CN101329049B - 一种可散热式led模组板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可散热式LED模组板，包括金属板、线路板和塑胶件，所述金属板仅保留金属板热沉部分，而除去除了所述金属板热沉部分以外的其余部分；所述线路板除去线路板热沉部分；所述金属板与线路板彼此压合并且共用所述金属板热沉部分；所述塑胶件注塑成型在所述金属板热沉部分的周围。相应地，本发明还提供一种可散热式LED模组板的制造方法。借此，本发明具有散热快、光效好、生产工艺简单且成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及LED产品领域，尤其涉及一种可散热式LED模组板及其制造方法。
背景技术
LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种半导固体发光器件，LED的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，当电流从LED的阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫色到红色不同颜色的光线，其光的强弱与电流大小有关。由于LED具有寿命长、节能、环保等优点，因此越来越得到用户的青睐，目前LED除了在信号指示领域得到大量应用外，其在照明领域也正在被广泛应用。
LED一般由若干LED芯片封装在LED模组板上组成，而现有LED模组板主要由铝基板和线路板压合形成，该线路板上电气连接有若干LED芯片，然后四周用环氧树脂密封，以起到保护内部LED芯片和焊线的作用。同时为了是使LED芯片在封装的时候树脂不会四处溢散，LED模组板的线路板上通常还设有一铝框将这些LED芯片围住。然而，现有LED模组板外加的铝框结构不仅生产工艺复杂又成本高，而且散热效果和光效都很一般。
综上可知，现有LED模组板在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种可散热式LED模组板及其制造方法，其具有散热快、光效好、生产工艺简单且成本低等优点。
为了实现上述目的，本发明提供一种可散热式LED模组板，包括金属板、线路板和塑胶件，所述金属板保留金属板热沉部分，而除去除了所述金属板热沉部分以外的其余部分；所述线路板除去线路板热沉部分；所述金属板与线路板彼此压合并且共用所述金属板热沉部分；所述塑胶件注塑成型在所述金属板热沉部分的周围。
根据本发明的可散热式LED模组板，所述金属板与线路板上在所述金属板热沉部分周围对应设有若干塑胶注入孔，所述塑胶注入孔为沉头孔状，通过在所述塑胶注入孔注塑塑胶材料形成所述塑胶件。
根据本发明的可散热式LED模组板，所述金属板为铜板或者铝板；和/或
所述塑胶件的由PA9T塑胶材料或者透明PC塑胶材料注塑成型。
本发明还提供一种可散热式LED模组板的制造方法，所述制造方法包括如下步骤：
A、保留所述金属板的金属板热沉部分，而除去除了所述金属板热沉部分以外的其余部分；
B、除去所述线路板的线路板热沉部分；
C、所述金属板与线路板彼此压合，并且所述金属板与线路板共用所述金属板热沉部分；
D、在所述金属板热沉部分的周围注塑形成塑胶件。
根据本发明的制造方法，所述步骤A进一步包括：
A1、在所述金属板上开出若干方向定位孔；
A2、通过丝印方式将所述金属板的金属板热沉部分用耐酸物质或者耐碱物质封住；
A3、将所述金属板的方向定位孔和背面使用耐酸碱物质封住；
A4、对于封好所述方向定位孔及背面的金属板，通过酸性物质或者碱性物质来蚀刻掉所述金属板没被耐酸物质或者耐碱物质封住的金属板热沉部分的其余部分。
根据本发明的制造方法，所述步骤A2中的耐酸物质为耐酸油墨，耐碱物质为耐碱油墨；
所述步骤A3中的耐酸碱物质为耐酸碱胶带；和/或
所述步骤A4中的酸性物质为氯化铁，而所述碱性物质为氯化铵。
根据本发明的制造方法，所述步骤A4中将所述金属板进行多次蚀刻以达到需要的厚度；和/或
所述金属板上蚀刻的厚度控制在比所述线路板的厚度厚0.05mm-0.08mm的范围。
根据本发明的制造方法，所述步骤B进一步包括：
B1、在单面或者双面的FR-4板上做线路以形成所述线路板；
B2、将所述线路板上的线路板热沉部分用五金冲磨或电脑锣方式去除。
根据本发明的制造方法，所述步骤C进一步包括：
C1、将一不流动的PP胶片锣空出与所述金属板热沉部分尺寸相近的开口，该开口供露出所述金属板的金属板热沉部分；
C2、去除所述金属板上使用的耐酸碱物质；
C3、通过热压方式依次将所述线路板、不流动的PP胶片和金属板压合起来，且所述金属板的金属板热沉部分表面与线路板表面在同一个水平面上。
根据本发明的制造方法，所述步骤C3之后还包括：
C4、通过金属表面处理方式在所述金属板热沉部分的表面上电镀或者化学镀至少一高导热金属层。
本发明通过仅保留金属板的金属板热沉部分，除去线路板的线路板热沉部分，所述金属板与线路板彼此压合并共用所述金属板热沉部分，从而有利于LED模组板更快散热；并且，本发明在所述金属板热沉部分的周围注塑成型塑胶件，相比现有技术铝框而言，塑胶件的生产工艺更简单且成本更低，并且塑胶件还可以起到透光效果，从而使得LED模组板的光效更好。PA9T塑胶材料可以在注塑的时候形成一定的角度，控制光的发散角度。透明PC塑胶材料可以让光的损失更小，发光角度更大。
附图说明
图1是本发明可散热式LED模组板的正面示意图；
图2是本发明可散热式LED模组板的侧面示意图；
图3是本发明可散热式LED模组板的横截面示意图；
图4是本发明优选的金属板的正面示意图；
图5是本发明可散热式LED模组板的制造方法流程图；
图6是本发明优选的可散热式LED模组板的制造方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1～图3分别示出了本发明可散热式LED模组板的结构示意图，所述可散热式LED模组板100至少包括有金属板10、线路板20和塑胶件30，金属板10的主要作用是快速吸收LED芯片散发的热量，同时将热导出；线路板20主要起到导线和绝缘的作用；塑胶件30主要的作用是在LED芯片封装的时候防止环氧树脂胶水溢出，以方便封装，其中：
所述金属板10仅保留金属板热沉部分11，而除去除了所述金属板热沉部分11以外的其余部分。所谓金属板热沉部分11就是指金属板10上用于散热的部分。所述金属板10优选为铜板，所述铜板的材料可以为C1100的红铜、紫铜或者无氧铜等，当然金属板10也可以是铝板等。在生产工艺上，本发明首先在金属板10上开出若干方向定位孔；再通过丝印方式将金属板10的金属板热沉部分11用耐酸油墨或耐碱油墨等耐酸物质或耐碱物质封住；接着将所述金属板10的方向定位孔和背面使用耐酸碱胶带等耐酸碱物质封住；然后通过氯化铁等酸性物质或氯化铵等碱性物质来蚀刻掉金属板10上没被耐酸物质或者耐碱物质封住的金属板热沉部分11的其余部分。
所述线路板20要除去线路板热沉部分。本发明的线路板20优选材料为单面或者双面的FR-4板，所述FR-4是一种耐燃材料等级的代号，FR-4等级材料一般是环氧树脂加上填充剂以及玻璃纤维所做出的复合材料，FR-4等级材料具有成本低、接着力良好以及低吸湿性等优点。在生产工艺上，本发明首先在FR-4板上做好线路以形成线路板20；再将所述线路板20上的线路板热沉部分用五金冲磨或电脑锣等方式去除。
所述金属板10与线路板20彼此压合并且共用金属板热沉部分11。优选的是，图2中金属板10与线路板20之间还可设有一不流动的PP(palypropylene，聚丙烯)胶片40，以保证两者压合效果。在生产工艺上，本发明首先将一不流动的PP胶片40锣空出与金属板热沉部分11尺寸相近的开口，该开口供露出所述金属板10的金属板热沉部分11，再去除所述金属板10上使用的如胶带等耐酸碱物质；然后通过热压方式依次将所述线路板20、不流动的PP胶片40和金属板10压合起来，且所述金属板10的金属板热沉部分11表面与线路板20表面在同一个水平面上，从而有利于LED模组板100更快散热。本文的图1～图4中金属板10或线路板20大致均为长方形，实际上金属板10和线路板20还可以根据需要设计为圆形等其他各种形状。
所述塑胶件30注塑成型在所述金属板热沉部分11的周围。所述塑胶件30优选由白色的PA9T(Polyamide9T，聚酰胺9T)塑胶材料或者透明PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)塑胶材料注塑成型，当然也可以采用其他的聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、聚酯等通用塑胶材料。PA9T塑胶材料可以在注塑的时候形成一定的角度，控制光的发散角度。透明PC塑胶材料可以让光的损失更小，发光角度更大。如图4所示，所述金属板10在金属板热沉部分11周围对应设有若干塑胶注入孔12，且线路板20上也对应设有若干塑胶注入孔12，如图2所示，所述塑胶注入孔12为沉头孔状，通过在所述塑胶注入孔12注塑塑胶材料形成塑胶件30。相比现有技术铝框而言，塑胶件30的生产工艺更简单且成本更低，并且塑胶件30还可以起到透光效果，从而使得LED模组板100的光效更好。
本发明的可散热式LED模组板100可以供大功率LED，中功率LED和小功率LED的封装。
图5是本发明提供的可散热式LED模组板的制造方法流程图，其用于制造如图1～图3所示的可散热式LED模组板100，所述制造方法至少包括步骤如下：
步骤S501，保留金属板10的金属板热沉部分11，而除去除了所述金属板热沉部分11以外的其余部分，本发明优选将金属板热沉部分11以外的其它部分通过蚀刻的方式，降低高度0.2mm左右，请参见图2中的高度H，目的是保证线路板20可以和金属板热沉部分11保证在差不多高的一个平面。优选采用蚀刻方式来蚀刻掉金属板10除金属板热沉部分11以外的其余部分。并且，金属板10优选为铜板。
步骤S502，除去线路板20的线路板热沉部分。线路板20优选由单面或者双面的FR-4板上做线路形成。
步骤S503，金属板10与线路板20彼此压合，并且所述金属板10与线路板20共用金属板热沉部分11，其有利于LED模组板100更快散热。
步骤S504，在所述金属板热沉部分11的周围注塑形成塑胶件30。所述塑胶件30优选由白色的PA9T塑胶材料或者透明的PC塑胶材料注塑成型，塑胶件30主要用于防止在LED芯片封装的时候防环氧树脂胶水溢出。
图6是本发明优选的可散热式LED模组板100的制造方法流程图，所述制造方法可以包括如下步骤：
步骤S601，在一定厚度的金属板10上开出若干方向定位孔，所述金属板10可以是铜板或者铝板。
步骤S602，通过丝印方式将金属板10的金属板热沉部分11用耐酸物质或者耐碱物质封住，目的是保证在蚀刻的时候，保护金属板热沉部分11的平整，使金属板热沉部分11与铜面形成0.2mm左右的高度，请参见图2中的高度H。所述耐酸物质优选为耐酸油墨，所述耐碱物质优选为耐碱油墨。所谓丝印是指是通过丝网印做网孔把油墨漏印在承印物上。
步骤S603，将金属板10的方向定位孔和背面使用耐酸碱物质封住，所述耐酸碱物质优选为耐酸碱胶带。
步骤S604，对于封好所述方向定位孔及背面的金属板10，通过酸性物质或者碱性物质来蚀刻掉金属板10没被耐酸物质或者耐碱物质封住的金属板热沉部分11的其余部分，所述酸性物质可以为氯化铁，而所述碱性物质可以为氯化铵。一般情况下，要通过多次的蚀刻才可达到需要的厚度，且蚀刻的厚度可控制在0.15mm左右。考虑到侧腐蚀的原因，应该把金属板10蚀刻的厚度控制在比线路板20的厚度厚0.05mm-0.08mm的范围。
步骤S605，在单面或者双面的FR-4板上做好线路以形成线路板20。考虑到线路板20和金属板10的膨胀系数差别较大，尽可能选择比较薄的FR-4板，使线路板20和金属板10在垂直方向和水平方向的结合力比较强。
步骤S606，将线路板20上需要贴LED芯片的的线路板热沉部分用五金冲磨或电脑锣等方式去除。
步骤S607，将一不流动的PP胶片40(优选为台湾联茂公司生产，厚度约为0.08mm)用电脑锣的方式，锣空出与金属板热沉部分11尺寸相近的开口，该开口供露出金属板10的金属板热沉部分11。优选的是，不流动的PP胶片40锣空的尺寸应比金属板热沉部分11大0.3mm左右，以防止不流动的PP胶片40在压合过程中溢胶。
步骤S608，去除金属板10上使用的耐酸碱物质，如胶带。
步骤S609，通过真空热压方式依次将做好的线路板20、不流动的PP胶片40和蚀刻好的金属板10压合起来。对于压合好的材料，金属板10的金属板热沉部分11应与线路板20表面是处于一个水平面上。
步骤S610，通过金属表面处理方式在金属板热沉部分11的表面上电镀或者化学镀至少一高导热金属层，以便具有更佳的散热效果。优选的是，所述高导热金属层为金层或者银层。
步骤S611，通过注塑机在金属板热沉部分11的周围注塑形成塑胶件30，塑胶件30可以为图1所示的框状，也可以为其他形状。所述塑胶件30可以使用行业常用的白色PA9T塑胶材料或者透明PC塑胶材料注塑成型。具体而言，在压合好的金属板10和线路板20上，避开线路在金属板热沉部分11的周围钻一些塑胶注入孔12，用来注塑使用，钻孔的方式优选采用沉头孔状，以便注塑的胶能够和金属板10和线路板20产生较好的结合力。注塑目的包括：是使LED芯片在封装点胶的时候不会四处溢散；同时可以起到LED透镜的作用。
综上可知，本发明通过仅保留金属板的金属板热沉部分，除去线路板的线路板热沉部分，所述金属板与线路板彼此压合并共用所述金属板热沉部分，从而有利于LED模组板更快散热；并且，本发明在所述金属板热沉部分的周围注塑成型塑胶件，相比现有技术铝框而言，塑胶件的生产工艺更简单且成本更低，并且塑胶件还可以起到透光效果，从而使得LED模组板的光效更好。PA9T塑胶材料可以在注塑的时候形成一定的角度，控制光的发散角度。透明PC塑胶材料可以让光的损失更小，发光角度更大。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种可散热式LED模组板，其特征在于，包括金属板、线路板和塑胶件，所述金属板保留金属板热沉部分，而除去除了所述金属板热沉部分以外的其余部分；所述线路板除去线路板热沉部分；一不流动的PP胶片锣空出与所述金属板热沉部分尺寸相近的开口，该开口供露出所述金属板热沉部分；所述线路板、不流动的PP胶片和金属板通过热压方式彼此依次压合，所述金属板与线路板共用所述金属板热沉部分，并且所述金属板热沉部分与所述线路板处于同一高度；所述塑胶件注塑成型在所述金属板热沉部分的周围。
2.根据权利要求1所述的可散热式LED模组板，其特征在于，所述金属板与线路板上在所述金属板热沉部分周围对应设有若干塑胶注入孔，所述塑胶注入孔为沉头孔状，通过在所述塑胶注入孔注塑塑胶材料形成所述塑胶件。
3.根据权利要求1所述的可散热式LED模组板，其特征在于，所述金属板为铜板或者铝板；和/或
所述塑胶件的由PA9T塑胶材料或者透明PC塑胶材料注塑成型。
4.一种如权利要求1～3任一项所述可散热式LED模组板的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：
A、保留所述金属板的金属板热沉部分，而除去除了所述金属板热沉部分以外的其余部分；
B、除去所述线路板的线路板热沉部分；
C、将一不流动的PP胶片锣空出与所述金属板热沉部分尺寸相近的开口，该开口供露出所述金属板热沉部分；
D、依次将所述线路板、不流动的PP胶片和金属板通过热压方式彼此压合，所述金属板与线路板共用所述金属板热沉部分，并且使所述金属板热沉部分与所述线路板处于同一高度；
E、在所述金属板热沉部分的周围注塑形成塑胶件。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述步骤A进一步包括：
A1、在所述金属板上开出若干方向定位孔；
A2、通过丝印方式将所述金属板的金属板热沉部分用耐酸物质或者耐碱物质封住；
A3、将所述金属板的方向定位孔和背面使用耐酸碱物质封住；
A4、对于封好所述方向定位孔及背面的金属板，通过酸性物质或者碱性物质来蚀刻掉所述金属板没被耐酸物质或者耐碱物质封住的金属板热沉部分的其余部分。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述步骤A2中的耐酸物质为耐酸油墨，耐碱物质为耐碱油墨；
所述步骤A3中的耐酸碱物质为耐酸碱胶带；和/或
所述步骤A4中的酸性物质为氯化铁，而所述碱性物质为氯化铵。
7.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述步骤A4中将所述金属板进行多次蚀刻以达到需要的厚度；和/或
所述金属板上蚀刻的厚度控制在比所述线路板的厚度厚0.05mm-0.08mm的范围。
8.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括：
B1、在单面或者双面的FR-4板上做线路以形成所述线路板；
B2、将所述线路板上的线路板热沉部分用五金冲磨或电脑锣方式去除。
9.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述步骤D进一步包括：
D1、去除所述金属板上使用的耐酸碱物质；
D2、通过热压方式依次将所述线路板、不流动的PP胶片和金属板压合起来。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述步骤D2之后还包括：
D3、通过金属表面处理方式在所述金属板热沉部分的表面上电镀或者化学镀至少一高导热金属层。
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