圓弧平底凹杯之發光二極體的製作方法
2023-06-12 10:26:06 1
專利名稱：圓弧平底凹杯之發光二極體的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種圓弧平底凹杯之LED製作方法，特別是關於一種能運用於表面黏著發光二極體產品、點矩陣發光二極體產品、七段顯示發光二極體產品、LCD背光板系列產品、汽車內部照明及剎車燈系列產品、交通標誌燈系列產品及戶外全彩看板系列產品等領域的圓弧平底凹杯LFD製作方法。
LED是發光二極體(Low Emitting Diode)的英文縮寫(以下均簡寫為LED)，現有的LED之實體如
圖1所示，其中的LED1是以導通線材連接於鋁質支架11上，該鋁質支架11穿過印刷電路板12，並利用焊錫13將其焊接於印刷電路板12之另外一面。這種結構的LED，其鋁質支架11在製作時，也會因偏心導致光源不均之困擾，而且這種結構最致命的缺陷在於不易散熱，由於LED的工作溫度與其亮度有絕對的關係，因此，散熱是否良好便成為判斷LED好壞的重要依據。
本發明的目的在於提供一種圓弧平底凹杯之LED製作方法，利用本發明之方法生產的圓弧平底凹杯形之LED，具有良好的散熱性能，發光均勻性可達1∶1.1以內；其印刷電路板之電鍍光滑而平坦；其LED製作成燈體時，耗時短、成本低，並可避免焊接於印刷電路板時下錫爐之高溫破壞；依照本發明之製作方法，在同一凹杯內可植入不同顏色的晶粒，以大幅度提高其混光顏色及亮度，並可製作成SMD表面粘著式零件；本發明之製作方法可廣泛適用於生產各種LED產品。
本發明的技術方案如下本發明之圓弧平底凹杯之LED製作方法包括兩個階段第一階段為凹杯印刷電路板製作過程，將印刷電路板置入CNC(亦即電腦數字控制Computerized Numerical Control的縮寫，以下均簡寫為CNC)鑽孔機，並利用特殊銑刀以12000至25000轉鑽出圓弧平底凹杯(需設定深淺度)，與其它電路鑽孔完成後以噴砂機將凹杯內部完全拋光後，再做銅離子電鍍(與一般印刷電路板電鍍貫穿導電孔相同)完成後鍍鎳、鍍金即可完成第一階段；而第二階段為凹杯式LED製作過程，將按上述過程製成的凹杯印刷電路板，再經過點膠、固晶、烘烤、連線、品檢測試、灌膠及烘烤流程後，即可製成凹杯式LED。
本發明的圓弧平底凹杯之LED製作方法，包括以下步驟(1)準備材料為一可印刷用電路板；(2)第一次鑽孔利用CNC鑽孔將所有導通孔全鑽透；(3)第二次鑽孔利用CNC鑽孔將凹杯位置半鑽透；(4)第三次鑽孔利用特殊銑刀配合CNC鑽孔將凹杯成型；
(5)噴砂將印刷電路板凹杯四周及底部打平整；(6)導孔被覆於導孔匹覆導電藥劑；(7)電鍍一次銅電鍍；(8)底片製作製作棕色底片；(9)真空壓模利用乾式線路油墨；(10)油墨曝光利用紫外燈管曝光；(11)電路顯象利用純鹼顯影完成後，以純水清洗；(12)電鍍二次銅電鍍；(13)電鍍金屬電鍍軟鎳，供LED固晶打線之用；(14)電鍍金屬電鍍軟金，以防止表面氧化；(15)去墨以活性鈉去除蝕刻部分油墨；(16)蝕刻以氯化氨蝕刻掉不要的部分；(17)品檢修復斷、短路；(18)覆膜防焊漆；(19)烘烤將防焊油墨烘烤乾；(20)油墨曝光利用紫外燈管曝光；(21)油墨顯象以純鹼顯影完，用純水清洗；(22)油墨定型烘烤定型；(23)品檢測試以高、低電流測試；(24)成型CNC銑刀或衝模成型；(25)包裝以真空包裝機包裝；由上述步驟即可製作出凹杯式LED所用之凹杯印刷電路板；(26)準備材料LED晶粒；(27)點膠以自動定量點膠機點上銀膠；(28)固晶以電腦自動固晶機固定晶粒位置；(29)烘烤烘烤固晶；(30)連線以自動打線機燒結正、負極使之導通；(31)品檢測試以電流衝擊測試；(32)灌膠以環氧樹脂灌注入灌膠模粒中再置入LED；(33)烘烤烘烤完成；
由上述步驟即可製作成凹杯式LED。
本發明所用的凹杯印刷電路板，可採用FR4、FR5、CEM-1、CEM-3或94V0等均可。
在上述本發明的製作過程中所述的步驟(10)之油墨曝光，是利用約5千瓦的紫外燈管曝光約8～10秒。
所述的步驟(13)電鍍所用金屬為125U以上的軟鎳。
所述的步驟(14)電鍍所用金屬為1～2U以上的軟金。
所述的步驟(15)去墨所使用的活性鈉，其片鹼純度約95％。
所述的步驟(20)之油墨曝光，是利用約7千瓦的紫外燈管曝光約8～10秒。
所述的步驟(22)油墨定型，是以攝氏約150度烘烤約60分鐘。
所述的步驟(23)品檢測試，所用之測試高電流為150DCV/2M歐姆，而低電流則為5DCV/100M歐姆。
所述的步驟(26)準備材料所用的LED晶粒，為9密爾至14密爾。
所述的步驟(29)之烘烤，是以攝氏約150度烘烤約2小時，方可完成固晶。
所述的步驟(31)之品檢測試，是以約100mA之電流作衝擊試驗。
所述的步驟(33)之烘烤，是以攝氏約120度烘烤約8小時。
本發明與現有技術相比有以下優點一、平坦性好凹杯底部及四周為圓弧碗狀，其圓弧反射壁平坦光滑，使得光源可全部且均勻地向前。利用本發明製作的印刷電路板具有平坦、電鍍光滑以及良好的散熱等特性，該印刷電路板的平坦性及凹杯電鍍光滑面可作為光源往前導光及反射之用。
二、散熱性好可將發光晶粒直接連接於凹杯印刷電路板上，並加以點膠烤乾，使其發光體可直接由印刷電路板上銅箔快速散熱，故具有散熱快、長時間耐瞬間大電流、不易發熱、亮度均勻、安定性高、無委外加工(焊接)、降低成本、產能大量提升等優點。
三、發光性好其頂端圓弧封膠，其折射放大尺寸精準放大倍率一致，發光均勻性可達1∶1.1以內，而現有技術最佳只能達到1∶1.3。
四、混光性好因同一凹杯內可植入不同顏色的晶粒，故其混光顏色及亮度均可大幅提升，並可製成SMD表面黏著式零件。
五、本發明之LED製作成燈體時，耗時短、成本低，並可避免焊接於印刷電路板時下錫爐之高溫破壞。
六、經濟性好依照本發明可縮短製作過程，降低成本，增強競爭優勢。
七、本發明之製作方法應用領域極為廣泛，可廣泛適用於生產各種LED產品。如表面黏著發光二極體產品、點矩陣發光二極體產品、七段顯示發光二極體產品、LCD背光板系列產品、汽車內部照明及剎車燈系列產品、交通標誌燈系列產品及戶外全彩看板系列產品等領域。
以下結合附圖和實施例進一步說明本發明。
圖1是現有的LED之實體示意圖；圖2是本發明之圓弧平底凹杯式LED的實體示意圖；圖3是本發明之圓弧平底凹杯印刷電路板之製作流程圖；圖4是本發明之圓弧平底凹杯印刷電路板的實體示意圖；圖5是本發明的凹杯式LED的製作流程圖；圖6是本發明凹杯式LED製作完成後之實體示意圖；圖7是該凹杯式LED未封膠之光路示意圖；圖8是該凹杯式LED封膠後之光路示意圖。
如圖2所示，本發明凹杯式LED2是於印刷電路板上以CNC電腦鑽孔機、並利用特殊銑刀以12000至25000轉鑽出具R角之圓弧平底凹杯211，並將晶粒22設置於圓弧平底凹杯211中，再利用打線技術將晶粒22與印刷電路板21上之銅箔介接，最後再以環氧樹脂膠23封裝於上。本發明之凹杯直接以印刷電路板散熱，接觸熱阻極低，所以具有長時間耐瞬間大電流、不易發熱、亮度均勻、安定性高、無委外加工(焊接)、降低成本、產能大量提升等優點。
一般LED操作溫度核算方式如下1、以一電子方形脈波速度定為10ms(毫秒)，2、以定電流導通條件為20mA(毫安培)持續點亮30分鐘；3、舉例以LED飽和電壓VF=2.1V，經20mA電流持續點亮30分鐘後VF=1.92V,(2.1V-1.92V)=0.18V；4、0.18V/2mA=90℃5、總和熱量90℃/(20mA×1.92V)=2343℃/W6、LED在常溫下工作溫度每下降10℃，亮度提高9％。
下表為本發明凹杯式LED與其它LED之熱阻的比較表
本發明之印刷電路板可控制R(圓弧角)，凹杯技術經實驗數據及實際運用生產及壽命測試均能達到國際認證標準。
本發明之製作方法包括兩個階段，參閱圖3，其步驟流程如下所述(1)準備材料31印刷電路板採用FR4、FR5、CFM-1、CFM-3或94V0均可；(2)第一次鑽孔32利用CNC鑽孔將所有導通孔全鑽透；(3)第二次鑽孔33利用CNC鑽孔將凹杯位置半鑽透(前導孔簡稱盲孔)；(4)第三次鑽孔34利用特殊銑刀配合CNC鑽孔將凹杯成型；(5)噴砂35將印刷電路板凹杯四周及底部打平整；(6)導孔被覆36於導孔匹覆(PHT)導電藥劑；(7)電鍍37一次銅電鍍；(8)底片製作38製作棕色底片；(9)真空壓模39利用乾式線路油墨(溼式印刷油墨無法使用)；(10)油墨曝光40利用約5千瓦紫外燈管曝光約8～10秒；(11)電路顯象41利用純鹼顯影完成後，以純水清洗；(12)電鍍42二次銅電鍍；(13)電鍍金屬43電鍍125U以上的軟鎳，供LED固晶打線之用；(14)電鍍金屬44電鍍1～2U以上的軟金，以防止表面氧化；(15)去墨45以活性鈉去除蝕刻部分油墨，活性鈉的片鹼純度約95％；(16)蝕刻46以氯化氨蝕刻掉不要的部分；(17)品檢47(刪修品檢)可手工修復斷、短路；(18)覆膜48(Liguide)防焊漆(通常正、反面都需要)；
(19)烘烤49將防焊油墨烘烤乾；(20)油墨曝光50利用約7千瓦紫外燈管(UV燈管)曝光約8～10秒；(21)油墨顯象51以純鹼顯影完，用純水清洗；(22)油墨定型52以約攝氏150度烘烤約60分鐘；(23)品檢測試53以低電流5DCV/100M歐姆及高電流150DCV/2M歐姆測試。
(24)成型54CNC銑刀或衝模成型；(25)包裝55以真空包裝機包裝；由上述步驟即可製作出凹杯式LED所用之凹杯印刷電路板；如圖4所示，完成後的凹杯印刷電路板21上開設有許多凹杯211及銅箔24，且該凹杯211的數量和大小都可視需要使用；該凹杯大小深淺都可按需要控制設定大小0.8mm至5mm(一般支架式LED LAMP所不能及)；深度0.8mm至2mm(一般支架式LFD LAMP所不能及)。
當凹杯印刷電路板完成後，即可進行第二階段，參閱圖5，其步驟如下所述(1)準備材料61LED晶粒9密爾至14密爾皆可；(2)點膠62以自動定量點膠機點上銀膠；(3)固晶63以電腦自動固晶機固定晶粒位置；(4)烘烤64以攝氏約150度烘烤約2小時即固晶完成；(5)連線65以自動打線機燒結正、負極使之導通；(6)品檢測試66以約100mA電流衝擊測試；(7)灌膠67以環氧樹脂灌注入灌膠模粒中再置入LED；(8)烘烤68以攝氏約120度烘烤約8小時後即完成。
由上述步驟即可製作成多用途凹杯式LED。如圖6所示，製作完成後的凹杯式LED，是在凹杯印刷電路板21上，固定發光晶粒22，並利用打線技術，將晶粒22上的正、負極連接至上之銅箔24上，最後再封上環氧樹脂膠23即可完成。
如圖7所示，在凹杯式LED未封上環氧樹脂膠時，由晶粒22所發出的光源，會因弧形凹杯211具有的平坦、電鍍光滑以及良好散熱等特性，產生一聚光向前之光路7。
如圖8所示，在利用環氧樹脂膠封裝凹杯式LED後，由發光晶粒22所產生的光路7，將可均勻地呈現於隆起的膠體上。
權利要求
1.一種圓弧平底凹杯之LED製作方法，其特徵在於包括以下步驟(1)準備材料為一可印刷用電路板；(2)第一次鑽孔利用CNC鑽孔將所有導通孔全鑽透；(3)第二次鑽孔利用CNC鑽孔將凹杯位置半鑽透；(4)第三次鑽孔利用特殊銑刀配合CNC鑽孔將凹杯成型；(5)噴砂將印刷電路板凹杯四周及底部打平整；(6)導孔被覆於導孔匹覆導電藥劑；(7)電鍍一次銅電鍍；(8)底片製作製作棕色底片；(9)真空壓模利用乾式線路油墨；(10)油墨曝光利用紫外燈管曝光；(11)電路顯象利用純鹼顯影完成後，以純水清洗；(12)電鍍二次銅電鍍；(13)電鍍金屬電鍍軟鎳，供LED固晶打線之用；(14)電鍍金屬電鍍軟金，以防止表面氧化；(15)去墨以活性鈉去除蝕刻部分油墨；(16)蝕刻以氯化氨蝕刻掉不要的部分；(17)品檢修復斷、短路；(18)覆膜防焊漆；(19)烘烤將防焊油墨烘烤乾；(20)油墨曝光利用紫外燈管曝光；(21)油墨顯象以純鹼顯影完，用純水清洗；(22)油墨定型烘烤定型；(23)品檢測試以高、低電流測試；(24)成型CNC銑刀或衝模成型；(25)包裝以真空包裝機包裝；由上述步驟即可製作出凹杯式LED所用之凹杯印刷電路板；(26)準備材料LED晶粒；(27)點膠以自動定量點膠機點上銀膠；(28)固晶以電腦自動固晶機固定晶粒位置；(29)烘烤烘烤固晶；(30)連線以自動打線機燒結正、負極使之導通；(31)品檢測試以電流衝擊測試；(32)灌膠以環氧樹脂灌注入灌膠模粒中再置入LED；(33)烘烤烘烤完成；由上述步驟即可製作成凹杯式LED。
2.根據權利要求1所述的圓弧平底凹杯之LED製作方法，其特徵在於所述的凹杯印刷電路板為FR4、FR5、CEM-1、CEM-3或94V0。
3.根據權利要求1所述的圓弧平底凹杯之LED製作方法，其特徵在於所述的步驟(10)之油墨曝光，是利用約5千瓦的紫外燈管曝光約8～10秒。
4.根據權利要求1所述的圓弧平底凹杯之LED製作方法，其特徵在於所述的步驟(13)電鍍所用金屬為125U以上的軟鎳。
5.根據權利要求1所述的圓弧平底凹杯之LED製作方法，其特徵在於所述的步驟(14)電鍍所用金屬為1～2U以上的軟金。
6.根據權利要求1所述的圓弧平底凹杯之LED製作方法，其特徵在於所述的步驟(15)去墨所使用的活性鈉，其片鹼純度約95％。
7.根據權利要求1所述的圓弧平底凹杯之LED製作方法，其特徵在於所述的步驟(20)之油墨曝光，是利用約7千瓦的紫外燈管曝光約8～10秒。
8.根據權利要求1所述的圓弧平底凹杯之LED製作方法，其特徵在於所述的步驟(22)油墨定型，是以攝氏約150度烘烤約60分鐘。
9.根據權利要求1所述的圓弧平底凹杯之LED製作方法，其特徵在於所述的步驟(23)品檢測試，所用之測試高電流為150DCV/2M歐姆，而低電流則為5DCV/100M歐姆。
10.根據權利要求1所述的圓弧平底凹杯之LED製作方法，其特徵在於所述的步驟(26)準備材料所用的LED晶粒，為9密爾至14密爾。
11.根據權利要求1所述的圓弧平底凹杯之LED製作方法，其特徵在於所述的步驟(29)之烘烤，是以攝氏約150度烘烤約2小時，方可完成固晶。
12.根據權利要求1所述的圓弧平底凹杯之LED製作方法，其特徵在於所述的步驟(31)之品檢測試，是以約100mA之電流作衝擊試驗。
13.根據權利要求1所述的圓弧平底凹杯之LED製作方法，其特徵在於所述的步驟(33)之烘烤，是以攝氏約120度烘烤約8小時。
全文摘要
一種圓弧平底凹杯之LED製作方法,包括兩個階段:第一階段為製作凹杯印刷電路板,將印刷電路板置入鑽孔機,並利用特殊銑刀以12000至25000轉鑽出圓弧平底凹杯,與其它電路鑽孔完成後以噴砂機將凹杯內部完全拋光後,再做銅離子電鍍,完成後鍍鎳、鍍金即可;第二階段為製作凹杯式LED,將已製成的凹杯印刷電路板,再經點膠、固晶、烘烤、連線、品檢測試、灌膠及烘烤流程後,即可製成凹杯式LED。按本發明製成的LED具有良好的性能、經濟性和多用途。
文檔編號H01L25/075GK1304186SQ00113210
公開日2001年7月18日 申請日期2000年1月10日 優先權日2000年1月10日
發明者詹宗文 申請人:詹宗文