具反射及導體金屬層的塑料導線架結構的製作方法
2023-06-20 10:09:51 2
專利名稱：具反射及導體金屬層的塑料導線架結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發光二極體的導線架，尤其涉及一種具反射及導體金 屬層的塑料導線架結構，以簡化工藝、且能降低成本，進一步並可增進其反射 效率與增加導線面積，以構成 一 高導熱效果的導線架結構。
背景技術：
現有的發光二極體導線架，普遍現有以導電材質的料片為主(如銅、銅合 金或鋁等)，經過衝壓形成導線架的胚料，隨後以電鍍處理，在導線架胚料表面 電鍍一層具有高導電性的金屬層(如錫、銀、金等)，隨後利用嵌入式射出成型技 術(Insert Molding),形成杯狀的發光二極體導線架，但所述杯狀導線架的反射區 域^法有效提供金屬層的反射效果。此外，也有以雷射直接活化(Laser Direct Structuring , LDS)工藝應用於發 光二極體的導線架上，此工藝缺點為需使用雷射直接活化工藝專用材料，此材 料射出後，其電極與反射區域使用雷射進行表面活化，因雷射會使表面粗糙化， 且雷射的面積過大，在斜面上因其雷射有角度與工藝時間等限制，以及雷射活 化後的粗糙度會導致其原先設計的反射角度與反射亮度有所差異，另，3D立體 雷射加工設備昂貴，加工時間太長，成本費用過高。再者，現有者另外還有以低溫共燒多層陶瓷(Low-Temperature Co-fired Ceramics, LTCC),因為陶瓷與矽的材質類似，可與晶片連接，其導熱及耐熱系 數均很好，但低溫共燒多層陶瓷需在900度左右的溫度進行燒結，其具有收縮 性不同的現象，易增加電性變動因素，且陶資工藝成本昂貴，大量生產成本下 降不易。另外雖有業者考慮以雙料射出技術來製作導線架，但在現有的雙料射出技 術中，分別有PCK法與SKW法兩種方式，其中PCK法的工藝方式為在第一次 射出成型時，使用可電鍍且經由觸媒化修正過的塑料，在第二次射出成型時， 使用不可電鍍的塑料製作，元件的表面隨後蝕刻活化與金屬化。至於SKW法的工藝方式為在第一次射出成型時使用可電鍍的塑料，隨後蝕刻第一次射出成型 的塑料表面，並且以鈀(Pd)將表面活化，將元件置於模具內，且執行第二次射出 成型，之後將元件的表面金屬化。此兩種方法在於極細微的線路加工上因為雙 料射出工藝而有所限制，並無法有效形成極細微的線路。換言之，現有的發光二極體導線架或因工藝複雜，而無法降低其製作成本， 又或因雷射活化後使表面粗糙，而導致無法達到原先設計的反射角度與反射亮 度，進而影響到其反射效率，且無法適用於微米化的絕緣線路圖樣中，因此如 何提供一種兼具易於製作、低成本及高反射率等特性的導線架，是目前業界的 當務之急。因此，本發明人針對前述現有導線架的問題深入探討，並通過多年從事相 關產業的研發與製造經驗，積極尋求解決之道，經不斷努力的研究與試作，終 於成功的開發出具反射及導體金屬層的塑料導線架結構，以解決現有導線架工 藝複雜、反射效率與導熱、導電等問題所造成的不便與困擾。發明內容本實用新型的目的即在於提供一種反射及導體金屬層的塑料導線架結構， 以提升反射效率，且能自由設計細微的絕緣線路圖樣。本實用新型的次一目的在於提供一種具反射及導體金屬層的塑料導線架結 構，以筒化工藝，且能大量製作，以降低其製作成本。可達成上述實用新型目的的具反射及導體金屬層的塑料導線架結構，包括有 一含金屬觸媒的塑料或含有機物的塑料的基座，所述基座外周緣形成有一 呈交錯無金屬觸媒塑料或無有機物塑料的載體，又基座更於頂面往下傾斜形成 一反射面，再者基座表面沉積有一化學銅或鎳金屬層的介面層，也再利用雷射 技術剝離部份介面層以形成一絕緣線路，再使用電鍍或化學及化學沉積銅、鎳、 銀或金等金屬層，形成具反射金屬層的塑料導線架結構。 本實用新型的製備方法依序包含下列步驟一雙料射出步驟，其以精密加工製造雙料射出模具，由摻雜包含金屬觸媒 的塑料或含有機物的塑料形成一基座，並同時與無金屬觸媒塑料或無有機物塑 料形成有一緊附於基座的載體，且基座於頂面往下傾斜形成一反射面，以構成 一導線架胚料；一化學鍍法步驟，其在前述雙料射出步驟產生一導線架胚料後，隨後進行局部表面活化的電鍍或化學浴前處理，並於基座表面以化學鍍法沉積一化學銅 或化學鎳的介面層；一雷射絕緣步驟，其在完成介面層的鍍設沉積後，利用雷射技術進行局部的介面層的剝離以形成一絕緣線路；一電鍍或化學步驟，在形成絕緣線路的介面層上，再利用電鍍或化學及化 學沉積銅、鎳、銀或金等金屬層在基座上，以完成具反射及導體金屬層的塑料 導線架結構製作。與現有技術相比，通過本實用新型前述技術手段的展現，使得本實用新型 能有效簡化其工藝，並降低製作成本，且不影響原先設計的反射角度與反射亮 度，有效提升其反射效率，且增加導熱面積可有效提升導熱效果，並能自由設 計細微的絕緣線路圖樣，使本實用新型在產生效能、反射效果及設計多樣化等 方面較現有技術更具功效增進。
圖1為本實用新型的塑料導線架結構的外觀示意圖，用以說明所述金屬導線架的構成及其相對關係；圖2為所述塑料導線架的T S MP L工藝的製備流程方塊示意圖； 圖3為所述塑料導線架的SSPL工藝的製備流程方塊示意圖； 圖4為本實用新型的基座的外觀示意圖； 圖5為本實用新型的載具的外觀示意圖；圖6為本實用新型的塑料導線架在雙料射出步驟後的外觀示意圖；圖7為所述塑料導線架在化學鍍法步驟後的外觀示意圖；圖8為所述雷射進行局部的介面層的剝離以形成一絕緣線路的外觀示意圖；以及圖9為所述塑料導線架在電鍍或化學步驟後的外觀示意圖。
具體實施方式
請參閱圖1，本實用新型所提供的具反射及導體金屬層的塑料導線架結構， 主要包括有有一含金屬觸媒的塑料或含有機物的塑料的基座10，所述基座IO 外周緣形成有一呈交錯連貫的載體嵌槽11，所述載體嵌槽11由基座IO—側部 分延伸至底部後再部分延伸至基座10的另一側，並利用兩次射出技術在基座10的載體嵌槽11內形成無金屬觸媒塑料或無有機物塑料的載體20,又基座10更 在頂面往下傾斜形成一反射面15與供設置發光二極體的容置空間16，此反射面 15(即俗稱的反射杯)的角度可自由設計，所述頂面與所述反射面15界定的夾角 是介於15度 85度之間，依不同發光需求設計反射面15角度，為提升發光二極 管發光效率，再者基座IO表面沉積有一化學銅或化學鎳金屬的介面層30,也再 利用雷射技術剝離部份介面層30形成絕緣線路40,使絕緣線路40與載體20連 接後，並經由絕緣線路40與基座10兩側部分的載體20將基座10區隔形成正 極161與負極162,同時將容置空間16區隔形成正極161與負極162,以電鍍 或化學及化學沉積在反射面15的沉積高反射率金屬(如銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)、 金(Au)、鉻(Cr)等金屬)提高反射率及導體，絕緣線路，進而形成一種可自由設 計導電線路以及反射及導體金屬層50的塑料導線架結構，以此技術所製作的發 光二極體導線架，具有不限數量多寡，可自由設計導線架的基座IO反射面15 形狀，可供多顆發光二極體並排使用，且利用電鍍或化學的高利用率沉積介面 層30,具有降低成本且可提供優異電子性能，以及高反射、高導熱面積特性的 優點。
至於本實用新型塑料導線架結構的製備方法的較佳實施例，其如圖2所示， 其依序包含一雙料射出步驟Sl、 一化學鍍法步驟S2及一雷射絕緣步驟S3與一 電鍍或化學步驟S4等的步驟，而完成前述塑料導線架結構的製作，本實用新型 將此一製備方法定義為TSMPL(Two-Shot Molded Plating and Laser)工藝
所述雙料射出S1的步驟，其因應導線架內部設計需求，使用精密加工製造 雙料射出模具，將欲產生導電線路的基座10部份使用摻雜(doping)有助於電鍍 或化學的金屬觸媒或有機物，使基座IO成為預先已觸媒化修正過含觸媒金屬金 屬觸媒或有機物的塑料，所述金屬觸媒或有機物包括鈀、銅、銀等，供後續於 基座10表面形成介面層30(如圖4),之後再與上述塑料緊密附著的無金屬觸媒 或有機物載體20結合(如圖5所示)，所述載體20主要為一較不易於表面電鍍或 化學的塑料，或為無金屬觸媒塑料或無有機物塑料所構成的，結合後的基座IO 與載體20再於基座10的表面進行蝕刻活化與金屬化，且此兩種塑料亦可選擇 能夠耐高溫的塑料(大於260度)，以符合回焊(IRReflow)的需求，且基座10可 通過模具設計形成反射面15(即俗稱的反射杯)，且此反射面15的角度可自由設 計，其頂面與其反射面界定的夾角是介於15度 85度之間，依不同發光需求設 計反射面15角度，為提升發光二極體發光效率，其中所述塑料主要為PA(Polyamide)、聚對苯二曱酸丁二酯(PBT)、 PET、 LCP、 PC、 ABS、 PC/ABS;
而化學鍍法S2的步驟，其在前述雙料射出Sl的步驟後，即產生一導線架 胚料的塑料元件(圖6),隨後進行無電解電鍍或化學浴(PlatingBath)前處理，利 用藥液將其欲電鍍或化學的局部表面活化(Activation)，此步驟會讓使用可電鍍 或化學塑料的基座IO表面產生可成長化學鎳或化學銅的介面層30(如圖7),此 有助於介面層30與基座(10)塑料之間的接合強度(Bonding Strength);
又雷射絕緣S3的步驟，其在完成介面層30的鍍設沉積後，本實用新型為 形成極細微的絕緣線路圖樣，採用雷射進行局部的介面層30的剝離以形成一絕 緣線路40(如圖8),且該絕緣線路40能與載體20連接，以達到自由設計、線 路細微化且工藝簡易與多樣化的生產流程，其利用雷射電子束(LaserBeam)將反 射面15內依據設計需求所欲形成的絕緣線路圖樣中局部介面層30剝離，此激 光波長可於248 nm、 308 nm、 355 nm、 532 nm、 1064 nm或10600 nm中選用， 雷射源則可從二氧化碳(C02)雷射、銣雅鉻(Nd:YAG)雷射、摻釹釩酸釔(Nd:YV04) 晶體雷射、準分子(Excimer)雷射等選用，隨後並可依據需求於形成絕緣線路40 的介面層上，
電鍍或化學S4的步驟，再利用電鍍或化學及化學沉積銅、鎳、銀、金、電 鍍或化學鉻、化學置換金、或電鍍或化學及化學銅-鎳-銀、或電鍍或化學及化學 銅-鎳-金所構成的群組的任一者所形成的電鍍或化學浴工藝沉積金屬層50,如 圖9所示，而所形成的部分將作為發光晶片粘著與打線之用，並能提高反射率 及導體，如此即可完成發光二極體導線架。
再者本實用新型具金屬反射及導體層的塑料導線架的製備方法另有一實施
例，如圖3所示，其將原雙料射出步驟S1的步驟更換成二次射出的步驟，接著 並依序完成前述的化學鍍法步驟S2及雷射絕緣步驟S3與電鍍或化學步驟S4等 步驟，而完成前述塑料導線架結構的製作，本實用新型將此一製備方法的實施 例定義為SSPL(Second Shot Plating and Laser)工藝；其中
所述二次射出的步驟，即為採用單一塑料射出，此塑料經過射出成型基座 IO(如圖4),所形成的基座10利用蝕刻，於其表面均勻塗布觸媒，隨後將此具 有整體觸媒塗布的基座10進行第二次使用相同塑料的射出成型工藝，利用模具 設計於基座10形成反射面15,並利用模具設計使欲被沉積金屬層的線路表面曝 露，隨後進行與上述相同的化學鍍法S2與雷射絕緣S3與電鍍或化學S4的步驟， 即可產生供發光二極體使用的固晶的導線架。件，是用於發光二極體晶片粘
著、打線接著、反射面15結構、介面層30的沉積以及雷射絕緣形成絕緣線路, 並且此反射面15連結介面層30形成大面積散熱結構等相關應用；第二次射出 元件是用於與第一次雷射絕緣S3所形成的絕緣線路連結，形成完整絕緣結構元 件，本實用新型的設計具有改善生產成本以及自由設計的特點。
本實用新型的圖式與說明書中所指定的尺寸，當可在不離開本實用新型的 申請專利範圍內，根據本實用新型的具體實施例的設計與需求而進行變化，另 此技術不限於發光二極體導線架，且可適用於其它電子元件。
綜上所述，本案不但在空間型態上確屬創新，並能較現有物品增進上述多 項功效，應已充分符合新穎性及進步性的法定實用新型專利要件，依法提出申 請，懇請貴局核准本件實用新型專利申請案，以勵發明。
權利要求1.一種具反射及導體金屬層的塑料導線架結構，包括基座，所述基座在頂面往下傾斜形成一反射面，再在所述反射面的外周緣形成有一呈交錯的載體嵌槽，所述載體嵌槽內再以射出技術形成一載體；介面層，為形成於所述基座表面；絕緣線路，為局部剝離部份介面層所形成，且所述絕緣線路與載體連接；金屬層，為在介面層與絕緣線路上沉積所述金屬層。
2. 如權利要求1所述的具反射及導體金屬層的塑料導線架結構，其特徵在 於，所述基座與所述載體為不同塑料材質的雙料射出所成型。
3. 如權利要求1所述的具反射及導體金屬層的塑料導線架結構，其特徵在 於，所述基座與所述載體為相同塑料材質的二次射出所成型，又所述基座內摻 雜有含金屬觸媒的塑料或含有機物的塑料。
4. 如權利要求1所述的具反射及導體金屬層的塑料導線架結構，其特徵在 於，所述基座為由摻雜包含金屬觸媒的塑料或含有機物的塑料形成，所述基座 與無金屬觸媒塑料或無有機物塑料形成有一緊附於所述基座的載體，且所述基 座在頂面往下傾斜形成一反射面，以構成一導線架胚料。
5. 如權利要求1所述的具反射及導體金屬層的塑料導線架結構，其特徵在 於，所述基座採用單一塑料射出，該基座利用蝕刻並在表面塗布觸媒，塗布的 觸媒基座再嵌入式載體所述基座在頂面往下傾斜形成一反射面，以構成一導線 架胚料。
6. 如權利要求1或4所述的具反射及導體金屬層的塑料導線架結構，其特 徵在於，所述頂面與其反射面界定的夾角是介於15度 85度之間。
7. 如權利要求4所述的具反射及導體金屬層的塑料導線架結構，其特徵在 於，所述基座表面以化學鍍法沉積一介面層。
8. 如權利要求7所述的具反射及導體金屬層的塑料導線架結構，其特徵在 於，所述介面層的鍍設沉積後，利用雷射進行局部的介面層的剝離以形成一絕 緣線路。
9. 如權利要求8所述的具反射及導體金屬層的塑料導線架結構，其特徵在 於，所述絕緣線路的介面層上，再利用電鍍或化學沉積金屬層。
10. 如權利要求l或7所述的具反射及導體金屬層的塑料導線架結構，其特徵在於，所述基座是成長化學鎳或化學銅於基座表面以形成一介面層。
11、如權利要求8所述的具反射及導體金屬層的塑料導線架結構，其特徵在於，所述雷射絕緣步驟的雷射波長選自於248nm、 308 nm、 355 nm、 532 nm、 1064 nm或10600 nm中。
專利摘要本實用新型提供了一種工藝簡易、且具反射及導體金屬層的塑料導線架結構，其先行射出形成有一含金屬觸媒的塑料或含有機物的塑料的基座，所述基座外周緣形成有一呈交錯連貫的載體嵌槽，並利用兩次射出技術形成無金屬觸媒塑料或無有機物塑料的載體，又基座頂面往下傾斜形成有一供設置發光二極體的容置空間，再者基座表面沉積化學銅或鎳鍍層的介面層後，也利用雷射技術剝離部分介面層以形成一絕緣線路，使絕緣線路與載體連接，並進而再使用電鍍或化學沉積銅、鎳、銀或金等金屬層，以形成具反射及導體金屬層的塑料導線架結構。
文檔編號H01L23/495GK201408755SQ200920157559
公開日2010年2月17日 申請日期2009年5月25日 優先權日2009年5月25日
發明者江振豐 申請人:光宏精密股份有限公司