CN102313266A - 一种热电分离高导热的led光源基板 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种热电分离高导热的LED光源基板，包括FR4 PCB基板，所述FR4 PCB基板设置有LED导电引脚焊点，其特征在于：所述FR4 PCB基板上镶嵌有导热金属板，所述导热金属板与所述LED导电引脚焊点绝缘。这种光源基板可以大大的降低LED与散热器之间的热阻，与MCPCB光源基板相比，热导率提高了上百倍至数百倍，而耐高电压性能与FR4 PCB基板一致。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED光源板结构，尤其是一种热电分离高导热的LED光源基板。
背景技术
在采用LED光源制作照明灯具时，需要将经过封装的LED颗粒焊接在印刷电路板（以下简称PCB）上。对于LED来说，散热极为关键，因为温度对LED的光效、光衰、色漂移等性能影响非常大，直接关系其发光效率和使用寿命。LED芯片在使用过程中产生的热通过热沉、PCB传递到散热器上。所以，PCB的热导率越高越好（即热阻越低越好）。
现有最常见的PCB材料包括以下三种：
1. 玻璃纤维环氧树脂PCB，根据使用的用途不同，又分为：FR-4 Epoxy Glass Cloth、绝缘板、环氧板、环氧树脂板、溴化环氧树脂板、FR-4、玻璃纤维板、玻纤板、FR-4补强板、FPC补强板、柔性线路板补强板、FR-4环氧树脂板、阻燃绝缘板、FR-4积层板、环氧板、FR-4玻纤板、环氧玻璃布板、环氧玻璃布层压板、线路板钻孔垫板等。以下简称FR4 PCB。
2. 金属基PCB（Metal Core PCB。以下简称为MCPCB），即是如图1和图2所示将原有的印刷电路板（包括铜层5和柔性层6）通过粘结剂7附贴在热传导效果更好的金属底材4上（通常为铝或铜），以改善印刷电路板的散热性能。
3. 覆铜陶瓷印刷电路板，是将铜箔直接烧结到陶瓷表面而形成的一种复合印刷电路板。
覆铜陶瓷印刷电路板的成本过高，而且很脆，目前很少使用。FR4 PCB的优点是成本较低、耐高电压（绝缘）性能好，但是热导率很低，仅有0.2~03W/mK，因而不适合大功率LED照明使用。MCPCB的优势是热阻小，散热性能好，因此在大功率LED的照明应用中得到了非常广泛的使用。但是MCPCB也存在一系列问题：
1. 为了制作电路，MCPCB上面必须覆盖有绝缘层，绝缘层的热导率仅0.2~0.5W/mK，从而大大增加了印刷电路板的热阻，降低了热导率，目前MCPCB的热导率一般在1~3 W/mK。近期的研究表明，将高导电材料覆合于MCPCB的高分子绝缘介质材料中，可以提高MCPCB的热导率，但仅能提升至3~5W/mK左右，而且成本增加不少；
2. 由于采用金属基材，为了满足安规的要求（爬电距离），铜导线必须和印刷电路板的边缘、过孔、固定（金属）螺丝等保持相当的距离，对尺寸较小的灯具而言，这常常给灯具通过安规要求带来很大的障碍；
3. 在实际应用中，MCPCB在冲压分割时会造成因金属延伸变形而导致板边高分子介电绝缘层变形，使得耐压性能下降，造成安全隐患；
4. 使用中，MCPCB的绝缘层可能会从金属底材发生剥离，一旦剥离，则无法顺利导热，将导致LED迅速失效；
5. 和FR4 PCB相比成本较高；
6. 目前MCPCB常用的金属底材为铝，如果将LED的热沉直接和底材接触，则由于材料的原因，存在无法锡焊的问题。
为了解决FR4 PCB的热导率过低问题，Cree提出了金属过孔的方法，其优点在于在制作PCB板的时候可以直接把金属过线孔做在PCB板上，把金属芯嵌入金属过线孔之中，安装方便，节省成本，但其缺点在于由于金属过线孔受加工条件的限制，孔径太小，热层的热量不能够快速的从LED导至散热器上，所以必须要在PCB板上下表面都敷铜。这样方法不仅成本很高，而且热导率提高很有限，同时给通过安规的要求带来了很大的困难。
大功率LED的散热主要是通过热沉（heat sink），热沉通常是不导电的，而导电的2个引脚由于连接用的金线极细，热阻非常高，而无法起到散热的作用。因此，LED的散热关键在于提高其热沉和印刷电路板之间的热导率。
发明内容
本发明目的针对现有技术的缺陷提供一种热电分离的LED光源板
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种热电分离高导热的LED光源基板，包括FR4 PCB基板，所述FR4 PCB基板设置有LED导电引脚焊点，其特征在于：所述FR4 PCB基板上镶嵌有导热金属板，所述导热金属板与所述LED导电引脚焊点绝缘。所述导热金属板可以为高导热的铁板、铝板、铜板或不锈钢板等。
优选方案所述导热金属板为铜板。
本发明的结构实现了光源板的热电分离具有下列优点：
1. 可以大大的提高LED光源PCB的热导率，与MCPCB和FR4 PCB相比较，能够使热导率提高上百倍至数百倍。
2. LED可以方便地直接用锡焊接在铜板上。
3. FR4 PCB嵌铜板耐高压性能与MCPCB相比较要好很多，可以轻易满足安规的要求。
4. 铜板可以用螺钉固定在散热器上，保持良好的接触，减少了接触热阻。
5. 和其它低热阻PCB方案相比，降低了成本。
附图说明
图1为MCPCB基板示意图；
图2为MCPCB基板截面示意图；
图3为本发明的示意图；
1、FR4 PCB基板 2、LED导电引脚焊点 3、导热金属板 4、金属底材 5、铜层 6、柔性层 7、粘结剂。
具体实施方式
如图1所示一种热电分离高导热的LED光源板，包括FR4 PCB 基板1、所述FR4 PCB基板1设置有LED导电引脚焊点2，所述FR4 PCB上镶嵌有导热金属板3，所述导热金属板与所述LED导电引脚焊点绝缘。所述导热金属板可以为导热效果好的铁板、铝板、铜板或不锈钢板等。优选的导热金属板采用铜板。
通过回流焊将LED、FR4 PCB、铜板焊接在一起，再将LED光源板固定在散热器上，形成一个整体。利用回流焊直接将铜板与LED上的热沉用锡膏焊接在一起。
由于铜板导热系数为384W/m.K，这种光源板可以大大的降低LED与散热器之间的热阻，与MCPCB光源基板相比，热导率提高了上百倍至数百倍，而耐高电压性能与FR4 PCB基板一致。
Claims (2)
1.一种热电分离高导热的LED光源基板，包括FR4 PCB基板，所述FR4 PCB基板设置有LED导电引脚焊点，其特征在于：所述FR4 PCB基板上镶嵌有导热金属板，所述导热金属板与所述LED导电引脚焊点绝缘。
2.根据权利要求1所述的一种热电分离高导热的LED光源基板，其特征在于：所述导热金属板为铜板。
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| CN201110188347A CN102313266A (zh) | 2011-07-06 | 2011-07-06 | 一种热电分离高导热的led光源基板 |
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| CN201110188347A CN102313266A (zh) | 2011-07-06 | 2011-07-06 | 一种热电分离高导热的led光源基板 |
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2011
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