CN101262035B - 发光二极管结构及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发光二极管结构及其组装方法，其中该发光二极管结构至少包含：封装后的发光二极管；二导线支架分别电性连接发光二极管的正负极，每一导线支架10具有一固定孔，固定孔的出口宽于入口；二基材，以及二凸柱分别位于每一基材上；其中这些凸柱分别插设这些固定孔内，这些凸柱变形后分别咬合住这些固定孔。凸柱也可设置于导线支架上并配合固定孔设置于基材上。

Description

发光二极管结构及其组装方法

技术领域

本发明涉及一种发光二极管结构，特别是涉及一种固定发光二极管的结构及发光二极管结构组装方法。

背景技术

近年来，因为发光二极管制造技术的快速进步，使得发光二极管的发光效率增加。发光二极管的运用，主要是由于发光二极管具有低温、低耗电量等特性。因此，发光二极管开始在照明领域上应用，例如以发光二极管制造的手电筒或发光二极管的汽车头灯。

发光二极管的型式，是在透明的封胶体内包覆晶粒，晶粒下设有接脚延伸于晶粒之外。接脚可***电路板的孔洞中，再以焊接的方式固定接脚。焊接的过程中的温度高达摄氏数百度，高温将沿接脚传递到晶粒之上，常会损坏晶粒甚至烧毁晶粒。

公知技术提出一种无须焊接而可将晶粒固定于电路板上的结构，请参考图1，为公知技术无须焊接而能将封装后的发光二极管固定于转接板上的固定结构。经封装后的晶粒10具有导线支架20，导线支架20上具有固定孔30。在转接板40上对应固定孔30的位置自转接板40下方向上方突穿转接板40而形成一圆孔50，原圆孔50内的部分向上突起形成固定片60。请参考图2，为公知无须借助焊接而能将封装后的发光二极管固定结构上的示意图。固定片60穿过固定孔30后必须以工具将固定片60自内向外弯折而借助固定片60将具导线支架20的晶粒10固定于转接板40上。转接板40上具有向下的接脚70，接脚70仍须穿过电路板(图中未示)上的孔洞(图中未示)，再通过焊接的方式来进行固定。

公知的方法虽然在可以避免掉焊接晶粒接脚与转接板时的高热，但是在转接板穿出圆孔50以形成突起且大小均匀的固定片60并不易进行。再有，固定片60的长度会受限于圆孔50的直径，一般而言约为固定孔30的半径。请参考图3，为公知固定片穿过固定孔的示意图。固定片60若要能轻易穿过固定孔30，固定片60与转接板40间的夹角θ需大于90度。而这样的角度θ并不利于后续用工具将固定片60自内向外弯折的进行，反而会使固定片60自外向内弯折，而无法发挥固定导线支架20及晶粒10于转接板40的效果。若要容易进行此一固定工艺操作，固定片60与转接板40间的夹角应小于90度，也就是向外张开，但是，这样的角度θ却又不利于让固定片60能轻易地穿过固定孔30。因此，固定片60穿过固定孔30之后，需要另一步骤来处理固定片60与转接板40间夹角的问题。

增加的步骤就表示成本的增加及成品率的下降，而且使工艺的自动化变得非常困难。所以，如何找出一简单且无须焊接而能将导线支架及晶粒固定于转接板上的方法非常重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发光二极管结构及其组装方法，用以将发光二极管固定在一基材上，基材可为一电路板、一转接板或是任何用来固定发光二极管的载板，来解决上述公知技术中固定时操作不便、不易于工艺自动化等问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种发光二极管结构，发光二极管具有导线支架电性连接封装后的发光二极管晶粒，导线支架上具有上下贯穿的固定孔，一般而言，位于导线支架上的固定孔的内径上宽下窄，所以固定孔可以为例如具自上向下渐缩的侧壁或是具有一倒阶梯形的侧壁。另外，上下较宽而中间较窄的固定孔也被本发明所涵盖。当然，固定孔也可以设置于基材之上，设置于基材上的固定孔的内径则为上窄下宽，所以固定孔可以为例如具自下向上渐缩的侧壁或是具有一阶梯形的侧壁。

基材上具有一凸柱，形成凸柱的材质为一导电且可延展的材料，例如为金属。凸柱可以为实心或空心的，一般而言，空心的凸柱较易变形。凸柱的截面形状可与固定孔的入口或内径最小的开口相同或比其略小，当然，凸柱的截面形状也可与固定孔的入口或内径最小的开口的形状无关，只要能穿过固定孔的入口而贯穿固定孔并突出于出口的凸柱均为本发明所要保护的范围。当然，为对应设置在基材上的固定口，凸柱也可设置于导线支架与基材连接的一面上。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种发光二极管结构的组装方法。当凸柱贯穿固定孔时，并无法直接提供发光二极管的固定。接着，以工具压迫凸柱的顶面而使凸柱变形并咬合住固定孔，也就是使凸柱填满贯穿孔或是使凸柱的外侧壁紧贴住固定孔从内径最小处向上(下)的内侧壁进而使发光二极管能够固定在一基材上。

本发明所提供的发光二极管的固定结构的及其组装方法，完全无须使用焊接工艺，而且工艺操作相当简单、有效。因此，运用本发明所提供的发光二极管的固定结构的及其组装方法可提供低成本、高产率及高成品率的具发光二极管组件。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为公知无须焊接而能将封装后的发光二极管固定于转接板上的固定结构；

图2为公知无须借助焊接而能将封装后的发光二极管固定于固定结构上的示意图；

图3为公知固定片穿过固定孔的示意图；

图4为依照本发明第一较佳实施例的立体分解示意图；

图5A为本发明第一较佳实施例所示发光二极管结构及基材的剖面示意图；

图5B为本发明第一较佳实施例所示发光二极管结构与基材固接后的剖面示意图；

图6A为本发明第二较佳实施例所示发光二极管结构及基材的剖面示意图；

图6B为本发明第二较佳实施例所示发光二极管结构与基材固接后的剖面示意图；

图7为本发明第三较佳实施例所示发光二极管结构与基材固接后的剖面示意图；以及

图8为本发明第四较佳实施例所示发光二极管结构与基材固接后的剖面示意图。

其中，附图标记：

10 封装后的晶粒

20、104、104’、304、304’、404、404’导线支架

30、106、106’、206、206’固定孔

40 转接板

50 圆孔

60 固定片

70 接脚

100 发光二极管结构

102 晶粒封装部分

108、108’、208、208’、308、308’、408、408’基材

110、110’、110a、110a’、210、210’、210a、210a’、310a、310a’、410a、410a’凸柱

具体实施方式

为了不使用具有高热的焊接方式固定发光二极管于基材之上，以避免二极管芯片的损坏。本发明提供一种固定结构可以运用铆接的方式而将发光二极管固定于基材之上。为能更清楚公开本发明的技术特征，以下将借助实施例说明本发明的实施方式。

请参考图4，为本发明第一较佳实施例的立体分解示意图。一已经完成封装的发光二极管结构100，发光二极管结构100具有晶粒封装部分102及导线支架104及104’，导线支架104及104’分别电性连接晶粒封装部分102中发光二极管晶粒的正负极(图中未示)。导线支架104及104’各具有一固定孔106及106’。

请继续参考图4，二基材108及108’上分别设置了凸柱110及110’。在本实施例中，凸柱110及110’为一中空的圆柱体。凸柱110及110’借助模具压合成型以抽拉出圆柱体，当然，此仅为本发明的一实施例，凸柱110及110’并不限于圆柱体或是中空柱体，凸柱110及110’也不限于需分别和基材108及108’一体成形。一中空或实心的凸柱可以压入或螺入基材上的孔洞。

请参考图5A，为本发明第一较佳实施例所示发光二极管结构及基材的剖面示意图。发光二极管结构100具有晶粒封装部分102及导线支架104及104’。导线支架104及104’分别电性连接晶粒封装部分102中发光二极管晶粒的正负极(图中未示)。导线支架104及104’各具有一固定孔106及106’。二基材108及108’上分别设置了凸柱110及110’，凸柱110及110’为一中空的柱体。由图5A中可看出，凸柱110将贯穿固定孔106以与之结合；凸柱110’将贯穿固定孔106’以与之结合。

请参考图5B，为本发明第一较佳实施例所示发光二极管结构与基材固接后的剖面示意图。如图5B所示，在图5A中所示的凸柱110及110’分别贯穿图5A中所示固定孔106及106’结合后，凸柱110及110’将分别会通出导线支架104及104’的上表面。使用一工具进行一个下压的工艺，在图5A中所示的凸柱110及110’将产生形变而成为图5B中所示的凸柱110a及110a’而填满固定孔106及106’。在其它的实施例中，也可为凸柱的外侧壁紧贴住固定孔的内侧壁且并未完全填满固定孔。一般来说，凸柱110a及110a’的上表面分别约与二导线支架104及104’的上表面等高或分别略高于或略低于二导线支架104及104’的上表面。

图6A为本发明第二较佳实施例所示发光二极管结构及基材的剖面示意图；图6B为本发明第二较佳实施例所示发光二极管结构与基材固接后的剖面示意图。图6A与图6B所示的实施例与图5A与图5B所示的实施例的差异仅在于固定孔206及206’的形状异于图5A与图5B中的固定孔106的形状。请参考图6A，固定孔206的剖面为一倒阶梯型，在凸柱210及210’置入基材208及208’的固定孔206及206’之后，使用一工具进行一个下压的工艺操作，在图6A中所示的凸柱210及210’将产生形变而成为图6B中所示的凸柱210a及210a’而填满固定孔206及206’。当然，凸柱210a及210a’也可能以外侧壁紧贴固定孔206及206’的内侧壁而未填满固定孔206及206’。

请参考图7及图8，图7为本发明第三较佳实施例所示发光二极管结构与基材固接后的剖面示意图；图8为本发明第四较佳实施例所示发光二极管结构与基材固接后的剖面示意图。请参考图7，图7所示的第三较佳实施例与图5B所示的第一实施例的结构非常相似，其差异仅在于，图7中所示的凸柱310a及310a’所设置的位置并非如图5B中所示的凸柱110a及110a’分别设置于基材108及108’，而是将凸柱310a及310a’分设于导线支架304及304’与基材308及308’连接的一面上。其它的部分均与第一实施例相同，相关的说明请参考第一实施例中的说明。

请参考图8，图8所示的第四较佳实施例与图6B所示的第二实施例的结构非常相似，其差异仅在于，图8中所示的凸柱410a及410a’所设置的位置并非如图6B中所示的凸柱210a及210a’分别设置于基材208及208’，而是将凸柱410a及410a’分设于导线支架404及404’与基材408及408’连接的一面上。其它的部分均与第二实施例相同，相关的说明请参考第二实施例中的说明。

在本发明中，基材若为电路板，则每一对基材均可以二合一，发光二极管芯片的正负极将可通过电路板中的导线将工作电压导入。此时，凸柱用外加的方式设置。当基材为二转接板时，发光二极管芯片的正负极将可分别与转接板形成通路，外界工作电压将可借助此通路导入发光二极管芯片。转接板的材料可以为金属，例如金、银、铜、铝、镍、铬或其任意组合的合金。金属材质的转接板不只可以形成工作电压的通路，还能作为发光二极管的散热表面，增加发光二极管结构的散热效能，增加发光二极管组件的使用寿命。

由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明具有下列优点。根据本发明所公开的发光二极管的固定结构与其组装方法，完全无须使用焊接工艺，而且工艺操作相当简单、有效。因此，运用本发明所公开的方法可提供低成本、高产率及高合格率的具发光二极管组件。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种发光二极管结构，其特征在于，至少包含：

一发光二极管；

二导线支架分别与该发光二极管电性连接，每一该导线支架具有一固定孔，其中该固定孔的出口较入口宽；以及

二基材，每一该基材具有一凸柱设于该基材，该凸柱***于该固定孔内且在该固定孔内产生形变以与该基材卡合。

2.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于，该凸柱与该基板一体成形。

3.根据权利要求1所述的发光二极管结构，其特征在于，该凸柱嵌合或螺合于该基板之上。

4.一种发光二极管结构，其特征在于，至少包含：

一发光二极管；

二导线支架分别电性连接该发光二极管的正负极；

二凸柱分别位于每一该导线支架上；以及

二基材，每一该基材具有一固定孔，其中该固定孔的出口较入口宽；

其中这些凸柱分别插设这些固定孔内并在该固定孔内产生形变，这些凸柱变形后分别咬合住这些固定孔。

5.根据权利要求4所述的发光二极管结构，其特征在于，该凸柱与该导线支架一体成形。

6.根据权利要求4所述的发光二极管结构，其特征在于，该凸柱嵌合或螺合于该导线支架之上。

7.根据权利要求1或4所述的发光二极管结构，其特征在于，该固定孔具有一倾斜的侧壁或一阶梯状的侧壁。

8.根据权利要求1或4所述的发光二极管结构，其特征在于，该基材为电路板、转接板或承载板。

9.根据权利要求1或4所述的发光二极管结构，其特征在于，该凸柱为金属圆柱体。

10.根据权利要求9所述的发光二极管结构，其特征在于，该金属为金、银、铜、铝、镍、铬或其任意组合的合金。

11.一种发光二极管结构的组装方法，其特征在于，该组装方法至少包含：

提供一发光二极管，该发光二极管具有二导线支架，每一该导线支架上具有一出口比入口宽的固定孔；

提供二基材，每一该基材上具有一凸柱；

插设该凸柱于该固定孔内，该凸柱自该入口贯穿至该出口；以及

压迫这些凸柱使这些凸柱变形后分别咬合住这些固定孔。

12.一种发光二极管结构的组装方法，其特征在于，该组装方法至少包含：

提供一发光二极管，该发光二极管具有二导线支架，每一导线支架上具有一凸柱；

提供二基材，每一该基材上具有一出口比入口宽的固定孔；

插设该凸柱于该固定孔内，该凸柱自该入口贯穿至该出口；以及

压迫这些凸柱使这些凸柱变形后分别咬合住这些固定孔。

13.根据权利要求11或12所述的组装方法，其特征在于，形成该固定孔侧壁倾斜。

14.根据权利要求11或12所述的组装方法，其特征在于，形成该固定孔侧壁成阶梯状。

Images