CN104791734B - 带嵌入式线路的散热体的制造方法、led模组的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带嵌入式线路的散热体及其制造方法、LED模组及其制造方法，散热体包括散热器，其表面上形成嵌入在散热器内的线路层，线路层包括耐腐金属层以及散热金属层，线路层只有外端面外露于散热器的表面上。散热体的制造方法是在金属基板上形成掩膜，将金属基板上需要形成线路层的区域的掩膜清除，形成线路层凹槽；在金属基板上依次形成耐腐金属层及散热金属层，耐腐金属层及散热金属层形成在线路层凹槽内，位于线路层凹槽内的金属构成线路层；将金属基板上剩余的掩膜清除后，在金属基板上注塑形成散热器，散热器包裹线路层；将金属基板蚀刻，使线路层的外端面外露在散热器的表面上。本发明的散热体制造工艺简单，生产成本低，且散热效果好。

Description

带嵌入式线路的散热体的制造方法、LED模组的制造方法

技术领域

本发明涉及LED灯具领域，具体地说，是涉及一种带有嵌入式线路的散热体以及这种散热体的制造方法，还涉及使用这种散热体制成的LED模组以及这种LED模组的制造方法。

背景技术

LED照明装置采用发光二极管（LED）作为发光元件，其具有节能环保、消耗功率低、使用寿命长等优点，广泛应用在各种照明场合中。现有的LED照明装置具有一个LED模组，现有的LED模组具有一块印刷电路板，印刷电路板上设有LED芯片，LED照明装置工作时通过向LED芯片供电来激发LED芯片发光。

由于LED芯片发光时产生大量的热量，因此LED照明装置需要设置由铝等金属或者其他导热性能良好的材料制成的散热器以将LED芯片产生的热量及时散发，避免LED芯片上积聚过多的热量而导致LED芯片的温度过高。现有的LED照明装置中，印刷电路板通常与散热器紧密接触，LED芯片产生的热量经过印刷电路板后导向散热器，由散热器将热量散发到空气中。

此外，LED照明装置通常设有一个外壳，散热器通常安装在外壳上，部分散热器将外露在外壳外，便于散热器的热烈迅速散发到空气中，从而将LED芯片产生的热量散发。

由于制作LED照明装置时，需要制作印刷电路板，还需要制造散热器、外壳等，组装LED照明装置时，需要将印刷电路板安装到散热器上，然后将散热器安装到外壳上。这样，LED照明装置的组装工艺复杂，生产效率低下。并且，由于印刷电路板往往厚度较大，将印刷电路板安装在散热器后往往导致LED照明装置的体积较大，不利于实现LED照明装置的小型化。此外，厚度较大的印刷电路板还会影响印刷电路板的热传导能力，导致LED芯片的热量无法及时传递至散热器，影响LED照明装置的散热效果。另外，由于印刷电路板需要固定在散热器上，现有的做法是设置固定连接的装置将印刷电路板固定在散热器上，但这种方法容易导致印刷电路板从散热器上脱落，甚至导致LED照明装置损坏。

公开号为CN102980066A 的中国发明专利申请公开了一种“无基板LED灯及其制备方法”的发明创造，该方法是注塑形成绝缘底座，然后对底座进行激光蚀刻，在底座上形成凹槽，接着在底座上采用化学镀的方法形成金属镀层，也就是形成线路，最后将LED芯片贴装在金属镀层上。虽然通过该方法制成的LED照明装置没有印刷电路板，但是由于需要在底座上蚀刻形成凹槽，对底座的加工难度大，LED照明装置的生产成本高。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种带有嵌入式线路且生产成本低的散热体。

本发明的第二目的是提供一种制造工艺简单的带有嵌入式线路且生产成本低的散热体的制造方法。

本发明的第三目的是提供一种散热效果好且生产成本低的LED模组。

本发明的第四目的是提供一种制造上述LED模组的方法。

为了实现上述的第一目的，本发明提供的带有嵌入式线路的散热体包括散热器，散热器至少一个表面上形成有线路层，其中，线路层嵌入在散热器内，线路层包括位于线路层最外侧的耐腐金属层以及靠近散热器内侧的散热金属层，线路层只有外端面外露于散热器的表面上，且线路层的外端面与散热器中嵌入有线路层的表面平齐。

由上述方案可见，散热体的线路层被散热器所包裹，且线路层包括耐腐金属层以及散热金属层，在制作散热体时可以先在铜等容易被蚀刻的金属做成的基板上生成线路层，然后在基板上注塑形成散热器，最后将铜等金属制成的基板蚀刻掉从而形成带有线路层的散热体。使用这样的散热体制作LED照明装置时不需要制作印刷电路板，且线路层直接嵌入在散热器内，散热效果好。

另外，制造散热体的工艺简单，由于不需要在散热器上蚀刻形成容纳线路层的凹槽，降低散热体的生产成本，也提高散热体的生产效率。

一个优选的方案是，散热器由导热塑料注塑而成。导热塑料是含有石墨等导热材料的塑料，由于石墨具有良好的导热性能，注塑散热器时将石墨混入塑料中可以大大提高散热器的散热效果。

进一步的方案是，耐腐金属层由金形成，散热金属层由铜形成，耐腐金属层与散热金属层之间还形成有锡层。

可见，通过锡来将金与铜粘合，可以提高金与铜的粘合力，避免耐腐金属层从散热器上脱落。

为实现上述的第二目的，本发明提供的散热体的制造方法包括在可蚀刻的金属基板上形成掩膜，将金属基板上需要形成线路层的区域上的掩膜清除，形成线路层凹槽；在金属基板上依次形成耐腐金属层以及散热金属层，耐腐金属层以及散热金属层形成在线路层凹槽内，位于线路层凹槽内的金属构成线路层；将金属基板上剩余的掩膜清除后，在金属基板上注塑形成散热器，散热器包裹线路层；将金属基板蚀刻，使线路层的外端面外露在散热器的表面上。

由此可见，制造散热体时不需要在散热器上蚀刻以将金属镀层填充在蚀刻的凹槽上，这样可以大大降低散热体的生产成本，且形成的散热体的线路层不易脱落，散热性能良好。

为实现上述的第三目的，本发明提供的LED模组包括散热体，散热体包括一个散热器，散热器至少一个表面上形成有线路层，其中，线路层嵌入在散热器内，线路层包括位于线路层最外侧的耐腐金属层以及靠近散热器内侧的散热金属层，线路层只有外端面外露于散热器的表面上，且线路层的外端面与散热器中嵌入有线路层的表面平齐，线路层的外端面上设置有LED发光器件。

由此可见，上述的LED模组可以通过将线路层预先形成在易于被蚀刻的金属基板上，然后在金属基板上注塑形成散热器，最后将金属基板蚀刻掉从而将耐腐金属层外露在散热器外端面上。这样的加工工艺可以大大降低LED模组的生产成本，且省去制作印刷电路板的工艺，提高LED模组的生产效率。

为实现上述的第四目的，本发明提供的LED模组制造方法包括在可蚀刻的金属基板上形成掩膜，将金属基板上需要形成线路层的区域上的掩膜清除，形成线路层凹槽，在金属基板上依次形成耐腐金属层以及散热金属层，耐腐金属层以及散热金属层形成在线路层凹槽内，位于线路层凹槽内的金属构成线路层；将金属基板上剩余的掩膜清除后，在金属基板上注塑形成散热器，散热器包裹线路层；将金属基板蚀刻，使线路层的外端面外露在散热器的表面上；在线路层的外端面上贴装LED发光器件。

由上述方案可见，制造LED模组的过程不需要制作印刷电路板，也不需要在散热器上蚀刻形成凹槽用于形成线路层，线路层形成在金属基板上，注塑形成散热器后可以将金属基板蚀刻掉即可以完成散热体的制造，最后只需要将LED发光器件贴装在耐腐金属层相应的表面即可。

由于线路层直接嵌入在散热器内，不易从散热器上脱落，散热体的导热效果好。此外，散热体的生产工艺简单，可以降低LED模组的生产成本。

附图说明

图1是本发明带嵌入式线路的散热体实施例的剖视图。

图2是图1的局部放大图。

图3是本发明带嵌入式线路的散热体制造方法实施例中在铜基板上涂覆树脂的结构图。

图4是本发明带嵌入式线路的散热体制造方法实施例中形成线路层凹槽的结构图。

图5是本发明带嵌入式线路的散热体制造方法实施例中形成线路层的结构图。

图6是图5的局部放大图。

图7是本发明带嵌入式线路的散热体制造方法实施例中清除树脂后的结构图。

图8是图7的局部放大图。

图9是本发明带嵌入式线路的散热体制造方法实施例中注塑散热器后的结构图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的LED模组作为LED照明装置的主要部分并安装在外壳内，LED模组包括散热体以及贴装在散热体上的LED芯片等LED发光器件，且本发明的LED模组不设置印刷电路板，因此线路层直接嵌入在散热体内，从而提高LED芯片的散热效率。

参见图1，本发明的散热体包括具有散热器10，散热器10的形状根据不同LED照明装置的实际要求设计，图1的散热器10是一种普通的散热器形状。散热器10由导热塑料注塑而成，优选地，本实施例使用的导热塑料是指含有石墨的塑料，石墨可以是研磨成石墨粉末或者以石墨颗粒的方式混杂在塑料中。由于石墨具有良好的导热性能，使用混有石墨的塑料注塑形成的散热器10具有良好的散热性能。

在散热器10的下端面上形成有线路层，线路层的外端面形成焊盘以及连接多个焊盘的线路，LED芯片可以贴装在焊盘上。参见图2，线路层是嵌入在散热器10的下表面上，本实施例中，线路层由三层金属构成，位于线路层最外层的是耐腐金属层11，由金形成，位于最靠近散热器10内侧的是散热金属层13，由铜形成，在耐腐金属层11与散热金属层13之间形成有锡层12。锡层12可以将金与铜牢固地粘结在一起，避免金从线路层上脱落。耐腐金属层11与散热金属层13的厚度可以做得很薄，如0.1毫米至1毫米之间，当然也可以根据实际需要调整耐腐金属层11与散热金属层13的厚度。

线路层是嵌入在散热器10内，并且只有外端面外露在散热器10的下表面上，并且，线路层的外端面与散热器10的下表面平齐，其他的表面均被散热器10包裹，这样线路层不易从散热器10上脱落。并且，线路层与散热器10是紧密接触，并且线路层与散热器10的接触面积较大，可以快速地将LED芯片产生的热量传递至散热器10，并由散热器10迅速横向扩散，最终由散热器10散发至空气中。

当然，散热器10也可以在多个表面上形成线路层，如散热器10的多个表面上均形成线路层，则每一个表面上的线路层均嵌入在散热器10内，并且线路层的外端面均与散热器10相应的表面平齐，线路层只有外端面外露于散热器10相应的表面上。

本发明的LED模组包括如图1所示的散热体，还包括贴装在线路层所形成的焊盘上的LED芯片，LED芯片可以通过表面贴装的工艺固定在线路层上。当然，LED芯片也可以通过其他工艺，如焊接等固定在线路层上。此外，可以使用LED封装器件、LED灯珠等替代LED芯片作为LED发光器件。

制造散热体时，如图3所示，首先在一块铜基板20上涂覆树脂21、22，从而形成掩膜，铜基板20为一块平整的由铜制成的基板，厚度可以在0.2毫米至0.3毫米之间，树脂21、树脂22分别涂覆在铜基板20上下两个表面上，树脂21、树脂22的厚度比铜基板20的厚度稍薄。当然，形成掩膜的过程不一定是在铜基板20上涂覆树脂，也可以是将铜基板20浸泡在液体的树脂上，从而形成掩膜。

然后，将铜基板20的一个表面上需要形成线路层的区域的树脂21清除，形成线路层凹槽23，如图4所示。线路层是预先设计好的图案，线路层上包括焊盘、连接焊盘的线路等预先设计完毕，清除树脂21时，根据预先设计好的线路层的图案将铜基板20上相应区域的树脂清洗掉，从而形成线路层凹槽23。

接着，在形成有线路层凹槽23的铜基板20镀金，形成线路层，如图5与图6所示。由于本实施例的线路层由三层金属构成，在铜基板20的表面上分别是耐腐金属层11、锡层12以及散热金属层13，镀金时，三层金属依次镀在铜基板20的线路层凹槽23内。

形成线路层时，首先对铜基板20镀金，形成由金构成的耐腐金属层11。本发明的耐腐金属层11是指由金等不易被蚀刻掉的金属所形成的金属层。由于铜基板20不需形成线路层的表面上涂覆有树脂，镀金时金不会附着在铜基板20上，从而确保不需要形成线路的区域上形成线路层。

镀金后，再对铜基板20镀锡，锡层12将形成耐腐金属层11上，并将耐腐金属层11覆盖。最后，对铜基板20度铜，形成散热金属层13，本发明的散热金属层13是指由铜等具有良好散热性能的金属形成的金属层。通过锡层12可以将金与铜牢固地粘合在一起。

当然，三层金属可以使用各种工艺形成，如使用化学镀、电镀等方式形成在线路层凹槽23内。此外，本实施例的线路层由形成在线路层凹槽23内的金属构成。

然后，将铜基板20表面上的树脂21、22清除，例如使用氢氧化钠对形成有线路层的铜基板20进行清洗，清洗后的铜基板20如图7与图8所示，在铜基板20的上表面上只剩下线路层，线路层包括在铜基板20上表面依次形成的耐腐金属层11、锡层12以及散热金属层13。

最后在形成有线路层的铜基板20上注塑形成散热器10，如图9所示，注塑后的散热器10位于铜基板20的上表面上，且散热器10完全将线路层包裹。注塑时，将铜基板20放置在注塑模具内，带有线路层的表面朝向模具的模腔，并且将混有石墨的塑料进行注塑，从而形成特定形状的散热器10。由于铜基板20为表面平坦的基板，注塑后散热器10的下表面也为平坦的表面，线路层的外端面与散热器10的下表面平齐。

为了确保散热器10的下表面形状为预先设计的形状，铜基板20的面积需要大于散热器10下表面的表面，因此散热器10与铜基板20邻接的表面完全位于铜基板20的上表面内。

最后，将铜基板20蚀刻掉，散热器10的下表面以及线路层的外端面外露出来，从而完成散热体的制造。由于散热体10由塑料注塑而成，因此不会被蚀刻掉，散热器10可以完好地保持。另外，由于线路层最靠近铜基板20的为耐腐金属层11，本实施例中由金形成，因此也不易被蚀刻，对铜基板20蚀刻的过程中，耐腐金属层11不会被蚀刻，因此对铜基板20的蚀刻也不会造成线路层被蚀刻。

蚀刻后的散热体如图1所示，线路层位于散热器10的下表面，且线路层只有外端面外露于散热器10的下表面上。

应用上述的散热体制造LED模组时，只需要在散热体的线路层对应的焊盘上贴装LED芯片即可。

当然，制造散热体时不一定是要铜基板作为基板，可以是铝基板等容易被蚀刻的金属作伪金属基板。

由于制造散热体的过程中不需要在散热器10上通过激光雕刻工艺形成凹槽，这样可以大大降低散热体的制造成本，并且相对于激光雕刻形成凹槽的工艺，本发明的散热体制造方法效率更好，可以提高散热体以及LED模组的生产效率。

此外，由于LED模组不设置印刷电路板，并且线路层完全嵌入在散热器10内，线路层不易从散热体上脱落，且线路层的厚度可以做的很薄，LED芯片所产生的热量可以快速地传递至散热器10，提高散热体的散热效率。

当然，上述实施例仅是本发明优选的实施方案，实际应用时还可有更多的改变，例如，散热金属层可以使用铝等其他具有良好导热性能的金属替代；或者，粘结耐腐金属层与散热金属层的金属可以使用镍等金属替代；又或者，线路层可以由更多层的金属构成，这样的改变并不会影响本发明的实施。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如散热器形状的改变、线路层形状的改变等变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.带嵌入式线路的散热体的制造方法，其特征在于：包括

在可蚀刻的金属基板上形成掩膜，将所述金属基板上需要形成线路层的区域上的所述掩膜清除，形成线路层凹槽；

在所述金属基板上依次形成耐腐金属层以及散热金属层，所述耐腐金属层以及所述散热金属层形成在所述线路层凹槽内，位于所述线路层凹槽内的金属构成所述线路层；

将所述金属基板上剩余的所述掩膜清除后，在所述金属基板上注塑形成散热器，所述散热器包裹所述线路层；

将所述金属基板蚀刻，使所述线路层的外端面外露在所述散热器的表面上。

2.根据权利要求1所述的带嵌入式线路的散热体的制造方法，其特征在于：

所述散热器与所述金属基板接触的端面完全位于所述金属基板的表面内。

3.根据权利要求1或2所述的带嵌入式线路的散热体的制造方法，其特征在于：

所述金属基板的厚度为0.2毫米至0.3毫米之间。

4.根据权利要求1或2所述的带嵌入式线路的散热体的制造方法，其特征在于：

所述注塑所述散热器时，使用导热塑料进行注塑。

5.根据权利要求1或2所述的带嵌入式线路的散热体的制造方法，其特征在于：

所述耐腐金属层由金形成，所述散热金属层由铜形成；

形成所述耐腐金属层后，在形成所述散热金属层前，还在所述耐腐金属层上形成锡层，所述散热金属层形成在所述锡层上。

6.LED模组的制造方法，其特征在于：

在可蚀刻的金属基板上形成掩膜，将所述金属基板上需要形成线路层的区域上的所述掩膜清除，形成线路层凹槽；

在所述金属基板上依次形成耐腐金属层以及散热金属层，所述耐腐金属层以及所述散热金属层形成在所述线路层凹槽内，位于所述线路层凹槽内的金属构成所述线路层；

将所述金属基板上剩余的所述掩膜清除后，在所述金属基板上注塑形成散热器，所述散热器包裹所述线路层；

将所述金属基板蚀刻，使所述线路层的外端面外露在所述散热器的表面上；

在所述线路层的外端面上贴装LED发光器件。