CN204272571U - 具有微散热器的印刷电路板及led光源模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有微散热器的印刷电路板及LED光源模组，该印刷电路板包括：散热基座；设置在散热基座上的绝缘粘结层，其具有至少一个第一通孔；设置在绝缘粘结层上的印刷电路基板，其具有至少一个第二通孔以及分别位于第二通孔两侧的正极焊盘和负极焊盘，第二通孔与所述第一通孔对齐；设置在第一通孔和第二通孔内的微散热器，其与散热基座和印刷电路基板紧密接触。本实用新型具有微散热器的印刷电路板及LED光源模组具有制备简单、成本低、散热性能好的优点。

Description

具有微散热器的印刷电路板及LED光源模组

技术领域

本实用新型涉及一种印刷电路板及LED光源模组；更具体地讲，本实用新型涉及一种具有微散热器的印刷电路板及LED光源模组。

背景技术

发光二极管(LED)近来已普遍成为白炽光源、荧光光源及卤素光源的替代光源，其可为医疗、军事、招牌、信号、航空、航海、车辆、便携式设备、商用与家居照明等应用领域提供低能耗、长寿命的照明。

LED芯片在提供高亮度输出的同时亦产生大量的热能，导致其温度显著升高。然而，在高温环境下，LED会发生色偏、亮度降低、使用寿命缩短等问题，甚至会立即故障而无法使用。

为了解决LED的散热问题，普遍采用具有良好散热性能的金属基印刷电路板作为LED芯片和LED灯珠等LED发光器件的安装载体。例如，中国专利201120173993.4公开了一种带有金属微散热器的印刷电路板，其包括一常规印刷电路板和与该常规印刷电路板层叠设置的一金属底层，该常规印刷电路板的二底面中至少远离该金属底层的一底面设有铜层线路，金属底层与常规印刷电路板接触的一面设有一个或多个与金属底层连为一体的柱状金属微散热器，该一个或多个金属微散热器突出于金属底层表面并对应嵌入贯穿常规印刷电路板的一个或多个柱形通孔内，金属微散热器的端面与常规印刷电路板的远离金属底层的一底面所设的铜层线路之间留有间距。

使用时，LED发光器件安装直接安装在金属微散热器上，LED发光器件内的热量经金属微散热器快速传导至具有较大散热面积的金属底层后散发，因此，这种印刷电路板可以将LED发光器件维持在较低的工作温度下，提升LED发光器件的性能和使用寿命。

但是，由于该印刷电路板中金属底层与柱状金属微散热器是一体的，因此，在将常规印刷电路板与金属底层层叠设置时，需要设置定位结构以将微散热器与常规印刷电路板的通孔对准，工序复杂，使印刷电路板的制作成本偏高。并且，采用上述结构的印刷电路板，铜层线路的顶面和微散热器的顶面之间的距离只能控制在20微米至50微米的范围内，在将LED灯珠焊接至印刷电路板时容易产生焊接空洞等缺陷，导致LED灯珠导电或者导热不良。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种制备简单、成本低的具有微散热器的印刷电路板及LED光源模组。

为了实现上述目的，一方面，本实用新型提供了一种具有微散热器的印刷电路板，其包括：散热基座；设置在散热基座上的绝缘粘结层，其具有至少一个第一通孔；设置在绝缘粘结层上的印刷电路基板，其具有至少一个第二通孔以及分别设置在第二通孔两侧的正极焊盘和负极焊盘，第二通孔与第一通孔对齐；设置在第一通孔和第二通孔内的微散热器，其与散热基座和印刷电路基板紧密接触。

本实用新型中，散热基座可以由铝、铜、氧化铝陶瓷或者氮化铝陶瓷等单一材质制备而成，也可以是具有层状结构的复合板，例如铝基覆铜板、氧化铝陶瓷覆铜板或者氮化铝陶瓷覆铜板。采用具有覆铜层的复合板可以增强散热基座与微散热器的结合力，降低微散热器和散热基座之间的热阻，提高印刷电路板的散热性能。

微散热器可以通过在第一通孔和第二通孔内丝网印刷铜浆或者银浆的方法而制备得到。这种方法可以高效率地得到微散热器，非常适合于印刷电路板的大规模批量化生产。优选地，银浆和铜浆的导热系数大于等于13.5W/m.k。

微散热器也可以通过在第一通孔和第二通孔内水平喷锡的方法而制备得到。锡具有熔点较低、导热系数高的特性，采用锡制备微散热器，不仅工艺上易于实现，而且所得到的微散热器具有良好的导热性能。本实用新型中，术语“锡”不仅包括锡单质，而且还包括锡含量为95％以上的锡合金。优选地，锡的导热系数大于等于65W/m.k。

根据以上技术方案，微散热器与散热基座相互独立，因此，可以在利用绝缘粘结层将印刷电路基板和散热基座粘结之后制作微散热器，在散热基座和印刷电路基板之间不需要设置定位结构，从而简化制作工序并降低印刷电路板的制作成本。并且，微散热器与印刷电路基板紧密接触，即在与微散热器顶面平行的方向上整个第二通孔均被微散热器填充，因此微散热器的横截面积大，热阻小。相反，在现有技术中，由于金属底层与柱状金属微散热器是一体的，因此在常规印刷电路板的通孔和金属微散热器之间必然存在间隙，常规印刷电路板的通孔空间不能被有效利用，金属微散热器的横截面积小，热阻大。

根据本实用新型的一具体实施方式，正极焊盘、负极焊盘的顶面和微散热器的顶面之间的间距小于10微米。

当LED灯珠组装至印刷电路板时，其正极、热沉和负极分别被焊接至正极焊盘、微散热器和负极焊盘，若正极焊盘、负极焊盘的顶面和微散热器的顶面之间的差距过大，则在焊接区容易产生空洞等缺陷，导致导电或者导热不良。采用现有技术中的印刷电路板，其正极焊盘、负极焊盘的顶面和微散热器的顶面之间的间距只能控制在小于50微米的范围内，而本实用新型的印刷电路板中正极焊盘、负极焊盘的顶面和微散热器的顶面之间的间距控制在小于10微米的范围内，因此，本实用新型的印刷电路板可以减少焊接缺陷的产生。

根据本实用新型的另一具体实施方式，散热基座包括陶瓷基材和形成在陶瓷基材上、位于微散热器一侧的覆铜层。例如，散热基座为氧化铝陶瓷覆铜板或者氮化铝陶覆铜板。采用包括陶瓷基材的散热基座可以很好地提高印刷电路板的耐电压性能。

根据本实用新型的另一具体实施方式，散热基座包括铝基材和形成在铝基材上、位于微散热器一侧的覆铜层，这种散热基座兼具铝重量轻、成本低和铜散热性能好的优点，并具有良好的可加工性。

根据本实用新型的另一具体实施方式，印刷电路基板包括设置在绝缘粘结层上的图案化导电层，以及设置在绝缘粘结层和图案化导电层上的图案化阻焊层。这种方案将导电层直接设置在绝缘粘结层上，以减小印刷电路板的厚度，从而实现印刷电路板及LED照明产品的小型化；同时，该方案中微散热器具有较小的高度，热阻小，印刷电路板的散热性能更好。

优选地，导电层的厚度控制在10微米至35微米，绝缘粘结层的厚度控制在15微米至40微米，以将微散热器的高度控制在较小值。

更优选地，微散热器的高度控制为30微米至50微米。

根据本实用新型的另一具体实施方式，印刷电路基板包括设置在绝缘粘结层上的介电层、设置在介电层上的图案化导电层，以及设置在介电层和导电层上的图案化阻焊层。

为了实现上述目的，另一方面，本实用新型还提供了一种LED光源模组，其包括至少一个LED发光器件和以上任一技术方案的印刷电路板，LED发光器件设置在该印刷电路板的微散热器上。

具体的，LED发光器件为LED灯珠或者LED芯片。

以上LED光源模组中，可以在一个微散热器上设置一个或者多个LED发光器件。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的印刷电路板实施例1的结构示意图；

图2是本实用新型的印刷电路板实施例2的结构示意图；

图3是本实用新型的LED光源模组实施例1的结构示意图；

图4是本实用新型的LED光源模组实施例2的结构示意图。

具体实施方式

印刷电路板实施例1

本实施例的印刷电路板包括铜基座10、设置在铜基座10上的绝缘粘结层20、设置在绝缘粘结层20上的图案化导电层30、设置在绝缘粘结层20和导电层30上的图案化阻焊层40，以及微散热器50。

绝缘粘结层20上设置有第一通孔，阻焊层40限定有第二通孔，第一通孔和第二通孔对齐，微散热器50设置在第一通孔和第二通孔内，并与铜基座10、绝缘粘结层20和阻焊层40紧密接触。导电层30包括正极焊盘31和负极焊盘32，二者分别形成在微散热器50的两侧并与其隔离，微散热器50的顶面与正极焊盘31和负极焊盘32的顶面之间的间距为3微米。

本实施例中，铜基座10的厚度为1毫米，绝缘粘结层20的厚度为25微米，导电层30的厚度为17微米，微散热器50的高度为45微米。

本实施例中微散热器50是通过在第一通孔和第二通孔内水平喷锡(即热风整平)的方法而制备得到的，其使用的是锡占99.7wt％、铜占0.3wt％的锡铜合金，导热系数为65W/m.k。

印刷电路板实施例2

本实施例的印刷电路板包括散热基座10、设置在散热基座10上的绝缘粘结层20、设置在绝缘粘结层20上的FR4印刷电路板，以及微散热器50。FR4印刷电路板包括设置在绝缘粘结层20上的介电层60、设置在介电层60上的图案化导电层30，以及设置在介电层60和导电层30上的图案化阻焊层40。

绝缘粘结层20上设置有第一通孔，FR4印刷电路板上设置有第二通孔，第一通孔和第二通孔对齐，微散热器50设置在第一通孔和第二通孔内，并与散热基座10、绝缘粘结层20和FR4印刷电路板紧密连接。导电层30包括正极焊盘31和负极焊盘32，二者分别形成在微散热器50的两侧并与其隔离，正极焊盘31、负极焊盘32的顶面和微散热器50的顶面之间的间距小于10微米。

散热基座10包括厚度为1毫米的铝基材11和厚度为100微米的覆铜层12，且覆铜层12位于微散热器50所在的一侧。

本实施例中微散热器50同样是通过在第一通孔和第二通孔内水平喷锡(即热风整平)的方法而制备得到的，其使用的是锡占99.7wt％、铜占0.3wt％的锡铜合金，导热系数为65W/m.k。

印刷电路板实施例3

本实施例与实施例1的区别仅在于：本实施例中微散热器是通过在第一通孔和第二通孔内丝网印刷铜浆(生产厂家：Tatsuta Electric Wire&Cable Co.,Ltd.,型号：AE2217，导热系数：13.5W/m.k)的方法制备得到的。

印刷电路板实施例4

本实施例与实施例1的区别仅在于：本实施例中散热基座具有层状结构，其包括陶瓷基材和形成在陶瓷基材上、位于微散热器一侧的覆铜层。

LED光源模组实施例1

结合图1和图3所示，本实施例的LED光源模组包括印刷电路板实施例1和设置在微散热器50上的LED芯片61，其正极、负极分别通过金线62、金线63电性连接至正极焊盘31和负极焊盘32，封装透镜64形成在印刷电路板上并包覆LED芯片61、金线62和金线63。

LED光源模组实施例2

结合图1和图4所示，本实施例的LED光源模组包括印刷电路板实施例2和设置在微散热器50上的LED灯珠70，其正极71、热沉72和负极73分别焊接至正极焊盘31、微散热器50和负极焊盘32。

虽然本实用新型以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本实用新型的范围。本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的发明范围内，依照本实用新型所作的同等改进，应为本实用新型的发明范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种具有微散热器的印刷电路板，其包括：

散热基座；

设置在所述散热基座上的绝缘粘结层，其具有至少一个第一通孔；

设置在所述绝缘粘结层上的印刷电路基板，其具有至少一个第二通孔以及分别位于所述第二通孔两侧的正极焊盘和负极焊盘，所述第二通孔与所述第一通孔对齐；

其特征在于：

设置在所述第一通孔和所述第二通孔内的微散热器，其与所述散热基座和所述印刷电路基板紧密接触。

2.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述正极焊盘和负极焊盘的顶面与所述微散热器的顶面之间的间距小于10微米。

3.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述散热基座包括陶瓷基材和形成在所述陶瓷基材上、位于所述微散热器一侧的覆铜层。

4.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述散热基座包括铝基材和形成在所述铝基材上、位于所述微散热器一侧的覆铜层。

5.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述印刷电路基板包括设置在所述绝缘粘结层上的图案化导电层，以及设置在所述绝缘粘结层和所述图案化导电层上的图案化阻焊层。

6.如权利要求5所述的印刷电路板，其特征在于，所述导电层的厚度为10微米至35微米，所述绝缘粘结层的厚度为15微米至40微米。

7.如权利要求6所述的印刷电路板，其特征在于，所述微散热器的高度为30微米至50微米。

8.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述印刷电路基板包括设置在所述绝缘粘结层上的介电层、设置在所述介电层上的图案化导电层，以及设置在所述介电层和所述导电层上的图案化阻焊层。

9.一种LED光源模组，包括至少一个LED发光器件，其特征在于，所述LED光源模组还包括如权利要求1-8任一项所述的印刷电路板，所述LED发光器件设置在所述微散热器上。

10.如权利要求9所述的LED光源模组，其特征在于，所述LED发光器件为LED灯珠或者LED芯片。