响，使得光学透镜体2发生质变，而降低发光二极管单元40的出光效率，即避免因受温度的影响，使光学透镜体2聚光效果变差。再者，当光学透镜体2为实心体时，可提升发光二极管单元40的聚光效果，当为空心体时，其是比较容易降低发光二极管单元40的聚光效果。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (20)

1、一种表面黏着型发光二极管的支架组件制造方法，其特征在于，包括下列步骤：
提供一板片，并将该板片成型有数个支撑区；
成型数个光学透镜体，将上述的板片的每一支撑区中分别固接有该光学透镜体；
提供一发光二极管基板，其包含一金属板片单元，及数个各形成于该金属板片单元中的表面黏着型的发光二极管单元；以及
将上述的板片与上述的发光二极管基板相互地结合，使所述的板片结合于所述的金属板片单元，从而将所述的光学透镜体分别组合于相对应的发光二极管单元。
2、根据权利要求1所述的表面黏着型发光二极管的支架组件制造方法，其特征在于，该板片为金属片，其以冲压的方式成型每一支撑区，且于每一支撑区中各成型有相对设置的支脚。
3、根据权利要求2所述的表面黏着型发光二极管的支架组件制造方法，其特征在于，该等光学透镜体各固接于相对应的支脚。
4、根据权利要求1所述的表面黏着型发光二极管的支架组件制造方法，其特征在于，该等光学透镜体以射出成型的方式，将该等光学透镜体各成型固接于每一支撑区中。
5、根据权利要求1所述的表面黏着型发光二极管的支架组件制造方法，其特征在于，该金属板片单元为一金属板片，该等发光二极管单元分别包含：
数个金属支架，其由该金属板片以冲压成型所形成；
一胶体，以射出成型固接该等金属支架，且一端面具有一内凹的功能区，该等金属支架各由该功能区中向外延伸至该胶体外，该胶体与上述的光学透镜体组合；以及
至少一发光二极管芯片，固接于该功能区的金属支架上，且该发光二极管芯片连接有导线至所述的金属支架。
6、根据权利要求5所述的表面黏着型发光二极管的支架组件制造方法，其特征在于，该胶体的功能区中更进一步具有一可透光性的封胶层，将该发光二极管芯片及该导线覆盖。
7、根据权利要求1所述的表面黏着型发光二极管的支架组件制造方法，其特征在于，该金属板片单元具有一第一及第二金属板片，该第一及第二金属板片相互地结合，该等发光二极管单元分别包含：
一固芯座，其由该第一金属板片以冲压成型所形成；
数个金属支架，其由该第二金属板片以冲压成型所形成，且该第一及第二金属板片相互结合后，该固芯座与该等金属支架间隔相邻；
一胶体，以射出成型固接该固芯座及该等金属支架，且一端面具有一内凹的功能区，该固芯座的顶端面显露于该功能区中，该等金属支架各由该功能区中向外延伸至该胶体外，该胶体与上述的光学透镜体组合；以及
一个以上的发光二极管芯片，固接于该固芯座的顶端面，且该发光二极管芯片连接有导线至所述的金属支架。
8、根据权利要求7所述的表面黏着型发光二极管的支架组件制造方法，其特征在于，该胶体的功能区中更进一步具有一可透光性的封胶层，将该发光二极管芯片及该导线覆盖。
9、根据权利要求1所述的表面黏着型发光二极管的支架组件制造方法，其特征在于，更进一步包括一将该等发光二极管单元点着有黏胶的步骤，其在该板片与该发光二极管基板相互结合的步骤前，当所述的发光二极管单元与所述的光学透镜体组合后，该黏胶将该光学透镜体固着于该发光二极管单元。
10、根据权利要求1所述的表面黏着型发光二极管的支架组件制造方法，其特征在于，更进一步包括一将该等发光二极管单元点着有黏胶的步骤，其在该板片与该发光二极管基板相互结合的步骤后，该黏胶点着于该发光二极管单元和该光学透镜体相结合处，将该光学透镜体固着于该发光二极管单元。
11、一种表面黏着型发光二极管的支架组件结构，其特征在于，包括：
一板片，其具有数个支撑区，及数个分别定位于该等支撑区的光学透镜体；以及
一发光二极管基板，其具有一金属板片单元，及数个各形成于该金属板片单元中的表面黏着型的发光二极管单元；
其中，上述的板片结合于上述的金属板片单元，使每一光学透镜体分别组合于相对应的发光二极管单元。
12、根据权利要求11所述的表面黏着型发光二极管的支架组件结构，其特征在于，该等支撑区中各具有相对设置的支脚，其一体连结于该板片，该等光学透镜体各固接于相对应的支脚。
13、根据权利要求11所述的表面黏着型发光二极管的支架组件结构，其特征在于，该等光学透镜体为硅胶制成件。
14、根据权利要求11所述的表面黏着型发光二极管的支架组件结构，其特征在于，该等光学透镜体为实心体。
15、根据权利要求11所述的表面黏着型发光二极管的支架组件结构，其特征在于，该等发光二极管单元分别包含：
一胶体，其一端面具有一内凹的功能区，该胶体与该光学透镜体相组合；
数个金属支架，互不连通的固接于该胶体中，且各由该功能区中向外延伸至该胶体外部，该等金属支架由该金属板片单元所成型；以及
至少一发光二极管芯片，固接于该功能区的金属支架上，且该发光二极管芯片连接有导线至所述的金属支架。
16、根据权利要求15所述的表面黏着型发光二极管的支架组件结构，其特征在于，该胶体的功能区中更进一步具有一可透光性的封胶层，其覆盖该发光二极管芯片及该导线。
17、根据权利要求11所述的表面黏着型发光二极管的支架组件结构，其特征在于，该等发光二极管单元分别包含：
一胶体，其一端面具有一内凹的功能区，该胶体与该光学透镜体相组合；
一固芯座，固接于该胶体中，且该固芯座的顶端面显露于该功能区中，该固芯座由该金属板片单元所成型；
数个金属支架，互不连通的固接于该胶体中，且各由该功能区中向外延伸至该胶体外部，并与该固芯座间隔相邻，该等金属支架由该金属板片单元所成型；以及
一个以上的发光二极管芯片，固接于该固芯座的顶端面，且该发光二极管芯片连接有导线至所述的金属支架。
18、根据权利要求17所述的表面黏着型发光二极管的支架组件结构，其特征在于，该胶体的功能区中更进一步具有一可透光性的封胶层，其覆盖该发光二极管芯片及该导线。
19、根据权利要求17所述的表面黏着型发光二极管的支架组件结构，其特征在于，该固芯座的底端面显露于该胶体外。
20、根据权利要求11所述的表面黏着型发光二极管的支架组件结构，其特征在于，该等发光二极管单元和该等光学透镜体相结合处进一步分别具有黏胶，该黏胶供该光学透镜体固着于该发光二极管单元。
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