CN106129235B - 一种热电分离的高导热片式光源基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热电分离的高导热片式光源基板，包括两块导热金属板和夹于两块导热金属板之间的高导热电极板，所述高导热电极板与导热金属板之间设有第一绝缘层，高导热电极板包括若干条相互分离的高导热电极条和填充于高导热电极条之间的第二绝缘层，SMD灯珠或倒装芯片直接封装于高导热电极条的端面。芯片工作时产生的高密度热量直接由高导热电极条传导出去，并由导热金属板传给散热器散热，从而实现了热的直接传导和电极与热的分离。本发明的结构简单，容易制造，散热性能好，易于夹持，适用于大功率LED，与金属基印制电路板或陶瓷基板的光源基板相比，本发明的热导率提高了上百倍至数百倍。

Description

一种热电分离的高导热片式光源基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种片式光源基板，尤其是一种热电分离的高导热片式光源基板。
背景技术
LED (Light Emitting Diode：发光二极管) 作为第四代光源，因其节能、环保、长寿命等优点极具发展前景。在采用LED光源制造照明灯具时，需要将封装好的LED模块焊接在基板上。对于LED来说，散热尤为重要，因为结温升高会对LED的色漂移，光效，光衰等性能产生巨大的影响，温度过高会直接导致LED寿命损耗，发光效率下降。所以要求整个LED模组内，热量传递途径的热阻越低越好。
目前，LED行业中所应用的PCB材料包括玻璃纤维环氧树脂PCB，覆铜陶瓷PCB，金属基PCB（MCPCB）；其中，金属基PCB的热阻最小，散热性能最好，因此在业内得到了广泛应用。但金属基PCB制造时，其必须覆盖有一层绝缘薄膜，这种绝缘薄膜的热导率仅为0.2~0.5W/mK，严重影响了基板的散热性能，使金属基PCB应用于大功率LED模组时，会由于散热不及时，而严重影响LED的寿命和发光效率。
因此，亟需研发一种适用于大功率LED、散热性能好的LED光源基板。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的缺点和不足，提供一种结构简单、散热良好、适用于大功率LED、热电分离的高导热片式光源基板。
本发明解决其技术问题所采用技术方案为：一种热电分离的高导热片式光源基板，包括两块导热金属板和夹于两块导热金属板之间的高导热电极板，所述高导热电极板与导热金属板之间设有第一绝缘层，高导热电极板包括若干条相互分离的高导热电极条和填充于高导热电极条之间的第二绝缘层，SMD灯珠或倒装芯片封装于高导热电极条的端面。该电极可通过回流焊的方式用焊片将SMD灯珠或倒装芯片焊接于高导热电极条的端面时形成。
优选地，所述第一绝缘层和第二绝缘层的厚度为0.08-0.1mm。
优选地，所述第一绝缘层和第二绝缘层均为热固性或热塑性材料层。
优选地，所述的热塑性材料为耐高温静电绝缘材料层。
优选地，所述的耐高温静电绝缘材料为环氧树脂胶层，还可以是BT/PI/PP材料层。
优选地，所述高导热电极条为铜高导热电极条或银高导热电极条。
优选地，所述导热金属板为铝材金属板。
进一步地，所述高导热电极条的端面与导热金属板的端面齐平，SMD灯珠直接封装于高导热电极条的端面。又或者，在所述高导热电极条的端面横向设置内凹的开口槽，倒装LED芯片直接封装于高导热电极条的端面。
由于铜的导热系数为384W/m.K，且光源基板采用了热电分离结构，芯片工作时产生的高密度热量由铜高导热电极条或银高导热电极条直接传导出去，并由铝材金属板传给散热器散热，从而实现了热的直接传导和电极与热的分离，与金属基印制电路板或陶瓷基板的光源基板相比，本技术方案所制造的光源基板的热导率提高了上百倍至数百倍。
另外，本发明还涉及一种热电分离的高导热片式光源基板的制造方法，该制造方法的步骤为：
（1）将多个柱状的高导热电极条并排排列于同一个平面上，于各高导热电极条之间填充绝缘材料令各高导热电极条之间填充有第二绝缘层，将并排排列形成一层或多层高导热电极条用两块夹持金属板在左右两侧压紧，并施加高温热压，使每层的各高导热电极条之间互相绝缘胶合，从而形成了高导热电极板；
（2）将高导热电极板的上下表面打磨光亮平整，并贴附第一绝缘层，该第一绝缘层为绝缘薄膜，高导热电极板夹于上下两块导热金属板之间，热压胶合形成高导热电极之间及其与导热金属板之间互相绝缘的高导热片式光源基板。
该热电分离的高导热片式光源基板的制造方法也可以采用如下方式，该制造方法的步骤为：
(1)将多个金属电极板叠层放置，并在各金属电极板叠层之间填充夹有第二绝缘层，在叠层的金属电极板上下表面进行热压，使叠层的金属电极板之间相互绝缘并紧密连接，然后对叠层的金属电极板垂直向下方向进行切割剪裁，形成由多个高导热电极条形成的高导热电极板;
(2)将高导热电极板的上下表面打磨光亮平整，并第一绝缘层，该第一绝缘层为绝缘薄膜，高导热电极板夹于上下两块导热金属板之间，热压胶合形成高导热电极之间及其与导热金属板之间互相绝缘的高导热片式光源基板。
制造时，第一绝缘层和第二绝缘层本质上就是填充于铝材金属板与高导热电极条之间及高导热电极条与高导热电极条之间的环氧树脂胶，优选地，该环氧树脂胶在各高导热电极条之间及高导热电极条与铝材金属板之间的填充厚度一致。之所以采用第一绝缘层和第二绝缘层的叙述方式，是为了更清晰地表述本发明的结构。
封装时，若高导热电极条或高导热电极条的端面与铝材金属板的端面齐平，则将SMD灯珠横跨环氧树脂胶层贴在高导热电极条的端面上，然后通过回流焊的方式用焊片将灯珠与高导热电极条的端面焊接在一起，最后在光源基板的两块铝材金属板上夹持散热器，并在两侧的高导热电极条施加电流，最终形成一种自带散热的片式LED光源。
若高导热电极条的端面设置有内凹的开口槽，则将倒装LED芯片横跨绝缘层贴在该开口槽上，然后通过回流焊的方式用焊片将倒装LED芯片与该开口槽焊接在一起，并在该开口槽内涂覆荧光胶，最后在光源基板的两块铝材金属板上夹持散热器，并在两侧的高导热电极条施加电流，最终形成一种自带散热的片式LED光源。
本发明的有益效果为：本发明的高导热片式光源基板采用了热电分离结构，使芯片工作时产生的高密度热量由高导热电极板直接传导出去，并由铝材金属板传给夹于其两侧的散热器散热，从而实现了热的直接传导和电极与热的分离。本发明的结构简单，容易制造，散热性能好，易于夹持，适用于大功率LED，与金属基印制电路板或陶瓷基板的光源基板相比，本发明的热导率提高了上百倍至数百倍。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
图1为本发明实施例1的一种热电分离的高导热片式光源基板的示意图；
图2为本发明实施例1的一种热电分离的高导热片式光源基板的横向截面结构示意图；
图3为本发明实施例1的一种热电分离的高导热片式光源基板的结构分解示意图；
图4为本发明实施例1的一种热电分离的高导热片式光源基板在制造时的示意图；
图5为高导热电极板裁剪掉多余部分后得到铜电极的结构示意图；
图6为本发明实施例1的一种热电分离的高导热片式光源基板焊接SMD灯珠3528后的结构示意图；
图7为本发明实施例2的一种热电分离的高导热片式光源基板的结构示意图；
图8为本发明实施例2的一种热电分离的高导热片式光源基板焊接LED裸芯片后的结构示意图；
图9为本发明实施例3的一种热电分离的高导热片式光源基板的结构示意图；
图10为依据本发明的技术实质所作出的环形结构的热电分离的高导热片式光源基板。
图11为本发明实施例4的一种热电分离的高导热片式光源基板在制造时的示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例1所描述的一种热电分离的高导热片式光源基板，如图1、图2、图3、图5和图6所示，包括两块铝材金属板1和夹于两块铝材金属板之间的高导热电极板，该高导热电极板与铝材金属板之间设有第二绝缘层2，该第二绝缘层为环氧树脂胶层，高导热电极板包括11条相互分离的铜高导热电极条3和填充于铜高导热电极条之间的环氧树脂胶层。本实施例中，环氧树脂胶层的厚度为0.08mm；铜高导热电极条的端面与铝材金属板的端面齐平。
另外，本实施例还涉及一种热电分离的高导热片式光源基板的制造方法，该制造方法的步骤为：
（1）将多个柱状的高导热电极条并排排列于同一个平面上，于各高导热电极条之间填充绝缘材料令各高导热电极条3之间填充有第二绝缘层2，将并排排列形成一层或多层高导热电极条用两块夹持金属板13在左右两侧压紧，并施加高温热压，使每层的各高导热电极条之间互相绝缘胶合，从而形成了高导热电极板，如图4所示；
（2）将高导热电极板的上下表面打磨光亮平整，并贴附第一绝缘层，该第一绝缘层为绝缘薄膜，高导热电极板夹于上下两块导热金属板之间，热压胶合形成高导热电极之间及其与导热金属板之间互相绝缘的高导热片式光源基板。
将正装SMD灯珠（3528）4横跨环氧树脂胶层贴在铜高导热电极条的端面，通过回流焊的方式用焊片将SMD灯珠（3528）与铜高导热电极条的端面焊接在一起，最后在光源基板的两块铝材金属板的板面上夹持散热器，并在两侧的铜高导热电极条上施加电流，最终形成一种自带散热的片式LED光源。
由于铜的导热系数为384W/m.K，且本实施例的光源基板采用了热电分离结构，芯片工作时产生的高密度热量可由铜高导热电极条直接传导出去，并由铝材金属板传给散热器散热，从而实现了热的直接传导和电极与热的分离，与金属基印制电路板或陶瓷基板的光源基板相比，本热电分离的高导热片式光源基板的热导率提高了上百倍至数百倍。
实施例2
本实施例2是在实施例1的基础上进行改造的，不同点在于，本实施例2的高导热电极条的端面还横向设有内凹的开口槽，而实施例1中铜导热电极条的端面为平整的；本实施例2的环氧树脂胶层的厚度与实施例1的不同, 且采用银高导热电极条代替实施例1的铜高导热电极条。具体如下：
如图7和图8所示，本实施例2中，银高导热电极条11的端面还横向切割有一条内凹而两侧外张的长条形的开口槽5。
本实施例2中，环氧树脂胶层12的厚度为0.1mm。
将LED裸芯片6横跨环氧树脂胶层贴在银高导热电极条的开口槽，通过回流焊的方式用焊片将LED裸芯片与该开口槽焊接在一起，并在开口槽内涂覆荧光胶7，最后在光源基板的两块铝材金属板的板面上夹持散热器，并在两侧的银高导热电极条上施加电流，最终形成一种自带散热的片式LED光源。
本实施例2中，LED裸芯片产生的热量可以直接通过金属焊料传导至银高导热电极条上，通过银高导热电极条传导到外界，银电极导热系数为414W/m.K，且光源基板采用了热电分离结构，实现了电极与热量传递途径的分离，使LED裸芯片的热量由银高导热电极条快速传导出去，与实施例1的正装结构相比，本实施例2的倒装结构的热阻降低数十倍，LED芯片的结温更低，寿命更长，发光效率更为良好。
实施例3
本实施例3是在实施例1的基础上进行改造的，本实施例3所描述的一种热电分离的高导热片式光源基板，如图9所示，包括导热金属板8和绝缘胶9，该导热金属板由一块铜板裁制而成，该绝缘胶为环氧树脂胶。具体是沿着铜板表面的弧线将其等分裁开，并在缝隙中填充环氧树脂胶以胶合。
本实施例的光源基板适用于局部大功率、高密度的LED10，结构简单，容易制造。
实施例4
本实施例4是在实施例1的基础上进行改变，其具体为热电分离的高导热片式光源基板的制造方法的不同，本实施例4的制造方法的步骤如下：
1)将多个金属电极板14叠层放置，并在各金属电极板叠层之间填充夹有第二绝缘层2，在叠层的金属电极板上下表面进行热压，使叠层的金属电极板之间相互绝缘并紧密连接，然后对叠层的金属电极板垂直向下方向进行切割剪裁，形成由多个高导热电极3条形成的高导热电极板，如图11所示;
(2)将高导热电极板的上下表面打磨光亮平整，并第一绝缘层，该第一绝缘层为绝缘薄膜，高导热电极板夹于上下两块导热金属板之间，热压胶合形成高导热电极之间及其与导热金属板之间互相绝缘的高导热片式光源基板。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，就如图10所示的环型，又或者波浪型，S型等变形结构的，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种热电分离的高导热片式光源基板，其特征在于：包括两块导热金属板和夹于两块导热金属板之间的高导热电极板，所述高导热电极板与导热金属板之间设有第一绝缘层，高导热电极板包括若干条相互分离的高导热电极条和填充于高导热电极条之间的第二绝缘层，SMD灯珠或倒装芯片封装于高导热电极条的端面。
2.根据权利要求1所述的一种热电分离的高导热片式光源基板，其特征在于：所述第一绝缘层和第二绝缘层的厚度均为0.08-0.1mm。
3.根据权利要求2所述的一种热电分离的高导热片式光源基板，其特征在于：所述第一绝缘层和第二绝缘层均为热固性或热塑性材料层；所述的热塑性材料为耐高温静电绝缘材料层。
4.根据权利要求3所述的一种热电分离的高导热片式光源基板，其特征在于：所述的耐高温静电绝缘材料为环氧树脂胶层。
5.根据权利要求1或3所述的一种热电分离的高导热片式光源基板，其特征在于：所述高导热电极条为铜高导热电极条或银高导热电极条。
6.根据权利要求1或3所述的一种热电分离的高导热片式光源基板，其特征在于：所述导热金属板为铝材金属板。
7.根据权利要求5所述的一种热电分离的高导热片式光源基板，其特征在于：所述高导热电极条的端面与导热金属板的端面齐平。
8.根据权利要求5所述的一种热电分离的高导热片式光源基板，其特征在于：所述高导热电极条的端面横向设有内凹的开口槽，倒装LED芯片直接封装于高导热电极条的端面。
9.根据权利要求1的高导热片式光源基板所述的一种热电分离的高导热片式光源基板的制造方法，其特征在于：该制造方法的步骤为：
（1）将多个柱状的高导热电极条并排排列于同一个平面上，于各高导热电极条之间填充绝缘材料令各高导热电极条之间填充有第二绝缘层，将并排排列形成一层或多层高导热电极条用两块夹持金属板在左右两侧压紧，并施加高温热压，使每层的各高导热电极条之间互相绝缘胶合，从而形成了高导热电极板；
（2）将高导热电极板的上下表面打磨光亮平整，并贴附第一绝缘层，该第一绝缘层为绝缘薄膜，高导热电极板夹于上下两块导热金属板之间，热压胶合形成高导热电极板，高导热电极板与导热金属板之间互相绝缘。
10.根据权利要求1的高导热片式光源基板所述的一种热电分离的高导热片式光源基板的制造方法，其特征在于：该制造方法的步骤为：
(1)将多个金属电极板叠层放置，并在各金属电极板叠层之间填充夹有第二绝缘层，在叠层的金属电极板上下表面进行热压，使叠层的金属电极板之间相互绝缘并紧密连接，然后对叠层的金属电极板垂直向下方向进行切割剪裁，形成由多个高导热电极条形成的高导热电极板;
(2)将高导热电极板的上下表面打磨光亮平整，并贴附第一绝缘层，该第一绝缘层为绝缘薄膜，高导热电极板夹于上下两块导热金属板之间，热压胶合形成高导热电极板，高导热电极板与导热金属板之间互相绝缘。
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