CN103746064A - 一种提高光源光效的镜面铝基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高光源光效的镜面铝基板，包括基板本体和容纳LED器件用的腔体，基板本体由线路层、树脂层、粘结层和基板层组成，其中粘结层为有机树脂，基板层为镜面铝，粘结层和基板层之间通过胶膜热压，树脂层和线路层通过粘合胶粘结；腔体贯通线路层、树脂层、粘结层，且与基板层相接触；腔体两侧、粘结层和基板层之间对称设有阻流块。本发明提供的提高光源光效的镜面铝基板及其制造方法，产品的散热性、耐压性均性能优越，反射率高达99%，使得出光效果好，提高了COB封装的面光源光通量；选用高粘合性胶、增设阻流块和改进制造工艺，以控制胶膜的溢胶≤10μm，增强了板层之间的结合力，降低了翘板或分层等质量隐患。

Description

一种提高光源光效的镜面铝基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及铝基板技术领域，具体涉及一种提高光源光效的镜面铝基板及其制造方法。
背景技术
据LED行业协会调查报告数据来源显示，2012年LED照明产值约200亿美元，COB封装的球泡灯已经占据了LED灯泡40%左右的市场，COB封装产值约80亿美元。LED-COB产品与传统LED比较，COB光源模块在照明应用上，可以节省器件封装成本、光引擎模组制作成本和二次配光成本，在相同功能的照明灯具系统中，总体可以降低30%左右的成本，这对于半导体照明的应用推广有着十分重大的意义。此外，在性能上通过合理地设计和模造微透镜，COB光源模块可以有效地避免分立光源器件组合存在的点光、眩光等弊端，还可以通过加入适当的红色芯片组合，在不降低光源效率和寿命的前提下，有效地提高光源的显色性。可见，随着LED照明市场的拓展，灯具需求量在快速增长，成本低、散热性好的LED-COB封装必将成为LED行业的主流。
现有技术中，嵌装COB光源模组的的基板设计工艺通常采用如下三种形式：①采用注塑成型方式形成碗杯，优点是一致性好，缺点是价格高，且注塑材料与LED基板的结合性不好，易出现漏胶现象，影响光色的一致性；②使用金属材质为基板，采用捞槽的方式形成碗杯，优点是导热效果好，缺点是价格高，而且封装的金线要打在碗杯外，当受到外力作用时金线很容易被损坏，另外，采用捞槽方式制作碗杯时，底杯平整度难以保证，影响出光方向的一致性；③直接使用金属板，在金属板表面制作线路，采用围堰的方式来阻胶，其优点在于制作工艺简便，缺点是光的利用率低，热阻大。
公开号为CN102623617A的中国发明专利公开了一种反射率高且散热好的COB铝基板及其制造工艺，主要包括如下步骤：（1）铝基板分为固晶区和非固晶区，固晶区挖成凹槽；（2）利用夹具将铝基板固定，然后将铜水倒入凹槽内；（3）铜水凝固成铜块后，铜块表面做镀银层；（4）制作FR-4复合线路板，使用粘贴压合技术，将FR-4复合线路板压合在铝基板上，露出固晶区；（5）FR-4复合线路板上不需要涂覆的区域利用钢网遮住，需要涂覆的区域露出来，再把防焊白油涂覆至钢网上，完成后再进行烘干形成围栏坝，围栏坝环绕所述固晶区；（6）围栏坝与固晶区形成碗杯，在碗杯内填充荧光胶。该技术方案在固定LED芯片用的铜块表面电镀亮银层，相比于普通铝基板，一定程度提高了反射率和出光效率；但经发明人的实验验证发现，提高的光效并不明显，且该技术方案的制备工艺复杂，操作难度大，使得生产成本大大提高。
专利号为ZL201320129329.9的中国实用新型专利公开了一种LED光源的镜面铝基板，包括镜面铝基板底板和LED芯片；镜面铝基板底板上表面为反射面，反射面的外缘设有高于反射面的围坝；LED芯片贴合于反射面并位于围坝内侧；LED芯片的电极与镜面铝基板底板的接口之间均通过金线连接；围坝内侧的反射面上方覆盖有一层荧光胶。该技术方案的不足之处在于：采用围坝的结构形式很难控制胶水的用量，容易引发溢胶、翘板或分层等质量隐患。
总之，随着LED-COB封装技术的主流趋势化发展，如何提供一种反射率高、出光效果好、散热性能优越、高质量高性价比的铝基板产品，用于封装COB面光源，是本领域技术人员急需解决的技术难题。
发明内容
本发明提供了一种提高光源光效的镜面铝基板及其制造方法，迥异于现有技术的“利用电镀亮银层来提高光效”的发明思路，采用将LED灯珠直接贴装在镜面铝上，解决了现有技术存在的散热性差、反射率低、出光效果一般等技术缺陷。
本发明所采用的技术方案具体如下：
一种提高光源光效的镜面铝基板，包括基板本体和容纳LED器件用的腔体，基板本体由线路层、树脂层、粘结层和基板层组成，其中粘结层为有机树脂，基板层为镜面铝，粘结层和基板层之间通过胶膜热压，树脂层和线路层通过粘合胶粘结；腔体贯通线路层、树脂层、粘结层，且与基板层相接触；腔体两侧、粘结层和基板层之间对称设有阻流块。
优选的，基板层形成一层表面粗糙的薄膜。
优选的，胶膜厚度为20～50μm。
优选的，树脂层为三嗪双马来酰胺树脂、环氧树脂中的一种或其组合。
优选的，有机树脂为聚酰亚胺、聚丙烯中的一种或其组合。
优选的，阻流块的厚度为20～100μm。
优选的，线路层上表面涂覆有高白度的油墨或白色的亮膜。
本发明还提供了一种提高光源光效的镜面铝基板的制造方法，包括如下步骤：
①以树脂层为线路层的基板材料，制作线路层，线路层的上表面涂覆高白度的油墨或白色的亮膜，然后将文字丝印在线路层或油墨上；
②以镜面铝为基板层，经等离子体处理形成一层表面粗糙的薄膜，再对处理后的基板层进行清洁前处理；
③用粘合胶将线路层与树脂层粘结在一起，再与粘结层、经步骤②处理的基板层依次层叠，真空状态下分步加压、阶梯升温、分段固化，直至热压成型，得镜面铝基板。
优选的，步骤③采用阶梯升温，升温速率控制在6～10℃/分钟，每段温度阶梯间隔20～60℃。
优选的，步骤③采用分段固化，温度以1～5℃/分钟的速率从最高固化温度缓慢降低。
本发明提供的提高光源光效的镜面铝基板及其制造方法，与现有技术相比，存在如下优点：
（1）本发明采用热电分离技术制造镜面铝基板，选用导热性高的有机树脂作为镜面铝基板与器件之间的粘结层，使得粘结层导热系数＞137W，而普通铝基板的粘结层导热系数仅1～2W；因此大大提高了LED器件的散热性能；
（2）本发明增设胶膜并优化其工艺参数，起到均匀传热、缓冲压强的作用，使得粘结层与基板层的结合力高达1.2N/mm2以上，进一步提高了本产品散热性、耐压性；
（3）本发明采用镜面铝为基板层，并且封装时将LED器件贯通线路层、树脂层和粘结层后，直接与基板层相接触，使得其反射率高达99%，而普通铝基板的反射率仅80%，电镀银铝基板的反射率约85～90%，可见镜面铝基板更有利于将LED器件的光激发出来，且光色的一致性好；
（4）本发明选用高粘合性胶，以保证线路层经过高温烘烤仍不会分层、脱离；线路层上采用高白度的油墨或白色的亮膜，使其不会发生黄变，并提高镜面铝基板封装的面光源光通量；
（5）本发明增设阻流块、以及改进制造工艺，始终控制胶膜的溢胶≤10μm，以满足高光LED的贴装技术要求；市场现有的产品存在≥100μm的溢胶现象，废品率较高。
附图说明
图1为本发明镜面铝基板的立体结构示意图。
图2为本发明镜面铝基板的A-A向剖视结构示意图。
图3为本发明镜面铝基板的制造工艺流程图。
图4为采用本发明提供的镜面铝基板进行COB封装的面光源的发光效果图。
图5为采用普通铝基板进行封装的面光源的发光效果图。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种提高光源光效的镜面铝基板，包括基板本体和容纳LED器件用的腔体5，基板本体由线路层1、树脂层2、粘结层3和基板层4组成，其中基板层4为镜面铝，基板层4经等离子体处理形成一层表面粗糙的薄膜，以增强粘结层3和基板层4之间的结合力，提高板材的粘结强度；粘结层3和基板层4之间通过胶膜6来热压结合，胶膜6的厚度为20～50μm；树脂层2和线路层1通过粘合胶相粘结，粘合胶可选用耐热性高、粘结强度大的市售产品；线路层1的上表面涂覆有高白度的油墨或白色的亮膜，以进一步提高反射率。
本发明中，腔体5贯通线路层1、树脂层2、粘结层3，且与基板层4相接触，腔体5用于封装LED器件（多为面光源）；腔体5的两侧、粘结层3和基板层4之间对称设有阻流块7，阻流块7的厚度为20～100μm。本发明中阻流块7、胶膜6的厚度可以根据实际情况任意调整，只要满足制造工艺需要即可。
本发明中，粘结层3为有机树脂，通常为聚酰亚胺、聚乙烯中的一种或其组合，优选聚酰亚胺；树脂层2为三嗪双马来酰胺树脂、环氧树脂中的一种或其组合，优选三嗪双马来酰胺树脂。
如图3所示，本发明镜面铝基板的制造工艺具体如下：
第一步，以树脂层2为线路层1的基板材料，制作线路层1；
第二步，线路层1的上表面涂覆高白度的油墨或白色的亮膜，然后将文字丝印在线路层1或油墨上；
第三步，以镜面铝为基板层4，经等离子体处理，形成一层表面粗糙的薄膜；
第四步，对处理后的基板层4进行清洁前处理；
第五步，用粘合胶将线路层1与树脂层2粘结在一起，再与粘结层3、经步骤②处理的基板层4依次层叠，真空状态下分步加压、阶梯升温、分段固化，直至热压成型，得镜面铝基板。
进一步而言，在前述的步骤中，第五步采用阶梯升温，升温速率可以控制在6～10℃/分钟，每段温度阶梯间隔20～60℃；此外，第五步采用分段固化，温度可以1～5℃/分钟的速率从最高固化温度缓慢降低。
采用本发明提供的镜面铝基板进行COB封装的面光源，与现有技术采用普通铝基板（通常是在铝基板的铜箔层电镀银）封装的面光源，经发明人实验验证发现，各项性能参数比较见下表：
本发明的镜面铝基板 现有技术的普通铝基板
颜色 红黄白绿蓝 红黄白绿蓝
光衰 慢 快
散热性 好 差
发光面积 30～80mm 300～800mm
寿命（小时） ≥50000 ＜50000
发光角度 175度 ＞120度
反射率 ＞99% 85～90%
胶膜的溢胶 2～4μm ≥100μm
有无透镜 有 无
有无配光 有 无
抗摔抗震 好 差
耗能效果 白炽灯的1/10，节能灯的1/4 白炽灯的1/10，节能灯的1/4
防护等级 IP65～IP67 IP65
从上表中可见，本发明的镜面铝基板反射率高达99%，胶膜的溢胶控制在2～4μm，效果远优于现有技术，而从图4和图5的发光效果对比图中，也可以鲜明地看出区别，即图4与图5的光效相比，图4无眩光不刺眼，发光角度大、显色性高；而且出光柔和、均匀，可以完美地控制LED灯具的明暗区色差。

Claims (10)

1.一种提高光源光效的镜面铝基板，包括基板本体和容纳LED器件用的腔体（5），其特征在于：所述的基板本体由线路层（1）、树脂层（2）、粘结层（3）和基板层（4）组成，其中粘结层（3）为有机树脂，基板层（4）为镜面铝，粘结层（3）和基板层（4）之间通过胶膜（6）热压，树脂层（2）和线路层（1）通过粘合胶粘结；所述的腔体（5）贯通线路层（1）、树脂层（2）、粘结层（3），且与基板层（4）相接触；所述的腔体（5）两侧、粘结层（3）和基板层（4）之间对称设有阻流块（7）。
2.根据权利要求1所述的提高光源光效的镜面铝基板，其特征在于：所述的基板层（4）形成一层表面粗糙的薄膜。
3.根据权利要求1所述的提高光源光效的镜面铝基板，其特征在于：所述的胶膜（6）厚度为20～50μm。
4.根据权利要求1所述的提高光源光效的镜面铝基板，其特征在于：所述的树脂层（2）为三嗪双马来酰胺树脂、环氧树脂中的一种或其组合。
5.根据权利要求1所述的提高光源光效的镜面铝基板，其特征在于：所述的有机树脂为聚酰亚胺、聚丙烯中的一种或其组合。
6.根据权利要求1所述的提高光源光效的镜面铝基板，其特征在于：所述的阻流块（7）的厚度为20～100μm。
7.根据权利要求1所述的提高光源光效的镜面铝基板，其特征在于：所述的线路层（1）上表面涂覆有高白度的油墨或白色的亮膜。
8.一种如权利要求1～7任一项所述的提高光源光效的镜面铝基板的制造方法，包括如下步骤：
①以树脂层为线路层的基板材料，制作线路层，线路层的上表面涂覆高白度的油墨或白色的亮膜，然后将文字丝印在线路层或油墨上；
②以镜面铝为基板层，经等离子体处理形成一层表面粗糙的薄膜，再对处理后的基板层进行清洁前处理；
③用粘合胶将线路层与树脂层粘结在一起，再与粘结层、经步骤②处理的基板层依次层叠，真空状态下分步加压、阶梯升温、分段固化，直至热压成型，得镜面铝基板。
9.根据权利要求8所述的提高光源光效的镜面铝基板的制造方法，其特征在于：步骤③采用阶梯升温，升温速率控制在6～10℃/分钟，每段温度阶梯间隔20～60℃。
10.根据权利要求8所述的提高光源光效的镜面铝基板的制造方法，其特征在于：步骤③采用分段固化，温度以1～5℃/分钟的速率从最高固化温度缓慢降低。
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