專利名稱：發光二極管的熱傳導及光度提升結構的改進的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種發光二極管的熱傳導及光度提升結構的改進，特別是指改變陰極支架上的碗杯型態，使其能增加散熱和聚光的功能，進而大幅度提高發光二極管的亮度、品質、可靠度和使用壽命。
背景技術：
現有技術的發光二極管支架的結構主要包括一金屬片形成的陰極接腳，其上端包含一凹槽以固接晶片；以及由另一金屬片形成的一陽極接腳。臺灣新型專利公告第506626號公開的發光二極管的結構改良，臺灣新型專利公告第488616號公開的發光二極管支架，臺灣新型專利公告第486153號公開的發光二極管支架和臺灣新型專利公告第441860號公開的發光二極管的支架改良結構，均揭示了現有技術的上述結構。
在上述公開的臺灣新型專利中，涉及發光二極管支架在結構設計方面的改進以增進其功能進而增加產業上的利用價值。但傳統的LED LAMP支架上端均封裝有一透明體，且在陰極碗杯的底部所有面積范圍上覆蓋有厚度約為20-100微米的黏結劑用來黏結LED晶片。但也因該兩者是妨礙發光余熱傳導散熱的主要原因，因為無論大小功率的LED晶片，在導通點亮中均會產生一定的熱量，并且能否迅速將該熱量傳導散熱將影響發光二極管的發光效果和照明效率。由于底部涂覆的黏結劑和上部、側部封裝的樹脂均將晶片包封成巨大的密封體，從而導致LED LAMP亮度、品質、效率、壽命均無法發揮應有的高效率功能。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的上述不足提出一種發光二極管的熱傳導及光度提升結構，主要針對陰極接腳上端的碗杯作空間結構的改變，縮小黏結劑涂覆于晶片與碗杯的接觸面積。
本發明的上述目的是通過如下技術方案來實現的支架的陰極支架上端形成一碗杯，以供承置發光晶片，其特征在于該碗杯最底部至少再設置有一用以容納黏結劑的凹部，該凹部朝向上述晶片設有小于晶片底面直徑或面積的開口，以利于該部分的黏結劑對晶片的黏結。
上述凹部開口面積最好較小于晶片底面積的30％-50％。
另外本發明在散熱支架碗杯底部的凹部朝支架外部打通形成一柱孔。
還有，所述陰極支架的碗杯最好設計為多層階梯狀凹面。
本發明還將陰極支架設計成多種空間造型，包括有側向散熱翼支架和無側向散熱翼支架，上述支架的底部全部平貼與部門平貼于PC板上，或部分穿過PC板或部分懸空鏤空等。
和現有技術相比本發明具有以下有益效果本發明主要針對陰極接腳上端的碗杯作空間結構的改變，縮小黏結劑涂覆于晶片與碗杯的接觸面積，使發光二極管的發光效果和照明效率大大提高；另外，在碗杯底部的凹部朝向支架外部設置的柱孔，使黏結劑在加工過程中熔解成液態并從柱孔中排出，而當晶片導通點亮時，柱孔可直接散熱并與外界低溫空氣發生熱交換；還有將陰極支架碗杯設計成多層階梯狀凹面的結構可形成二層式、三層式、多層式超深、超長幾何形碗杯造型設計，可發揮高效率的光學物理作用。
圖1是本發明的一層式碗杯配合二散熱翼型式支架的立體圖；圖2是本發明如圖1型式支架的可行內部構造立體剖視圖；圖3是本發明如圖1型式支架的具柱孔內部構造立體剖視圖；圖4是本發明如圖1型式支架的另一型式柱孔內部構造立體剖視圖；圖5是本發明如圖1型式支架的再一型式柱孔內部構造立體剖視圖；圖6是圖1所示支架封裝后型態俯視圖；圖7是圖6所示支架的A-A平面剖視圖；圖8是本發明具雙層式碗杯的支架的平面剖視圖；圖9是本發明具三層式碗杯的支架的平面剖視圖；圖10是本發明具四層式碗杯的支架的平面剖視圖；
圖11是依圖1的實施型態，另加設固定柱時的立體圖；圖12是本發明的一層式碗杯配合四散熱翼型式支架的立體圖；圖13是圖12封裝后型態的俯視圖；圖14是圖13支架的A-A平面剖視圖；圖15是依圖12的實施型態，另加設固定柱時的立體圖；圖16是本發明的一層式碗杯配合無散熱翼型式支架的立體圖；圖17是圖16實施型態支架的可行內部結構立體剖視圖；圖18是圖16實施型態支架的具有柱孔實施例內部結構立體剖視圖；圖19是圖16實施型態支架的另一實施例內部結構立體剖視圖；圖20是圖16實施型態支架的另一實施例內部結構立體剖視圖；圖21是圖16實施例封裝后型態的俯視圖；圖22是圖21所示實施型態的A-A平面剖視圖；圖23是本發明的二層式碗杯配合無散熱翼型式支架封裝后形態的縱向剖視圖；圖24是本發明的三層式碗杯配合無散熱翼型式支架封裝后形態的縱向剖視圖；圖25是本發明的多層式碗杯配合無散熱翼型式支架封裝后形態的縱向剖視圖；其中10A為電極支架(二散熱翼)；10B為電極支架(四散熱翼)；10C為電極支架(無散熱翼)；11為陰極支架；12A為一層式碗杯；12B為二層式碗杯；12C為三層式碗杯；12C為多層式碗杯；12D為多層式碗杯；121為凹部；13為散熱翼；14為孔柱；15為晶片；16為固定柱。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。
如圖1-22所示，本發明的發光二極管的熱傳導及光度提升結構，主要針對電極支架10A(雙散熱翼13)、電極支架10B(四散熱翼13)、電極支架10C(無散熱翼)的陰極支架11上端形成一碗杯12A(一層式碗杯)、12B(二層式碗杯)、12C(三層式碗杯)、12D(多層式碗杯)，以承置發光晶片15。
在碗杯12A、12B、12C、12D最底部至少設置有一直徑或面積小于發光晶片底面的凹部121，凹都121的型態可為圓形、方形、長方形、菱形等，將黏結劑(如銀膠、白膠、絕緣膠)注入凹部121中，用來黏結一個或多個晶片15，使其不產生松動位移并抗衡焊線時的拉力；且盡可能的讓晶片15除了對應凹部121的底部外，其余底部面積直接與碗杯底部以無涂覆黏結劑的型式相接觸，晶片15底部直接與碗杯底部的接觸面積以超過50％為原則，如此，可使發光晶片15在導通點亮時，透過無黏結劑接觸的部位直接將熱量傳導給支架10A、10B、10C。
如圖3-5和18-20所示，在上述陰極支架11的碗杯12A、12B、12C、12D的凹部121以一柱孔14貫穿至支架11的底部，使陰極支架11成為具有空心柱孔14的支架，柱孔14可使低熔點的黏結劑在加工加熱過程中熔解成液體型態而從柱孔14中排出，只要不造成晶片變形與破裂，整個凹部121即成對外開放狀態，當發光晶片15導通點亮時可立即和外界空氣形成對流直接散熱，非使用狀態可避免外界空氣進入而帶進雜質影響晶片15。
如圖7-10所示，將陰極支架11的碗杯12A、12B、12C、12D設成一層或多層階梯狀凹面。圖7所示是一層式碗杯12A，圖8所示是雙層式碗杯12B，圖9所示是三層式碗杯12C，圖10所示是多(四)層式碗杯12D。這種階梯狀凹面設計在碗杯處形成一兼備聚焦、高倍折射、高倍擴大光罩束面積與大倍數增大光束照射長度的作用，可形成二層式、三層式、多層式超深、超長幾何形碗杯造型設計，可發揮高效率的光學物理作用，以提升其照明度。本發明的支架依需求的不同形成雙散熱翼13、四散熱翼13，以及在支架的底面，可設置二支以上可插串于PC板的固定柱16；當陰極支架11沒有設置鏤空的柱孔14時為實心體支架，此種支架底面全部平貼接觸于PC板上的導電金屬薄膜，其散熱效果更佳；另一種陰極支架11設置有鏤空的柱孔14時為空心體支架，其與PC板上的導電金屬薄膜結合的情形有多種，有部分平貼PC板、部分懸空與部分穿過PC板。尤以上述空心體支架型式的散熱效果最佳。
上述碗杯12A、12B、12C、12D中另設至少凹部121來容納黏結發光晶片15的黏結劑，以消除黏結劑阻隔熱傳導的缺點，且使凹部121的柱孔14和外界導通以形成空氣對流散熱的效果。碗杯12A、12B、12C、12D的多層凹面設計和支架10A(雙散熱翼13型式)、電極支架10B(四散熱翼13型式)、電極支架10C(無散熱翼型式)多種空間改變，可以增加散熱功能，進而大幅度提升發光二極管的亮度、品質、可靠度與壽命。
權利要求
1.一種發光二極管的熱傳導及光度提升結構的改進，其電極支架的陰極支架上端形成一碗杯，以供承置發光晶片，其特征在于該碗杯最底部至少再設置有一用以容納黏結劑的凹部，該凹部朝向上述晶片設有小于晶片底面直徑或面積的開口。
2.根據權利要求1所述的發光二極管的熱傳導及光度提升結構，其特征在于凹部開口面積較小于晶片底面積的30％-50％。
3.根據權利要求1或2所述的發光二極管的熱傳導及光度提升結構，其特征在于陰極支架自碗杯的凹部處以一柱孔貫穿至支架外部，成為空心型式支架。
4.根據權利要求1或2所述的發光二極管的熱傳導及光度提升結構，其特征在于所述碗杯由至少一層以上的階梯狀凹面所構成。
5.根據權利要求1或2所述的發光二極管的熱傳導及光度提升結構，其特征在于支架的陰陽兩極支架分設成各別的單一散熱翼。
6.根據權利要求3所述的發光二極管的熱傳導及光度提升結構，其特征在于支架的陰陽兩極支架分設成各別的兩散熱翼。
7.根據權利要求1或2所述的發光二極管的熱傳導及光度提升結構，其特征在于支架底面至少局部平貼于PC板的導電金屬薄膜上。
8.根據權利要求3所述的發光二極管的熱傳導及光度提升結構，其特征在于支架底面至少局部平貼于PC板的導電金屬薄膜上。
9.根據權利要求1或2所述的發光二極管的熱傳導及光度提升結構，其特征在于支架底面局部平貼于PC板的導電金屬薄膜且局部懸空。
10.根據權利要求3所述的發光二極管的熱傳導及光度提升結構，其特征在于支架底面局部平貼于PC板的導電金屬薄膜且局部懸空。
11.根據權利要求1或2所述的發光二極管的熱傳導及光度提升結構，其特征在于支架底面局部平貼于PC板的導電金屬薄膜、且局部穿過PC板及局部懸空。
12.根據權利要求3所述的發光二極管的熱傳導及光度提升結構，其特征在于支架底面局部平貼于PC板的導電金屬薄膜、且局部穿過PC板及局部懸空。
13.根據權利要求1或2所述的發光二極管的熱傳導及光度提升結構，其特征在于支架底面設有至少二支以上可插串于PC板的固定柱。
14.根據權利要求7所述的發光二極管的熱傳導及光度提升結構，其特征在于支架底面設有至少二支以上可插串于PC板的固定柱。
15.根據權利要求8所述的發光二極管的熱傳導及光度提升結構，其特征在于支架底面設有至少二支以上可插串于PC板的固定柱。
全文摘要
本發明公開了一種發光二極管的熱傳導及光度提升結構的改進，旨在增加發光二極管散熱和聚光的功能，進而提高其亮度、品質、可靠度和使用壽命。本發明的陰極支架上端形成一碗杯，以供承置發光晶片，其要點在于該碗杯最底部至少設有一用以容納黏結劑的凹部，該凹部朝向晶片設有小于晶片底面直徑或面積的開口。本發明能使發光二極管的發光效果和照明效率大大提高。
文檔編號H01L23/34GK1531118SQ03115799
公開日2004年9月22日 申請日期2003年3月14日 優先權日2003年3月14日
發明者徐杏芬 申請人:徐杏芬