主動式薄片高功率發光二極體的製作方法
2023-05-30 13:03:56 1
專利名稱：主動式薄片高功率發光二極體的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種發光二極體的封裝結構，具強化消散熱度的管道，更具體的，涉及一種主動式薄片高功率發光二極體。
背景技術：
電子工業的發展與日常生活品質的提升息息相關，尤其是發光二極體(LED＝Light Emitted Diode)的應用，已從電器的功能指示延伸至室外信息顯示屏、道路交通燈號、汽車機車號誌燈及手電筒照明等。
雖說發光二極體與傳統白熾燈的單位功率比，其發熱量低而被稱之為冷光，但主要原因是由於已知發光二極體封裝技術，是藉助模具灌注環氧樹脂(Epoxy resin)，將晶片、燈杯及導線……整組包覆於其中，幾乎不對外散熱且輸出功率極小，所產生的錯覺現象。
然而根據事實，發光二極體的成品或半成品的元件，其設計製造及運作使用必須要考慮a)結構散熱性若想要發揮發光二極體的功率到最大輸出值，除了取決於供應功率外，還必須考慮完善的散熱效果，才能發揮晶片最大的效益，並且能避免晶片因過載而耗損使用壽命，晶片的工作溫度越低轉換效率越高。
b)電流電壓穩定性況且，操作發光二極體方式所使用的電流及電壓，都是要受到嚴格的規範控制，一般的定電壓電路取得容易，定電流則須另行作特殊設計，相對較難取得，發光二極體若不採用定電流設計，壽命與信賴度均無法達到原設計。目前發光二極體因為每一顆晶片特性均不同，故需採用分光分色的方式將不同亮度不同顏色的發光二極體分類，同一類的才可以一起使用，加工難度與複雜度均不低。
C)封裝加工方便性環氧樹脂及電路板(PCB＝Printed Circuit Board)具有絕緣斷熱的功效，但不可否認的是，環氧樹脂具有良好的導線固定性及高透光性，而電路板的加工方便性及應用廣泛性又是有目共睹。
發明內容
有鑑於此，如何使得發光二極體兼具散熱性及實用性，使大眾能更容易使用，擷取各自使用上的優點且能摒除缺點，這就是本案發明所要解決的技術問題。
本案發明的主要目的是提供一種主動式薄片高功率發光二極體，通過高導熱效率的材質所製成的凸梯塊，迅速吸收燈杯內的晶片發光時所產生的作用熱，直接傳導至表面積的塊底作金屬熱交換，得以消散熱度、加強散熱效能，促使晶片輸出高功率，強化發光的亮度效能。
本案發明的次一目的是提供一種主動式薄片高功率發光二極體，因座板視用途採取單一絕緣材質或複合絕緣材質及導電材質以層次製作而成，所以復層中的導電材質層可製造成連接電極柱的控制迴路，並植入驅掣器以控制工作電流與亮度，如使用紅綠藍(RGB＝red、green、blue)三色晶片時還可使用驅掣器調控亮度、顏色，進而使出廠的規格品質均一致，使其使用非常簡單的電路即可適合於各項製成商品的應用，令商品多樣化而擁有業界最大的競爭力。
本案發明的又一目的是提供一種主動式薄片高功率發光二極體，由於座板是以切割或掰折裁騎孔來區隔切分行列或陣列的個別單位體，因此便於製造、包裝、運送及組裝運用，非常符合產業投資效益的條件。
為達成上述目的，本發明的主動薄片高功率發光二極體主要包括
凸梯塊，以高導熱材質製作而成，其縱截面呈凸字狀體，上部為橫切面較小頂端製成皿型凹陷的燈杯，而在下部橫切面較大的塊底提升熱交換率；座板，以裁騎孔來做區隔，切分行列或陣列的個別單位體，每個單位體中都有上小下大口徑的凸梯槽；驅掣器，具有控制電流與亮度功能的可程序或制式集成電路；覆體，包覆著晶片、導線、驅掣器隔絕空氣免受氧化侵蝕的構成；將凸梯塊嵌裝在凸梯槽內，晶片植入於燈杯，並打接導線連結迴路，再封裝覆體完成製程。
本發明的有益效果在於便於包裝、運送及快速加工；通過內設驅掣器控制發光二極體工作所需的定電流，提升晶片發光效率確保發光二極體不會過載工作，效能與壽命將更穩定，並應用驅掣器來調節達成每一顆發光二極體出廠時亮度品質規格劃一，適合各種製成品的組合應用而達到種類多樣化。
本案發明人以其從事電子元件研製產銷多年的實際經驗，累積材料學、熱力學及光學、流體力學等相關專業知識，潛心研究實驗，繼先前在中國臺灣獲得核准的發明專利權第167361I號直冷式發光二極體專利案後，遂有本案發明的誕生。
圖1是本發明一較佳具體實施例的立體系統圖；圖2是本發明一較佳具體實施例的立體示意圖；圖3是本發明以罩蓋式覆體具體實施例的完成結構剖面圖；圖4是本發明以固化式覆體具體實施例的灌模步驟剖面圖；圖5是本發明以固化式覆體具體實施例的結合步驟剖面圖；圖6是本發明以固化式覆體具體實施例的脫模步驟剖面圖；圖7是本發明以複合式覆體具體實施例的灌模示意剖面圖；
圖8是本發明以複合式覆體具體實施例的完成示意剖面圖；圖9是本發明以行列製成一較佳具體實施例的立體示意圖；圖10是本發明以陣列製成一較佳具體實施例的立體示意圖；圖11是本發明一較佳具體實施例的使用狀態圖。
圖號說明10凸梯塊11燈杯12塊底20座板21裁騎孔 22凸梯槽23迴路24板面25孔壁30驅掣器40晶片41導線50覆體51罩體52介質 53螢光層54覆膠55模具60熱具體實施方式
為使精於這項技藝的人能完全了解本發明的進一步構造、特徵及目的，下文將舉出較佳具體實施例，並配合圖式詳細說明。
下面配合圖式對本發明的較佳實施例進行詳細說明首先請參閱圖1、圖2，其為本發明一較佳具體實施例的立體圖。其主要構成包括凸梯塊10，是以高導熱材質製作而成，其縱截面呈凸字狀體(如圖3所示)，上部為橫切面較小頂端製成皿型凹陷的燈杯11，而在下部橫切面較大的塊底12提升熱交換率，散熱功能的鰭片(圖略)布設於外部表面。
座板20，是採取絕緣與導電材質作成的複合層次板，以裁騎孔21來做區隔，切分行列或陣列的個別單位體，每個單位體中備有口徑上小下大的凸梯槽22；復層中的導電材質層製成控制迴路23，該迴路23呈立體電路布設於板面24及孔壁25。
驅掣器30，是具有控制電流與亮度功能，分可程序或制式集成電路(IC＝integrated circuit)，藉此調控各個晶片40的亮度及顏色，進而使出廠的成品規格達一致性。
覆體50，是包覆著晶片40、導線41及驅掣器30隔絕空氣免受氧化侵蝕的構成，覆體50的種類視用途封裝方式來區分(一)罩蓋式覆體50，是透光材質所製成的罩體51以遮覆晶片40、導線41的方式隔絕外在空氣，罩內填注高導熱絕緣的液、氣態介質52，並在罩體51內表面預製螢光層53做特殊塗布處理(如圖3所示)。
(二)固化式覆體50，是以具絕緣效果(環氧樹脂)的材質作為覆膠54，在融溶狀態時，以單一或多次分層方式依序充填材料相同或相異的覆膠54在模具55內(如圖4所示)，造成單層或多層的覆膠54結構覆體50，倒置燈杯11植固有晶片40及打好導線41、裝有驅掣器30……的板面24結合在模具55內(如圖5所示)，待固化成型後，覆體50與座板20相互結合為一體，即可進行模具35脫離(如圖6所示，是以灌注單層覆膠54為例)。
(三)複合式覆體50，是將融溶狀態材料相同或相異的覆膠54以單層或復層充填於透光罩體51內(如圖7所示，是以灌注多層覆膠54為例)，與罩體51凝固結合成一體(如圖8所示，不做脫模步驟)。
具有上述元件結構及封裝的特徵，其製造程序分述如下請參閱圖9～10，如圖所示，配合機具製程及方便包裝運送，將多個單位體的座板20，以行列或陣列相互連結的形式來製造；凸梯塊10嵌裝在凸梯槽22內，晶片40植入於燈杯11，並打接導線41連結板面24迴路23，再封裝覆體50完成製程。
綜上所述，本案發明以產業經濟及使用效能為考慮，其使用功效分述如下(1)凸梯塊10能將燈杯11內晶片40的作用熱60(如圖11以箭頭線所示)迅速導向塊底12消散於外，具高導熱特性，所以晶片40能發揮最佳的效能，提升功率。
(2)行列或陣列出產的座板20，通過裁騎孔21做區隔能以切分或掰折出各個單位體，故易於製造、包裝、運送及組裝加工。
(3)複合絕緣材質及導電材質以層次製作而成的座板20，復層中的導電材質層製造成迴路23，連接控制電流與亮度功能的驅掣器30直接供作製成商品的設計連結，並保障出廠亮度與顏色品質規格的一致性。
雖然本說明書中已就本案較佳具體實施例並配合圖式說明，顯然熟悉此類技術的人可就該實施例從事修改，大凡依本發明權利要求所作的均等變化與修飾，都應仍屬本發明專利涵蓋範圍內。
權利要求
1.一種主動式薄片高功率發光二極體，其特徵在於主要包括凸梯塊，以高導熱材質製作而成，其縱截面呈凸字狀體，上部為橫切面較小頂端製成皿型凹陷的燈杯，而在下部橫切面較大的塊底提升熱交換率；座板，以裁騎孔來做區隔，切分行列或陣列的個別單位體，每個單位體中都有上小下大口徑的凸梯槽；驅掣器，具有控制電流與亮度功能的可程序或制式集成電路；覆體，包覆著晶片、導線、驅掣器隔絕空氣免受氧化侵蝕的構成；將凸梯塊嵌裝在凸梯槽內，晶片植入於燈杯，並打接導線連結迴路，再封裝覆體完成製程。
2.如權利要求1所述的主動式薄片高功率發光二極體，其特徵在於，所述座板採取複合絕緣及導電材質以層次製作而成。
3.如權利要求2所述的主動式薄片高功率發光二極體，其特徵在於，所述座板復層中的導電材質層製造成迴路。
4.如權利要求2或3所述的主動式薄片高功率發光二極體，其特徵在於，所述座板迴路呈立體電路布設於板面及孔壁。
5.如權利要求1所述的主動式薄片高功率發光二極體，其特徵在於，所述凸梯塊的塊底表面設置散熱功能的鰭片。
6.如權利要求1所述的主動式薄片高功率發光二極體，其特徵在於，所述覆體是透光材質所製成的，罩體遮覆晶片、導線的方式隔絕外在空氣而成為罩蓋式覆體。
7.如權利要求1或5所述的主動式薄片高功率發光二極體，其特徵在於，所述覆體的罩體內部填注高導熱絕緣的液、氣態介質，並在罩體內表面預製螢光層做特殊塗布處理。
8.如權利要求1所述的主動式薄片高功率發光二極體，其特徵在於，所述覆體為固化式覆體，是以具絕緣效果的材質，將融溶狀態的覆膠填充模具，倒置燈杯待固化成型後，覆體與座板相互結合為一體，再進行模具脫離。
9.如權利要求1或8所述的主動式薄片高功率發光二極體，其特徵在於，所述覆體在覆膠呈融溶狀態時，以單一或多次分層方式依序充填材料相同或相異的覆膠在模具內，造成單層或多層的覆膠結構覆體。
10.如權利要求1所述的主動式薄片高功率發光二極體，其特徵在於，所述覆體為複合式覆體，是將融溶狀態覆膠充填於遮覆透光罩體內，以多層或復層充填材料相同或相異的覆膠，與罩體凝固結合成一體。
全文摘要
本發明是提供一種主動式薄片高功率發光二極體，其主要是由凸梯塊，以高導熱材質製作而成，其縱截面呈凸字狀體，上部為橫切面較小頂端製成皿型凹陷的燈杯，而在下部橫切面較大的塊底提升熱交換率；座板，以裁騎孔來做區隔切分行列或陣列的個別單位體，每個單位體中都有上小下大口徑的凸梯槽，布設迴路於板面及孔壁；驅掣器，是具有控制電流與亮度功能的可程序或制式集成電路；覆體，包覆著晶片、導線隔絕空氣免受氧化侵蝕的構成。將凸梯塊嵌裝在凸梯槽內，晶片植入於燈杯，並打接導線連結連結迴路，再封裝覆體完成製程。本發明便於包裝、運送及快速加工，出廠時亮度品質規格劃一，適合各種製成品的組合應用而達到種類多樣化。
文檔編號H01L23/02GK1983593SQ200510131899
公開日2007年6月20日 申請日期2005年12月15日 優先權日2005年12月15日
發明者傅立銘 申請人:傅立銘