CN111065203B - 一种散热性能好的高端led线路板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种散热性能好的高端LED线路板及其制备方法，所述高端LED线路板包括依次层叠设置的线路层、绝缘层以及铜基层；其中，所述绝缘层由三氧化二铝及硅粉和环氧树脂填充的聚合物构成；所述铜基层为紫铜基层。本发明提供的一种散热性能好的高端LED线路板及其制备方法，通过增加散热效果好的铜基层和使用导热性绝缘层，使得线路板具有良好的散热性能，为有效解决LED散热提供了新的思路和途径，具有广阔的市场前景。

Description

一种散热性能好的高端LED线路板及其制备方法
技术领域
本发明涉及线路板技术领域，尤其涉及一种散热性能好的高端LED线路板及其制备方法。
背景技术
近年来，作为新一代照明技术的LED照明技术得到了飞速的发展，并受到了广泛的关注。然而，散热问题也一直困扰这LED技术，尤其是大功率LED在照明领域中的应用和发展。
然而，在LED照明技术看似步入正轨的背后，仍然有众多需要解决的问题。比如，从技术层面来说，散热问题一直是制约LED照明技术发展的瓶颈，尤其困扰着大功率LED在照明领域中的应用和发展。这是因为LED的光衰或其寿命是直接和其结温有关的，散热不好时结温就高，也即当热量不能及时散发时，形成的高温会使LED光率下降，甚至缩短LED的使用寿命。
因此，LED散热问题成为了诸多问题中亟待解决的最关键技术。
发明内容
本发明提供一种散热性能好的高端LED线路板及其制备方法，以解决现有技术的不足。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种散热性能好的高端LED线路板，所述高端LED线路板包括依次层叠设置的线路层、绝缘层以及铜基层；其中，
所述绝缘层由三氧化二铝及硅粉和环氧树脂填充的聚合物构成；
所述铜基层为紫铜基层。
进一步地，所述散热性能好的高端LED线路板中，所述线路层包括至少一层芯板，每个所述芯板包括半固化片和设置在所述半固化片上下两侧的铜层。
第二方面，本发明实施例提供一种散热性能好的高端LED线路板的制备方法，用于制备如第一方面所述的散热性能好的高端LED线路板，所述方法包括：
准备线路层、绝缘层以及铜基层；
对所述铜基层进行棕化工序；
将所述线路层、绝缘层和铜基层预叠在一起后进行压合工序，制得铜基板；
对所述铜基板进行锣板边工序；
对所述铜基板进行外层干膜工序；
对所述铜基板进行外层AOI工序；
对所述铜基板进行防焊工序；
对所述铜基板进行显影后烤工序；
对所述铜基板进行选择印油工序；
对所述铜基板进行化金工序；
对所述铜基板进行退选印油工序；
对所述铜基板进行外层钻孔工序；
对所述铜基板进行锣板工序；
对所述铜基板进行电测工序。
进一步地，所述散热性能好的高端LED线路板的制备方法中，所述准备所述线路层的步骤包括：
选择芯板，并进行开料工序；
对所述芯板进行棕化减铜工序；
对所述芯板进行机械钻定位孔工序；
对所述芯板进行激光钻孔工序；
对所述芯板进行去污沉铜工序；
对所述芯板进行填孔电镀工序；
对所述芯板进行次外层干膜工序；
对所述芯板进行内层AOI工序，制得所述线路层。
进一步地，所述散热性能好的高端LED线路板中，所述将所述线路层、绝缘层和铜基层预叠在一起后进行压合工序，制得铜基板的步骤包括：
将所述线路层、绝缘层和铜基层预叠在一起放入底盘，每盘的排版为六块，每三块中间加三到五张牛皮纸，靠底盘加十五张牛皮纸，传入活全压机中，使用预设压合程式进行压合，制得铜基板。
进一步地，所述散热性能好的高端LED线路板中，所述对所述铜基板进行外层钻孔工序的步骤包括：
将所述铜基板的钻孔铜面朝上加盖铝片和垫板；
根据预设的钻孔参数表，分五步对所述铜基板进行钻孔，每段的钻孔孔径依次增大，而钻孔速率依次减小；
其中，当钻孔孔径大于等于3.0mm时，设计扩钻。
进一步地，所述散热性能好的高端LED线路板中，所述对所述铜基板进行锣板工序的步骤包括：
采用第一把铝基板锣刀进行预锣；
采用第二把铝基板锣刀进行精锣；
其中，预锣与精锣的间距为0.1mm，锣板速率为30krpm，且锣板全程喷酒精对锣刀进行降温。
进一步地，所述散热性能好的高端LED线路板中，在将所述线路层、绝缘层和铜基层预叠在一起后进行压合工序，制得铜基板的步骤之后，还包括：
将所述铜基板贴膜曝光，对需要打靶的位置干膜开窗，通过蚀刻将需要打靶位置的铜基层减薄至符合要求的厚度，再通过X射线进行打靶工序。
进一步地，所述散热性能好的高端LED线路板中，在将所述线路层、绝缘层和铜基层预叠在一起后进行压合工序，制得铜基板的步骤之前，还包括：
对所述铜基层进行靶孔及铆合孔的钻孔工序。
本发明实施例提供的一种散热性能好的高端LED线路板及其制备方法，通过增加散热效果好的铜基层和使用导热性绝缘层，使得线路板具有良好的散热性能，为有效解决LED散热提供了新的思路和途径，具有广阔的市场前景。
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，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的一种散热性能好的高端LED线路板的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的压合料温曲线的示意图；
图3是本发明实施例提供的热应力测试结果的示意图；
图4是本发明实施例提供的钻孔图片的示意图；
图5是本发明实施例提供的锣板参数的示意图；
图6是本发明实施例提供的锣板边状况的示意图；
图7是本发明实施例提供的靶标呈像的示意图；
图8是本发明实施例提供的铜基板的成品的示意图。
附图标记：
线路层10，绝缘层20，铜基层30。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。
此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
请参考图1，本发明实施例提供一种散热性能好的高端LED线路板，所述高端LED线路板包括依次层叠设置的线路层10、绝缘层20以及铜基层30；其中，
所述绝缘层20由三氧化二铝及硅粉和环氧树脂填充的聚合物构成；
所述铜基层30为紫铜基层。
需要说明的是，本实施例中的绝缘层20满足导热要求，不含玻璃布，热阻小粘性好，能够承受机械力及热应力。增加金属层，可提升线路板的散热性，且由于相对其他金属，比如铝﹑铁而言，铜的散热性能最好，因此本实施例选择增加一层铜基层30，拓宽了金属基板在散热领域的应用。
优选的，所述线路层10包括至少一层芯板，每个所述芯板包括半固化片和设置在所述半固化片上下两侧的铜层。
本发明实施例提供的一种散热性能好的高端LED线路板，通过增加散热效果好的铜基层和使用导热性绝缘层，使得线路板具有良好的散热性能，为有效解决LED散热提供了新的思路和途径，具有广阔的市场前景。
实施例二
本发明实施例二提供一种散热性能好的高端LED线路板的制备方法，用于制备如实施例一所述的散热性能好的高端LED线路板，所述方法包括：
准备线路层、绝缘层以及铜基层；
对所述铜基层进行棕化工序；
将所述线路层、绝缘层和铜基层预叠在一起后进行压合工序，制得铜基板；
对所述铜基板进行锣板边工序；
对所述铜基板进行外层干膜工序；
对所述铜基板进行外层AOI工序；
对所述铜基板进行防焊工序；
对所述铜基板进行显影后烤工序；
对所述铜基板进行选择印油工序；
对所述铜基板进行化金工序；
对所述铜基板进行退选印油工序；
对所述铜基板进行外层钻孔工序；
对所述铜基板进行锣板工序；
对所述铜基板进行电测工序。
需要说明的是，所述绝缘层由三氧化二铝及硅粉和环氧树脂填充的聚合物构成，所述铜基层为紫铜基层，厚度为1.0mm。可通过直接采购的方式获得，或者是通过铝基板锣刀将来料为1.5m长的大料锣成工作块的方式获得。
在本实施例中，优选的，所述准备所述线路层的步骤包括：
选择芯板，并进行开料工序；
对所述芯板进行棕化减铜工序；
对所述芯板进行机械钻定位孔工序；
对所述芯板进行激光钻孔工序；
对所述芯板进行去污沉铜工序；
对所述芯板进行填孔电镀工序；
对所述芯板进行次外层干膜工序；
对所述芯板进行内层AOI工序，制得所述线路层。
需要说明的是，由于绝缘层采用低流胶导热性材料，有缺胶风险，该材料不含玻璃布较脆，在40℃以上有一定粘性，材料特殊要求见下表1：
表1
Figure BDA0002357288350000071
因此，优选的，所述将所述线路层、绝缘层和铜基层预叠在一起后进行压合工序，制得铜基板的步骤包括：
将所述线路层、绝缘层和铜基层预叠在一起放入底盘，每盘的排版为六块，每三块中间加三到五张使用1次的牛皮纸，靠底盘加十五张全新的牛皮纸，传入活全压机中，使用预设压合程式进行压合，制得铜基板。其中，预设压合程式见表2：
表2
时段 1 2 3 4 5 6 7 8 9
温度℃ 100 120 150 170 190 210 190 170 150
时间min 2 6 10 8 8 46 30 20 20
压力PSI 150 400 400 400 400 400 400 200 100
制作结果，可参考图2中的压合料温曲线及图3中的热应力测试结果，从料温曲线看升温速率为2.5℃/min，固化时间170℃保温74min，符合材料特性，上压点由50℃提前至45℃，符合供应商提前上压的要求。压合后检查板面未发现起皱等异常，成品热应力无分层等异常，结果合格。
需要说明的是，由于铜基板硬度大，钻孔是铜基板制作难点之一。随着钻孔深度逐渐增大，钻头排屑逐渐出现不良，造成钻孔断钻咀；转速过高会有披锋，过低会导致断钻咀或者卡死钻机；进刀速太快会造成钻头上产生巨大热量无法及时散发出去，严重影响钻咀的寿命。
因此，优选的，所述对所述铜基板进行外层钻孔工序的步骤包括：
将所述铜基板的钻孔铜面朝上加盖铝片和垫板；
根据预设的钻孔参数表，分五步对所述铜基板进行钻孔，每段的钻孔孔径依次增大，而钻孔速率依次减小(适当降低钻孔速率)；
其中，当钻孔孔径大于等于3.0mm时，设计扩钻。
具体钻孔参数见表3：
表3
Figure BDA0002357288350000091
钻孔图片可参考图4，制作结果为：分5步钻孔，没有发现断钻咀问题，但孔口披锋严重。在工程资料设计扩钻，孔口披锋得到明显改观，检查孔外观合格。
需要说明的是，由于铜基板的材质硬度大且延展性好，锣板是制作难点。采用普通锣刀材质，会导致排屑不良，在锣刀的排屑槽内大量堆积切屑，严重影响锣刀寿命和锣板毛刺；主轴转速过低，会造成切削力低﹑毛剌大，而且容易断刀；行进速度越低，切削越充分，毛刺越小。
因此，本实施例从锣刀的材质和形状考虑选用铝基板锣刀，硬度高﹑排屑好。优选的，所述对所述铜基板进行锣板工序的步骤包括：
在工程资料设计两把铝基板锣刀；
采用第一把铝基板锣刀进行预锣；
采用第二把铝基板锣刀进行精锣；
其中，预锣与精锣的间距为0.1mm，锣板速率为30krpm(降低锣板速率)，且锣板全程喷酒精对锣刀进行降温。
锣板尺寸有一处钻孔到SET边距离为9.75+/-0.05mm，公差超出锣板制程能力，通过调整锣板补偿，SET尺寸做中值，挑合格尺寸交货。锣板参数见图5。锣板结果：SET边光滑，锣板边的纵向切片图见图6。制作结果：从外观品质看，SET边光滑毛刺小，说明锣板参数合格。SET尺寸全测量二次元，对于9.75+/-0.05mm的要求，挑选合格尺寸交货。从成品80SET中挑选出67SET可以满足9.75+/-0.05mm的尺寸要求，合格率83％。
需要说明的是，由于铜基板制作过程中发现压合后X射线不能打靶，原因是1.0mm铜基层厚度太厚，X射线不能穿透铜基层识别靶孔，导致不能打靶。
因此，优选的，在将所述线路层、绝缘层和铜基层预叠在一起后进行压合工序，制得铜基板的步骤之后，还包括：
将所述铜基板贴膜曝光，对需要打靶的位置干膜开窗，通过蚀刻将需要打靶位置的铜基层减薄至符合要求(原来的1/3左右)的厚度，再通过X射线进行打靶工序。
制作结果：铜基层减薄至1/3左右后，X射线可以穿透铜基层识别靶标打靶。靶标呈像见图7。铜基板的成品图片见图8。
需要说明的是，由于在压合前对铜基层将靶孔及铆合孔钻出来，这也是解决上述压合后X射线不能打靶问题的一种方案。
即，优选的，在将所述线路层、绝缘层和铜基层预叠在一起后进行压合工序，制得铜基板的步骤之前，还包括：
对所述铜基层进行靶孔及铆合孔的钻孔工序。
本发明实施例提供的一种散热性能好的高端LED线路板的制备方法，通过增加散热效果好的铜基层和使用导热性绝缘层，使得线路板具有良好的散热性能，为有效解决LED散热提供了新的思路和途径，具有广阔的市场前景。
至此，以说明和描述的目的提供上述实施例的描述。不意指穷举或者限制本公开。特定的实施例的单独元件或者特征通常不受到特定的实施例的限制，但是在适用时，即使没有具体地示出或者描述，其可以互换和用于选定的实施例。在许多方面，相同的元件或者特征也可以改变。这种变化不被认为是偏离本公开，并且所有的这种修改意指为包括在本公开的范围内。
提供示例实施例，从而本公开将变得透彻，并且将会完全地将该范围传达至本领域内技术人员。为了透彻理解本公开的实施例，阐明了众多细节，诸如特定零件、装置和方法的示例。显然，对于本领域内技术人员，不需要使用特定的细节，示例实施例可以以许多不同的形式实施，而且两者都不应当解释为限制本公开的范围。在某些示例实施例中，不对公知的工序、公知的装置结构和公知的技术进行详细地描述。
在此，仅为了描述特定的示例实施例的目的使用专业词汇，并且不是意指为限制的目的。除非上下文清楚地作出相反的表示，在此使用的单数形式“一个”和“该”可以意指为也包括复数形式。术语“包括”和“具有”是包括在内的意思，并且因此指定存在所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或额外地具有一个或以上的其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。除非明确地指示了执行的次序，在此描述的该方法步骤、处理和操作不解释为一定需要按照所论述和示出的特定的次序执行。还应当理解的是，可以采用附加的或者可选择的步骤。
当元件或者层称为是“在……上”、“与……接合”、“连接到”或者“联接到”另一个元件或层，其可以是直接在另一个元件或者层上、与另一个元件或层接合、连接到或者联接到另一个元件或层，也可以存在介于其间的元件或者层。与此相反，当元件或层称为是“直接在……上”、“与……直接接合”、“直接连接到”或者“直接联接到”另一个元件或层，则可能不存在介于其间的元件或者层。其他用于描述元件关系的词应当以类似的方式解释(例如，“在……之间”和“直接在……之间”、“相邻”和“直接相邻”等)。在此使用的术语“和/或”包括该相关联的所罗列的项目的一个或以上的任一和所有的组合。虽然此处可能使用了术语第一、第二、第三等以描述各种的元件、组件、区域、层和/或部分，这些元件、组件、区域、层和/或部分不受到这些术语的限制。这些术语可以只用于将一个元件、组件、区域或部分与另一个元件、组件、区域或部分区分。除非由上下文清楚地表示，在此使用诸如术语“第一”、“第二”及其他数值的术语不意味序列或者次序。因此，在下方论述的第一元件、组件、区域、层或者部分可以采用第二元件、组件、区域、层或者部分的术语而不脱离该示例实施例的教导。
空间的相对术语，诸如“内”、“外”、“在下面”、“在……的下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，在此可出于便于描述的目的使用，以描述如图中所示的一个元件或者特征和另外一个或多个元件或者特征之间的关系。空间的相对术语可以意指包含除该图描绘的取向之外该装置的不同的取向。例如如果翻转该图中的装置，则描述为“在其他元件或者特征的下方”或者“在元件或者特征的下面”的元件将取向为“在其他元件或者特征的上方”。因此，示例术语“在……的下方”可以包含朝上和朝下的两种取向。该装置可以以其他方式取向(旋转90度或者其他取向)并且以此处的空间的相对描述解释。

Claims (5)

1.一种散热性能好的高端LED线路板的制备方法，用于制备散热性能好的高端LED线路板，所述高端LED线路板包括依次层叠设置的线路层、绝缘层以及铜基层；其中，所述绝缘层由三氧化二铝及硅粉和环氧树脂填充的聚合物构成；所述铜基层为紫铜基层，其特征在于，所述方法包括：
准备线路层、绝缘层以及铜基层；
对所述铜基层进行棕化工序；
将所述线路层、绝缘层和铜基层预叠在一起后进行压合工序，制得铜基板；
对所述铜基板进行锣板边工序；
对所述铜基板进行外层干膜工序；
对所述铜基板进行外层AOI工序；
对所述铜基板进行防焊工序；
对所述铜基板进行显影后烤工序；
对所述铜基板进行选择印油工序；
对所述铜基板进行化金工序；
对所述铜基板进行退选印油工序；
对所述铜基板进行外层钻孔工序；
对所述铜基板进行锣板工序；
对所述铜基板进行电测工序；
所述对所述铜基板进行锣板工序的步骤包括：
采用第一把铝基板锣刀进行预锣；
采用第二把铝基板锣刀进行精锣；
其中，预锣与精锣的间距为0.1mm，锣板速率为30krpm，且锣板全程喷酒精对锣刀进行降温；
所述将所述线路层、绝缘层和铜基层预叠在一起后进行压合工序，制得铜基板的步骤包括：
将所述线路层、绝缘层和铜基层预叠在一起放入底盘，每盘的排版为六块，每三块中间加三到五张牛皮纸，靠底盘加十五张牛皮纸，传入活全压机中，使用预设压合程式进行压合，制得铜基板，其中，预设压合程式为：
第一时段，温度100℃，时间2min，压力150psi；
第二时段，温度120℃，时间6min，压力400psi；
第三时段，温度150℃，时间10min，压力400psi；
第四时段，温度170℃，时间8min，压力400psi；
第五时段，温度190℃，时间8min，压力400psi；
第六时段，温度210℃，时间46min，压力400psi；
第七时段，温度190℃，时间30min，压力400psi；
第八时段，温度170℃，时间20min，压力200psi；
第九时段，温度150℃，时间20min，压力100psi。
2.根据权利要求1所述的散热性能好的高端LED线路板的制备方法，其特征在于，所述准备所述线路层的步骤包括：
选择芯板，并进行开料工序；
对所述芯板进行棕化减铜工序；
对所述芯板进行机械钻定位孔工序；
对所述芯板进行激光钻孔工序；
对所述芯板进行去污沉铜工序；
对所述芯板进行填孔电镀工序；
对所述芯板进行次外层干膜工序；
对所述芯板进行内层AOI工序，制得所述线路层。
3.根据权利要求1所述的散热性能好的高端LED线路板的制备方法，其特征在于，所述对所述铜基板进行外层钻孔工序的步骤包括：
将所述铜基板的钻孔铜面朝上加盖铝片和垫板；
根据预设的钻孔参数表，分五步对所述铜基板进行钻孔，每段的钻孔孔径依次增大，而钻孔速率依次减小；
其中，当钻孔孔径大于等于3.0mm时，设计扩钻。
4.根据权利要求1所述的散热性能好的高端LED线路板的制备方法，其特征在于，在将所述线路层、绝缘层和铜基层预叠在一起后进行压合工序，制得铜基板的步骤之后，还包括：
将所述铜基板贴膜曝光，对需要打靶的位置干膜开窗，通过蚀刻将需要打靶位置的铜基层减薄至符合要求的厚度，再通过X射线进行打靶工序。
5.根据权利要求1所述的散热性能好的高端LED线路板的制备方法，其特征在于，在将所述线路层、绝缘层和铜基层预叠在一起后进行压合工序，制得铜基板的步骤之前，还包括：
对所述铜基层进行靶孔及铆合孔的钻孔工序。
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