CN103682069A - 多层的led电路板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多层的LED电路板（10），所述多层的LED电路板可实现LED的损耗热的更好的散热。在此，多层的LED电路板（10）包括电绝缘层（18）和能导电的层（16），所述能导电的层中的至少一个通过带状导线结构被结构化。此外，至少一个被结构化的层（16）设置在LED电路板（10）的上侧上，在所述上侧上设置有多个LED。此外，LED电路板（10）具有导热元件（14）和由能导电的材料构成的热路径（20），所述热路径分别以接触的方式设置在LED和导热元件（14）之间。热路径（20）彼此电绝缘并且设计为用于将热量从LED导出。此外，导热元件（14）由下述材料构成，所述材料构成为用于将相应的LED的所述热路径（20）热耦合和电气分离。

Description

多层的LED电路板
技术领域
本发明涉及一种多层的LED电路板，其具有由至少一种电绝缘材料构成的电绝缘层和由能导电的材料构成的能导电的层，其中，所述能导电的层中的至少一层通过带状导线结构被结构化，其中至少一个被结构化的能导电的层设置在所述LED电路板的上侧上，并且其中，多个LED设置在所述至少一个被结构化的能导电的层的上侧上。
背景技术
为了提供具有尽可能高的集成度的电路板，从现有技术中已知具有多个能导电的层的多层的电路板，所述能导电的层包括带状导线结构并且通过电绝缘层彼此分隔。但是，这样的多层的电路板应用于LED模块是有问题的，因为由于较大数量的层也显著增大了排出LED的功率损耗热的热路径。恰好在将LED非常紧密地安置在这类多层的电路板上的情况下，充分的散热是不可行的。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种可实现更好的散热的多层的LED电路板。
这个目的通过一种本文中所述的多层的LED电路板来实现。
在下文中说明特别有利的设计方案。
根据本发明的多层的LED电路板包括由电绝缘材料构成的电绝缘层和由能导电的材料构成的能导电的层，其中，能导电的层中的至少一层通过带状导线结构被结构化。此外，至少一个被结构化的能导电的层设置在电路板的上侧上，其中多个LED设置在至少一个被结构化的能导电的层的上侧上。此外，LED电路板包括导热元件和由能导电的材料构成的热路径，所述热路径以接触的方式分别设置在LED和导热元件之间。热路径彼此电绝缘并且设计为用于将热量从LED导出。此外，导热元件由下述材料构成，所述材料构成为用于将相应的LED的热路径热耦合以及电气分离。
在此，能导电的层的结构化部限定了能导电的层的带状导线结构。在此，多个能导电的层，特别是多层的LED电路板的内层也能够载有带状导线结构。
通过构成为用于LED的热路径的热耦合以及电气分离的导热元件，能够完成LED的功率损耗热的共同的热消散。同时确保，LED的电势分离，这才能够实现共同的热消散。通过热路径的这种耦合能够实现明显更好的散热。只有由此才可以将极其多的LED或者LED簇能够非常紧密地安置在电路板的上侧上，因为现在通过共同的热消散能够实现充分的散热。
在此，导热元件优选由第二电绝缘材料构成，所述第二电绝缘材料具有比LED电路板的电绝缘层的电绝缘材料更大的热导率。通过导热元件材料的电绝缘特性确保了，LED的相应的电势彼此分离，而由于明显大于LED电路板的绝缘层的热导率的高的热导率能够实现热路径的热耦合。
在本发明的一个有利的设计方案中，导热元件的第二电绝缘材料是无机材料。在此优选使用陶瓷材料，例如氧化铝陶瓷或者氮化铝陶瓷，因为这些材料具有非常高的热导率，并且特别是比如FR4的优选用于电路板的电绝缘层的有机材料具有明显更高的热导率。
在本发明的一个有利的设计方案中，导热元件设置为，使得热路径的接触导热元件的区域至少部分地设置在LED电路板的电绝缘层中。这确保了电势分离，因为如果将这个区域设置在能导电的层中或能导电的层上，那么这个层会建立热路径之间的导电连接。
此外优选的是，将导热元件至少部分地并且特别是完全地设置在LED电路板的电绝缘层中，其中，“完全地”能够理解为：除了LED的热路径接触导热元件的部位和热路径为了从导热元件中散热而同样能够以接触的方式设置的其它部位以外，导热元件被绝缘层全方位地包围。因此能够以特别有利的方式将导热元件特别节省空间地集成在多层的LED电路板中的紧凑的布置中。
在本发明的另一有利的设计方案中，导热元件至少部分地设置在LED电路板的电绝缘层中，其中，在相同的电绝缘层中，电气器件以接触的方式设置在能导电的层上。因此能够有效地使用通过电绝缘层的厚度预设的结构空间或者由于集成的器件、即在多层的LED电路板的内层上的器件所需要的空间需求而预设绝缘层的一定的厚度，所述厚度同时能够用于以紧凑的并且节省空间的方式将导热元件集成或者嵌入到这个层中。
在本发明的另一有利的设计方案中，热路径设置为与LED电路板的层垂直。这可实现LED电路板的简单的制造。特别优选的是，将导热元件设置在LED的下方，以便能够以最短的路径，即垂直向下到LED电路板的下侧的路径将热量导出。此外在此足够的是，将导热元件设计为，使得所述导热元件设置在下述区域中，所述区域不显著大于将LED设置在LED电路板的上侧上的区域，这能够实现多层的LED电路板的尤其紧凑的设计方案并且例如能够实现将电气器件集成在同一层中。
此外，热路径能够特别简单地构造为由能导电的材料制成的通孔（垂直互连通路,vertical interconnect access）。因此，所述路径例如能够构造为用金属材料填充的通孔或者利用电镀构造为微通孔（Mikrovias）或者激光通孔（Laservias）。
热路径优选能够包含铜。铜同样具有非常高的热导率，并且通过所述路径与同样具有非常高的热导率的导热元件的耦合，因此能够实现最佳的散热。
有利地，热路径能够延伸穿过LED电路板的至少一个内置的能导电的层，其中所述热路径与该至少一个层电绝缘。所述路径尤其也能够延伸穿过所有内置的能导电的层，这能够以特别有利的方式实现向外的散热，特别是朝多层的电路板的下侧的散热。
此外，导热元件还能够与电路板的与所述上侧相对置地设置的下侧耦合。因此能够实现向外的直接的散热，即朝向电路板的下侧的散热。
在本发明的一个非常有利的设计方案中，下侧由可与热沉耦合的能导电的层构成。在此，所述能导电的层能够优选由一个或多个铜层构成。在此，导热元件与所述铜外层的耦合又例如能够通过微通孔和电镀铜来实现。通过导热元件与铜外层的耦合和所述层与例如为冷却体的热沉的耦合的可能性，能够提供特别好的散热。
从对优选的实施方式的下述说明中以及借助于附图得出本发明的其它的优点、特征和细节。
附图说明
下面应借助于实施例详细阐述本发明。在此示出：
图1示出根据本发明的一个实施例的具有设置在多层的LED电路板上的LED簇和集成的导热元件的多层的LED电路板的示意图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的一个实施例的具有设置在多层的LED电路板10上的具有多个LED的LED簇12和集成的导热元件14的多层的LED电路板10的示意图。在此，LED电路板10具有能导电的层16和电绝缘层18的层序列。在此，能导电的层16能够通过带状导线结构来结构化或者限定为带状导线结构并且优选由铜制成。在此，电绝缘层18优选由有机材料构成，特别是由例如为FR4的典型的电路板基础材料构成。在所述电绝缘层18中的一层中设置有由具有高的热导率的电绝缘材料构成的导热元件14。通过将具有高的热导率的、无机的、电绝缘的导热元件14嵌入到多层的LED电路板10中，以特别有利的方式能够在电势分离的同时实现LED的共同的热消散。此外，通过所述共同的热消散能够实现LED的功率损耗热的明显更好的散热。附加地，这具有如下优点，即因此多个LED能够非常紧密地安置。因此，用于LED的共同的热消散的多层的电路板与导热元件14的组合能够实现所述LED电路板10的极其高的集成度。
在此，导热元件14优选由陶瓷材料构成，例如由氧化铝陶瓷或者氮化铝陶瓷构成。所述陶瓷具有非常高的热导率，特别是具有比有机的基体材料FR4明显更高的热导率。此外，LED簇12的LED在LED电路板10的上侧上能够设置在铜垫上。在第一层上的，即在上侧上的所有的LED的铜垫彼此电气分离进而也彼此热分离。通过所述铜垫经由热路径20与导热元件14的接触，能够实现热耦合进而能够实现LED的功率损耗热的共同的热消散。在此，导热元件14被结构化，其中所述结构化部涉及热路径20的进行接触的接触部位。在此，所述热路径20能够构成为铜填充的通孔22，镀铜的通孔24或者镀铜的激光通孔或微通孔26。此外，所述能导电的路径20彼此电绝缘，以便能确保，LED的电势彼此分离。特别地，具有非常小的在微米范围中的直径的微通孔26的使用同样能够实现LED的极其紧凑的布置。
此外，导热元件14能够与在LED电路板10的下侧上的铜外层耦合。所述耦合例如同样能够经由微通孔26和镀铜来实现。因此，以非常有利的方式提供了如下可能性，即将LED的损耗热直接地引出到LED电路板10的外层上。所述外层能够与冷却体耦合以用于更好的排热。因此，通过LED电路板10能够实现对背侧进行热连接，并且同时通过经由电绝缘的导热元件进行的耦合能够保持为无电势的。
此外，在内层上或者在电路板的上侧上还能够设置有其它器件，例如表面贴装的器件32或者嵌入的器件34，例如电容器。为了电连接各个能导电的层16，LED电路板10例如能够具有穿通接触部30。因此，由于LED电路板的多层的结构，所述LED电路板10能够应对需要用于多个LED的高的布线耗费，并且同时能够通过集成的导热元件14实现共同的热消散进而实现明显更好的散热。
总的来说，因此提供了一种低成本的并且高度集成的模块，所述模块通过将电绝缘的但是良好导热的芯集成到多层的LED电路板中并且通过将所述芯经由微通孔或激光通孔和镀铜连接到LED和铜外层上，在电势分离的同时能够实现LED的功率损耗热的共同的热消散。由此能够明显改善散热，以至于能够将成簇的多个LED，例如奥赛龙芯片（Oslon Chip）以极其紧密地安置的方式设置在多层的电路板上。

Claims (10)

1.一种多层的LED电路板（10），具有由至少一种电绝缘材料构成的电绝缘层（18）和由能导电的材料构成的能导电的层（16），其中，所述能导电的层（16）中的至少一层通过带状导线结构被结构化，其中至少一个被结构化的所述能导电的层（16）设置在所述LED电路板（10）的上侧上，并且其中，多个LED设置在至少一个被结构化的所述能导电的层（16）的上侧上，
其特征在于，
所述LED电路板（10）具有导热元件（14）和由能导电的材料构成的热路径（20），所述热路径分别以接触的方式设置在所述LED和所述导热元件（14）之间，其中，所述热路径（20）彼此电绝缘并且设计为用于将热量从LED导出，并且其中，所述导热元件（14）由下述材料构成，所述材料构成为用于将相应的所述LED的所述热路径（20）热耦合和电气分离。
2.根据权利要求1所述的多层的LED电路板（10），
其特征在于，
所述导热元件（14）由第二电绝缘材料构成，所述第二电绝缘材料具有比所述LED电路板（10）的所述电绝缘层（18）的所述电绝缘材料更大的热导率。
3.根据上述权利要求之一所述的多层的LED电路板（10），
其特征在于，
所述第二电绝缘材料是无机材料。
4.根据上述权利要求之一所述的多层的LED电路板（10），
其特征在于，
所述导热元件（14）设置为，使得所述热路径（20）的接触所述导热元件（14）的区域至少部分地设置在所述LED电路板（10）的电绝缘层（18）中。
5.根据上述权利要求之一所述的多层的LED电路板（10），
其特征在于，
所述导热元件（14）至少部分地设置在所述LED电路板（10）的电绝缘层（18）中，其中，在相同的所述电绝缘层（18）中，电气器件（34）以接触的方式设置在能导电的层（16）上。
6.根据上述权利要求之一所述的多层的LED电路板（10），
其特征在于，
所述热路径（20）设置为与所述LED电路板（10）的层（16；18）垂直。
7.根据上述权利要求之一所述的多层的LED电路板（10），
其特征在于，
所述热路径（20）包含铜。
8.根据上述权利要求之一所述的多层的LED电路板（10），
其特征在于，所述热路径（20）延伸穿过所述LED电路板（10）的至少一个内置的能导电的层（16），其中所述热路径（20）与至少一个所述能导电的层（16）电绝缘。
9.根据上述权利要求之一所述的多层的LED电路板（10），
其特征在于，
所述导热元件（14）与所述LED电路板（10）的与所述上侧相对置地设置的下侧耦合。
10.根据上述权利要求之一所述的多层的LED电路板（10），
其特征在于，
所述下侧由能够与热沉耦合的能导电的层（16）构成。
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