CN104344235A - 具有桥接单元的一体化多层式led灯管的制作方法 - Google Patents

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吴永富
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Abstract

一种具有桥接单元的一体化多层式LED灯管的制作方法，包含：制作出散热基座，该散热基座的出光面上形成沟槽；将照明单元及桥接单元固定于沟槽的底面上，其中照明单元及桥接单元分别由多个LED晶粒及导电元件组成；将电路单元固定于沟槽旁；LED晶粒通过打线接合技术与导电元件构成电气连接；在LED晶粒上配置光学层；在光学层上再配置保护层；使电路单元与导电元件及LED晶粒构成电气连接；将电源供应装置装设于散热基座的内部；将两端盖及扩散片分别安装于散热基座的两端及散热基座之上，藉以完成具有桥接单元的一体化多层式LED灯管的制作。

Description

具有桥接单元的一体化多层式LED灯管的制作方法
技术领域
一种LED灯管的制作方法，尤其是一种具有桥接单元的一体化多层式LED灯管的制作方法。
背景技术
发光二极管（Light emitting diode，LED）具有低耗能、使用寿命长、体积小、反应快等特点，且近年来其技术的发展可说是日趋成熟，故已逐渐地取代传统的灯具，尤其是将LED应用在使用量最大的日光灯管方面，即LED灯管，更是目前业界研究的主流课题。
现有灯管式LED灯具主要包括：一灯管、一散热板、一电路板、多个LED发光元件及二导电端盖。散热板置入灯管内，电路板贴接于散热板上，多个LED发光元件电性连接电路板。
组装时，必须先将LED发光元件电性焊接在电路板上，再将LED发光元件与电路板的元件固定至散热板上。上述中所提到的构件都是已制作完成的成品，其中的LED发光元件是经由上游的晶圆制作、中游的晶粒制作及下游的晶粒封装等多道制程才能被一一的制作出来。另外，电路板则是通过贴附蚀刻阻剂（压膜或涂布），经过曝光显影、蚀刻等多道制程后而制作出来。
现有灯管式LED灯具中的LED发光元件及电路板都是使用经由经多道制程而完成的成品，上述中所提到的多道制程及封装结构都是用于LED发光元件及电路板的封装上，并不是为LED灯管量身打造的制程及封装结构，实际上LED发光元件及电路板中的许多结构与LED灯管无关，但却会造成LED灯管制作成本无法降低，也浪费了许多原料及元件。
以LED发光元件的制作为例，上游厂将晶圆成型后，将晶圆运送给中游厂以成型晶粒，最后再交由下游厂封装晶粒，下游厂封装晶粒是针对每一个晶粒一一的封装导线架及荧光胶等原料及构件，而晶粒皆需封装，因此封装时就必须使用到大量的原料及大量的构件。此外，现有的LED发光元件的制程，还必须考虑上、中、下游间的运送成本及运送中造成晶粒受损的问题。因此，现有技术存有制程过于繁复，且许多制程对LED灯管根本无实质功效，反而会降低LED灯管的可靠度，且还有制作成本高、制作时间过长及良率等问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种具有桥接单元的一体化多层式LED灯管的制作方法，包含：制作出一散热基座，该散热基座具有一出光面，该出光面上形成一沟槽，该散热基座内部为空心状；将至少一照明单元及至少一桥接单元固定于该沟槽的底面上，其中该至少一照明单元由多个LED晶粒组成，该至少一桥接单元由多个导电元件组成；将一电路单元固定于该沟槽旁；该LED晶粒通过打线接合技术与该导电元件构成电气连接；在该LED晶粒上配置一光学层；在该光学层上配置一保护层；使该电路单元与该导电元件及该LED晶粒构成电气连接；将一电源供应装置装设于该散热基座的内部；以及将两端盖及一扩散片分别结合于该散热基座的两端及该散热基座之上。
本发明的一特点在于，当于该散热基座的沟槽上完成LED晶粒的设置，接着于LED晶粒上形成该光学层及该保护层，就能完成LED灯管的制作，如此不需再使用传统的LED及电路板的成品，传统的LED及电路板中许多结构不为LED灯管所用，而为LED灯管量身订作其专有封装结构。
本发明的另一特点在于，利用导电元件连接所有的LED晶粒，这样能够根据不同使用目的而增加或缩减LED晶粒彼此之间的间距，因此能够适当调整LED晶粒的设置密度，而使LED灯管的亮度最佳化，同时打线接合时，由于LED晶粒与导电元件的间距也能保持在适当的距离中，因此不易发生断线问题。
本发明以一体化结构的概念，将散热基座、沟槽、照明单元及桥接单元一体化制作，散热基座还可制作成不同长度而为各种规格的灯管所使用，进而达成大幅降低原料用量、降低制作成本及简化制程的目的。
附图说明
图1为本发明具有桥接单元的一体化多层式LED灯管的制作方法的流程示意图；
图2为本发明散热基座的示意图；
图3为本发明照明单元及桥接单元的示意图；
图4a为本发明导电元件的一较佳实施例的示意图；
图4b为本发明导电元件的另一较佳实施例的示意图；
图5为本发明电路单元的示意图；
图6为本发明照明单元及桥接单元打线接合的示意图；
图7为本发明光学层及保护层的示意图；
图8为本发明电路单元与导电元件电气连接的示意图；
图9为本发明电源供应装置的示意图；
图10为本发明具有桥接单元的一体化多层式LED灯管制作完成示意图。
其中，附图标记说明如下：
1  散热基座
11  沟槽
31LED  晶粒
33  导电元件
331  导电线路
333  接合垫
335  焊球
4  外部导线
5  电路单元
6  端盖
7  扩散片
9  电源供应装置
10  具有桥接单元的一体化多层式LED灯管
100  光学层
200  保护层
ES  出光面
S10～S90  步骤
具体实施方式
以下配合图式及元件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，以使熟悉本领域的技术人员在研读本说明书后能据以实施。
参考图1，为本发明具有桥接单元的一体化多层式LED灯管的制作方法的流程示意图，参考图2，为本发明散热基座的示意图。如图1的步骤S10所示，首先制作出一散热基座1，该散热基座1具有一出光面ES，该出光面ES上形成一沟槽11，该散热基座1内部为空心状，如图2所示。
较佳的，该沟槽11的两侧壁需为一非垂直面，例如图2所示，该沟槽11的断面呈V型。
较佳的，该散热基座1藉挤压（extruded）成型或压铸（die-cast）成型技术加工而成，该散热基座1的材质为铝材或其它导热性优异的金属材质。该沟槽11的表面更可通过喷砂处理(Sand blasting)、铣削处理或其它表面粗糙处理，使该沟槽11的表面粗糙化，可有效提高光反射效果，进而提高光取出率。
此外，经粗糙化处理的该沟槽11的表面更可蒸镀上一铝层，使该沟槽11的表面具有镜面效果。
参考图3所示，为本发明照明单元及桥接单元的示意图。接着，进入图1的步骤S20，将至少一照明单元及至少一桥接单元固定于该沟槽11的底面上，如图3所示，其中该至少一照明单元由多个LED晶粒31组成，该至少一桥接单元由多个导电元件33组成。
参考图4a，为本发明导电元件的一较佳实施例的示意图。参考图4b，为本发明导电元件的另一较佳实施例的示意图。如图4a所示，导电元件33的顶部形成有一导电线路331及两接合垫（Bond Pads）333，该两接合垫333连接于该导电线路331的两端，该两接合垫333为打线接合或焊接处，图4a所显示的导电元件33较适用于LED晶粒31与导电元件33之间的连接作业，即打线接合作业。
或者，更可在该两接合垫333的其中之一上设置一焊球（Solder Ball）335，如图4b所示。
导电元件33具有多层结构，其中导电元件33的底层为硅芯片（SiliconChips）、陶瓷芯片（Ceramic Chips）、玻璃芯片（Glass Chips）、或其它不易产生水气或吸湿性强（non-moisture material）的芯片材质，导电元件33的底层上依序形成有一钛金属（Titanium metal）层及一铝金属（Aluminum metal）层，该钛金属层及该铝金属层藉由凸块制程（Bumping Process）而形成。
参考图5，为本发明电路单元的示意图。接着，进入图1的步骤S30，将一电路单元5固定于该沟槽11旁，如图5所示。其中该电路单元5为印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)或金属核心印刷电路板(Metal-Core PrintedCircuit Board，MCPCB)。
参考图6，为本发明照明单元及桥接单元打线接合的示意图。接着，进入图1的步骤S40，该LED晶粒31通过打线接合（wire bonding）与该导电元件33构成电气连接，如图6所示。
参考图7，为本发明光学层及保护层的示意图。接着，进入图1的步骤S50，在该LED晶粒31上配置一光学层100，如图7所示，接着，进入图1的步骤S60，在该光学层100上配置一保护层200，如图7所示。
该光学层100用以于该LED晶粒31发出的光线产生光学作用而得到预期的光学效果，例如混光或调整色温等的光学效果，其中该光学层100主要由荧光胶或混合有荧光胶的硅胶所组成。该保护层200能将水气及粉尘异物阻隔在外，藉以避免该光学层100等光学元件变质劣化，其中该保护层200主要由硅胶组成。
其中，在该LED晶粒31上设置一光学层100之前，该沟槽11内更设置有一覆盖层（图面未显示），该覆盖层只覆盖该导电芯片33本身、该导电芯片33的周围区域及该导电芯片33之间的区域，但不覆盖该LED晶粒31，该覆盖层的材质为环氧树脂。
参考图8，为本发明电路单元与导电元件电气连接的示意图。接着，进入图1的步骤S70，使该电路单元5与该导电元件33及该LED晶粒31构成电气连接，如图7及图8所示。
参考图9，为本发明电源供应装置的示意图。较佳的，该电路单元5的正极与负极与该导电元件33的至少两导电元件各通过焊接一外部导线4而构成电气连接，其中该外部导线4的一端焊接于该导电元件33的焊球335。接着，进入图1的步骤S80，将电源供应装置9装设于该散热基座1的内部，如图9所示。
参考图10，为本发明具有桥接单元的一体化多层式LED灯管制作完成示意图。最后，进入图1的步骤S90，将两端盖6及一扩散片7分别安装于该散热基座1的两端及该散热基座1之上，而完成本发明具有桥接单元的一体化多层式LED灯管10的制作，如图10所示。
本发明利用沟槽的具有狭小空间的特点去容置该光学层及该保护层，因此只要使用少量的原料就能把沟槽填满，并于该LED晶粒上形成该光学层及该保护层，进而达成大幅降低原料用量及降低制作成本的目的。
本发明的一特点在于，当于该散热基座的该沟槽上完成LED晶粒的设置，接着于LED晶粒上形成该光学层及该保护层，就能完成LED灯管的制作，如此省去很多不必要的制程，有效缩短制作时间、简化制程及提升良率。
本发明的另一特点在于，利用导电元件连接所有的LED晶粒，这样能够根据不同使用目的而增加或缩减LED晶粒彼此之间的间距，因此能够被适当的调整LED晶粒的设置密度，而使LED灯管的亮度最佳化，同时打线接合时，由于LED晶粒与导电元件的间距也能保持在适当的距离中，因此不易发生断线问题。
本发明以一体化结构的概念，将散热基座、沟槽、照明单元及桥接单元一体化制作，散热基座还可制作成不同长度而为各种规格的灯管所使用，进而达成大幅降低原料用量、降低制作成本及简化制程的目的。
以上所述仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制。因此，凡有在相同的发明精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims (10)

1.一种具有桥接单元的一体化多层式LED灯管的制作方法，其特征在于，该方法包含：
制作出一散热基座，该散热基座具有一出光面，该出光面上形成一沟槽，该散热基座内部为空心状；
将至少一照明单元及至少一桥接单元固定于该沟槽的底面上，其中该至少一照明单元由多个LED晶粒组成，该至少一桥接单元由多个导电元件组成；
将一电路单元固定于该沟槽旁；
所述LED晶粒通过打线接合技术与所述导电元件构成电气连接；
在所述LED晶粒上配置一光学层；
在该光学层上配置一保护层；
使该电路单元与该导电元件及该LED晶粒构成电气连接；
将一电源供应装置装设于该散热基座的内部；以及
将两端盖及一扩散片分别安装于该散热基座的两端及该散热基座之上。
2.如权利要求1所述的具有桥接单元的一体化多层式LED灯管的制作方法，其特征在于，该散热基座通过挤压成型或铸造成型技术加工而成。
3.如权利要求1所述的具有桥接单元的一体化多层式LED灯管的制作方法，其特征在于，该沟槽的表面经粗糙化处理。
4.如权利要求1所述的具有桥接单元的一体化多层式LED灯管的制作方法，其特征在于，该沟槽的表面蒸镀一铝层。
5.如权利要求1所述的具有桥接单元的一体化多层式LED灯管的制作方法，其特征在于，该导电芯片的顶部形成有一导电线路及两接合垫，该两接合垫连接于该导电线路的两端。
6.如权利要求5所述的具有桥接单元的一体化多层式LED灯管的制作方法，其特征在于，该两接合垫的其中之一上设置一焊球。
7.如权利要求5或6所述的具有桥接单元的一体化多层式LED灯管的制作方法，其特征在于，该导电芯片包含多层结构，该导电芯片的底层为硅晶圆、陶瓷芯片或玻璃芯片，于该导电芯片的底层向上依序形成有一钛金属层及一铝金属层，该钛金属层及该铝金属层通过凸块制程而形成。
8.如权利要求1所述的具有桥接单元的一体化多层式LED灯管的制作方法，其特征在于，该电路单元为印刷电路板或金属核心印刷电路板。
9.如权利要求1所述的具有桥接单元的一体化多层式LED灯管的制作方法，其特征在于，在该LED晶粒上设置一光学层之前，该沟槽内更设置有一覆盖层，该覆盖层只覆盖该导电芯片而不覆盖该LED晶粒，该覆盖层的材质为环氧树脂。
10.如权利要求1或6所述的具有桥接单元的一体化多层式LED灯管的制作方法，其特征在于，该电路单元的正极与负极与该导电元件的至少两导电元件分别通过焊接一外部导线而构成电气连接，其中该外部导线的一端焊接于该焊球。
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