CN105376933A - 陶瓷基印刷电路板及其制作方法、led模组及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种陶瓷基印刷电路板及其制作方法、LED模组及其制作方法，陶瓷基印刷电路板包括陶瓷基板，陶瓷基板的至少一侧形成有固晶区和导电图案层，固晶区所限定的陶瓷基板表面对可见光具有至少90%的反射率，导电图案层包括形成在陶瓷基板上的连接金属层和形成在连接金属层上的导电金属层。电路板的制作方法是在陶瓷基板上用于作为固晶区的表面覆盖保护层；在覆盖有保护层的陶瓷基板上沉积连接金属层；在连接金属层上覆盖导电金属层；蚀刻导电金属层和连接金属层以得到导电图案。本发明的电路板制造工艺可提高电路板的反射率及使用该电路板的LED模组的光通量。同时，还可保证铜层与基板的固定粘接。

Description

陶瓷基印刷电路板及其制作方法、LED模组及其制作方法
技术领域
本发明涉及LED灯具领域，具体地说，涉及一种适用于COB封装的陶瓷基印刷电路板及其制作方法，还涉及应用该陶瓷基印刷电路板的LED模组及其制作方法。
背景技术
厚膜电路是集成电路的一种，是指将半导体元件和互连导线通过印刷、烧成和焊接等工序，在基板上制成的具有一定功能的电路单元。厚膜电路一般采用丝网印刷工艺，材料基板较多使用氧化铝陶瓷基板，由于厚膜工艺技术的局限性，存在如下的缺陷：首先，线路常规能力的线宽线距为8/8mil，无法实现精密线路的制作；其次，导体线路是采用漏印的工艺，导体厚度常规能力在20微米以下，由于导体厚度较薄，无法实现大电流的产品应用；最后，导体材料多采用银浆材料，由于银对环境及加工条件的要求相对严格，在终端客户的应用中，LED光衰现象明显:同时，无法通过环境试验测试。
基于DPC薄膜基板具有独特的技术优势：第一，薄膜基板可以实现4/4mil及以下精密线路的制作；第二，导体线路是PVD铜及电镀增厚铜的工艺实现的，其电镀铜厚可以由10微米至140微米区间任意厚度，可以满足不同产品的需求；第三，在铜表面实现PCB常规表面处理制作工艺是非常成熟稳定的，如沉金、沉镍钯金、无铅喷锡、抗氧化等。
基于DPC薄膜工艺基板诸多的产品优势，一些高端的产品逐渐将DPC薄膜工艺方案代替厚膜工艺基板方案；但薄膜工艺的铜是采用PVD铜(物理气相沉积)工艺加上电镀增厚铜工艺实现的，现有技术是整板PVD铜，PCB基板制作时会把固晶区的铜化学蚀刻掉，蚀刻后基材位置的反射率较原材料会有约2%下降。为了提高DPC薄膜基板的反射率，有必要开发一种新的制作方法。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种提高反射率的陶瓷基印刷电路板。
本发明的第二目的是提供一种提高反射率的陶瓷基印刷电路板的制作方法。
本发明的第三目的是提供一种提高光通量的LED模组。
本发明的第四目的是提供一种提高光通量的LED模组的制作方法。
为了实现上述第一目的，本发明提供的陶瓷基印刷电路板包括陶瓷基板，陶瓷基板的至少一侧形成有固晶区和导电图案层，固晶区所限定的陶瓷基板表面对可见光具有至少90%的反射率，优选的反射率达到95%，导电图案层包括形成在陶瓷基板上的连接金属层和形成在连接金属层上的导电金属层。优选地，陶瓷基板为氧化铝陶瓷基板。
由上述方案可见，本发明提供的陶瓷基印刷电路板利用高光反射率氧化铝陶瓷基板作为电路基板，可提高整体基板的反射率，使固晶区所限定的陶瓷基板表面达到至少90%的反射率。此外，采用氧化铝陶瓷基板可提高散热性能。
进一步的方案中，连接金属层包括钛层或铬层，导电金属层包括铜层。
由上述方案可见，为保障金属间的连接性，在陶瓷基板上沉积连接金属层。由于钛或铬等金属与其他金属的粘合性好，覆盖钛层或铬层等作为连接金属层，可保证电路铜层与基板的固定粘接。
为实现上述第二目的，本发明提供的陶瓷基印刷电路板的制造方法，包括在陶瓷基板上用于作为固晶区的表面覆盖保护层；在覆盖有保护层的陶瓷基板上沉积连接金属层；在连接金属层上覆盖导电金属层；蚀刻导电金属层和连接金属层以得到导电图案；优选地，在蚀刻过程中使得固晶区与蚀刻溶液相隔离。
由上述方案可见，在固晶区覆盖保护层，使得固晶区所限定的陶瓷基板表面在陶瓷基板使用PVD工艺沉积连接金属层时不受影响，固晶区无任何基质覆盖，以确保固晶区所限定的陶瓷基板的光反射性。此外，使用PVD工艺覆盖金属层，使得金属层非常致密且平整光滑，与机体的结合力强。
一个方案中，保护层的制作包括在陶瓷基板上贴保护膜；利用激光切割将保护膜切割成固晶区尺寸大小的保护层。另一个方案中，保护层的制作包括定制设置有多个与固晶区尺寸大小的遮挡块的钢网；将钢网覆盖在陶瓷基板上，形成保护固晶区的保护层。
由此可见，在制作固晶区的保护层时有多种方法，其中一种是利用贴保护膜的方式制作：在整块陶瓷基板上贴上一层保护膜，再根据固晶区的尺寸及客户的需求，利用激光切割保护膜，使各个固晶区的保护膜保留下来，而非固晶区的保护膜被切除。另一个制作方式是：根据固晶区的尺寸及客户的需求，定制设置有多个与固晶区尺寸大小的遮挡块的钢网，将钢网覆盖在陶瓷基板上，使钢网上的遮挡块成为固晶区的保护层。当然，在制作保护层时还有其他的方式，例如在陶瓷基板上覆盖上一些防腐蚀材料，可根据需要选择制作方式。
为实现上述第三目的，本发明提供的LED模组包括陶瓷基印刷电路板，陶瓷基印刷电路板包括陶瓷基板，陶瓷基板的至少一侧形成有固晶区和导电图案层，固晶区所限定的陶瓷基板表面对可见光具有至少90%的反射率，优选的反射率达到95%，导电图案层包括形成在陶瓷基板上的连接金属层和形成在连接金属层上的导电金属层；陶瓷基板设置有LED发光器件，LED发光器件位于陶瓷基板的固晶区，LED发光器件与陶瓷基板的导电金属层连接。
由上述方案可见，将LED发光器件焊接在陶瓷基板的电路上，且将LED发光器件贴装在固晶区，LED发光器件发光时，固晶区的陶瓷基板可将光线最大程度的反射出去，提高LED模组的光通量。
为实现上述第四目的，本发明提供的LED模组的制作方法包括在陶瓷基板上用于作为固晶区的表面覆盖保护层；在覆盖有保护层的陶瓷基板上沉积连接金属层；在连接金属层上覆盖导电金属层；蚀刻导电金属层和连接金属层以得到导电图案；优选地，在蚀刻过程中使得固晶区与蚀刻溶液相隔离；在固晶区贴装LED发光器件，LED发光器件与陶瓷基板的导电金属层连接。
由上述方案可见，在制作印刷电路板时利用保护层将需要贴装LED发光器件的固晶区覆盖起来，保证该区域的陶瓷基板不受PVD沉积连接金属层的影响。最后将LED发光器件直接贴装在固晶区的氧化铝陶瓷基板上，利用氧化铝陶瓷基板较高的光反射率，LED发光器件的光线可被充分反射，提高LED模组的光通量，即提高LED模组发光强度。
附图说明
图1是本发明LED模组实施例的结构剖视图。
图2是本发明陶瓷基印刷电路板的制造方法实施例中在陶瓷基板上贴保护膜的结构剖视图。
图3是本发明陶瓷基印刷电路板的制造方法实施例中陶瓷基板上的保护膜切割后的结构剖视图。
图4是本发明陶瓷基印刷电路板的制造方法实施例中陶瓷基板上的覆盖钢网的结构剖视图。
图5是本发明陶瓷基印刷电路板的制造方法实施例中在陶瓷基板上的进行PVD工艺后的结构剖视图。
图6是本发明陶瓷基印刷电路板的制造方法实施例中在金属层电镀电路铜层后的结构剖视图。
图7是本发明陶瓷基印刷电路板的制造方法实施例中陶瓷基印刷电路板的结构剖视图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
如图1所示，本发明的LED模组包括陶瓷基印刷电路板、LED发光器件6以及保护罩1，陶瓷基印刷电路板包括陶瓷基板5，优选地，陶瓷基板5为氧化铝陶瓷基板。陶瓷基板5的一侧形成有固晶区9和导电图案层。导电图案层包括形成在陶瓷基板5上的连接金属层4和形成在连接金属层4上的导电金属层。连接金属层4包括钛层或铬层，导电金属层包括铜层，铜层包括底铜层3和加厚铜层2。
本发明提供的陶瓷基印刷电路板利用高光反射率氧化铝陶瓷基板作为电路基板，可提高整体基板的反射率，使固晶区9所限定的陶瓷基板5表面对可见光具有至少90%的反射率，优选的反射率达到95%。由于固晶区9的陶瓷基板5无其他基质覆盖，将LED发光器件6焊接在陶瓷基板5的电路上，且将LED发光器6件贴装在固晶区9，LED发光器件6发光时，固晶区9的陶瓷基板5可将光线最大程度的反射出去，提高LED模组的光通量，即提高LED模组发光强度。此外，采用氧化铝陶瓷基板还可提高散热性能。
为保障金属间的连接性，在陶瓷基板5上沉积连接金属层4，由于钛或铬等金属与其他金属的粘合性好，覆盖钛层或铬层等作为连接金属层4，可保证导电金属层与基板的固定粘接。此外，覆盖底铜层3可有利于电镀加厚铜层2。
在制作陶瓷基印刷电路板时，首先在陶瓷基板5上用于作为固晶区9的表面覆盖一层保护层。保护层的制作可以通过以下两种方法实现：一种是在整块陶瓷基板5上贴上一层保护膜7，如图2所示，再根据固晶区9的尺寸及产品的需求，利用激光切割保护膜7，使各个固晶区的保护膜7保留下来，而非固晶区的保护膜7被切除，如图3所示。另一种方法是根据固晶区9的尺寸及具体产品的需求，定制设置有多个与固晶区9尺寸大小的遮挡块的钢网8，将钢网8覆盖在陶瓷基板5上，如图4所示，使钢网8上的遮挡块成为固晶区9的保护层。当然，在制作保护层时还有其他的方式，例如在陶瓷基板5上覆盖上一些防腐蚀材料，可根据需要选择制作方式。在固晶区9覆盖保护层，可使得固晶区9所限定的陶瓷基板5表面在陶瓷基板5使用PVD工艺覆盖金属层时不受影响，固晶区9无任何基质覆盖，以确保固晶区9区域的陶瓷基板5的光反射性。
如图5所示，在陶瓷基板5上覆盖好保护层后，使用PVD工艺对覆盖有保护层的陶瓷基板5进行连接金属层4的沉积覆盖，接着在连接金属层4上沉积一层底铜层3。覆盖连接金属层4可保证底铜层3与陶瓷基板5的固定粘接。此外，使用PVD工艺覆盖连接金属层4和底铜层3，可使得金属层非常致密且平整光滑，与机体的结合力强。
如图6所示，在进行PVD工艺覆盖金属层后，在底铜层3上电镀一层加厚铜层2，使得铜层作为导电金属层。最后在陶瓷基板5上进行所需电路的制作，并蚀刻导电金属层和连接金属层4以得到导电图案层。在蚀刻过程中，固晶区9与蚀刻溶液始终相隔离，使得固晶区9不受蚀刻影响。蚀刻完成后清除保护层以及电路图案膜层，从而完成的印刷电路板制作如图7所示。
另外，由于氧化铝陶瓷5是由96%的主晶相和4%的第二相组成的，主晶相的成分为氧化铝粉，第二相的成分为助烧剂。在印刷电路板制程中，需要先把铜线路蚀刻后再去除金属钛，而主晶相和第二相与金属钛之间结合力不同，在除钛的过程中，氧化铝陶瓷5的第二相会吸收一部分的金属钛，从而导致氧化铝陶瓷5的反射率降低。同时，在PVD沉积金属铜时，需经过Plasma等离子清洗的步骤，粗化氧化铝陶瓷5的表面，以增加金属层与陶瓷间的结合力，但这样会改变陶瓷的表面形貌，破坏原有陶瓷表面的光洁度，进而造成在PVD沉积金属铜时造成氧化铝陶瓷5的反射率降低。因此，为了防止氧化铝陶瓷5的反射率降低，在整个印刷电路板制程中，需将固晶区9覆盖保护层进行保护，以保证固晶区9的反射率。
在图7中的印刷电路板的基础上，在固晶区9上贴装LED发光器件6，参见图1，将LED发光器6件焊接在陶瓷基板5的电路上，并完成LED组件的制作。LED发光器件6发光时，固晶区9的陶瓷基板5可将光线最大程度的反射出去，以提高LED模组的光通量。
需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.陶瓷基印刷电路板，包括陶瓷基板，其特征在于：所述陶瓷基板的至少一侧形成有固晶区和导电图案层，所述固晶区所限定的陶瓷基板表面对可见光具有至少90%的反射率，所述导电图案层包括形成在所述陶瓷基板上的连接金属层和形成在所述连接金属层上的导电金属层。
2.根据权利要求1所述的陶瓷基印刷电路板，其特征在于：所述连接金属层包括钛层或铬层，所述导电金属层包括铜层。
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷基印刷电路板，其特征在于：所述陶瓷基板为氧化铝陶瓷基板。
4.陶瓷基印刷电路板的制造方法，其特征在于：包括
在陶瓷基板上用于作为固晶区的表面覆盖保护层；
在覆盖有所述保护层的所述陶瓷基板上沉积连接金属层；
在所述连接金属层上覆盖导电金属层；
蚀刻所述导电金属层和所述连接金属层以得到导电图案；
优选地，在所述蚀刻过程中使得所述固晶区与蚀刻溶液相隔离。
5.根据权利要求4所述的陶瓷基印刷电路板的制造方法，其特征在于：所述保护层的制作包括
在所述陶瓷基板上贴保护膜；
利用激光切割将所述保护膜切割成所述固晶区尺寸大小的所述保护层。
6.根据权利要求4所述的陶瓷基印刷电路板的制造方法，其特征在于：所述保护层的制作包括定制设置有多个与所述固晶区尺寸大小的遮挡块的钢网；将所述钢网覆盖在所述陶瓷基板上，形成保护所述固晶区的所述保护层。
7.LED模组，包括陶瓷基印刷电路板，所述陶瓷基印刷电路板包括陶瓷基板，其特征在于：所述陶瓷基板的至少一侧形成有固晶区和导电图案层，所述固晶区所限定的陶瓷基板表面对可见光具有至少90%的反射率，所述导电图案层包括形成在所述陶瓷基板上的连接金属层和形成在所述连接金属层上的导电金属层；所述陶瓷基板设置有LED发光器件，所述LED发光器件位于所述陶瓷基板的所述固晶区，所述LED发光器件与所述陶瓷基板的所述导电金属层连接。
8.LED模组的制作方法，其特征在于：包括
在陶瓷基板上用于作为固晶区的表面覆盖保护层；
在覆盖有所述保护层的所述陶瓷基板上沉积连接金属层；
在所述连接金属层上覆盖导电金属层；
蚀刻所述导电金属层和所述连接金属层以得到导电图案；
优选地，在所述蚀刻过程中使得所述固晶区与蚀刻溶液相隔离；
在所述固晶区贴装LED发光器件，所述LED发光器件与所述陶瓷基板的所述导电金属层连接。
9.根据权利要求8所述的LED模组的制作方法，其特征在于：所述保护层的制作包括
在所述陶瓷基板上贴保护膜；
利用激光切割将所述保护膜切割成所述固晶区尺寸大小的所述保护层。
10.根据权利要求8所述的LED模组的制作方法，其特征在于：所述保护层的制作包括定制设置有多个与所述固晶区尺寸大小的遮挡块的钢网；将所述钢网覆盖在所述陶瓷基板上，形成保护所述固晶区的所述保护层。
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