CN105742466A - 汽车灯用led光源板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种汽车灯用LED光源板，包括：氮化铝陶瓷基板、形成在所述氮化铝陶瓷基板上的线路层以及形成在所述线路层上的LED芯片。本发明提供的汽车灯用LED光源板，能够解决现有技术中的汽车灯用LED光源结构复杂，外形尺寸大、层数过多和散热性较差的问题。

Description

汽车灯用LED光源板
技术领域
本发明涉及照明技术领域，具体涉及一种汽车灯用LED光源板。
背景技术
现有的汽车灯用LED光源，采用LED芯片封装在支架上，该支架安装在金属基板上，再将金属基板安装固定在散热器上。
这种结构的汽车灯用LED光源在使用中存在以下缺点：
1)层数过多，生产工艺繁琐；
2)结构复杂，外形尺寸大，安装空间受到限制，出光面较大，配光设计困难，不能满足H系列等汽车灯光源对体积、出光面、配光和光通量方面的要求；
3)LED芯片产生的热量需先传递给支架上，再由支架传递给金属基板，然后由金属基板将热量传递给散热器，才能将热量散出，其热量传递路径长，且金属基板中含有导热率极低的绝缘层，不利于热量及时散出，散热性较差。而不良的散热性会使LED芯片温度过高，会降低LED芯片的发光效率，加速LED芯片的光衰，使得亮度降低；同时，不良的散热性也会使LED芯片的寿命大打折扣。
基于其以上缺点，使汽车灯用LED光源的推广受到很大的限制。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种汽车灯用LED光源板，以解决现有技术中的汽车灯用LED光源结构复杂，外形尺寸大、层数过多和散热性较差的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种汽车灯用LED光源板，包括：氮化铝陶瓷基板、形成在所述氮化铝陶瓷基板上的线路层以及形成在所述线路层上的LED芯片。
优选地，所述线路层包括铜层和银层，所述铜层与所述氮化铝陶瓷基板直接接触，所述银层覆盖在所述铜层之上。
优选地，所述汽车灯用LED光源板安装在汽车的散热器上。
优选地，还包括：白油阻焊层，所述白油阻焊层覆盖在所述线路层上且为所述LED芯片和预设电极焊盘留出相应的裸露区域。
优选地，所述白油阻焊层的覆盖区域外围超出所述线路层的外边沿。
优选地，所述LED芯片的裸漏区域大于LED芯片的外形尺寸。
优选地，所述LED芯片通过板上芯片封装COB工艺或表面贴装SMT工艺固定在所述线路层的对应位置上。
优选地，当采用表面贴装SMT工艺固定所述LED芯片时，所述LED芯片的裸漏区域以及所述预设电极焊盘的裸露区域均涂覆有锡膏层。
优选地，所述LED芯片的固定位置与所述导电层之间的间距为0.3mm；
其中，所述导电层包括多个导电区域，每两个导电区域之间均形成有白油阻焊层，每两个导电区域之间的间距为0.15mm。
优选地，所述线路层形成在所述氮化铝陶瓷基板的一面，所述氮化铝陶瓷基板的另一面没有线路层；
或，所述氮化铝陶瓷基板的两面均形成有所述线路层，且所述氮化铝陶瓷基板上没有导电过孔。
由上述技术方案可知，本发明所述的汽车灯用LED光源板，采用了氮化铝陶瓷基板作为汽车灯用LED光源板的底板，并将线路层和LED芯片集成在氮化铝陶瓷基板上，从而使得整个汽车灯用LED光源板结构紧凑、超薄封装，即实现了汽车灯用LED光源板的小体积设计，节省了安装空间，因此可用于某些对空间大小有要求的使用场合。此外，由于氮化铝陶瓷是一种高温耐热材料，其热膨胀系数与LED芯片相匹配，因此可以最大限度消除材料热膨胀率不匹配产生的疲劳开裂失效或光衰。另外。氮化铝陶瓷具有优良的热传导性，可靠的电绝缘性，低的介电常数和介电损耗，其机械性能和光传输特性均较好，故采用氮化铝陶瓷基板不但可以完全代替现有的金属基板，而且还具有现有的金属基板具有的优势。
在本发明中，由于采用高导热氮化铝陶瓷基板，LED芯片直接通过高导热金属线路层与高导热氮化铝陶瓷基板焊接，是热阻最低的LED封装工艺路线，因此可大电流驱动。
在本发明中，由于线路层和LED芯片均集成在氮化铝陶瓷基板上，而氮化铝陶瓷基板的热导率又较高，因此LED芯片产生的热量可以很快地通过线路层和氮化铝陶瓷基板传导出去，因此保证了良好的散热性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一个实施例提供的汽车灯用LED光源板的结构示意图；
图2是本发明第二个实施例提供的汽车灯用LED光源板的结构示意图；
图3是图2中的A-A放大剖视图；
图4是图2所示汽车灯用LED光源板的正面线路板图；
图5是图2所示汽车灯用LED光源板的白油阻焊层图；
图6和图7是本发明其他实施例提供的汽车灯用LED光源板的两种具体结构示意图；
其中，附图标记分别为：1表示氮化铝陶瓷基板；2表示白油阻焊层；3表示LED芯片；31表示预设电极焊盘；4表示线路层；41表示铜层；42表示银层；5表示锡膏层，C1、C2和C3表示线路层4中3个的导电区域。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明第一个实施例提供了一种汽车灯用LED光源板，参见图1，包括：氮化铝陶瓷基板1、形成在所述氮化铝陶瓷基板上的线路层4以及形成在所述线路层上的LED芯片3。
其中，氮化铝陶瓷是一种高温耐热材，其热导率达170W/(m·K)，比氧化铝高5～8倍，所以耐热冲击好，能耐2200℃的极热。此外，氮化铝陶瓷具有不受铝液和其它熔融金属及砷化镓侵蚀的特性，特别是对熔融铝液具有极好的耐侵蚀性。同时，具有优良的热传导性、可靠的电绝缘性、低的介电常数和介电损耗；机械性能好，抗折强度高于氧化铝和氧化硼陶瓷，可以常压烧结；光传输特性好；无毒。氮化铝陶瓷的热膨胀系数(4.5×10-6℃)低，且与Si(3.5～4×10-6℃)和GaAs(6×10-6℃)相匹配，因此可以最大限度消除材料热膨胀率不匹配产生的疲劳开裂失效或光衰。
在本实施例中，采用了氮化铝陶瓷基板作为汽车灯用LED光源板的底板，并将线路层和LED芯片集成在氮化铝陶瓷基板上，从而使得整个汽车灯用LED光源板结构紧凑、超薄封装，即实现了汽车灯用LED光源板的小体积设计，节省了安装空间，因此可用于某些对空间大小有要求的使用场合。此外，由于氮化铝陶瓷是一种高温耐热材料，其热膨胀系数与LED芯片相匹配，因此可以最大限度消除材料热膨胀率不匹配产生的疲劳开裂失效或光衰。另外。氮化铝陶瓷具有优良的热传导性，可靠的电绝缘性，低的介电常数和介电损耗，其机械性能和光传输特性均较好，故采用氮化铝陶瓷基板不但可以完全代替现有的金属基板，而且还具有现有的金属基板具有的优势。
在本实施例中，采用高导热氮化铝陶瓷基板，LED芯片直接通过高导热金属线路层与高导热氮化铝陶瓷基板焊接，是热阻最低的LED封装工艺路线，因此可大电流驱动。
在本实施例中，由于线路层和LED芯片均集成在氮化铝陶瓷基板上，而氮化铝陶瓷基板的热导率又较高，因此LED芯片产生的热量可以很快地通过线路层和氮化铝陶瓷基板传导出去，因此保证了良好的散热性。
优选地，所述线路层形成在所述氮化铝陶瓷基板的一面，所述氮化铝陶瓷基板的另一面没有线路层；或，所述氮化铝陶瓷基板的两面均形成有所述线路层，且所述氮化铝陶瓷基板上没有导电过孔。
在本发明的第二个实施例中，所述线路层4包括铜层41和银层42，所述铜层41与所述氮化铝陶瓷基板1直接接触，所述银层42覆盖在所述铜层41之上。
在本实施例中，所述线路层4包括铜层41和银层42，所述铜层41与所述氮化铝陶瓷基板1直接接触，所述银层覆42盖在所述铜层41之上。由于铜层41与氮化铝陶瓷基板1的结合性最佳，因此将铜层41覆盖在所述氮化铝陶瓷基板1上，可以保证所述线路层4与所述氮化铝陶瓷基板1的良好贴附。另外，由于银层42导电、导热性非常良好且具有高反射率，因此将银层42覆盖在铜层41之上，可以大大提高LED芯片3的出光效率。
在本发明的第三个实施例中，所述汽车灯用LED光源板安装在汽车的散热器上。
在本实施例中，将所述汽车灯用LED光源板安装在汽车的散热器上，使得从LED芯片到散热器，无低导热率介质，且热量传递环节最少，路径最短，因此可以将LED芯片产生的热量及时传递到散热器上，达到良好的散热效果。
在本发明的第四个实施例中，参见图2，汽车灯用LED光源板还包括：白油阻焊层2(图中画网格线部分)，所述白油阻焊层2覆盖在所述线路层4上且为所述LED芯片3和预设电极焊盘31留出相应的裸露区域。
在本实施例中，采用白油阻焊层覆2盖所述线路层4。由于白油阻焊层2具有较高的反射率，因此可以提高LED芯片的出光效率。此外，白油阻焊层2还具有可靠的绝缘性能，同时可以防止银层氧化。
优选地，参见图2-图5，所述白油阻焊层2的覆盖区域外围超出所述线路层4的外边沿。优选地，所述LED芯片的裸漏区域大于LED芯片的外形尺寸。
在本发明的第五个实施例中，给出了所述LED芯片的具体固定方式。
在本实施例中，所述LED芯片可以通过板上芯片封装COB工艺或表面贴装SMT工艺固定在所述线路层的对应位置上。
在本实施例中，当采用板上芯片封装工艺(ChipOnBoard，简称COB)固定所述LED芯片时，LED芯片通过倒装工艺固定到所述线路层上的对应芯片位置并与预设电极焊盘焊接，然后在LED芯片表面涂敷荧光粉，最后点透明封装硅胶。
当采用表面贴装工艺(SurfacdMountingTechnolegy，简称SMT)固定所述LED芯片时，所述LED芯片的裸漏区域(裸漏线路层处)以及所述预设电极焊盘的裸露区域(裸漏线路层处)均涂覆有锡膏层，LED芯片(CSP(ChipScalePackage)或WICOP(WaferLevelIntegratedChipOnPCB))贴装在对应位置，经回流焊焊接后即成成品。
在本实施例中，采用高导热氮化铝陶瓷基板、COB封装工艺、LED芯片直接通过高导热金属层与基板焊接，是热阻最低的LED封装工艺路线，因此可大电流驱动。
在本发明的第六个实施例中，给出了焊盘间距、阻焊层的具体设计尺寸。参加图3，图3是图2中的A-A放大剖视图。
在本实施例中，参加图3，所述LED芯片的固定位置与所述导电层之间的间距为a，其中a为0.3mm；
其中，参见图3和图4，所述导电层4包括多个导电区域C1、C2和C3，每两个导电区域之间均形成有白油阻焊层，每两个导电区域之间的间距为b，其中b为0.15mm。
采用本实施例这样的设计可以兼容倒装芯片COB封装工艺和CSP/WICOP芯片的SMT贴装工艺，即可以兼容多种LED芯片或光源。例如，可以同时支持35～75mil(千分之一英寸，即0.0254mm)倒装LED芯片、1.4×1.4mm～2×2mmCSP/WICOP等多种LED封装。
本发明上述实施例提供的汽车灯用LED光源板，实现了高功率密度，经过实验证明，其单颗LED芯片的最大工作功率可达7W，单颗LED光源的最大工作功率可达28W，其低热阻设计保证了LED芯片结温控制，保证了LED芯片可以大功率稳定工作。
本发明上述实施例提供的汽车灯用LED光源板，出光面积小，照射距离远，炫光小，安全舒适，使汽车灯配光更科学、更便利，易于实现聚光和光线分布控制，易于实现汽车灯配光的苛刻要求。
从上面描述的优势可知，本发明实施例实现了一种超小型低热阻高功率密度的汽车灯用LED光源板。
如图1至图7所示，本发明实施例提供的汽车灯用LED光源板包括氮化铝陶瓷基板1、白油阻焊层2、LED芯片3、线路层4，其线路层4包括铜层41和银层42，在氮化铝陶瓷基板1上先覆一层铜层41，其与氮化铝陶瓷基板1结合性最佳，银层42覆在铜层41之上，银层42具有高反射率，大大提高了LED芯片3的出光效率。
如图2、图6、图7所示，所述白油阻焊层2覆在银层42之上，其覆盖区域外围略超出线路层4的外边沿，且让开LED芯片3的位置和电极焊盘31的位置，即将LED芯片3位置和电极焊盘31位置的线路板层4裸漏出来，且LED芯片3位置的裸漏区域略大于LED芯片3的外形尺寸。其白油阻焊层2具有高的反射率，可以提高LED芯片3的出光效率，还具有可靠的绝缘性能，同时可以防止银层42氧化。
如图2和图3所示，所述LED芯片3位置和电极焊盘31位置的裸漏线路层4处涂覆锡膏层5。
如图2、图6、图7所示，所述LED芯片3贴装在对应位置，经回流焊焊接后即成成品。
如图2和图5所示，所述汽车灯用LED光源板的LED芯片3的数量为4个，其连接方式为上、下两个分别并联，然后再串联连接。所述单颗LED芯片3最大工作功率可达7W，单颗LED光源最大工作功率可达28W。
如图6所示，所述汽车灯用LED光源板的LED芯片3的数量为4个，其连接方式为4个LED芯片3首尾相接串联连接。所述单颗LED芯片3最大工作功率可达7W，单颗LED光源最大工作功率可达28W。
如图7所示，所述汽车灯用LED光源板的LED芯片3的数量为3个，其连接方式为3个LED芯片3首尾相接串联连接。所述单颗LED芯片3最大工作功率可达7W，单颗LED光源最大工作功率可达21W。
本发明实施例提供的汽车灯用LED光源板的工作原理为：外部电源从氮化铝陶瓷基板1的“+”极引入，经由底部铜层41、银层42和锡膏层5，电流流过所有LED芯片3，再由锡膏层5、底部银层42和铜层41，经由氮化铝陶瓷基板1的“-”极引出，形成回路，使所有LED芯片3发光。其结构紧凑，外形尺寸小，出光面积小，照射距离远，炫光小，安全舒适，散热优良，是更换现有汽车灯光源最理想的LED光源板。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种汽车灯用LED光源板，其特征在于，包括：氮化铝陶瓷基板、形成在所述氮化铝陶瓷基板上的线路层以及形成在所述线路层上的LED芯片。
2.根据权利要求1所述的汽车灯用LED光源板，其特征在于，所述线路层包括铜层和银层，所述铜层与所述氮化铝陶瓷基板直接接触，所述银层覆盖在所述铜层之上。
3.根据权利要求1所述的汽车灯用LED光源板，其特征在于，所述汽车灯用LED光源板安装在汽车的散热器上。
4.根据权利要求1所述的汽车灯用LED光源板，其特征在于，还包括：白油阻焊层，所述白油阻焊层覆盖在所述线路层上且为所述LED芯片和预设电极焊盘留出相应的裸露区域。
5.根据权利要求4所述的汽车灯用LED光源板，其特征在于，所述白油阻焊层的覆盖区域外围超出所述线路层的外边沿。
6.根据权利要求4所述的汽车灯用LED光源板，其特征在于，所述LED芯片的裸漏区域大于LED芯片的外形尺寸。
7.根据权利要求1或4所述的汽车灯用LED光源板，其特征在于，所述LED芯片通过板上芯片封装COB工艺或表面贴装SMT工艺固定在所述线路层的对应位置上。
8.根据权利要求7所述的汽车灯用LED光源板，其特征在于，当采用表面贴装SMT工艺固定所述LED芯片时，所述LED芯片的裸漏区域以及所述预设电极焊盘的裸露区域均涂覆有锡膏层。
9.根据权利要求7所述的汽车灯用LED光源板，其特征在于，所述LED芯片的固定位置与所述导电层之间的间距为0.3mm；
其中，所述导电层包括多个导电区域，每两个导电区域之间均形成有白油阻焊层，每两个导电区域之间的间距为0.15mm。
10.根据权利要求1所述的汽车灯用LED光源板，其特征在于，所述线路层形成在所述氮化铝陶瓷基板的一面，所述氮化铝陶瓷基板的另一面没有线路层；
或，所述氮化铝陶瓷基板的两面均形成有所述线路层，且所述氮化铝陶瓷基板上没有导电过孔。
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