TWI258877B - Method of utilizing the surface mount technology to assemble LED light source, and combination of its LED light source and lens lid - Google Patents

Description

1258877 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種發光二極體的組裝方法，特別是 指一種利用表面黏著技術組裝發光二極體光源的方法及其 發光二極體光源與透鏡蓋組合。 【先前技術】 舍光一極體（Light Emitting Diode )具有工作電壓低、 耗電ϊ低、易於集成、驅動簡單、壽命長、體積小、耐衝 擊，且性能穩定等等優點，因此發光二極體於顯示器中已 佔有主導地位。

而目4發光二極體之組裝方式，係先將整顆成形之透 鏡盍與發光晶粒組裝好後，再利用表面黏著技術 Mourn Technology，SMT)將具有鏡頭蓋之發光晶粒固定於 印刷電路板（PCB)上，但由於透鏡蓋係由不耐高溫的光學塑 膠材貝所組成，例如，聚曱基丙烯酸甲酯（pMMA ;耐熱溫 度低於100C )或是聚碳酸酯（PC ;耐熱溫度低於12〇它） :而進行發光晶粒固定於PCB的步驟時，需將發光晶粒之 導電腳以330。。及1.5秒的時間加熱銲接，因此，過高之溫 度將影響透鏡蓋之光學特性。 而另一發光二極體之組裝方式，請參閱圖丨，其組裝步 驟主要包含：提供電路21、設置錫板22、設置導熱膠2: 鈀予助I干剡24、，又置發光二極體25、銲接錫板26及淘 結導熱膠27·，詳細組裝步驟，請參閱圖2八至圖扣。 首先，閱圖2 A，提供一印刷電路板工^，印刷電路相 5 1258877 11上設有相互配合以界定一銲接圖形的銲接遮罩（⑽ mask)lll及印刷電路112 ;參閱圖2B，設置銲錫膏12於印 刷電路112上，並塗佈導熱膠（therma丨c〇nductive g】ue)13於 銲接遮罩11] ’·後施予助銲劑於銲錫膏12上。助銲劑的作 用在於輔助熱傳遞、去除氧化物、降低表面張力，及防止 再氧化，麥閱圖2C，藉由一取置裝置】5自送料帶（圖未示 )中取出並設置一已組裝完成透鏡蓋之發光二極體14於導 熱膠13相對上方，再藉由一熱把（H〇t ba〇銲接裝置μ 熱熔銲錫膏！2,以待銲錫膏12冷卻固化後，使發光二極體 14固著於印刷電路板n。熱把銲接裝置^僅將熱量傳導至 銲錫貧12，並排除直接加熱發光二極體14。 最後凝結（或稱固化）導熱膠13(如圖2〇)。 技術要為複雜而不利於大量生產 里王座且使用導熱膠13的成本 較高。甚至，由於現有高亮度 一 儿厌％九一極體大多數產生的埶 量皆較高’而導熱膠U的導電性及導熱係數皆不如金屬銲 ’故導_ 13之設置將導致影響發光二極體14 ，造成散熱效果不佳，且异湘你m ^ 、、 體14的可靠度。 【發明内容】 因此’本發明之一目的， 技術組装發光二極體光源的方 鏡蓋組合，以簡化製程。 即在提供一種利用表面黏著 法及其發光二極體光源與透 本發明之另一目的 係提供-種利用表面黏著技術组 6 1258877 裝發光二極體光源的方法及其發光二極體光源與透鏡蓋组 合，以改善發光二極體其透鏡蓋之光學特性。 本毛明之又-目的，係提供一種利用表面黏著技術組 裝發光二極體光源的方法及其發光二極體光源與透鏡蓋組 合，以提高發光二極體之導電性及導熱性。 為達上述目的，本發明利用表面黏著技術組裝發光二 極體光源的方法，係以表面黏著技術組襄一發光二極體， 發光二極體包括-發光晶粒及一透鏡蓋，該方法包含下列 步驟：（A)提供-基板；（B)設置一錫膏於基板，(c)設 置，光晶粒於基板；⑼迴鲜，藉由熱炼錫膏使發光晶粒 =著於基板；及⑻組合錢蓋至基板，錢透鏡蓋校準 定位於發光晶粒上；藉以加速及簡化組裝發光二極體之流 程且可改善發光二極體導電及導熱特性。 【實施方式】 、有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可 清楚的呈現。 參閱圖3’係、本發明利用表面黏著技術組裝發光二極體 光源之方法之較佳實施例流程圖’本實施例中係以組裝多 數舍光一極體5為例說明（配合參閱圖4A〜4D) ’然亦可應用 於組裝單-發光二極體5。每-發光二極體5包括一發：晶 粒52及一透鏡蓋53,發光晶粒52係為將晶粒封裝好之;； 光凡件亚具有-封裝基纟52卜每一透鏡蓋53為一半球形 透鏡。而本發明發光二極體光源之組裝步驟包含提供基板 7 1258877 7卜設置鋒錫膏72、施予助銲劑73、設置發光晶粒74、迴 銲75、設置封|膠體76、組合透鏡蓋77、測試發光二極體 7 8及凝結封跋膠體7 9。

洋細步驟呢明，請參閱圖4A，在步驟71中提供一基板 4,基板4為一印刷電路板，並具有一板體4丨及複數分別 疊設於板體41並用以定位的定位元件42，板體41可為金 屬或玻璃纖維材質。且每一定位元件42遠離板體Ο的表 面形成-第—定位孔421，及一界定出一安裝位置422的鮮 接電路。安裝位置422提供—正負電極，安裝位置422可 為以濺鍍、蒸鍍、熱擴散等技術形成於定位元件42表面的 錫墊，或是以印刷電路技術形成於^位元件C表㈣㈣ 〇 請參閱圖4B，在步驟72中設置多數錫膏6於每一安壯 位置422 ’其可藉由網版印刷機（ 衣 從鳥乙方— ^ 4干接電路壓擠 錫1 6至母一安裝位置422之正負電極上。 後進行步驟73施予助銲劑於錫f 6上，助銲劑 在於輔助熱傳遞、去除氧化物、降 氧化。 -表面張力，及防止再 再請配合參閱圖4C，在步驟74中， 未干^菩許上H 错由取置裝置（圖 禾不）叹置發先晶粒52於安裝位置422 、，一 、口 位置422定位。 亚糟由該等安裝 再進行步驟75之迴銲，藉由迴銲裝 膏6使發光晶粒52固著於安裝位置伯上。（圖未示）熱炫錫 請參閱圖4D，步驟76與步驟77均| 疋稽由取置裝置， 8 1258877

^別土佈折射係數與透鏡蓋53相當的多數封裝膠體Μ於 ^光曰曰粒52 ’及組合透鏡蓋53至發光晶粒52。其中，透 鏡褒53係被複數連接件Μ相接，使透鏡蓋Μ呈陣列形式 排列，且每一透鏡蓋53對應每-發光晶粒52,由每一連接 一处往下延伸有一與第一定位孔42 1配合之第一定位柱 1由第疋位柱56對應插設第一定位孔42丨使透鏡蓋 a、刀別杈準疋位於發光晶粒52及基板4相對上方，以使由 光曰曰粒52射出的光線經透鏡蓋53可被導向正確的方向 。其中，為使組裝容易，透鏡蓋53可為_體成形連接的條 ，或面狀透鏡陣列（lens array)，藉由透鏡陣列設計可將透鏡 盍53單一步驟地與全部發光晶粒52組裝，然而在實際應 用上’也可利用取置裝置分別逐—組合各該透鏡蓋53於各 ，發光晶粒52上。此外更佳地，由每—透鏡蓋g往發光 晶粒52更可延伸有一第二定位柱（圖未示）且發光晶粒μ對 應具有一第二定位孔（圖未示），藉第二定位柱插設第二定位 孔，將透鏡蓋53更加對應校準於發光晶粒52，當然，熟習 =項技藝者當知，柱、孔之對應關係可互相調換，但不影 響其功能，此亦為本發明所含範圍。 由於封裝膠體54僅為暫時固定透鏡蓋53，因此在進行 步驟79之前，可先在步驟78中利用測試裝置（圖未示）測試 發光二極體5。藉由分別導通每一安裝位置422之正負電極 ，以測試每一發光二極體5的亮度或發光指向性是否合乎 標準。其測試的詳細步驟及測試裝置的詳細構造為現有的 技術且非本發明重點，故不再贅述。而通過測試的基板4 ⑧ 1258877 ^ 極紅5，即可在步驟79中，利用烘烤裝置（圖未示） 以务外線或紅外線加熱且凝結封裝膠體％，以使透鏡蓋 53固著且不任意脫落。

毛月利用表面黏著技術組裝發光二極體光源的方法 #將發光晶粒52利用迴銲組於基板4上後，再安裝透鏡 _毛光曰曰粒52上，以完成發光二極體$之組裝，由 於，溫的迴銲過程中，並未組裝透鏡i 53，因此，可使透 免於承又回溫之加熱銲接，因此，透鏡蓋53之光學 ^不曰又衫響。且本發明之組裝方法不需習知設置導熱 2 v ^目此製程簡單且可省去使用導熱膠的成本，以 及不曰產生導熱膠影響發光二極體5之散熱之問題產生。 此外，本發明透鏡蓋組合，適用於利用表面黏著技術 與複數發⑽立52固定組裝，發光晶粒52設置於一基板4 j ’透鏡蓋組合包含複㈣料設每—發光隸52的透鏡 蓋53，及複數連接透鏡蓋53使透鏡蓋53呈陣卿式連接 成面狀或條狀的連接件55。藉由將透鏡蓋53設計—體成形 可-人組裝多個透鏡蓋53至發光晶粒52上，增加組裝 效率。不同於以往之發光二極體的單—半球透鏡設計（使用 發光晶粒與半球透鏡事先成形封裝好之發光二極體，再經 過夕逼複雜製程組裝到基板上），利用本發明透鏡蓋組合， 將面狀或條狀透鏡陣列一次大量組裝至發光晶粒52後，經 L田裁刀可得到多數個具有半球透鏡之發光二極體。 相較方、以彺製程，不僅效率快（製程簡化），且成本低（數量 多）。 1258877

’透鏡蓋陣列係一體成形且呈 盍53，且每一透鏡蓋53係對應 透鏡蓋陣列係為條狀或面狀，透 。藉由利用透鏡蓋陣列之設計， 於發光晶粒52上，增加組裝效 陣列形式地連接複數個透鏡蓋 複數個發光晶粒5 2之'，透 鏡蓋53可為一半球形透鏡。 可一次組裝多個透鏡蓋53於 率〇 准以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明] 圖1疋一習知發光二極體的組裝方法的流程方塊圖； 圖2A、2B、2C及2D是習知發光二極體的另一組裝方 法的流程圖， 圖3是本發明利用表面黏著技術組裝發光二極體光源 的方法的流程方塊圖；以及 圖4A、4B、4C及4D是本發明利用表面黏著技術組裝 發光二極體光源的方法的流程圖。 1258877 【主要元件符號說明】 4 ...... …·基板 52…… …發光晶粒 41 ••… 板體 53…… …透鏡蓋 42•…· •…定位元件 54…… …封裝膠體 421 ··· …·第一定位孔 56…… …第 定位柱 422 »… •…安裝位置 55…… •…連接件 C ...... f......... ____/#> j 叙尤一往to 521… •…封裝基座 71〜79. ----步驟

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Claims (1)

1258877 十、申請專利範圍： 1 · 一種利用表面黏著技術組裝發光二極體光源的方、去，適 用於組裝至少一發光二極體，該發光二極體具有一發光 晶粒及一透鏡蓋，該方法包含下列步驟： (A)設置一錫膏於一基板上； (B )設置該發光晶粒於該基板上； (C )熱熔該錫膏使該發光晶粒固著於該某板；以 及 (D)將該透鏡蓋固定於該發光晶粒上。 2. 依據申請專利範圍第！項所述之方法，該步驟（b)前更包 含一施予助銲劑於該錫膏的步驟（E)。 3. 依據申請專利範圍第i項所述之方法，該步驟（d)前更包 含一設置折射係數與該透鏡蓋相當的一封裝膠體於該透 鏡蓋及該發光晶粒之間的步驟（F)。 4·依據巾請專利範圍第3項所述之方法，其中該步驟⑼係 藉由該封裝膠體將該透鏡蓋黏合於該發光晶粒上。 5·依據申請專利範㈣丨項所述之方法，該基板具有至少 一定位孔，該步驟（D)係藉一第一定位柱對應插設於 該第一定位孔使該透鏡蓋校準定位於該基板上。 依j申明專利範圍第i項所述之方法，該發光晶粒具有 二^二定位孔，該步驟（D)係藉一第二定位柱對應插設於 忒第一定位孔使該透鏡蓋校準定位於該發光晶粒上。 依據申％專利範圍第】項所述之方法，該步驟（D)後更包 含一測試該發光二極體的步驟（G)。 13 1258877 8.依據申％專利範圍第7項所述之方法，該步驟⑴）後更包 含一凝結該封裝膠體的步驟（H)。 9·依據申請專利範圍第1項所述之方法，其中該步驟（C)係 藉迴銲製程熱熔該錫膏，使該發光晶粒固著於該基板。 1 〇· —種透鏡蓋組合，適用於利用表面黏著技術與複數發光 晶粒固定組裝，該等發光晶粒設置於一基板上，該透鏡 盖組合包含·· 複數透鏡蓋，對應罩設每一發光晶粒；及 至少一連接件，連接該等透鏡蓋，使該等透鏡蓋呈 陣列形式連接。 11·依據申請專利範圍第10項所述之透鏡蓋組合，其中該等 透鏡蓋係一體成形且呈陣列形式地連接排成面狀。 12.依據申請專利範圍第10項所述之透鏡蓋組合，其中該等 透鏡蓋係一體成形且呈陣列形式地連接排成條狀。 13·依據申請專利範圍第1〇項所述之透鏡蓋組合，更具有複 數往該基板延伸之第一定位柱，該基板具有複數供該等 第一定位柱對應插設的第一定位孔，使該透鏡蓋組合校 準固定於該基板上。 14·依據申請專利範圍第13項所述之透鏡蓋組合，更具有複 數往该等發光晶粒延伸之第二定位桂，每一發光晶粒具 有一供該等第二定位柱對應插設之第二定位孔，使該透 鏡蓋組合校準固定於該等發光晶粒上。 1 5 ·依據申請專利範圍第13項所述之透鏡蓋組合，其中每一 發光晶粒係位於該等第一定位柱之間。 14 1258877 16·依據申請專利範圍第ι〇項所述之透鏡蓋組合，其中每一 透鏡蓋係為一半球形透鏡。 17· —種發光二極體光源，係包括： 一基板； 複數個發光晶粒，係設置於該基板上；以及 至少一透鏡蓋陣列，係設於該複數發光晶粒上，該 透鏡盖陣列係一體成形且呈陣列形式地連接複數個 透鏡盖’且該每一透鏡蓋係對應該複數個發光晶粒 之一° ，其中 ，係可 18·依據申請專利範圍第17項所述之發光二極體光源 该透鏡盍陣列係為條狀及面狀其中之一。 19·依據申請專利範圍第17項所述之發光二極體光源 應用於一背光模組。 20.依據中請專利範圍第17項所述之發光二極體光源，其中 該每一透鏡蓋係為一半球形透鏡。 ^ 15