TWI492427B - 發光二極體導線架的製造方法 - Google Patents

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Description

發光二極體導線架的製造方法
本發明係與發光二極體導線架的製造方法有關，且特別有關於一種使用射出成型法形成具有複數個導線區域的金屬基材之發光二極體導線架的製造方法。
發光二極體(light emitting diode，LED)一般作為指示燈顯示板等照明設備。LED不但能夠高效率地直接將電能轉化為光能，而且擁有長達數萬小時的使用壽命，同時具備不易碎裂、省電等優點。然而，無論何種LED都需要設計合理的封裝形式。封裝的作用是將外引線連接到LED晶片的電極上，藉此可以保護LED晶片，並且根據不同設計，還具有提高發光效率的作用。
因應IC製程技術的微小化，電子元件連結於電路板上的技術也由插件式演進成為表面黏著式(surface mount device，SMD)。表面黏著式LED具有體積小、適合自動化生產等優點。其作為電子裝置如行動電話、筆記型電腦或PDA螢幕的背光板光源非常適用。
習知表面黏著式LED，其為一金屬基板(metal base)經沖壓後形成複數個含有接腳之導線區域(lead area)，藉由射出成型(injection molding)之方式將複數個絕緣殼體(insulating casing)設置於金屬基板之導線區域，然後將接腳折彎並裁剪導線區域以得到複數個導線架(lead frame)。接著，將晶片置入該等絕緣殼體中，再將接腳與晶片電性連接，通常再利用環氧樹脂施以封裝後即成為表面黏著式LED。
LED朝著高功率發展已是必然的趨勢，在此中所衍伸出來導熱、散熱問題成為目前業界極待解決的問題。然而，使用沖壓製程形成複數個含有接腳之導線區域為單一厚度，不利導線架的導熱、散熱設計，例如散熱塊。
本發明之一目的，在於提供一種發光二極體導線架的製造方法，使用射出成型法形成具有複數個導線區域的金屬基材，可製造出具有不同兩金屬部厚度之發光二極體導線架。
為了達成上述之目的，本發明係為一種發光二極體導線架的製造方法，包含以下步驟：(a)以射出成型法形成具有複數個導線區域的金屬基材；(b)電鍍金屬基材；及(c)在每一個導線區域上形成絕緣殼體。其中步驟(a)之第一型式包含以下步驟：(1)將金屬材料導入擠出料管中，擠出料管終止於出料噴嘴；(2)使金屬材料經擠出料管朝向鄰近出料噴嘴的材料累積室移動；(3)加熱金屬材料至半固態漿料的溫度；(4)以螺桿剪切並推送半固態漿料朝向材料累積室移動；(5)施加充足的力至材料累積室，將材料累積室內的半固態漿料經由出料噴嘴射出至模具。
其中步驟(a)之第二型式包含以下步驟：(1)產生液態金屬； (2)以螺桿剪切並推送液態金屬朝向材料累積室移動，且同時冷卻液態金屬至半固態漿料的溫度；(3)施加充足的力至材料累積室，將材料累積室內的半固態漿料經由鄰近材料累積室的出料噴嘴射出至模具。此處的「液態金屬」並非液體狀的金屬，而是指一種非結晶的固態合金，它的結構比起金屬，更接近玻璃，所以有稱它為金屬玻璃(metallic glasses)。
相較於習知，本發明之製造方法使用射出成型法形成具有複數個導線區域的金屬基材，可例如依導熱與散熱的設計或是使用環境的需求，製造出具有不同兩金屬部厚度之發光二極體導線架。又，本發明之金屬基材射出成型法可排除沖壓金屬薄片高殘留應力的缺點。而且，本發明之金屬基材射出成型法可依需求以連續式或非連續式形成具有複數個導線區域的金屬基材。
1‧‧‧金屬基材
2‧‧‧導線區域
20‧‧‧接腳
22‧‧‧絕緣殼體
24‧‧‧金屬部
26‧‧‧金屬部
50‧‧‧射出成型機
51‧‧‧加料斗
52‧‧‧饋入器
53‧‧‧入口
54‧‧‧擠出料管
55‧‧‧管道
56‧‧‧擠出螺桿
57‧‧‧逆止閥
58‧‧‧螺桿頭
59‧‧‧材料累積室
60‧‧‧出料噴嘴
60a‧‧‧噴嘴頭
62‧‧‧模具
63‧‧‧固定半模
64‧‧‧可移動半模
67‧‧‧孔穴
68‧‧‧溫度控制裝置
70‧‧‧高速射出裝置
500‧‧‧射出成型機
501‧‧‧加料容器
502‧‧‧饋入器
503‧‧‧入口
504‧‧‧擠出料管
505‧‧‧管道
506‧‧‧擠出螺桿
507‧‧‧逆止閥
508‧‧‧螺桿頭
509‧‧‧材料累積室
600‧‧‧出料噴嘴
600a‧‧‧噴嘴頭
602‧‧‧模具
603‧‧‧固定半模
604‧‧‧可移動半模
607‧‧‧孔穴
608‧‧‧溫度控制裝置
700‧‧‧高速射出裝置
S11~S14‧‧‧步驟
S111~S115‧‧‧步驟
S111’~S113’‧‧‧步驟
第一圖係根據本發明之一實施例的發光二極體導線架的製造方法之流程示意圖；第二圖係根據本發明之一實施例的發光二極體導線架的製造方法所使用形成金屬基材的一射出成型法之流程示意圖；第三圖係根據本發明之一實施例的發光二極體導線架的製造方法所使用形成金屬基材的另一射出成型法之流程示意圖；第四A圖係第一圖中各元件之示意圖；第四B圖係第四A圖中一個導線區域的剖面示意圖；第五圖係第二圖所使用的射出成型機構造圖；及 第六圖係第三圖所使用的射出成型機構造圖。
有關本發明之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，所附圖式僅是提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
請參照第一圖、第四A圖與第四B圖，第一圖係根據本發明之一實施例的發光二極體導線架的製造方法之流程示意圖，第四A圖係第一圖中各元件之示意圖，第四B圖係第四A圖中一個導線區域的剖面示意圖。如第一圖所示，本實施例的發光二極體導線架的製造方法包含步驟S11~S14。
首先於步驟S11，以射出成型法形成金屬基材1，此金屬基材1具有複數個導線區域2，且每一導線區域2包含至少一接腳20。於步驟S12，電鍍金屬基材1。接著，於步驟S13，以射出成型方式在每一個導線區域2上形成絕緣殼體22，再將接腳20折彎。最後，於步驟S14，進行裁切，以得到複數個發光二極體導線架。應注意的是，本實施例步驟S11的射出成型法係以射出金屬基材1具有複數個導線區域2為例，但是也可以射出金屬基材1具有一個導線區域2。於此情形下，步驟S14可省略。本實施例之製造方法使用射出成型法形成具有複數個導線區域的金屬基材，可依導熱與散熱的設計，製造出具有不同兩金屬部24、26厚度之發光二極體導線架。
接著，請參照第二圖及第五圖，第二圖係根據本發明之實施例的發光二極體導線架的製造方法所使用形成金屬基材的一射出成型法之流程示意圖，第五圖係第二圖所使用的射出成型機構造圖。 如第二圖所示，本實施例的發光二極體導線架的製造方法所使用形成金屬基材的一射出成型法包含步驟S111~S115。
如第五圖所示，射出成型機50包含加料斗51，加料斗51底部連接饋入器52，饋入器52包含螺旋鑽(圖未示)使顆粒狀的金屬材料以均勻速率導入至擠出器中。饋入器52藉由垂直的管道55與擠出料管54的入口53連接。而且，管道55與擠出料管54通入惰性氣體且維持充滿惰性氣體的氛圍，以避免饋入的金屬材料氧化。
擠出料管54內部裝置可轉動的擠出螺桿56用於推送金屬材料。鄰近擠出料管54的出料端具有逆止閥57及螺桿頭58。擠出料管54的出料端設置有出料噴嘴60用於射出半固態漿料，且出料噴嘴60具有頭部60a。模具62具有固定半模63與可移動半模64，結合時固定半模63與可移動半模64之間形成有孔穴67，出料噴嘴60的頭部60a對準孔穴67，可射出半固態漿料至孔穴67中，經固化成具有複數個導線區域的一金屬基材，其中每一該些導線區域具有兩不同厚度金屬部。
射出成型機50的操作涉及擠出螺桿56在擠出料管54內部轉動持續剪切且推送自入口53至介於螺桿頭58與出料噴嘴60的材料累積室59的金屬材料。適當的溫度控制裝置68供應熱至擠出料管54用於加熱金屬材料，使顆粒狀的金屬材料轉變為半固態漿料，溫度係控制在固態溫度及液態溫度之間。擠出螺桿56持續剪切半固態漿料，且朝向擠出料管54的出料端推送，通過逆止閥57累積到一充足量，藉由高速射出裝置提供動力使擠出螺桿56高速向前運動完成模具的射出填充。
請再次參照第二圖與第五圖，於步驟S111，將粒徑約3~5毫米之顆粒狀的金屬材料倒入加料斗51中，經由饋入器52、管道55與擠出料管54的入口53導入擠出料管54中，擠出料管54終止於出料噴嘴60。金屬材料可選自由以下任一金屬：銅、鎳、鋁及鎂所構成的群組之金屬或合金。或者，金屬材料係選自由以下任一金屬：鋯、鎳、銅、鐵、鈦、鈀、鉑及金所構成的群組之金屬或合金。
於步驟112，使金屬材料經擠出料管朝向鄰近出料噴嘴的材料累積室移動。此處推進擠出料管54中的金屬材料係藉由擠出螺桿56完成。
於步驟113，加熱金屬材料至半固態漿料的溫度，擠出料管54外部包覆溫度控制裝置68，溫度控制裝置68包含加熱元件及冷卻元件，用於加熱金屬材料，使顆粒狀的金屬材料轉變為半固態漿料，溫度可控制在固態溫度及液態溫度之間。加熱的溫度必須使金屬材料保持於半固態，若溫度高於液態溫度則需利用冷卻元件回復至適當溫度範圍。
於步驟114，以螺桿剪切並推送半固態漿料朝向材料累積室移動。為了避免形成樹枝狀結構，必須以螺桿剪切半固態漿料。顆粒狀的金屬材料轉變為半固態漿料後一直到材料累積室內的半固態漿料的溫度必須保持在一預定溫度範圍。
於步驟115，施加充足的力至材料累積室，將材料累積室內的半固態漿料經由出料噴嘴射出至模具。擠出螺桿56持續剪切半固態漿料，且朝向擠出料管54的出料端推送，通過逆止閥57累積到一充足量，藉由高速射出裝置70提供動力，使螺桿56高速向前運動 完成模具的射出填充。
接著，請參照第三圖及第六圖，第三圖係根據本發明之實施例的發光二極體導線架的製造方法所使用形成金屬基材的另一射出成型法之流程示意圖，第六圖係第三圖所使用的射出成型機構造圖。如第三圖所示，本實施例的發光二極體導線架的製造方法所使用形成金屬基材的另一射出成型法包含步驟S111’~S113’。
如第六圖所示，射出成型機500包含加料容器501，加料容器501底部連接饋入器502，饋入器502包含流量控制器(圖未示)使液態金屬以均勻速率流入至擠出器中。饋入器502藉由垂直的管道505與擠出料管504的入口503連接。管道505與擠出料管504通入惰性氣體且維持充滿惰性氣體的氛圍，以避免饋入的液態金屬氧化。
擠出料管504內部裝置可轉動的擠出螺桿506用於推送液態金屬。鄰近擠出料管504的出料端具有逆止閥507及螺桿頭508。擠出料管504的出料端設置有出料噴嘴600用於射出半固態漿料，而且出料噴嘴600具有頭部600a。模具602具有固定半模603與可移動半模604，結合時固定半模603與可移動半模604之間形成有孔穴607，出料噴嘴600的頭部600a對準孔穴607，可射出半固態漿料至孔穴607中，經固化成具有複數個導線區域的金屬基材，其中每一個導線區域具有兩不同厚度金屬部。
射出成型機500的操作涉及擠出螺桿506在擠出料管504內部轉動持續剪切，且推送自入口503至介於螺桿頭508與出料噴嘴600的材料累積室509的液態金屬。適當的溫度控制裝置608用於冷卻擠 出料管504中的液態金屬，使液態金屬轉變為半固態漿料，溫度係控制在固態溫度及液態溫度之間。擠出螺桿506持續剪切半固態漿料，且朝向擠出料管504的出料端推送，通過逆止閥507累積到一充足量，藉由高速射出裝置700提供動力，使螺桿506高速向前運動完成模具的射出填充。
接著，請再次參照第三圖及第六圖，於步驟S111’，產生液態金屬。液態金屬可選自由以下任一金屬：銅、鎳、鋁及鎂所構成的群組之金屬或合金。或者，液態金屬係選自由以下任一金屬：鋯、鎳、銅、鐵、鈦、鈀、鉑及金所構成的群組之金屬或合金。
於步驟S112’，以螺桿剪切並推送液態金屬朝向材料累積室移動，且同時冷卻液態金屬至半固態漿料的溫度。將儲存在加料容器501中的液態金屬經由饋入器502、管道505與擠出料管504的入口503導入擠出料管504中，擠出料管504終止於出料噴嘴600。為了避免形成樹枝狀結構，必須一方面冷卻液態金屬且同時以擠出螺桿506剪切液態金屬。液態金屬轉變為半固態漿料後一直到材料累積室內的半固態漿料的溫度必須保持在一預定溫度範圍。
擠出料管504外部包覆溫度控制裝置608，溫度控制裝置608包含加熱元件及冷卻元件，用於冷卻液態金屬，使液態金屬轉變為半固態漿料，溫度係控制在固態溫度及液態溫度之間。冷卻的溫度必須使金屬材料保持於半固態，若溫度低於固態溫度則需利用加熱元件回復至適當溫度範圍。
於步驟S113’，施加充足的力至材料累積室，將材料累積室內的半固態漿料經由鄰近材料累積室的出料噴嘴射出至模具。擠出螺 桿506持續剪切半固態漿料，且朝向擠出料管504的出料端推送，通過逆止閥507累積到一充足量，藉由高速射出裝置700提供動力，使螺桿506高速向前運動完成模具的射出填充。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，非用以限定本發明之專利範圍，其他運用本發明之專利精神之等效變化，均應俱屬本發明之專利範圍。
S11~S14‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種發光二極體導線架的製造方法，包含以下步驟：(a)產生一液態金屬材料，以射出成型法將該液態金屬材料形成具有複數個導線區域的一金屬基材，其中每一該些導線區域具有兩個不同厚度金屬部；(b)電鍍該金屬基材；及(c)在每一該等導線區域上形成一絕緣殼體。
  2. 如請求項1之發光二極體導線架的製造方法，其中該步驟(a)包含以下步驟：(1)將該金屬材料導入一擠出料管中，該擠出料管終止於一出料噴嘴；(2)使該金屬材料經該擠出料管朝向鄰近該出料噴嘴的一材料累積室移動；(3)加熱該金屬材料至一半固態漿料的一溫度；(4)以螺桿剪切並推送該半固態漿料朝向該材料累積室移動；及(5)施加充足的力至該材料累積室，將該材料累積室內的該半固態漿料經由該出料噴嘴出料至一模具。
  3. 如請求項2之發光二極體導線架的製造方法，更包含在步驟(5)之前，將在該材料累積室內的該半固態漿料的溫度保持在一預定溫度範圍，該半固態漿料在該材料累積室內的保溫以及步驟(3)之加熱該金屬材料至一半固態漿料係藉由一加熱元件及一冷卻 元件完成。
  4. 如請求項2之發光二極體導線架的製造方法，其中該金屬材料係選自由以下任一金屬：銅、鎳、鋁及鎂所構成的群組之金屬或合金。
  5. 如請求項2之發光二極體導線架的製造方法，其中該金屬材料係選自由以下任一金屬：鋯、鎳、銅、鐵、鈦、鈀、鉑及金所構成的群組之金屬或合金。
  6. 如請求項1之發光二極體導線架的製造方法，其中該步驟(a)包含以下步驟：(1)產生一液態金屬；(2)以螺桿剪切並推送該液態金屬朝向一材料累積室移動，且同時冷卻該液態金屬至一半固態漿料的一溫度；及(3)施加充足的力至該材料累積室，將該材料累積室內的該半固態漿料經由鄰近該材料累積室的一出料噴嘴出料至一模具。
  7. 如請求項6之發光二極體導線架的製造方法，其中該步驟(2)係將該液態金屬導入一擠出料管中，該擠出料管終止於該出料噴嘴，以及該發光二極體導線架的製造方法更包含在步驟(3)之前，將該材料累積室內的該半固態漿料的溫度保持在一預定溫度範圍，該半固態漿料在該材料累積室內的保溫以及該步驟(2)之冷卻該液態金屬至一半固態漿料係藉由一加熱元件及一冷卻元件完成。
  8. 如請求項6之發光二極體導線架的製造方法，其中該液態金屬係選自由以下任一金屬：銅、鎳、鋁及鎂所構成的群組之金屬或合金。
  9. 如請求項6之發光二極體導線架的製造方法，其中該液態金屬係 選自由以下任一金屬：鋯、鎳、銅、鐵、鈦、鈀、鉑及金所構成的群組之金屬或合金。
  10. 如請求項1之發光二極體導線架的製造方法，其中該步驟(a)包含以下步驟：(1)加熱該金屬材料至一半固態漿料的一溫度；(2)剪切該半固態漿料；(3)推送該半固態漿料至一材料累積室；及(4)將該材料累積室內的該半固態漿料出料至一模具。
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