专利名称：发光二极管灯具的制造方法
技术领域：
本发明是有关于一种发光二极管灯具的制造方法，特别是指一种以直接将发光二 极管组件焊接于平板式热管上的制造方法。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diode ；LED)具有体积小、耐冲击、寿命长、低耗电、 冷发光及无汞污染等等优点，成为最近照明领域中的研究发展重点。发光二极管的发展方 向从小功率朝向大功率发展，在应用面上更多元，由最早期的指示灯进步到现在发光二极 管照明产品。随着高功率发光二极管的广泛应用，散热的需求也渐渐提高。若这些热未适时的 排出，将产生很多的问题。例如，发光效率降低、使用寿命减短、光色质量改变...等。所以 在热的设计方面，需要一有效的散热结构来将热带出模块，避免以上这些问题的发生。目前发光二极管灯具的散热方式，大部份是使用散热鳍片以提高散热面积方式， 其缺点为散热效率较差，散热模块的体积也较大。有的利用热管配合散热鳍片散热，以提高 其散热效率，然而其成本较高。然而，上述的散热方式都有共同的缺点，就是发光二极管组件产生的热量都需要 经过印刷电路板传递出去。印刷电路板是低热传导性的材料，从而LED所产生的热量无法 有效迅速地传递至热管。为了改善印刷电路板热阻值较大的问题，先前技术另发展出金属 基板的印刷电路板(Metal Core PCB ;MCPCB)。然而发光二极管组件产生的热量仍需要经 过金属基板的印刷电路板的各层材料、散热膏(或散热贴片)才能达到热管。再者，为了固定发光二极管组件于热管及散热鳍片，先前技术通常使用结构复杂 的扣具。扣具不仅增加了成本，也占据空间。此外，组装扣具也耗费相当的人力。纵上所述，如何改善发光二极管组件与热管的结合方式以增加热传导的效率，进 一步还要面对发光二极管组件如何以简洁的结构与热管及散热鳍片结合以形成发光二极 管灯具。本发明人有感上述问题的可改善，潜心研究并配合学理的运用，而提出一种设计 合理且有效改善上述问题的本发明。
发明内容
本发明提供一种发光二极管灯具的制造方法，其在平板式热管上形成印刷电路层 以供发光二极管组件直接焊接于该平板式热管上，藉此缩短发光二极管组件与平板式热管 之间热传导的路径，以增加散热效率。此外，本发明所要解决的技术问题，在于提供一种发光二极管灯具的制造方法，其 提供一种治具可以同时在多个平板式热管上形成上述印刷电路层，藉此节省制造工时以及 成本。本发明要解决的技术问题，更在于提供一种发光二极管灯具的制造方法，以简洁的结构结合平板式热管及散热鳍片模块以形成一发光二极管灯具，省略了传统的扣具，藉 此可以节省制造成本、减少占据的空间。为解决上述技术问题，本发明提供一种发光二极管灯具的制造方法，包括有下列 的步骤，首先提供至少一平板式热管，并于其上各形成一平坦表面；然后提供一治具以固定 该些平板式热管；接着形成一印刷电路层。该印刷电路层的步骤可分为，第一，涂布一层绝 缘层于该些平板式热管的该平坦表面；第二，涂布一层导电层于该绝缘层上以形成多个导 电电路；第三，涂布一层防焊层于该导电层上并形成多个焊接部。完成该印刷电路层后，涂 布锡膏于该些焊接部上，并且摆放多个发光二极管于该平板式热管的该些焊接部上；最后， 将该平板式热管及该些发光二极管通过一回焊炉。为解决上述技术问题，本发明的发光二极管灯具的制造方法，其中进一步包括提 供一可含盖该些平板式热管的印刷网版。为解决上述技术问题，本发明的发光二极管灯具的制造方法，其中该治具设有多 个定位柱，该平板式热管形成有多个定位孔是相对应于该些定位柱。此外进一步包括下列 步骤，首先，提供至少一散热鳍片模块，该散热鳍片模块设有多个组装孔；接着提供多个组 装件，并使该些组装件穿过该散热鳍片模块的该些组装孔及该平板式热管的该些定位孔， 藉此固定该散热鳍片模块于该平板式热板上。本发明具有以下有益效果一、本发明通过直接形成该印刷电路层于该平板式热板上，并使发光二极管组件 焊接于该印刷电路层，藉此缩短发光二极管组件与平板式热管之间热传导的路径，以增加 散热效率。二、本发明通过配合上述的方法，并提供一可含盖该些平板式热管的印刷网版，利 用同一件该治具可以同时在多个平板式热管上形成上述印刷电路层，藉此节省制造工时以 及成本。三、本发明通过在平板式热管上设置定位孔，不仅可在形成上述印刷电路层时具 定位作用，进一步以简洁的组装件以结合平板式热管及散热鳍片模块，藉此即可形成一发 光二极管灯具，省略了传统的扣具，藉此可以节省制造成本、减少占据的空间。为了能更进一步了解本发明为达成既定目的所采取的技术、方法及功效，请参阅 以下有关本发明的详细说明、附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得以深入且 具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
图1为本发明的发光二极管灯具的制造方法的示意图；图2为依本发明完成印刷电路层的平板式热管的立体图；图3为依据本发明的发光二极管灯具的立体分解图；图4为依据图3中44线的放大剖视图；图5为本发明中定位孔的另一实施例的放大剖视图；图6为依据本发明的发光二极管灯具的第二实施例立体分组图。符号说明平板式热管la、Ib 平坦表面12
定位孔隔板绝缘层焊接部防焊层定位盲孔定位柱发光二极管组件4散热鳍片模块5螺杆52
14、Ha、14b 液体流道16
18a、18b 印刷电路层2
21 导电层22
222、226、228 外露部224
23 治具30
301、302、303 定位突板32 34 水平调整装置36
接脚42
组装孔50
帽 螺
5具体实施例方式请参考图1，为本发明的发光二极管灯具的制造方法的示意图。本发明的发光二极 管灯具的制造方法，包括以下步骤首先，提供至少一平板式热管la、lb，并于其上各形成 一平坦表面12。该平板式热管la、Ib较佳乃是长形板体。此实施例中，由于该平板式热管 Ia与该平板式热管Ib是对称的，因此以下仅以该平板式热管Ia为代表来说明。形成上述平坦表面12于该平板式热管la、lb上的步骤包括有首先，抛光该平板 式热管la、lb的一平面；接着，清除上述抛光步骤所产生的杂质以形成该平坦表面12。该 平坦表面12乃是为着直接形成一印刷电路层2于该平板式热管la、lb上。在形成该印刷电路层2之前，为着固定该些平板式热管la、lb。本发明提供了一治 具30，将该平板式热管la、Ib固定于该治具30上面。该治具30设有多个定位突板32以定 位该些平板式热管la、lb，该些定位突板32抵接该些平板式热管la、lb的边缘。本发明另提供第二种的定位方式，其中该治具30设有多个定位柱34，该平板式热 管la、Ib形成有多个定位孔14是相对应于该些定位柱34。该些定位孔14可以是配合该印 刷电路层2而预先规划它们的位置，并且是贯穿该平板式热管la。该些定位孔14 一面可以 作为印刷网版的定位记号，另一面还可以用以固定散热鳍片模块，此点容于后述。该治具30的该定位柱34较佳地可以是活动式的。例如在该治具30的顶面凹设 多个个定位盲孔301、302、303，以供该定位柱34插设于该定位盲孔301内，或移动至其它 的定位盲孔302、303内。该些定位盲孔301、302、303可以进一步以矩阵的方式排列在该治 具30上。藉此当该平板式热管la、lb不同的需求而改变该些定位孔14的位置时，本发明 可以灵活地移动该些定位柱34。本发明特点之一在于，通过该治具30，可以一次在多 个个平板式热管la、lb上形 成该印刷电路层2，以节省制造时间。透过采用网版印刷的方式，由于网版的面积通常数倍 于平板式热管的面积。在一张印刷网版下，可同时印刷数个平板式热管，藉此也可以节省网 版的费用、并节省人力。本实施例仅以二个平板式热管la、lb侧视图为说明，可推论的是， 本发明可配合印刷网版的面积，提供相对应尺寸的治具，同时在数个平板式热管上涂布该 印刷电路层2。因应多个平板式热管的厚度可能不一样，在印刷时为使每一平板式热管能均勻地 被印刷。该治具30的底部进一步设有至少一水平调整装置36。该水平调整装置36穿过该治具30并向上抵接于该些平板式热管la、lb的底面以调整该平板式热管la、lb的顶面位 于同一水平面。在本实施例中，该水平调整装置36最容易的方式可以是一螺杆。通过从该 治具30的底部可旋转该水平调整装置36，以调整该些平板式热管la、lb的顶面的水平高度。本发明特点之一在于，直接形成该印刷电路层2于该平板式热管la、lb的平坦表 面12上，设于该印刷电路层2上的电子组件，例如发光二极管组件不需再经过任何电路板， 藉此可以缩短导热的途径并提升散热的效率。以下描述形成该印刷电路层2的步骤。由于 该平板式热管la、lb本身为一金属导电体，因此首先形成一层绝缘层21于该平板式热管 IaUb的该平坦表面12 ；接着，形成一层导电层22于该绝缘层21上以形成多个导电电路 (未图标)；最后，形成一层防焊层23于该导电层22上，使该导电层22中需要的部位外露 出来而形成多个外露区域，例如作为焊接接脚的焊接部222、或连接电线的焊接部226、或 外露部224以供发光二极管组件4底部直接抵接以方便散热(参图2)。上述绝缘层21较佳是使用低热阻导热绝缘材料，例如可以采用紫外线硬化性树 脂(UV胶)、高导热的环氧树脂，或环氧树脂加上玻璃纤维(Epoxy+Glass Fabric)，或者高 导热的环氧玻纤布粘结片。上述导电层22可以是导电浆料，例如铜胶、银胶、银铝浆、铝浆、 或贵金属浆料，其优点在于可以丝网印刷；或者可以是铜箔，经过蚀刻形成印刷电路，可负 荷较大电流。该防焊层23是通过涂布防焊油墨(Solder Mask)，在于保护局部的导电电 路，以避免焊接电子组件时，焊锡溢流至相邻线路造成短路，此亦为隔绝该平板式热管la、 Ib和空气中的水气产生氧化作用。涂布完防焊油墨后，可进一步依据需求，作表面抗氧化处 理，以加强表层抗氧化能力。上述至少该防焊层23可以是利用网版印刷的方式形成的。请参考图2，为依本发明完成印刷电路层的平板式热管的立体图。以上述平板式热 管Ia为例，当完成涂布该印刷电路层2的步骤后，接着涂布锡膏(未图示)于该些焊接部 222上。然后，相对应地摆放多个发光二极管组件4于该平板式热管Ia的该些焊接部222 上。最后，将该平板式热管Ia及该些发光二极管组件4通过一回焊炉(未图示)，使该些 发光二极管组件4的接脚42焊接在该平板式热管Ia上，S卩完成本发明的发光二极管灯具。 该焊接部2 可供电线M焊接以连接电源。本发明经过测试，平板式热管的导热效率受到回焊炉的高温影响并不明显。然而 为了减少平板式热管受到回焊炉高温的影响，本发明可以在提供该治具以前，先封闭平板 式热管的一端并形成一开口端于另一端，然后进行形成该印刷电路层2的步骤，在形成该 防焊层23的步骤后，再进行填充工作流体的步骤，如水、甲醇、丙酮。最后再封闭该平板式 热管的开口端的步骤。此外本发明进一步可以先暂时封住该开口端，例如以胶带...等，以 避免杂质进入平板式热管。在填充工作流体前，再打开该开口端。请参阅图3，为依据本发明的发光二极管灯具的立体分解图。本发明进一步提供 一对散热鳍片模块5位于该平板式热管Ia底部的两侧以加强散热效率。该对散热鳍片模 块5各设有多个组装孔50，通过多个组装件，例如可以是如图示的螺杆52及螺帽M，或者 可以是铆接、焊接、高分子热固性材料...等，使该些组装件穿过该散热鳍片模块5的该些 组装孔50及该平板式热管Ia的该些定位孔14，藉此固定该散热鳍片模块5于该平板式热 板Ia上。该平板式热管Ia的该些定位孔14不仅可作为前阶段形成该印刷电路层2时定 位用途，更可以作为后阶段固定该散热鳍片模块5时组装用途。
本发明利用该些组装件的简洁的结构，藉此即可以使该散热鳍片模块5能稳固地 结合于该平板式热管la，不用扣具，可降低生产成本、减少占据空间，以及减少组装扣具的 人力。由上述的构想延伸，本发明还可以便利地扩充其它散热组件，例如鳍片、风扇、水冷模 块、甚至其它的平板式热管...等。请参考图4，为依据图3中44线的放大剖视图。本发明中该平板式热管Ia为一 长形板体，内部较佳为多流道设计，其用处在于可以增加内部液体容量、增加毛细力和使内 部流体液气分流，减少液气相互的间的摩擦力。热管的材料可以是铜、铝、镁合金金属。其 内部微结构方式则可以是空心管、构槽、实心、烧结、粉末等等。在本实施例中，该平板式热 管Ia具有多个形成于其内部的隔板18a、18b及多个形成于该些隔板18a、18b之间的液体 流道16 ；其中该平板式热管Ia的该定位孔14穿过该隔板18b，该隔板18b的宽度大于该定 位孔14的直径。该隔板18b可以在制造平板式热管时，预先设计好的，例如以铝挤形方式 制造的平板式热管，即可保留作为较厚的隔板18b。请参考图5，为本发明中定位孔的另一实施例的放大剖视图。此实施例中该平板式 热管Ib形成一对定位孔1 是贯穿过该液体流道16。由于本发明的平板式热管采多流道 设计，因此若将该些定位孔Ha集中在一道或二道流导内，仍有许多流道可保持其功能运 作。本发明于后面提供实验说明，此实施例仍可提供相当的散热功能。请参考图6，为依据本发明的发光二极管灯具的第二实施例立体分组图。依据上述 本发明中的构想，该定位孔可以有不同的应用。例如利用该对散热鳍片模块5之间的空间， 本发明可以设另一定位孔14b贯穿该平板式热管Ia且位于该对散热鳍片模块5之间，并且 形成二焊接部2 邻近该定位孔14b，藉此将焊接于该焊接部228的电线M穿过该定位孔 14b并延伸至该对散热鳍片模块5之间的空间，达到节省空间的功效。请参考下列表一，为依据本发明的发光二极管灯具的五组实验的对照数据表。五 组实验皆为量测图3的中间排的七个发光二极管的温度，由左至右依序代表LED1、LED2、 LED3、LED4、LED5、LED6、LED7。各组的实验条件描述如下(其中散热鳍片模块，以「FIN」代 表称呼。定位孔以「孔」代表称呼，并以图3四个定位孔配合图5实施例进行实验。此外， 位于平板式热管与散热鳍片模块之间的传递介质，以「介质」代表称呼)第一组FIN，无；介质，无；孔，无。第二组FIN，1 ；介质，导热贴片；孔，无。第三组FIN，1 ；介质，导热膏；孔，有。第四组FIN，2 ；介质，导热贴片；孔，无。第五组FIN，2 ；介质，导热膏；孔，有。表一显示五组实验数据。数据单位°C
第一组第二组第三组第四组第五组LEDl67. 8664. 1861. 2357. 4655. 22LED266. 1561. 1160. 9955. 2254. 20
权利要求
1.一种发光二极管灯具的制造方法，其特征在于，包括以下步骤提供至少一平板式热管，并于其上各形成一平坦表面；提供一治具以固定该些平板式热管；形成一绝缘层于该些平板式热管的该平坦表面；形成一导电层于该绝缘层上以形成多个导电电路；形成一防焊层于该导电层上并形成多个焊接部；涂布锡膏于该些焊接部上；摆放多个发光二极管于该平板式热管的该些焊接部上；及将该平板式热管及该些发光 二极管通过一回焊炉。
2.根据权利要求1所述的发光二极管灯具的制造方法，其特征在于，形成该平坦平面 于该平板式热管上的步骤包括有抛光该平板式热管的一平面；及清除上述抛光步骤所产生的杂质以形成该平坦表面。
3.根据权利要求1所述的发光二极管灯具的制造方法，其特征在于，进一步包括提供 一可含盖该些平板式热管的印刷网版，以印刷的方式将该绝缘层、该导电层、及该防焊层形 成于该平板式热管上。
4.根据权利要求3所述的发光二极管灯具的制造方法，其特征在于，上述绝缘层为低 热阻导热绝缘材料。
5.根据权利要求3所述的发光二极管灯具的制造方法，其特征在于，上述导电层为导 电浆料。
6.根据权利要求3所述的发光二极管灯具的制造方法，其特征在于，上述导电层为铜箔。
7.根据权利要求1所述的发光二极管灯具的制造方法，其特征在于，上述治具设有多 个定位突板以定位该些平板式热管，该些定位突板抵接该些平板式热管的边缘。
8.根据权利要求1所述的发光二极管灯具的制造方法，其特征在于，上述治具设有多 个定位柱，上述平板式热管形成有多个定位孔是相对应于该些定位柱。
9.根据权利要求8所述的发光二极管灯具的制造方法，其特征在于，上述治具的顶面 凹设多个个定位盲孔，以供该定位柱插设于该些定位盲孔内。
10.根据权利要求9所述的发光二极管灯具的制造方法，其特征在于，该些定位盲孔以 矩阵的方式排列在该治具上。
11.根据权利要求1所述的发光二极管灯具的制造方法，其特征在于，上述治具的底部 设有水平调整装置，该些水平调整装置穿过该治具并向上抵接于该些平板式热管的底面以 >调整该平板式热管的顶面位于同一水平面。
12.根据权利要求8所述的发光二极管灯具的制造方法，其特征在于，上述平板式热管 为一长形板体，具有多个形成于其内部的隔板及多个形成于该些隔板之间的液体流道；其 中该平板式热管的该定位孔穿过该隔板，该隔板的宽度大于该定位孔的直径。
13.根据权利要求12所述的发光二极管灯具的制造方法，其特征在于，上述定位孔穿 过该液体流道。
14.根据权利要求8所述的发光二极管灯具的制造方法，其特征在于，进一步包括下列 步骤提供至少一散热鳍片模块，该散热鳍片模块设有多个组装孔；及提供多个组装件，并使 该些组装件穿过该散热鳍片模块的该些组装孔及该平板式热管的该些定位孔，藉此固定该 散热鳍片模块于该平板式热板上。
15.根据权利要求14所述的发光二极管灯具的制造方法，其特征在于，进一步包括下 列步骤，提供一对该散热鳍片模块分别位于该平板式热管底部两侧且形成一空间；形成一定位孔贯穿该平板式热管且位于该对散热鳍片模块之间；及形成二焊接部邻近 该定位孔；藉此焊接于该焊接部的电线穿过位于该对散热鳍片模块之间的该定位孔并被收 容于该对散热鳍片模块之间。
16.根据权利要求1所述的发光二极管灯具的制造方法，其特征在于，进一步包括下列 步骤在提供该治具以前，封闭该平板式热管的一端并形成一开口端于另一端；在形成该防焊层的步骤后，填充工作流体于该平板式热管内；以及封闭该平板式热管 的该开口端。
17.根据权利要求16所述的发光二极管灯具的制造方法，其特征在于，进一步包括下 列步骤在封闭该平板式热管的一端并形成该开口端后，暂时封闭该开口端。
全文摘要
一种发光二极管灯具的制造方法包括下列步骤，首先提供至少一平板式热管，并于其上各形成一平坦表面；然后提供一治具以固定该些平板式热管；接着形成一印刷电路层。该印刷电路层可分为绝缘层、导电层及防焊层依序涂布于该些平板式热管上。之后，涂布锡膏于该些焊接部上，并且摆放多个发光二极管于该平板式热管的该些焊接部上；最后，将该平板式热管及该些发光二极管通过一回焊炉。藉此完成一发光二极管灯具。该平板式热管可进一步设多个定位孔，不仅供该治具定位用，也可以配合简洁的组装件以固定至少一散热鳍片模块，从而增加散热效率并且节省制造成本、减少占据的空间。
文档编号F21Y101/02GK102135268SQ201010104089
公开日2011年7月27日 申请日期2010年1月27日 优先权日2010年1月27日
发明者庄宜静, 邱世彬, 陈彦桦 申请人:可成科技股份有限公司