CN102272924B - 功率led散热基板与功率led的制造方法及其产品 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制造具有沉孔和热沉结构的功率LED散热基板和功率LED产品的方法以及该方法的产品，本发明所述功率LED散热基板的制造方法包括步骤：a)基板选材与加工；b)热沉制造；c)基板与热沉的装配。本发明所述功率LED产品的制造方法是在上述散热基板制造方法基础上，包括下述工艺步骤：芯片固晶、金线键合、封装胶模塑封装成型、二次硬化、器件分离、测试分选与编带。本发明方法工艺简单、生产成本低、生产效率高，利用本发明方法制造的功率LED产品可靠性高、产品品质好、出光效果好、成本低，易于检测和贴装应用，特别适合规模化生产与应用。

Description

功率LED散热基板与功率LED的制造方法及其产品

技术领域

本发明涉及功率LED散热基板及其功率LED产品的制造方法及其该方法的产品，特别是涉及一种具有沉孔和热沉结构的功率LED散热基板及其功率LED产品的制造方法和该方法的产品。 

背景技术

功率LED因其具有体积小、寿命长、驱动电压低、耗电量低、反应速度快、耐震性佳等优点，展现出即将取代传统照明光源的趋势。功率LED封装主要涉及光、热、电、结构与工艺等方面，尤其是大功率LED，其中，散热问题是影响功率LED光效与寿命的重要因素。目前，大功率LED的电光转换效率约为15％，剩余的85％转化为热能，而且白光LED的发光谱不包含红外部分，所以其热量不能依靠辐射释放。如果一个LED的芯片热量不能有效散失，则会导致芯片温度升高，引起热应力的非均匀分布，芯片发光效率和荧光粉激射效率下降。当温度超过一定值时，LED器件的失效率将呈指数规律攀升，元件温度每上升2℃，可靠性将下降10％。在室温附近，温度每升高1℃，LED的发光强度会相应减少1％左右。当器件从环境温度上升到20℃时，亮度下降多达35％。因此，解决散热问题已成为研究功率型LED封装方法的首要课题。然而，目前常用的功率LED制造方法普遍存在工艺复杂和成本高等问题。常见的功率LED的制造采用有支架引线框架、陶瓷基板等。 

基于引线框架的功率LED制造方法，其具体步骤包括：1)形成一金属引线框架；2)往金属引线框加入热沉；3)在金属引线框上塑封白色或黑色胶体形成腔体，以固定电极引线与热沉；4)在热沉上固晶；5)金线键合；6)在框架上安装光学透镜；7)注胶；8)硬化；9)分离。然而，这种制造方法的工艺复杂，生产效率低，生产成本较高；而且，该封装结构不能采用自动化测试、编带、以及难于采用生产效率高的表面贴装技术安装在电路板上，所以特别不适合规模化生产。 

一种基于陶瓷基板的功率LED制造方法，其具体步骤包括：1)在陶瓷基板上经低温烧结形成金属线路，其中陶瓷基板起到散热作用，金属线路起到导电作用；2)在陶瓷基板上安装一金属反射腔；3)在陶瓷基板上的金属反射腔内安装芯片；4)金线键合；5)在金属反 射腔上安装具有光学结构的透镜。然而，陶瓷基板加工工艺复杂，加工难度大，生产成本高，而且，虽然陶瓷基板具有良好的绝缘性，但是如氮化铝等常规陶瓷基板的导热性能较差，导热系数约为24W/m·k，仅为金属铜导热系数的1/16。当LED器件的功率较大，尤其是器件功率达到5W以上时，其散热效果很不理想。 

为了节约生产成本，有人已提出一种以线路板装配热沉的方式制作的功率LED基板的方法，例如公开号为WO2006104325的专利，其主要步骤为：1)形成多层线路板；2)在每层线路板上形成通孔；3)将具有通孔结构的多层线路板叠在一起，使每层线路板的通孔相互重合，形成一个腔体；4)往多层线路板的腔体内安装热沉。然而，这种方式需要实现多层线路板的叠加装配并需要焊接，制造工艺中对定位的要求非常高，而且叠加线路板焊接易出现虚焊、焊接不平整等问题，制作成本、工艺难度明显提高，生产效率不高，产品的质量难于保障。 

关于解决LED器件的散热问题，已有在散热基板中开孔，将散热片置于孔中的技术方案。例如公开号为CN1977399A的专利，提供了一种以线路板装配散热片的方式制作的LED基板的解决方案，其主要制造方法包括：1)在线路板上钻有通孔，可以把通孔加工成具有锥面的结构；2)散热片制造，可以把散热片加工成具有锥面的结构；3)把散热片装配到线路板的通孔内。该制造方法使用的散热片设计较薄，散热量较小，不适用于大功率LED器件；而且制造方法在实际生产中，通孔装配散热片的方式结合力弱，散热片易脱落，难定位，可靠性差，而且散热效果不佳。另外，线路板加工锥面的工艺复杂，一致性难以控制，产品质量也难于保证。 

现有上述方法还存在批量生产功率LED产品时，尤其是产生大功率LED产品时，结构相对复杂，产品质量不稳定、成本高的问题。而且上述方法制造的功率LED产品，由于其制造工艺决定了其产品结构在产品检测时不适于自动化测试、编带，在产品应用时需要进行焊接安装，因此造成功率LED产品在检测和使用安装上很不方便，难于满足大规模工业化生产的需求。 

因此，针对上述制造方法及其该方法制造的功率LED产品的不足，有必要开发一种工艺简单、生产成本低、产品质量好、特别适合规模化生产与应用的新型功率LED散热基板及其功率LED产品的制造方法以及该方法的产品，以满足日益发展的市场需求。 

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有功率LED散热基板及其功率LED的制造方法和产 品的缺陷，尤其是大功率LED的制造方法和产品缺陷，即功率LED散热基板的制造方法存在工艺要求高，流程复杂，生产效率低、成本高、散热效果不佳的问题，以及其功率LED产品也存在的产品成本高、一致性差、可靠性差、产品测试和使用安装不便的问题，从而提供一种线路基板装配热沉的散热基板制造方法以及基于该散热基板的功率LED制造方法以及利用本发明的方法制造的产品。 

第一方面，本发明提供一种功率LED用的散热基板制造方法，其包括下列步骤： 

a)在线路基板上制备沉孔，并且在线路基板上形成金属线路；其中所述线路基板是具有能够承受模塑合模压力和注塑压力，承受模塑过程的持续高温，具有高的玻璃转化温度和抗剪切能力的材料构成的一体结构的线路基板，沉孔包括轴方向相同的、套通的大孔径的盲孔和小孔径的通孔构成的大小孔组合； 

b)使用导热性材料制作热沉，使热沉具有由上台阶和下台阶组成的梯台柱状的一体结构，与上述线路基板的沉孔形状、大小相对应匹配； 

c)将热沉装入沉孔中形成牢固配合； 

其中步骤a)和b)可以先后或同时进行。 

第二方面，本发明提供一种利用线路基板制造功率LED的方法，包括如第一方面所述的散热基板制造方法，所述方法包括下列步骤： 

在步骤c)之后将LED芯片以低温固晶方法粘结在线路基板的热沉上； 

引线连接所述LED芯片的电极与线路基板上的金属线路。 

第三方面，本发明提供一种利用线路基板制造功率LED的方法，包括如第一方面所述的散热基板制造方法，其中： 

步骤b)包括将LED芯片以高温固晶方法粘结在热沉上； 

步骤c)包括引线连接所述LED芯片的电极与线路基板上的金属线路。 

第四方面，提供如第一方面所述的方法所制备的散热基板。 

第五方面，提供如第二方面或第三方面所述的方法制备的功率LED产品。 

第六方面，提供一种光源，其特征在于包括如第五方面所述的功率LED。 

本发明的散热基板制造方法简便，降低了现有技术的生产工艺要求，能有效解决功率LED器件的散热问题，尤其是大功率LED产品的散热问题。 

本发明散热基板的功率LED产品的制造方法简化了现有的功率LED产品的生产工艺，基于本发明的方法生产出来的功率LED产品具有很好的一致性，可靠性高，散热效果好，出光效果好，成本低，并且能采用自动化测试、编带，以及能采用生产效率高的表面贴装技术 安装在电路板上，所以特别适合规模化生产，为功率LED产品能够满足日益发展的市场需求提供了保障。 

总之，本发明的方法极大的简化了生产功率LED散热基板和功率LED产品的工艺，效率高、成本低，能够很好的满足大批量、低成本生产功率LED产品的需要，该方法生产的功率LED散热基板的散热效果好，使得功率LED产品的品质得到了很好的改善。而且该方法生产的功率LED产品的成本低、品质高，易于检测和贴装应用，为产品的规模化生产与广泛应用创造了很好的条件。 

附图说明

下面将参照附图对本发明的具体实施例进行更详细的说明，其中： 

图1：所示本发明功率LED用的散热基板制造方法第一实施例的流程图； 

图2：所示图1流程图的散热基板结构示意图； 

图3：所示图1流程图的热沉与沉孔结构示意图； 

图4：所示本发明功率LED用的散热基板制造方法第二实施例的流程图； 

图5：所示图4流程图的散热基板结构示意图； 

图6：所示本发明基于所述散热基板的功率LED产品制造方法第一实施例的流程图； 

图7：所示图6流程图的大功率LED产品结构示意图； 

图8：所示本发明基于所述散热基板的功率LED产品制造方法第二实施例的流程图。 

图9：所示本发明基于所述散热基板加工功率条形光源产品的结构示意图。 

图10：所示本发明基于所述散热基板加工功率条形光源产品的结构示意图。 

图11：所示本发明基于所述散热基板加工功率条形光源产品的结构示意图。 

图12：所示本发明基于所述散热基板加工的功率面光源产品的结构示意图。 

图13：所示本发明基于所述散热基板加工的功率面光源产品的结构示意图。 

附图标记： 

1线路基板；2沉孔：通孔2a，盲孔2b；3金属线路：内部引线连接部3a，外部引线连接部3b；4热沉：上台阶4a和下台阶4b；5分割槽5a，分割孔5b；6切割定位线；7 LED芯片；8引线；9封装胶体。 

具体实施方式

对本发明功率LED用的散热基板制造方法的第一实施例，结合附图1、附图2和附图 3，以及附图9、附图10、附图11、附图12、附图13作进一步说明。 

在本实施例中，(S1)功率LED用的散热基板制造方法步骤包括：(S11)基板选材与加工、(S12)热沉制造、(S13)基板与热沉的装配。其中，(S11)基板选材与加工和(S12)热沉制造的工艺步骤可以不分先后或同时进行。 

如附图1所示，(S11)基板选材与加工步骤包括：(S111)基板选材，(S112)沉孔形成和(S113)金属线路形成。 

(S111)基板选材：选用的线路基板1的结构为一体结构，可选单面、双面或者多层复合线路板，以双面线路板为优选方案。 

在本发明中，需要线路基板1具有能够承受本发明方法在产品封装时的模塑合模压力和注塑压力，承受模塑过程的持续高温，为了在产品封装过程中保证线路基板在高温下不产生变形，要求线路基板1具有高于模塑温度的的玻璃转化温度，并且线路基板1应具有相应的抗剪切能力。通常情况下，在本发明方法的产品封装时，整个线路基板1需要承受的模塑合模压力为0-6 Mpa，注塑压力在5-50 Mpa范围，需要承受模塑过程的高温在60-220℃范围，模塑过程的持续时间不超过30分钟，需要具有的玻璃转化温度至少为120℃，在进行产品的切割时，散热基板还需要具备相应的抗剪切能力，以利于切割后的PCB板边缘保持平滑和能够切割出面积小的PCB单元。基板材料(PCB板材料)可以是满足上述条件的纸质基板、树脂玻纤布基板、复合基材基板。优选的基板材料是特殊性树脂玻纤布基板，所述特殊性树脂玻纤布基板材料在性能上表现出高耐热的物理特性，具有高的玻璃转化温度，其玻璃转化温度可达到180-320℃。并且还具有低的介电常数(通常不大于5.0)和低吸水性(通常吸收性不高于0.4％)以及低介质损耗角正切值(通常为0.005-0.03)，优选的是聚酰亚胺树脂(PI)、氰酸酯树脂(CE)、双马来酰亚胺三嗪树脂(BT)、热固性聚苯醚类树脂(PPE或PPO)等材料，优选的是基板材料的介电常数为2.0-3.3，玻璃转化温度是180-260℃。例如对于双马来酰亚胺三嗪树脂(BT)材料的玻璃转化温度而言，其典型值是210℃左右。选用这些材料作为基板，能够很好的满足生产加工工艺的要求和功率LED产品电性能的要求，并且很大程度的降低现有功率LED散热基板的生产成本。 

线路基板1的形状是根据制造功率LED产品的需求确定，可以是不同形状，如矩形、方形、三角形、多边形、圆形、环形、椭圆形、S形、U形、条形、菱形、心形的形状等，或者这些形状的组合，例如附图9至附图13所示的不同形状。根据选用这些不同形状的基板，能够很好的满足生产加工不同功率LED产品如面光源、条形光源、独立器件的工艺要求，有利于提高加工生产效率、降低产生成本。 

(S112)沉孔形成：根据制造功率LED产品的需求，可以在线路基板1上的不同位置设置沉孔2。 

在步骤S112中，所述沉孔2结构为大小不等的的两个孔组合连通，如附图2A、2B所示。优选的是，小孔径的通孔2a是通过钻孔或者冲切方式在所示线路基板1上形成的通孔，大孔径的盲孔2b是通过铣削加工或者钻孔方式在所示线路基板1上形成的盲孔。所述沉孔2的制造方法可以先形成通孔2a再形成盲孔2b，也可以先形成盲孔2a再形成通孔2b，通孔2a与盲孔2b的轴方向相同。所述通孔2a与盲孔2b可以是共轴或者不共轴，如附图2F所示为共轴，附图3A为不共轴。所述通孔与所述盲孔的横切面可以为任意多边形，优选的是所述通孔2a的横切面为圆形或正方形，盲孔2b的横切面为圆形。 

该沉孔加工工艺简单，所形成的沉孔一致性好，而且由于线路基板的选材，使得很容易做到根据功率LED产品的需求在不同形状的线路基板上加工不同位置和数量的沉孔，使得制造功率LED的散热基板尤其是制造大功率LED的散热基板的工艺变得十分简单，使制造不同的功率LED光源所用的散热基板变得很便捷。 

(S113)金属线路形成：在所述线路基板1形成沉孔的基础上，在与沉孔2相对应的位置形成金属线路3，以实现功率LED产品的电性连接。金属线路3由内部引线连接部3a和外部引线连接部3b组成，内部引线连接部3a是指产品封装后被封装胶体覆盖的金属线路部分，外部引线连接部3b是指产品封装后露在封装胶体外面的金属线路部分，通常作为产品电极。一个优选的方案是：通过腐蚀工艺、机械加工、激光加工或者印刷打印工艺，在沉孔2周围相对应的位置形成内部引线连接部3a的金属层，并在沉孔2周围较远处根据需要形成外部引线连接部3b的金属层，使所述内部引线连接部3a的金属层和外部引线连接部3b的金属层组成一体的、能实现功率LED电性连接的金属线路3。另一个优选的方案是：通过腐蚀工艺、机械加工、激光加工或者印刷打印工艺在线路基板1上表面与沉孔2周围相对应的位置形成金属层构成内部引线连接部3a；在距沉孔2周围较远处的线路基板1上表面、下表面形成构成外部引线连接部3b的部分金属层，通过金属化处理所述金属层间的线路基板1的侧面形成与上述金属层相连接的金属层，所述金属层共同构成外部引线连接部3b；所述内部引线连接部3a和外部引线连接部3b组成一体的、实现产品电性连接的金属线路3，如附图2A和附图2B，所示。由于该金属线路3的布局将产品的电极延伸至其线路基板1的底部(下表面)，使其产品尤其适用于大批量生产的表面贴装型安装。优选的是，金属线路3的布局可以根据所要生产的功率LED产品的电性能要求而灵活布局，从而实现产品的电性连接，包括串联、并联或串并联等电连接关系，如附图9、附图12A所示。 

(S12)热沉制造步骤包括：(S121)热沉成型，(S122)抛光清洗、(S123)电镀。 

(S121)热沉成型：选用导热性的材料制作热沉4。优选的是选用具有良好导热性和延展性的金属材料，如紫铜、黄铜、铝、铝合金等。 

优选的是根据材料的特性通过挤压成型、金属铸造、车铣的方式进行热沉4的加工成型。所述热沉4加工成型为上台阶4a和下台阶4b组成的梯台柱状一体结构，其形状和大小与上述线路基板1的沉孔2结构相对应匹配，使热沉4可以装入沉孔2中形成牢固配合。优选的是，所述热沉的上台阶4a的直径与所述通孔2a的孔径接近，下台阶4b的直径与所述盲孔2b的孔径接近，所述上台阶4a与上台阶4b的轴方向相同，可以是共轴(附图2F)或者不共轴(附图3A)，并与线路基板1的上下表面垂直，下台阶4b的柱高大于或等于盲孔2b的深度，如附图2F所示；所述热沉的上台阶4a柱高大于或者等于通孔2a的深度，如附图2F、3B所示；优选的是，所述热沉的上台阶4a柱顶部为一平面或者为一下凹的反射杯，如附图3B和3C所示；优选的是，所述热沉4的上台阶4a的顶部横切面略小于其底部横切面，使得上台阶4a呈锥形，所述热沉4的下台阶4b的顶部横切面略小于其底部横切面，使得下台阶4b呈锥形，如附图3D所示，以便于热沉4与沉孔2的装配形成牢固配合。由于上述热沉4的制作，保证了散热基板的热沉的下台阶能够与外部形成良好接触，易于散除热量，并且由于热沉4的上台阶平于或高出线路基板及其其顶部的设计，提高和保证了安装其上的LED具有更好的出光效果，而且热沉4的台阶式结构在与线路基板1上的沉孔2配合时更易于定位和形成牢固配合。 

本工艺能够很容易地将热沉的加工成所需要的不同的梯台的形状，工艺简单，加工出的热沉精度高、一致性好，并且便于热沉4与线路基板1的沉孔2配合牢固，保证散热基板具有高的可靠性。 

(S122)抛光清洗：通过抛光工艺对于上述加工成型的热沉4进行抛光，并进行清洗。抛光的目的是让热沉4表面变得光滑、使后续的电镀效果更佳。抛光后的热沉4具有反光面，与后续的电镀工艺结合，使电镀效果更加优化。 

(S123)电镀：对于清洗后的热沉4进行电镀。电镀的目的一是增加芯片在热沉4上的可焊接性，二是在热沉4表面形成镜面，增加了反光效果，从而增加LED产品的出光效果。 

(S13)热沉与线路基板的装配：将热沉4装入沉孔2中形成牢固配合，制成功率LED散热基板。优选的是所述热沉4与沉孔2以过盈配合方式牢固结合，或者以胶粘方式牢固结合。 

由于本发明在沉孔2和热沉4的结构设计，使得热沉4的装配易于定位，热沉4与沉 孔2的配合十分容易和牢固，不易松动或滑脱，解决了功率LED散热基板现有技术存在的工艺复杂、成本高、产品可靠性差、散热效果不好、产品出光性不良的问题。 

本发明的上述工艺简化了现有的功率LED散热基板的产生工艺，尤其是对于现有的大功率LED散热基板的制造工艺进行了很大的简化，使得降低功率LED散热基板加工成本、提高产品散热效果和出光性得以很好的实现，并保证了加工产品的高品质、高可靠性和成品率。 

基于上述功率LED散热基板的制造方法可以生产出不同形状的功率LED散热基板，在其上可以根据需求布局沉孔2、金属线路3，适用于作为功率LED面光源，如矩形、方形、三角形、多边形、圆形、环形、椭圆形、S形、U形、条形、菱形、Z形、心形的形状等等，或者这些形状的组合的面光源的散热基板，例如附图12A所示的情况；也可以适用于作为条形光源以及独立器件产品的散热基板，例如附图9所示的情况。该散热基板应用范围广，适用于生产功率LED面光源、功率LED条形光源以及独立的功率LED器件产品。 

总之，由于本发明方法的线路基板1所选用的材料是十分易于加工的材料，同时本发明方法制作的散热基板能够很好的满足功率LED的散热和电性能方面的要求，本发明方法可以根据功率LED产品的形状和特性的要求，方便地确定线路基板的形状，并可以根据需求方便的在线路基板1上布设沉孔2的位置与个数，并在线路基板上根据需求布设金属线路3，实现功率LED产品的所需要的电性连接，包括串联、并联或串并联等电连接关系。以制造出适于用户需求的功率LED面光源、条形光源或独立器件的功率LED散热基板，该方法制作的散热基板很好的解决了功率LED面光源、条形光源、独立器件的散热基板结构复杂、加工难度大、生产成本高、散热效果和出光效果不佳的问题。对本发明功率LED用的散热基板制造方法的第二实施例，结合附图4和附图5，以及附图9、附图10，作进一步说明。 

在本实施例中，(S4)是基于实施例一中的散热基板具有的沉孔2和热沉4结构为基本单元结构组成的多个沉孔2、热沉4组成的散热基板制造方法，其步骤包括：(S41)线路基板选材与加工；(S42)热沉制造；(S43)线路基板与热沉的装配。其中，线路基板选材与加工和热沉制造的工艺步骤可以不分先后或同时进行。 

(S41)的线路基板选材与加工步骤包括：(S411)线路基板选材，(S412)沉孔的加工成型，(S413)分割槽或/和孔的加工成型，(S414)金属线路的形成，  (S415)切割定位线的形成。 

(S411)线路基板选材：选用的线路基板的结构为一体结构，可选单面、双面或者多层复合线路板，以双面线路板为优选方案。 

在本实施例中，选用的线路基板材料具有的特性、优选方案以及积极的技术效果与本发明第一实施例所述的线路基板的选材相同，在此不复赘述。 

(S412)沉孔的加工成型：在一体结构的线路基板1上形成多个沉孔2组成的阵列。其沉孔2是在基板1上形成轴方向相同的、套通的大孔径的盲孔2b和小孔径的通孔2a的大小孔组合。优选的是盲孔2b是通过铣削加工或者钻孔形成，通孔2a是通过钻孔或者冲切方式形成，所述沉孔阵列是由多个沉孔2组成的M行×N列的沉孔阵列，其中M、N是等于或大于1的整数，且M、N至少不同时等于1，如附图5所示线路基板1上共设置4行×5列的沉孔2阵列。 

(S413)分割槽或/和孔加工成型：在线路基板1上加工分割槽5a或/和分割孔5b，如附图5A、5B和附图9所示。优选方案之一将分割槽5a或/和分割孔5b设置在沉孔行或沉孔列的两侧边；另一个优选的是：所述各沉孔行中的每个沉孔或各沉孔列中的每个沉孔的侧边至少对应有一个分割槽5a或/和一个分割孔5b，所述分割槽5a或/和分割孔5b排列设置，共M+1条或N+1条，这样的设置适于制造条形光源或独立器件，优选的是排列的分割槽5a或/和分割孔5b与沉孔列或沉孔行中对应的沉孔等间距。一个优选方案是：将分割槽5a或/和分割孔5b设置在沉孔行或沉孔列的端部，这样的设置适于制造面光源或条形光源，如附图9、附图10所示。对于制造面光源和条形光源的另一个优选方案是可以不设置分割槽5a或/和分割孔5b。 

优选的是，设置的分割槽5a或/和分割孔5b是通过冲切或者铣槽方式在线路基板1上形成的。如图5A所示的一个优选方案，设置的分割槽为贯通各沉孔列的一通槽5，并且位于各沉孔行间的中间位置，共有5条槽5。如附图5B所示的另一个优选方案，为排列设置在各沉孔行的侧边的分割孔5b，所示各沉孔行中的每个沉孔侧边至少对应一个孔5b。 

(S414)金属线路的形成：在线路基板1上形成金属线路3以实现产品的电性连接，金属线路3由内部引线连接部3a和外部引线连接部3b组成，内部引线连接部3a是指产品封装后被封装胶体9覆盖的金属线路部分，外部引线连接部3b是指产品封装后露在封装胶体9外面的金属线路3部分。优选的是通过腐蚀工艺、机械加工、激光加工或者印刷打印工艺和金属化工艺形成金属线路3。 

一个优选的方案是：通过腐蚀工艺，在线路基板1上的沉孔2周围相对应的位置形成内部引线连接部3a的金属层，所述内部引线连接部3a金属层可以根据产品的需要进行布局， 以实现LED芯片7的串联、并联、串并联等电连接关系；在沉孔2周围较远处根据需要布局形成外部引线连接部3b金属层，使所述内部引线连接部3a金属层和外部引线连接部3b金属层组成一体的、能实现功率LED电性连接的金属线路3。 

一个优选的方案是：在线路基板1上表面与沉孔2相对应的位置通过腐蚀工艺、机械加工、激光加工或者印刷打印工艺形成内部引线连接部3a金属层；在沿分割槽5a或/和分割孔5b线路基板1上表面、下表面通过腐蚀工艺、机械加工、激光加工或者印刷打印工艺形成构成外部引线连接部3b的部分金属层，通过金属化处理工艺在所述分割槽5a或/和分割孔5b的侧壁形成金属层与上述线路基板1分割槽5a或/和分割孔5b两侧的上表面、下表面的金属层相连接，所述分割槽5a或/和分割孔5b两侧的上表面、下表面和分割槽侧壁的相互连通的金属层共同构成外部引线连接部3b；上述内部引线连接部3a金属层和上述外部引线连接部3b金属层组成实现产品电性连接的金属线路3。 

需要指出，在特定情况下，比如需要制备面光源、条形光源时，由于面光源、条形光源的电源输入、输出端可以设置在其两端，可以只需要在相对于沉孔2周围较远处的线路基板1上表面、下表面及侧面形成金属层作为外部引线连接部3b，与上述内部引线连接部3a组成一体的、实现面光源或条形光源的电性连接的金属线路3即可以，因此在此情况下，一是可以无需在分割槽5a或/和分割孔5b两侧的线路基板1下表面以及分割槽5a或/和分割孔5b的内壁形成金属线路3，二是也可以无需设置分割槽5a或/和分割孔5b。 

(S415)切割定位线的形成：在线路基板1的端部形成切割定位线6。优选的是所述切割定位线6是通过腐蚀工艺、机械加工、激光加工或者印刷打印方式在线路基板1上形成。对用于制造条形光源或独立器件的散热基板1，优选的是切割定位线6为多条，位于各沉孔行或/和沉孔列两端，并对应各沉孔行或/和沉孔列的侧边，共N+1条或/和M+1条，优选对应于各沉孔列间或/和各沉孔行间的中间位置。如附图5A所示线路基板1上对应沉孔列的端部设有6条切割定位线6。例如，在附图5B所示的线路基板1上，切割定位线6a设置在沉孔行的端部，共5条，切割定位线6b设置沉孔列的端部，共6条，如产品封装后沿切割定位线6进行切割的话，可以将其分割为N或M个条形光源，或者N×M个独立器件，例如对于附图5A能分割为4个条形光源，或者4×5个独立器件。 

(S42)热沉制造步骤包括：(S421)热沉成形，(S422)抛光清洗和(S423)电镀。 

(S421)热沉成型：选用具有良好导热性的材料制作热沉4。可以选用具有良好导热性和延展性的金属热沉材料，如可选用紫铜、黄铜、铝、铝合金之一。优选的是通过挤压成型、金属铸造或车铣方式进行热沉的加工成型。 

所述热沉4加工成型为上台阶和下台阶组成的梯台柱状一体结构，与上述线路基板1的沉孔2结构相对应匹配，使之可以装入沉孔2中形成牢固配合。 

(S422)抛光清洗：通过抛光工艺对于加工成型的热沉4进行抛光，并进行清洗。 

(S423)电镀：对于上一步骤的热沉4进行电镀。电镀的目的一是增加芯片7在热沉4上的可焊接性，二是在热沉4表面形成镜面，增加了反光效果，从而增加LED产品的出光效果。 

(S43)热沉与线路基板的装配：在每一个沉孔2中装入一个热沉4，共M×N个，使热沉4与沉孔2形成牢固配合，制成功率LED散热基板。优选的是所述热沉4与沉孔2以过盈配合方式牢固结合，或者以胶粘方式牢固结合。如附图5所示的线路基板中共有4×5个沉孔2中装有热沉4。 

上述方法适于制造功率LED面光源、条形光源和独立LED器件的散热基板，尤其适于制造具有良好散热效果的功率LED面光源、条形光源和独立LED器件的散热基板。实施例三是基于实施例一、实施例二所述的散热基板的功率LED产品制造方法的第一个实施例。结合附图6和附图7，以及附图9、附图10、附图11、附图12、附图13所示，对于该实施例作进一步说明。 

在本实施例中披露了一种基于上述散热基板的功率LED制造方法，特别适用于温度低于260℃的低温固晶情况。该方法包括下列具体步骤：(S601)基板选材与加工、热沉制造，(S602)热沉装配，(S603)芯片固晶，(S604)金线键合，(S605)封装胶模塑封装成型，(S606)二次硬化，(S607)器件分离，以及(S608)测试分选与编带。 

在步骤S601，基板选材与加工、热沉制造。制造线路基板1和热沉4是采用本发明上述实施例一、实施例二中所述的制造散热基板的相同方法，这里不复赘述。 

在步骤S602的热沉装配中，把热沉4安装至线路基板1的沉孔2内，以过盈配合方式或粘胶方式牢固结合。 

在步骤S603的芯片固晶。在已经完成步骤S602的加工工艺后制成的散热基板上，将芯片7粘结在所述热沉4上。在一个优选例子中，以固晶胶、银浆或者低温焊料等以低温固晶方法粘接，低温固晶方式通常在低于温度260℃的范围进行。而且，可以根据功率LED产品的设计要求，在热沉4上粘接一个或多个芯片7。 

在步骤S604的金线键合中，引线8连接所述芯片7电极与线路基板1上的内部引线连接部3a连接。在热沉4上固定有多个芯片7的情况下，可以根据需要通过金属线路3的布 局，以实现芯片7间的电性连接，包括串联、并联、串并联等连接。 

步骤S605的封装胶模塑封装成型具体包括：(S6051)注胶，(S6052)固化和(S6053)脱模。在S6051的注胶步骤，一次性地将具有热稳定性好、抗短波长衰减的液态封装胶体往塑封模具与线路基板1间的空隙注入填充；S6052固化步骤是将模具与线路基板1间的液态封装胶体9进行固化；S6053步骤是将固化完成后的模具与基板分开，封装胶体9脱离模具并固定在线路基板1上，一次性地完成封装成型，即一次完成在线路基板1上封装出一个或多个功率LED面光源、条形光源，或封装出多个独立功率LED器件。 

通常情况下，在本发明方法的产品封装时，整个线路基板1需要承受的模塑合模压力为0-6 Mpa，注塑压力在5-50 Mpa范围，需要承受的模塑过程的持续高温范围在60-220℃，模塑过程的持续时间不超过30分钟；优选的模塑过程的温度是100～180℃，持续时间是5～15分钟。 

封装胶体9覆盖在装有芯片7的线路基板1一面，包括覆盖金属线路3的内部引线连接部3a，并且保留金属线路3外部引线连接部3b。如附图7A和附图7B，附图10、附图11、附图12、附图13所示。所述封装胶体9既起到隔离芯片7、金线8等与外部湿气、空气接触的作用，又可作为器件的光学透镜。优选的是，所述封装胶体选用具有热稳定性好、抗短波长衰减的材料，更加优选的是：选用硅胶、以硅胶为基础的改性材料、以环氧树脂为基础的改性材料等。另一个优选的是，根据功率LED产品的出光特性的要求，所述器件的光学透镜可为凸透镜、凹透镜或组合曲面透镜，如附图7、附图10、附图11、附图12、附图13所示。 

在步骤S606二次硬化中，把所述封装胶体9模塑成型后的功率LED放进烘箱，进行封装胶体9硬化，实现封装胶体9硬化，使胶体9牢固覆盖在所述线路基板1上。根据封装胶体9的材质确定硬化的温度与时间，硬化烘烤的温度通常为150±20℃，烘烤时间为2.5-3.5小时。 

在步骤S607的器件分离中，利用划片机对于所述线路基板1进行切割，切割分离功率LED产品。对于实施例二所述的散热基板，划片机沿所述切割定位线6切割所述线路基板1，分离出多个条形功率LED产品或分离出M×N个独立功率LED器件。需要说明的是，对于面光源可以进行切割，也可以不切割，如果线路基板1有多个面光源单元，即需要切割，否则不需要切割。 

在步骤S608的测试分选与编带中，通过测试分选机对分离出来的所述功率LED产品进行测试分类，并且采用编带机实现编带包装。 

实施例四是基于实施例一、实施例二所述的散热基板的功率LED产品制造方法的第二个优选实施例，结合附图7、附图8、附图9、附图10、附图11、附图12、附图13所示，对于该实施例作进一步说明。 

在本实施例中披露一种基于本发明的散热基板的功率LED制造方法，特别适合温度高于260℃的高温固晶情况。该方法包括：(S801)基板加工与热沉制造，(S802)芯片固晶，(S803)热沉装配，(S804)金线键合，(S805)封装胶体模塑封装成型，(S806)二次硬化，(S807)器件分离，以及(S808)测试分选与编带。 

在步骤S801的基板选材与加工、热沉制造中，线路基板1的选材与加工、热沉制造与采用上述实施例一、实施例二中所述的制造散热基板的方法相同，在此不复赘述。 

在步骤S802芯片固晶中，在热沉4制备完成后，首先将芯片7粘结在热沉4上。可以根据功率LED产品的设计要求，在热沉4上粘接一个或多个芯片7。优选的工艺是以高频焊、回流焊、共晶或者AnSn的高温固晶方式粘结，高温固晶方式通常是在高于260℃的温度范围进行。 

在步骤S803热沉装配中，是在完成固晶步骤后，然后将装有芯片7的热沉4以过盈配合或者粘结方式装配到所述基板1的沉孔2内形成牢固配合。 

在步骤S804的金线键合中，引线8连接所述芯片7的电极与线路基板1上的内部引线连接部3a。需要指出的是，在热沉4上固定有多个芯片7的情况下，可以根据需要通过对于金属线路3的布局，实现芯片7间的串联、并联、串并联等电连接。 

在步骤S805封装胶体模塑封装成型中，具体包括：(S8051)注胶，(S8052)固化和(S8053)脱模。S8051步骤是一次性地将具有热稳定性好、抗短波长衰减的液态封装胶体9往塑封模具与线路基板1间的空隙注入填充；S8052步骤是将模具与线路基板1间的液态封装胶体9进行固化；S8053步骤是将固化完成后的模具与线路基板1分开，封装胶体9脱离模具并固定在线路基板1上，一次性地完成封装成型，一次在线路基板1上封装出一个或多个功率LED面光源、功率条形光源，或封装出多个独立功率LED器件结构。 

通常情况下，在本发明方法的产品封装时，整个线路基板1需要承受的模塑合模压力为0-6 Mpa，注塑压力在5-50 Mpa范围，需要承受的模塑过程的持续高温范围在60-220℃，模塑过程的持续时间不超过30分钟；优选的模塑过程的温度是100～180℃，持续时间是5～15分钟。 

封装胶体9覆盖在装有芯片7的线路基板1一面，包括覆盖金属线路3的内部引线连接部3a，并且保留金属线路外部引线连接部3b。如附图7A和附图7B，附图10、附图11、附 图12、附图13所示。所述封装胶体9既起到隔离芯片7、金线8等与外部湿气、空气接触的作用，又可作为器件的光学透镜。优选的是所述封装胶体9选用具有热稳定性好、抗短波长衰减的材料，更加优选的是硅胶、以硅胶为基础的改性材料、以环氧树脂为基础的改性材料等。优选的是，根据功率LED产品的设计要求，所述器件的光学透镜可为凸透镜、凹透镜或组合曲面透镜。 

在步骤S806二次硬化中，把所述封装胶体9模塑成型后的功率LED器件放进烘箱，进行封装胶体9的二次硬化，使其牢固覆盖在所述线路基板1上。 

根据封装胶体9的材质确定硬化的温度与时间，硬化烘烤的温度通常为150±20℃，烘烤时间为2.5-3.5小时。 

在步骤S807的器件分离中，所述器件分离步骤是划片机对于所述线路基板1进行切割，切割分离功率LED产品。对于实施例二所述的散热基板，划片机沿所述切割定位线6切割所述线路基板1，分离出多个条形功率LED产品，例如附图10、附图11所示，可以分割出4个条形功率LED产品；也可以最多分离出M×N个独立功率LED器件，例如附图7C所示，如果沿各条切割定位线6切割，就可以将散热基板上封装好的功率LED分离为M×N个独立功率LED器件，如果沿最外侧的两条切割定位线6切割，也可以分割出4个条形功率LED产品。需要说明的是，对于面光源是可以有切割步骤，也可以不切割，如果线路基板1有多个面光源单元，即需要切割，否则不需要切割。 

在步骤S808中，通过测试分选机对分离出来的所述大功率LED产品进行测试分类，并且采用编带机实现编带包装。 

通过本发明的实施例三和实施例四的方法，可以制造各种功率LED产品，比如面光源、条形光源、独立器件。 

本发明所述面光源可为不同形状，包括矩形、方形、三角形、多边形、圆形、环形、椭圆形、S形、U形、条形、菱形、Z形、心形的形状，或者这些形状的组合，例如附图10、附图12和附图13所示；发明所述功率LED产品的条形光源可以例如附图11所示；发明所述功率LED产品的独立器件可以例如附图7C所示。 

根据本发明所述功率LED产品的面光源、条形光源或独立器件，其散热基板上的沉孔2位置和数量的设置可根据功率LED产品的需要布局，加工方便；其热沉4上根据功率LED产品的需要粘结有一个或多个LED芯片7，其金属线路3的布局根据功率LED产品电性能要求能够实现LED的电性连接，包括串联、并联或串并联等电连接关系，能够灵活实现金属线 路布局及产品的电极设置，便于产品的安装；其封装胶体9是根据功率LED产品出光特性的要求覆盖LED芯片7和部分金属线路3，为一次成形的光学透镜，包括凸透镜、凹透镜或组合曲面透镜，很好的改善了产品的出光效果；并且本发明的产品结构适于自动化测试和编带包装，且可以表面贴装方式实现安装，更适于规模的安装使用。 

综上所述，本发明方法工艺简单，极大的简化了现有技术生产功率LED的工艺降低了生产成本、提高了生产效率，利用本发明方法制造的功率LED产品具有高可靠性，产品一致性好、出光效果好、成本低廉的优点，特别适合规模化生产与应用，满足了目前市场对于功率LED产品的大批量需求，并为功率LED产品的普及和应用提供了很好的支持。 

显而易见，在此描述的本发明可以有许多变化，这种变化不能认为偏离本发明的精神和范围。因此，所有对本领域技术人员显而易见的改变，都包括在本权利要求书的涵盖范围之内。 

Claims (35)

1.一种功率LED用的散热基板制造方法，其包括下列步骤：

a）选用一体结构的PCB线路基板，所述PCB线路基板采用纸基基板、树脂玻纤布基板和复合基材基板材料之一，所述PCB线路基板整体具有能够承受0-6Mpa的模塑合模压力和5-50Mpa的注塑压力，能够承受模塑过程持续时间不超过30分钟和模塑温度为60-220℃的高温，所述线路基板具有的玻璃转化温度至少为120℃，具备切割后保持PCB板边缘平滑和能切割出面积小的PCB单元的抗剪切能力；在所述PCB线路基板上制备沉孔,沉孔包括轴方向相同的、套通的小孔径的通孔和大孔径的盲孔构成的大小孔组合；并且在所述PCB线路基板上形成金属线路;

b）使用导热性材料制作热沉，使热沉具有由上台阶和下台阶组成的、轴方向相同的梯台柱状的一体结构，与上述线路基板的沉孔形状、大小相对应匹配；

c）将热沉装入沉孔中形成牢固配合；

其中步骤a）和b）可以先后或同时进行。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤a）所述PCB线路基板具有能够承受模塑过程持续时间为5-15分钟和模塑温度为100-180℃的高温。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a)中所述PCB线路基板材料是特殊性树脂玻纤布基板，所述基板具有玻璃转化温度为180-300℃，介电常数不大于5.0，水吸收性不高于0.4％，介质损耗角正切值为0.005-0.03。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤a)中所述PCB线路基板的材料包括：聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、双马来酰亚胺三嗪树脂、热固性聚苯醚类树脂基板材料之一。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a)中所述PCB线路基板采取矩形、方形、三角形、多边形、圆形、环形、椭圆形、S形、U形、条形、菱形、Z形、心形的形状之一，或者这些形状的组合。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a）包括所述沉孔的加工通过铣削加工或者钻孔方式形成盲孔，通过钻孔或者冲切方式形成通孔；所述在线路基板上形成金属线路步骤是指形成由内部引线连接部和外部引线连接部组成金属线路的步骤。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于步骤a）包括通过腐蚀工艺、机械加工、激光加工或者印刷打印工艺之一在所述线路基板上形成金属线路。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于步骤a）还包括在沉孔周围线路基板上表面形成内部引线连接部金属层；在距沉孔周围较远处的线路基板上表面、下表面形成构成外部引线连接部的部分金属层，并通过金属化处理所述部分金属层间的线路基板侧面形成与所述的部分金属层相连接的金属层，共同构成外部引线连接部；内部引线连接部金属层和外部引线连接部金属层组成实现产品电性连接的金属线路的步骤。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b）包括对热沉进行电镀的步骤。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于步骤b）包括在对热沉电镀之前进行抛光、清洗的步骤。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b)使用的导热性材料是紫铜、黄铜、铝、铝合金之一。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述热沉装配入沉孔的步骤c)是以过盈配合方式或以胶粘方式将热沉装入沉孔中形成牢固配合。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于包括：步骤b)中的热沉的上台阶柱高等于或大于通孔的深度，下台阶柱高等于或大于盲孔的深度，所述上、下台阶共轴或不共轴；

在所述上台阶柱顶部上制备一平面或者为一下凹的反射杯；

所述上台阶的顶部横切面略小于其底部横切面，使得上台阶呈锥形，所述热沉的下台阶的顶部横切面略小于其底部横切面，使得下台阶呈锥形；

所述线路基板的沉孔通孔的横切面是圆形、方形或多边形，盲孔的横切面是圆形。

14.如权利要求1至13任一项所述的方法，其特征在于：步骤a）中包括在所述PCB线路基板上设置由多个沉孔组成的M行×N列的阵列，其中M、N是等于或大于1的整数，且M、N至少不同时等于1。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于：步骤a）中包括下列步骤：在至少一个沉孔行或者沉孔列的侧边至少设置一个分割槽或分割孔。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于：步骤a）中其包括下列步骤：在各沉孔行或各沉孔列的侧边设置至少一个分割槽或分割孔，对应各沉孔行中的每个沉孔或各沉孔列中的每个沉孔的侧边至少对应有一个分割槽或者分割孔。

17.如权利要求15、16之一所述的方法，其特征在于:所述步骤a)形成金属线路的步骤包括：通过使用腐蚀工艺、机械加工、激光加工或者印刷打印工艺之一，在沉孔周围线路基板的上表面形成内部引线连接部金属层，和沿所述分割槽或/和孔在线路基板上表面、下表面形成外部引线连接部的部分金属层，通过金属化工艺在所述分割槽或/和分割孔的侧壁形成与线路基板上表面、下表面的金属层相连接的金属层，所述金属层共同构成外部引线连接部，所述外部引线连接部金属层与所述内部引线连接部金属层组成实现产品电性连接的金属线路。

18.如权利要求15所述的方法，其特征在于所述步骤a）中制备分割槽或分割孔的步骤采用冲切、钻孔或者铣槽方式。

19.如权利要求15所述的方法，其特征在于所述步骤a）中包括在线路基板的端部形成切割定位线，切割定位线设置在沉孔行或/和沉孔列的两端并对应沉孔行或/和沉孔列的侧边。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于所述切割定位线的制备是通过腐蚀工艺、机械加工、激光加工或者印刷打印工艺之一形成。

21.如权利要求19所述的方法，其特征在于：所述分割槽或分割孔排列设置，与相邻的沉孔列或/和沉孔行中对应的沉孔等间距；

所述切割定位线的设置，对应相邻的沉孔行或/和沉孔列间的中间位置。

22.一种利用PCB线路基板制造功率LED的方法，包括如权利要求1-21之一所述的散热基板制造方法，所述方法包括下列步骤：

1）选择下述高温固晶方式或低温固晶方式之一进行LED芯片粘接的步骤：

高温固晶方式是：在步骤b）中包括将LED芯片以高温固晶方法粘结在热沉上；

低温固晶方式是：在步骤c）之后将LED芯片以低温固晶方法粘结在线路基板的热沉上；

2）引线连接的步骤：在步骤c）之后引线连接所述LED芯片的电极与线路基板上的金属线路。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于：所述低温固晶方式所采用温度低于260℃，用固晶胶、银浆或者低温焊料将芯片粘结在热沉上；所述高温固晶方式是采用温度高于260℃，以高频焊、回流焊、共晶或者AnSn的高温固晶方式将LED芯片粘结在热沉上。

24.如权利要求22、23之一所述的方法，其中包括封装胶体模塑封装成型步骤，包括：1）注胶步骤：一次性地将液态封装胶体注入填充塑封模具与线路基板间的空隙，使液态封装胶体形成光学透镜覆盖在装有LED芯片的线路基板一面；2）固化步骤：将模具与基板间的液态封装胶体进行固化；3）脱模步骤：将固化完成后的模具与线路基板分开，封装胶体脱离模具并固定在线路基板上。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于所述封装是使封装胶体形成光学透镜覆盖芯片及其散热基板的金属线路内部连接部，并保留外部引线连接部。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于：所述封装胶体是具有热稳定性好和抗短波长衰减的封装胶体材料，包括硅胶、以硅胶为基础的改性材料、以环氧树脂为基础的改性材料之一。

27.如权利要求24所述的方法，其特征在于：所述封装胶体模塑封装成型过程的温度范围是60-220℃，持续时间不超过30分钟。

28.如权利要求24所述的方法，其特征在于：所述封装胶体模塑封装成型过程的温度范围是100-180℃，持续时间为5-15分钟。

29.如权利要求24所述的方法，其特征在于：所述方法包括封装胶体模塑封装成型后封装胶体二次硬化步骤，二次硬化烘烤温度为150±20℃，烘烤时间为2.5-3.5小时。

30.如权利要求22、23之一所述的方法，其特征在于所述引线连接步骤是将所述LED芯片的电极与线路基板上的内部引线连接部连接，实现LED芯片与线路基板的电连接。

31.如权利要求24所述的方法，其特征在于：所述封装胶体形成的光学透镜可为凸透镜、凹透镜或组合曲面透镜。

32.如权利要求1-21之一所述的方法所制备的散热基板。

33.如权利要求22-31之一所述的方法制备的功率LED产品。

34.一种光源，其特征在于包括如权利要求33所述的功率LED。

35.如权利要求34所述的光源，其特征在于所述光源为面光源、条形光源或独立器件之一。

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