專利名稱：交流led光源用散熱基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及印刷電路板，尤其涉及一種交流LED光源用散熱基板結(jié)構(gòu)， 屬于印刷電路板技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在封裝技術(shù)的發(fā)展中，功能提升及縮小化造成發(fā)熱密度越來越高， 一些 LED產(chǎn)品只靠封裝設(shè)計已無法散去足夠的熱，必須藉由PCB的設(shè)計來加強散 熱功能。目前一般的散熱材料所使用的散熱片基材(如民用高端電子器件、 LED用芯片材料、工業(yè)裝置用換熱器等)幾乎都是鋁合金，但鋁并不是導熱系 數(shù)最高的金屬。金和銀的導熱性能比較好，但缺點就是價格太高。純銅散熱效 果次之，但銅片除了造價高之外，重量大、不耐腐蝕等，當銅一旦發(fā)生氧化， 其導熱和散熱性能將會大大下降，導致溫度過高，增加了 LED失效的可能 性，造成LED光衰加劇、壽命縮短。
現(xiàn)階段交流LED光源有一個缺點就是有觸電的風險，對于高電壓來說 (即高于36V的交流電壓為非安全電壓)對LED光源的散熱基板要求更加嚴 格，絕緣性能及其它電氣性能的好壞，決定了 LED的壽命及對人體或周圍環(huán) 境的是否安全，故交流LED光源如果要應用在LED照明燈具上，應避免金屬 鰭片的裸露。而常規(guī)的鋁基印制板性能和結(jié)構(gòu)無法滿足要求， 一但絕緣失效， 后果嚴重。隨著LED科學研究的不斷發(fā)展和芯片工藝生產(chǎn)水平的不斷提升， 大功率交流LED封裝技術(shù)日臻成熟，發(fā)光效率得以大大提高，其應用領(lǐng)域不
4斷拓展。因此，如何選擇印刷電路板材料絕緣及散熱研究已成為目前基板設(shè)計 的一個重要方向。
發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種交流LED光源 用散熱基板，利用石墨層平面紋理狀的高熱傳導性，降低發(fā)熱點的溫度、從而 提高交流LED光源的散熱性和絕緣安全性。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)
交流LED光源用散熱基板，由下向上依次包括底層、絕緣層和導電層， 絕緣層用于承受機械及熱應力，導電層設(shè)于絕緣層上表面且分布有導電線路及 電極焊盤，該散熱基板設(shè)有固定槽，所述固定槽自上而下透過導電層和絕緣層 直達底層，LED光源設(shè)在固定槽內(nèi)，其特征在于所述底層含有具有尺寸穩(wěn)定 性及散熱性的石墨層，所述LED光源的熱沉穿過固定槽底部與該石墨層相接 觸，熱沉的四周與石墨層及絕緣層的絕緣介質(zhì)相貼合。
進一步地，上述的交流LED光源用散熱基板，其中，所述底層即為石墨 層；或者，所述底層為金屬基或非金屬基導熱基材，石墨層嵌設(shè)于該導熱基材 之中，其位置與固定槽的分布相對應。
更進一步地，上述的交流LED光源用散熱基板，其中，所述石墨層的厚 度大于lmm，其橫截面形狀為任意幾何結(jié)構(gòu)或非幾何結(jié)構(gòu)。
更進一步地，上述的交流LED光源用散熱基板，其中，所述導電層的導 電線路為鋪設(shè)在絕緣層上表面的金屬銅線，且電極焊盤接設(shè)有用金、銀、鈀制 成的導電接點；電源電極焊盤局部涂設(shè)銦金合金或金錫合金。
更進一步地，上述的交流LED光源用散熱基板，其中，所述絕緣層的絕緣介質(zhì)為環(huán)氧玻纖布粘結(jié)片或環(huán)氧樹脂聚合物。再進一步地，上述的交流LED光源用散熱基板，其中，該散熱基板為共用一個底層的雙面板，所述底層的上下側(cè)分別設(shè)置相對獨立的絕緣層和導電層；尤其是，所述散熱基板為雙面板，上下兩側(cè)的固定槽及LED光源錯位排 布，并且，在每一處LED光源安裝部位，底層的另一面裸露。 實施本發(fā)明的技術(shù)方案，其有益效果體現(xiàn)在(1) 選用石墨材料具有比鋁材料更好的導熱性，石墨的熱傳導率超過 370W/mK，重量也比銅輕70%，以保持散熱器的輕便，散熱器通過將熱量均 勻分布在二維平面來達到散熱的目的；(2) 交流LED光源用散熱基板結(jié)構(gòu)的熱膨脹率小，具有優(yōu)異的散熱性 能，其散熱效果卓越；原材料厚度方向的熱膨脹系數(shù)差異小，受熱基材膨脹變 化差異小，避免銅線路和金屬化孔間斷裂而造成破壞；(3) 抗熱應力性強石墨在常溫下使用時能經(jīng)受住溫度的劇烈變化而不 致破壞，溫度突變時，石墨的體積變化不大，不會產(chǎn)生裂紋及應力突變；(4) 石墨材料基板具有高機械強度和韌性，在石墨基板上可實現(xiàn)大面積 的印制板的制造，能夠有效地克服導電層、基板之間因不同膨脹系數(shù)而引起的 應力效應，可承受鉆孔、沖剪、切割、蝕刻等加工；(5) 電磁屏蔽性能良好，石墨基板可充當屏蔽板，起到屏蔽電磁波的作 用，對于交流電的諧波具有屏蔽效果，在改善電子兼容性方面具有較廣闊的應 用前景；(6) 防靜電性能較好，石墨材質(zhì)本身，能夠有效擴散靜電，防止靜電擊 穿電器元件。為使本發(fā)明的技術(shù)特征及應用后的有益效果更清楚、易于理解，以下結(jié)合 本發(fā)明一優(yōu)選實施例及其附圖對本發(fā)明作進一歩地詳細說明。
圖1是本發(fā)明LED光源用散熱基板的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明LED光源用散熱基板的另一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明LED光源用散熱基板的又一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例一如圖1所示的本發(fā)明LED光源用散熱基板的結(jié)構(gòu)示意圖可見，本發(fā)明設(shè) 計并提供一種以石墨作為散熱座層的交流LED光源用散熱基板。該散熱基板 的基本結(jié)構(gòu)分為三層，如圖1所示，包括LED光源1、導電層2、絕緣層3及 底層4。其中導電層2上分布有導電線路以及電源電極焊盤21。中間絕緣層3 的絕緣介質(zhì)一般采用高導熱的環(huán)氧玻纖布粘結(jié)片或者特殊的高導熱環(huán)氧樹脂聚 合物；熱阻小、粘結(jié)性能優(yōu)良、具有抗熱老化的能力，并且能夠承受機械及熱 應力。底層導熱層為高導熱的石墨層4，具有很強的尺寸穩(wěn)定性和機械加工性 能及優(yōu)良的散熱性。LED光源1嵌入在散熱基板固定槽6內(nèi)，LED光源1的熱 沉11直接與石墨層4表面緊密接觸，熱沉11的四周與中間絕緣層3的絕緣介 質(zhì)緊密貼合，構(gòu)成三層結(jié)構(gòu)的基板結(jié)構(gòu)。其中，該作為底層的石墨層4，其厚度大于lmm，其形狀為平面板材，也 可以柱形、菱形、方形或其他形狀，只要可以與LED光源1熱沉座層匹配即 可。該散熱基板的中間絕緣層3的絕緣介質(zhì)一般采用高導熱的環(huán)氧玻纖布粘結(jié) 片或者特殊的高導熱環(huán)氧樹脂聚合物。制作時，石墨的材料表面需要采用機械 和化學方法進行預處理，經(jīng)過去油和水洗，形成清潔平整的平面；通常采用厚 度為100 100(Vm的高導熱的環(huán)氧玻纖布粘結(jié)片或者特殊的高導熱環(huán)氧樹脂聚 合物，配置原料板材樹脂膠液，然后將進行壓制粘結(jié)片，基材的壓制過程大體 分成升溫、保溫和降溫三個階段。最后，對表面先進行機械和化學方法預處 理，形成光潔平整的平面，然后鋪覆薄薄一層的環(huán)氧玻璃布，再涂復一層特殊 的聚合物構(gòu)成高導熱的環(huán)氧玻纖布粘結(jié)片板材。完成了底層與絕緣層3的制造工序，即可在其外層加工導電層，并布置導電線路，采用機械、超聲波或者化學方法對上述半成品層材表面進行預處理，去油污、毛刺，雜質(zhì)，形成清潔平整的絕緣層；在絕緣層的外面全部覆蓋導電 層，再在導電層上面蝕刻制作導電線路；或者在絕緣層的外面局部涂覆防護 膜，再通過濺射或蒸鍍的方法直接制作導電線路。其中，該導電層2的導電線 路采用金屬銅來制作。但是，根據(jù)印刷電路板的應用需求，電極焊盤21還可 以使用或在銅層上輔助使用金、銀、鈀等金屬來制作導電線路；電極焊盤21 的局部還涂有銦金合金或者金錫合金。除上述單導電層的基板結(jié)構(gòu)外，本發(fā)明的交流LED光源用散熱基板的結(jié) 構(gòu)還可為雙面板，在底層的下面也可設(shè)有導電層及LED光源。實施例二如圖2所示的是上述交流LED光源用散熱基板結(jié)構(gòu)另一種結(jié)構(gòu)組合方 式，此基板結(jié)構(gòu)可以以石墨為導熱材料，嵌入在其它金屬基或非金屬基的導熱 基材5中，組成混合導熱結(jié)構(gòu)的座層，石墨層位于LED光源1的熱沉正下方，石墨壁與其它金屬基或非金屬基的導熱基材5過孔壁充分接觸，熱量沿兩 側(cè)壁均勻傳遞，通過將熱量均勻分布在二維平面來達到散熱的目的。 實施例三除上述單導電層的基板結(jié)構(gòu)外，本發(fā)明的交流LED光源用散熱基板的結(jié) 構(gòu)還可為雙面板，在底層的下面也可設(shè)有導電層及LED光源。如圖3所示的是上述交流LED光源用散熱基板結(jié)構(gòu)又一種結(jié)構(gòu)組合方 式，此基板結(jié)構(gòu)與實施例一相近似，均是采用石墨層4作為該散熱基板的座 層。所不同的是，在石墨層相對于上層LED光源的另一側(cè)錯位設(shè)置有固定槽 6、絕緣層3、導電層2及LED光源。所形成錯位使得對應每一個LED光源的 散熱基板另一面石墨層為裸露狀，從而能夠更好地取得散熱效果。綜上所述，交流LED光源用散熱基板具有良好的導熱性能、電氣絕緣性 能和機械加工性能?？梢匀〈藗鹘y(tǒng)的鋁基板、銅基板；同時，大幅度提高 LED光源1的導熱效果，相對于金屬導熱，不僅絕緣性能好，且有更好的電子 輻射屏蔽作用，提高了產(chǎn)品可靠性和穩(wěn)定性，延長了產(chǎn)品的使用壽命，廣泛應 用于電子器件的熱傳遞介質(zhì)，提高工作效率。當然，以上僅是本發(fā)明的具體應用范例，對本發(fā)明的保護范圍不構(gòu)成任何 限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保 護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.交流LED光源用散熱基板，由下向上依次包括底層、絕緣層和導電層，絕緣層用于承受機械及熱應力，導電層設(shè)于絕緣層上表面且分布有導電線路及電極焊盤，該散熱基板設(shè)有固定槽，所述固定槽自上而下透過導電層和絕緣層直達底層，LED光源設(shè)在固定槽內(nèi)，其特征在于所述底層含有具有尺寸穩(wěn)定性及散熱性的石墨層，所述LED光源的熱沉穿過固定槽底部與該石墨層相接觸，熱沉的四周與石墨層及絕緣層的絕緣介質(zhì)相貼合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流LED光源用散熱基板，其特征在于所述 底層即為石墨層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流LED光源用散熱基板，其特征在于所述 底層為金屬基或非金屬基導熱基材，石墨層嵌設(shè)于該導熱基材之中，其位置與 固定槽的分布相對應。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的交流LED光源用散熱基板，其特征在 于所述石墨層的厚度大于lmm，其橫截面形狀為任意幾何結(jié)構(gòu)或非幾何結(jié) 構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的交流LED光源用散熱基板，其特征在 于所述導電層的導電線路為鋪設(shè)在絕緣層上表面的金屬銅線，且電極焊盤接 設(shè)有用金、銀、鈀制成的導電接點；電源電極焊盤局部涂設(shè)銦金合金或金錫合 金。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的交流LED光源用散熱基板，其特征在 于所述絕緣層的絕緣介質(zhì)為環(huán)氧玻纖布粘結(jié)片或環(huán)氧樹脂聚合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的交流LED光源用散熱基板，其特征在于該散熱基板為共用一個底層的雙面板，所述底層的上下側(cè)分別設(shè)置相對獨 立的絕緣層和導電層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的交流LED光源用散熱基板，其特征在于所述 散熱基板為雙面板，上下兩側(cè)的固定槽及LED光源錯位排布，并且，在每一 處LED光源安裝部位，底層的另一面裸露。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種交流LED光源用散熱基板，包括底層、設(shè)于底層上能夠承受機械及熱應力的絕緣層、設(shè)于絕緣層上表面且分布有導電線路及電極焊盤的導電層，以及嵌設(shè)在散熱基板固定槽內(nèi)的LED光源，其特征在于所述底層為具有尺寸穩(wěn)定性及散熱性的石墨層，或當?shù)讓訛槌Ｒ?guī)導熱基材時在正對于LED光源熱沉下方的底層嵌設(shè)有石墨層，并且所述LED光源的熱沉穿過固定槽底部與石墨層表面相接觸，熱沉的四周與絕緣層的絕緣介質(zhì)相貼合，構(gòu)成三層結(jié)構(gòu)的散熱基板。本發(fā)明能有效解決印刷電路板的導熱性能、電氣絕緣性能和機械加工性能，廣泛應用于電子器件的熱傳遞介質(zhì)，提高工作穩(wěn)定性。
文檔編號F21V19/00GK101660728SQ20091018278
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日
發(fā)明者孫建國 申請人:南京漢德森科技股份有限公司