CN110446356A - 一种大功率密度led载板的制作方法 - Google Patents

一种大功率密度led载板的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种大功率密度LED载板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：开料→钻孔→PTH→电镀→阻焊塞孔→研磨→外层线路→防焊→表面处理→后工序；所述钻孔工艺加工孔的孔粗≤1000u"，孔位精度±30um，CPK≥1.33。本发明通过使用BT树脂替代FR‑4、金属基板和陶瓷基板，通过控制BT材料LED灯珠封装基板加工流程和参数，解决中高端LED载板的散热要求，其导热系数可达0.8W/m·k。

Description

一种大功率密度LED载板的制作方法
技术领域
本发明属于LED用线路板制备技术领域，具体涉及一种大功率密度LED载板的制作方法。
背景技术
COB（ChipOnBoard，板上芯片直装)是一种通过粘胶剂或焊料将LED芯片直接粘贴到PCB板上，再通过引线键合实现芯片与PCB板间电互连的封装技术。LED灯珠封装主要考虑散热寿命和成本问题，目前相应的PCB技术有以下三类：
金属基板（铝基板、铜基板）：介质导热系数1-10W/m·k；陶瓷基板：介质导热系数＞20W/m·k；常规FR-4：介质导热系数0.4W/m·k左右。
但是现有技术中，存在以下技术问题：1.铜基板价格较贵，铝基板价格相对低廉，但比FR-4贵，且不易薄型化，且不易增层形成多层叠构，钻孔成型难度大；2.陶瓷基板脆性较强，钻孔电镀成型加工难度相对金属基板更大，且孔金属化成本昂贵；3.常规FR-4易加工，易多层化，但散热性能及热稳定性差，只能满足部分低端产品需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种大功率密度LED载板的制作方法，本发明通过使用BT树脂替代FR-4、金属基板和陶瓷基板，通过控制BT材料LED灯珠封装基板加工流程和参数，解决中高端LED载板的散热要求，其导热系数可达0.8W/m·k。
本发明的技术方案为：
一种大功率密度LED载板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：开料→钻孔→PTH→电镀→阻焊塞孔→研磨→外层线路→防焊→表面处理→后工序；所述钻孔工艺加工孔的孔粗≤1000u"，孔位精度±30um，CPK≥1.33。
进一步的，所述钻孔工艺采用2片载板/叠，钻孔时在载板下方设置白色垫板，上方设置镀膜铝片盖板。
进一步的，所述PTH及电镀工艺中，塞孔网版采用30-50T，塞孔后静止2-4h，65-80℃下预烤35-55min，使得塞孔饱满度达到40%-70%。
进一步的，所述研磨工艺，要求孔口油墨要研磨干净，铜面不能有明显的磨砂印。
进一步的，所述外层线路工艺，前处理采用超粗化，LDI曝光机生产，根据铜厚调整蚀刻参数，控制蚀刻毛边，蚀刻因子＞3.5。
进一步的，所述前处理不可以采用磨刷加工。
进一步的，所述阻焊印刷工艺，前处理过喷砂，正面印绿油，所述网版采用36-52T，反面印白油，网版采用68-85T，并且白色线条高度＜铜面高度。
进一步的，所述表面处理工艺为电镀镍银金，镍银金厚度分别为：NI≥160U"，Ag≥40U"，AU≥1U"。
进一步的，所述载板包括以下重量份数组分：聚丁二烯弹性体 28-53、环氧树酯21-27、导热性填料 67-91、固化剂 0.5-2.2、固化催化剂 0.1-1.1。
进一步的，所述聚丁二烯弹性体的平均分子量为5000-90000。
进一步的，所述环氧树酯为联二甲苯酚型环氧树脂、双酚-A型环氧树脂、双酚-F型环氧树脂、双酚-S型环氧树脂、氨基苯酚型环氧树脂、萘骨架型环氧树脂中的任一种。
进一步的，所述导热性填料的平均粒子直径为2.5-5.0um，所述导热性填料的导热系数不低于20W/m·K。所述导热性填料包括3-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、3-氢硫基丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷中的任一种。
进一步的，所述固化剂为酚类固化剂、萘酚类固化剂、活性酯类固化剂、苯并噁嗪固化剂、氰酸酯类固化剂、羧二亚胺型固化剂中的任一种。
进一步的，所述固化催化剂为含磷的固化催化剂、胺类固化催化剂、咪唑类固化催化剂、胍类固化催化剂以、金属络合物固化催化剂中的任一种。
本发明的载板组分，制成的树脂混合物固化后，形成绝缘层的导热性能和铜箔的抗剥强度等都很好，而且树脂的填充性能良好，涂敷成膜易于操作。
本发明通过使用BT树脂替代FR-4、金属基板和陶瓷基板，通过控制BT材料LED灯珠封装基板加工流程和参数，解决中高端LED载板的散热要求，其导热系数可达0.8W/m·k。本发明实现了BT材料用于LED封装基板的可行性制作方案，满足在加工性、价格和散热三方面的量产化应用。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
实施例1
一种大功率密度LED载板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：开料→钻孔→PTH→电镀→阻焊塞孔→研磨→外层线路→防焊→表面处理→后工序；所述钻孔工艺加工孔的孔粗≤1000u"，孔位精度±30um，CPK≥1.33。
进一步的，所述钻孔工艺采用2片载板/叠，钻孔时在载板下方设置白色垫板，上方设置镀膜铝片盖板。
进一步的，所述PTH及电镀工艺中，塞孔网版采用40T，塞孔后静止3h，75℃下预烤45min，使得塞孔饱满度达到60%。
进一步的，所述研磨工艺，要求孔口油墨要研磨干净，铜面不能有明显的磨砂印。
进一步的，所述外层线路工艺，前处理采用超粗化，LDI曝光机生产，根据铜厚调整蚀刻参数，控制蚀刻毛边，蚀刻因子＞3.5。
进一步的，所述前处理不可以采用磨刷加工。
进一步的，所述阻焊印刷工艺，前处理过喷砂，正面印绿油，所述网版采用43T，反面印白油，网版采用77T，并且白色线条高度＜铜面高度。
进一步的，所述表面处理工艺为电镀镍银金，镍银金厚度分别为：NI≥160U"，Ag≥40U"，AU≥1U"。
进一步的，所述载板包括以下重量份数组分：聚丁二烯弹性体 36、环氧树酯 24、导热性填料 75、固化剂 1.3、固化催化剂 0.6。
进一步的，所述聚丁二烯弹性体的平均分子量为15000。
进一步的，所述环氧树酯为联二甲苯酚型环氧树脂。
进一步的，所述导热性填料的平均粒子直径为3.5um，所述导热性填料的导热系数不低于20W/m·K。所述导热性填料包括3-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷。
进一步的，所述固化剂为酚类固化剂。
进一步的，所述固化催化剂为含磷的固化催化剂。
实施例2
一种大功率密度LED载板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：开料→钻孔→PTH→电镀→阻焊塞孔→研磨→外层线路→防焊→表面处理→后工序；所述钻孔工艺加工孔的孔粗≤1000u"，孔位精度±30um，CPK≥1.33。
进一步的，所述钻孔工艺采用2片载板/叠，钻孔时在载板下方设置白色垫板，上方设置镀膜铝片盖板。
进一步的，所述PTH及电镀工艺中，塞孔网版采用30T，塞孔后静止2h，65℃下预烤35min，使得塞孔饱满度达到40%%。
进一步的，所述研磨工艺，要求孔口油墨要研磨干净，铜面不能有明显的磨砂印。
进一步的，所述外层线路工艺，前处理采用超粗化，LDI曝光机生产，根据铜厚调整蚀刻参数，控制蚀刻毛边，蚀刻因子＞3.5。
进一步的，所述前处理不可以采用磨刷加工。
进一步的，所述阻焊印刷工艺，前处理过喷砂，正面印绿油，所述网版采用36T，反面印白油，网版采用68T，并且白色线条高度＜铜面高度。
进一步的，所述表面处理工艺为电镀镍银金，镍银金厚度分别为：NI≥160U"，Ag≥40U"，AU≥1U"。
进一步的，所述载板包括以下重量份数组分：聚丁二烯弹性体 28、环氧树酯 21、导热性填料 67、固化剂 0.5、固化催化剂 0.1。
进一步的，所述聚丁二烯弹性体的平均分子量为5000。
进一步的，所述环氧树酯为双酚-A型环氧树脂。
进一步的，所述导热性填料的平均粒子直径为2.5um，所述导热性填料的导热系数不低于20W/m·K。所述导热性填料包括3-氢硫基丙基三甲氧基硅烷。
进一步的，所述固化剂为萘酚类固化剂。
进一步的，所述固化催化剂为胺类固化催化剂。
实施例3
一种大功率密度LED载板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：开料→钻孔→PTH→电镀→阻焊塞孔→研磨→外层线路→防焊→表面处理→后工序；所述钻孔工艺加工孔的孔粗≤1000u"，孔位精度±30um，CPK≥1.33。
进一步的，所述钻孔工艺采用2片载板/叠，钻孔时在载板下方设置白色垫板，上方设置镀膜铝片盖板。
进一步的，所述PTH及电镀工艺中，塞孔网版采用50T，塞孔后静止4h， 80℃下预烤55min，使得塞孔饱满度达到70%。
进一步的，所述研磨工艺，要求孔口油墨要研磨干净，铜面不能有明显的磨砂印。
进一步的，所述外层线路工艺，前处理采用超粗化，LDI曝光机生产，根据铜厚调整蚀刻参数，控制蚀刻毛边，蚀刻因子＞3.5。
进一步的，所述前处理不可以采用磨刷加工。
进一步的，所述阻焊印刷工艺，前处理过喷砂，正面印绿油，所述网版采用52T，反面印白油，网版采用85T，并且白色线条高度＜铜面高度。
进一步的，所述表面处理工艺为电镀镍银金，镍银金厚度分别为：NI≥160U"，Ag≥40U"，AU≥1U"。
进一步的，所述载板包括以下重量份数组分：聚丁二烯弹性体 53、环氧树酯 27、导热性填料 91、固化剂 2.2、固化催化剂 1.1。
进一步的，所述聚丁二烯弹性体的平均分子量为90000。
进一步的，所述环氧树酯为双酚-F型环氧树脂。
进一步的，所述导热性填料的平均粒子直径为5.0um，所述导热性填料的导热系数不低于20W/m·K。所述导热性填料包括3-氨丙基三乙氧基硅烷。
进一步的，所述固化剂为活性酯类固化剂。
进一步的，所述固化催化剂为咪唑类固化催化剂。
实施例4
一种大功率密度LED载板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：开料→钻孔→PTH→电镀→阻焊塞孔→研磨→外层线路→防焊→表面处理→后工序；所述钻孔工艺加工孔的孔粗≤1000u"，孔位精度±30um，CPK≥1.33。
进一步的，所述钻孔工艺采用2片载板/叠，钻孔时在载板下方设置白色垫板，上方设置镀膜铝片盖板。
进一步的，所述PTH及电镀工艺中，塞孔网版采用35T，塞孔后静止2.5h，70℃下预烤40min，使得塞孔饱满度达到50%。
进一步的，所述研磨工艺，要求孔口油墨要研磨干净，铜面不能有明显的磨砂印。
进一步的，所述外层线路工艺，前处理采用超粗化，LDI曝光机生产，根据铜厚调整蚀刻参数，控制蚀刻毛边，蚀刻因子＞3.5。
进一步的，所述前处理不可以采用磨刷加工。
进一步的，所述阻焊印刷工艺，前处理过喷砂，正面印绿油，所述网版采用36-52T，反面印白油，网版采用68-85T，并且白色线条高度＜铜面高度。
进一步的，所述表面处理工艺为电镀镍银金，镍银金厚度分别为：NI≥160U"，Ag≥40U"，AU≥1U"。
进一步的，所述载板包括以下重量份数组分：聚丁二烯弹性体 34、环氧树酯 23、导热性填料71、固化剂 0.9、固化催化剂 0.4。
进一步的，所述聚丁二烯弹性体的平均分子量为25000。
进一步的，所述环氧树酯为双酚-S型环氧树脂。
进一步的，所述导热性填料的平均粒子直径为3.0um，所述导热性填料的导热系数不低于20W/m·K。所述导热性填料包括N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷。
进一步的，所述固化剂为苯并噁嗪固化剂。
进一步的，所述固化催化剂为胍类固化催化剂以。
实施例5
一种大功率密度LED载板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：开料→钻孔→PTH→电镀→阻焊塞孔→研磨→外层线路→防焊→表面处理→后工序；所述钻孔工艺加工孔的孔粗≤1000u"，孔位精度±30um，CPK≥1.33。
进一步的，所述钻孔工艺采用2片载板/叠，钻孔时在载板下方设置白色垫板，上方设置镀膜铝片盖板。
进一步的，所述PTH及电镀工艺中，塞孔网版采用45T，塞孔后静止3.5h，77℃下预烤50min，使得塞孔饱满度达到65%。
进一步的，所述研磨工艺，要求孔口油墨要研磨干净，铜面不能有明显的磨砂印。
进一步的，所述外层线路工艺，前处理采用超粗化，LDI曝光机生产，根据铜厚调整蚀刻参数，控制蚀刻毛边，蚀刻因子＞3.5。
进一步的，所述前处理不可以采用磨刷加工。
进一步的，所述阻焊印刷工艺，前处理过喷砂，正面印绿油，所述网版采用48T，反面印白油，网版采用82T，并且白色线条高度＜铜面高度。
进一步的，所述表面处理工艺为电镀镍银金，镍银金厚度分别为：NI≥160U"，Ag≥40U"，AU≥1U"。
进一步的，所述载板包括以下重量份数组分：聚丁二烯弹性体 50、环氧树酯 25、导热性填料 80、固化剂 1.8、固化催化剂 0.8。
进一步的，所述聚丁二烯弹性体的平均分子量为80000。
进一步的，所述环氧树酯为萘骨架型环氧树脂。
进一步的，所述导热性填料的平均粒子直径为4.0um，所述导热性填料的导热系数不低于20W/m·K。所述导热性填料包括N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷。
进一步的，所述固化剂为羧二亚胺型固化剂。
进一步的，所述固化催化剂为金属络合物固化催化剂。
对比例1
一种大功率密度LED载板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：开料→钻孔→PTH→电镀→阻焊塞孔→研磨→外层线路→防焊→表面处理→后工序；所述钻孔工艺加工孔的孔粗≤1000u"，孔位精度±30um，CPK≥1.33。
进一步的，所述钻孔工艺采用2片载板/叠，钻孔时在载板下方设置白色垫板，上方设置镀膜铝片盖板。
进一步的，所述PTH及电镀工艺中，塞孔网版采用40T，塞孔后静止3h，75℃下预烤45min，使得塞孔饱满度达到60%。
进一步的，所述研磨工艺，要求孔口油墨要研磨干净，铜面不能有明显的磨砂印。
进一步的，所述外层线路工艺，前处理采用超粗化，LDI曝光机生产，根据铜厚调整蚀刻参数，控制蚀刻毛边，蚀刻因子＞3.5。
进一步的，所述前处理不可以采用磨刷加工。
进一步的，所述阻焊印刷工艺，前处理过喷砂，正面印绿油，所述网版采用43T，反面印白油，网版采用77T，并且白色线条高度＜铜面高度。
进一步的，所述表面处理工艺为电镀镍银金，镍银金厚度分别为：NI≥160U"，Ag≥40U"，AU≥1U"。
进一步的，所述载板包括以下重量份数组分：聚丁二烯弹性体 36、环氧树酯 24、固化剂 1.3、固化催化剂 0.6。
进一步的，所述聚丁二烯弹性体的平均分子量为15000。
进一步的，所述环氧树酯为联二甲苯酚型环氧树脂。
进一步的，所述固化剂为酚类固化剂。
进一步的，所述固化催化剂为含磷的固化催化剂。
对比例2
一种大功率密度LED载板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：开料→钻孔→PTH→电镀→阻焊塞孔→研磨→外层线路→防焊→表面处理→后工序；所述钻孔工艺加工孔的孔粗≤1000u"，孔位精度±30um，CPK≥1.33。
进一步的，所述钻孔工艺采用2片载板/叠，钻孔时在载板下方设置白色垫板，上方设置镀膜铝片盖板。
进一步的，所述PTH及电镀工艺中，塞孔网版采用40T，塞孔后静止3h，75℃下预烤45min，使得塞孔饱满度达到60%。
进一步的，所述研磨工艺，要求孔口油墨要研磨干净，铜面不能有明显的磨砂印。
进一步的，所述外层线路工艺，前处理采用超粗化，LDI曝光机生产，根据铜厚调整蚀刻参数，控制蚀刻毛边，蚀刻因子＞3.5。
进一步的，所述前处理不可以采用磨刷加工。
进一步的，所述阻焊印刷工艺，前处理过喷砂，正面印绿油，所述网版采用43T，反面印白油，网版采用77T，并且白色线条高度＜铜面高度。
进一步的，所述表面处理工艺为电镀镍银金，镍银金厚度分别为：NI≥160U"，Ag≥40U"，AU≥1U"。
进一步的，所述载板包括以下重量份数组分：环氧树酯 24、导热性填料 75、固化剂 1.3、固化催化剂 0.6。
进一步的，所述环氧树酯为联二甲苯酚型环氧树脂。
进一步的，所述导热性填料的平均粒子直径为3.5um，所述导热性填料的导热系数不低于20W/m·K。所述导热性填料包括3-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷。
进一步的，所述固化剂为酚类固化剂。
进一步的，所述固化催化剂为含磷的固化催化剂。
载板性能测试
依据相关国家标准，对实施例1-5以及对比例1-2的载板进行铜箔抗剥强度以及固化产物导热率的测定。测试结果如下表所示。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。需注意的是，本发明中所未详细描述的技术特征，均可以通过本领域任一现有技术实现。

Claims (10)

1.一种大功率密度LED载板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：开料→钻孔→PTH→电镀→阻焊塞孔→研磨→外层线路→防焊→表面处理→后工序；所述钻孔工艺加工孔的孔粗≤1000u"，孔位精度±30um，CPK≥1.33。
2.根据权利要求1所述的大功率密度LED载板的制作方法，其特征在于，所述钻孔工艺采用2片载板/叠，钻孔时在载板下方设置白色垫板，上方设置镀膜铝片盖板。
3.根据权利要求1所述的大功率密度LED载板的制作方法，其特征在于，所述PTH及电镀工艺中，塞孔网版采用30-50T，塞孔后静止2-4h，65-80℃下预烤35-55min，使得塞孔饱满度达到40%-70%。
4.根据权利要求1所述的大功率密度LED载板的制作方法，其特征在于，所述外层线路工艺，前处理采用超粗化，LDI曝光机生产，根据铜厚调整蚀刻参数，控制蚀刻毛边，蚀刻因子＞3.5。
5.根据权利要求1所述的大功率密度LED载板的制作方法，其特征在于，所述阻焊印刷工艺，前处理过喷砂，正面印绿油，所述网版采用36-52T，反面印白油，网版采用68-85T，并且白色线条高度＜铜面高度。
6.根据权利要求1所述的大功率密度LED载板的制作方法，其特征在于，所述表面处理工艺为电镀镍银金，镍银金厚度分别为：NI≥160U"，Ag≥40U"，AU≥1U"。
7.根据权利要求1所述的大功率密度LED载板的制作方法，其特征在于，所述载板包括以下重量份数组分：聚丁二烯弹性体 28-53、环氧树酯 21-27、导热性填料 67-91、固化剂0.5-2.2、固化催化剂 0.1-1.1。
8.根据权利要求7所述的大功率密度LED载板的制作方法，其特征在于，所述环氧树酯为联二甲苯酚型环氧树脂、双酚-A型环氧树脂、双酚-F型环氧树脂、双酚-S型环氧树脂、氨基苯酚型环氧树脂、萘骨架型环氧树脂中的任一种。
9.根据权利要求7所述的大功率密度LED载板的制作方法，其特征在于，所述导热性填料的平均粒子直径为2.5-5.0um，所述导热性填料的导热系数不低于20W/m·K；所述导热性填料包括3-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、3-氢硫基丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷中的任一种。
10.根据权利要求7所述的大功率密度LED载板的制作方法，其特征在于，所述固化剂为酚类固化剂、萘酚类固化剂、活性酯类固化剂、苯并噁嗪固化剂、氰酸酯类固化剂、羧二亚胺型固化剂中的任一种；所述固化催化剂为含磷的固化催化剂、胺类固化催化剂、咪唑类固化催化剂、胍类固化催化剂以、金属络合物固化催化剂中的任一种。
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