专利名称：交流led光源用散热基板的制作方法
技术领域：
本发明涉及印刷电路板，尤其涉及一种交流LED光源用散热基板结构， 属于印刷电路板技术领域。
背景技术：
在封装技术的发展中，功能提升及縮小化造成发热密度越来越高， 一些 LED产品只靠封装设计已无法散去足够的热，必须藉由PCB的设计来加强散 热功能。目前一般的散热材料所使用的散热片基材(如民用高端电子器件、 LED用芯片材料、工业装置用换热器等)几乎都是铝合金，但铝并不是导热系 数最高的金属。金和银的导热性能比较好，但缺点就是价格太高。纯铜散热效 果次之，但铜片除了造价高之外，重量大、不耐腐蚀等，当铜一旦发生氧化， 其导热和散热性能将会大大下降，导致温度过高，增加了 LED失效的可能 性，造成LED光衰加剧、寿命縮短。
现阶段交流LED光源有一个缺点就是有触电的风险，对于高电压来说 (即高于36V的交流电压为非安全电压)对LED光源的散热基板要求更加严 格，绝缘性能及其它电气性能的好坏，决定了 LED的寿命及对人体或周围环 境的是否安全，故交流LED光源如果要应用在LED照明灯具上，应避免金属 鳍片的裸露。而常规的铝基印制板性能和结构无法满足要求， 一但绝缘失效， 后果严重。随着LED科学研究的不断发展和芯片工艺生产水平的不断提升， 大功率交流LED封装技术日臻成熟，发光效率得以大大提高，其应用领域不
4断拓展。因此，如何选择印刷电路板材料绝缘及散热研究已成为目前基板设计 的一个重要方向。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种交流LED光源 用散热基板，利用石墨层平面纹理状的高热传导性，降低发热点的温度、从而 提高交流LED光源的散热性和绝缘安全性。
本发明的目的通过以下技术方案来实现
交流LED光源用散热基板，由下向上依次包括底层、绝缘层和导电层， 绝缘层用于承受机械及热应力，导电层设于绝缘层上表面且分布有导电线路及 电极焊盘，该散热基板设有固定槽，所述固定槽自上而下透过导电层和绝缘层 直达底层，LED光源设在固定槽内，其特征在于所述底层含有具有尺寸稳定 性及散热性的石墨层，所述LED光源的热沉穿过固定槽底部与该石墨层相接 触，热沉的四周与石墨层及绝缘层的绝缘介质相贴合。
进一步地，上述的交流LED光源用散热基板，其中，所述底层即为石墨 层；或者，所述底层为金属基或非金属基导热基材，石墨层嵌设于该导热基材 之中，其位置与固定槽的分布相对应。
更进一步地，上述的交流LED光源用散热基板，其中，所述石墨层的厚 度大于lmm，其横截面形状为任意几何结构或非几何结构。
更进一步地，上述的交流LED光源用散热基板，其中，所述导电层的导 电线路为铺设在绝缘层上表面的金属铜线，且电极焊盘接设有用金、银、钯制 成的导电接点；电源电极焊盘局部涂设铟金合金或金锡合金。
更进一步地，上述的交流LED光源用散热基板，其中，所述绝缘层的绝缘介质为环氧玻纤布粘结片或环氧树脂聚合物。再进一步地，上述的交流LED光源用散热基板，其中，该散热基板为共用一个底层的双面板，所述底层的上下侧分别设置相对独立的绝缘层和导电层；尤其是，所述散热基板为双面板，上下两侧的固定槽及LED光源错位排 布，并且，在每一处LED光源安装部位，底层的另一面裸露。 实施本发明的技术方案，其有益效果体现在(1) 选用石墨材料具有比铝材料更好的导热性，石墨的热传导率超过 370W/mK，重量也比铜轻70%，以保持散热器的轻便，散热器通过将热量均 匀分布在二维平面来达到散热的目的；(2) 交流LED光源用散热基板结构的热膨胀率小，具有优异的散热性 能，其散热效果卓越；原材料厚度方向的热膨胀系数差异小，受热基材膨胀变 化差异小，避免铜线路和金属化孔间断裂而造成破坏；(3) 抗热应力性强石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不 致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹及应力突变；(4) 石墨材料基板具有高机械强度和韧性，在石墨基板上可实现大面积 的印制板的制造，能够有效地克服导电层、基板之间因不同膨胀系数而引起的 应力效应，可承受钻孔、冲剪、切割、蚀刻等加工；(5) 电磁屏蔽性能良好，石墨基板可充当屏蔽板，起到屏蔽电磁波的作 用，对于交流电的谐波具有屏蔽效果，在改善电子兼容性方面具有较广阔的应 用前景；(6) 防静电性能较好，石墨材质本身，能够有效扩散静电，防止静电击 穿电器元件。为使本发明的技术特征及应用后的有益效果更清楚、易于理解，以下结合 本发明一优选实施例及其附图对本发明作进一歩地详细说明。
图1是本发明LED光源用散热基板的一种实施例的结构示意图； 图2是本发明LED光源用散热基板的另一种实施例的结构示意图； 图3是本发明LED光源用散热基板的又一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
实施例一如图1所示的本发明LED光源用散热基板的结构示意图可见，本发明设 计并提供一种以石墨作为散热座层的交流LED光源用散热基板。该散热基板 的基本结构分为三层，如图1所示，包括LED光源1、导电层2、绝缘层3及 底层4。其中导电层2上分布有导电线路以及电源电极焊盘21。中间绝缘层3 的绝缘介质一般采用高导热的环氧玻纤布粘结片或者特殊的高导热环氧树脂聚 合物；热阻小、粘结性能优良、具有抗热老化的能力，并且能够承受机械及热 应力。底层导热层为高导热的石墨层4，具有很强的尺寸稳定性和机械加工性 能及优良的散热性。LED光源1嵌入在散热基板固定槽6内，LED光源1的热 沉11直接与石墨层4表面紧密接触，热沉11的四周与中间绝缘层3的绝缘介 质紧密贴合，构成三层结构的基板结构。其中，该作为底层的石墨层4，其厚度大于lmm，其形状为平面板材，也 可以柱形、菱形、方形或其他形状，只要可以与LED光源1热沉座层匹配即 可。该散热基板的中间绝缘层3的绝缘介质一般采用高导热的环氧玻纤布粘结 片或者特殊的高导热环氧树脂聚合物。制作时，石墨的材料表面需要采用机械 和化学方法进行预处理，经过去油和水洗，形成清洁平整的平面；通常采用厚 度为100 100(Vm的高导热的环氧玻纤布粘结片或者特殊的高导热环氧树脂聚 合物，配置原料板材树脂胶液，然后将进行压制粘结片，基材的压制过程大体 分成升温、保温和降温三个阶段。最后，对表面先进行机械和化学方法预处 理，形成光洁平整的平面，然后铺覆薄薄一层的环氧玻璃布，再涂复一层特殊 的聚合物构成高导热的环氧玻纤布粘结片板材。完成了底层与绝缘层3的制造工序，即可在其外层加工导电层，并布置导电线路，采用机械、超声波或者化学方法对上述半成品层材表面进行预处理，去油污、毛刺，杂质，形成清洁平整的绝缘层；在绝缘层的外面全部覆盖导电 层，再在导电层上面蚀刻制作导电线路；或者在绝缘层的外面局部涂覆防护 膜，再通过溅射或蒸镀的方法直接制作导电线路。其中，该导电层2的导电线 路采用金属铜来制作。但是，根据印刷电路板的应用需求，电极焊盘21还可 以使用或在铜层上辅助使用金、银、钯等金属来制作导电线路；电极焊盘21 的局部还涂有铟金合金或者金锡合金。除上述单导电层的基板结构外，本发明的交流LED光源用散热基板的结 构还可为双面板，在底层的下面也可设有导电层及LED光源。实施例二如图2所示的是上述交流LED光源用散热基板结构另一种结构组合方 式，此基板结构可以以石墨为导热材料，嵌入在其它金属基或非金属基的导热 基材5中，组成混合导热结构的座层，石墨层位于LED光源1的热沉正下方，石墨壁与其它金属基或非金属基的导热基材5过孔壁充分接触，热量沿两 侧壁均匀传递，通过将热量均匀分布在二维平面来达到散热的目的。 实施例三除上述单导电层的基板结构外，本发明的交流LED光源用散热基板的结 构还可为双面板，在底层的下面也可设有导电层及LED光源。如图3所示的是上述交流LED光源用散热基板结构又一种结构组合方 式，此基板结构与实施例一相近似，均是采用石墨层4作为该散热基板的座 层。所不同的是，在石墨层相对于上层LED光源的另一侧错位设置有固定槽 6、绝缘层3、导电层2及LED光源。所形成错位使得对应每一个LED光源的 散热基板另一面石墨层为裸露状，从而能够更好地取得散热效果。综上所述，交流LED光源用散热基板具有良好的导热性能、电气绝缘性 能和机械加工性能。可以取代了传统的铝基板、铜基板；同时，大幅度提高 LED光源1的导热效果，相对于金属导热，不仅绝缘性能好，且有更好的电子 辐射屏蔽作用，提高了产品可靠性和稳定性，延长了产品的使用寿命，广泛应 用于电子器件的热传递介质，提高工作效率。当然，以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何 限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保 护范围之内。
权利要求
1.交流LED光源用散热基板，由下向上依次包括底层、绝缘层和导电层，绝缘层用于承受机械及热应力，导电层设于绝缘层上表面且分布有导电线路及电极焊盘，该散热基板设有固定槽，所述固定槽自上而下透过导电层和绝缘层直达底层，LED光源设在固定槽内，其特征在于所述底层含有具有尺寸稳定性及散热性的石墨层，所述LED光源的热沉穿过固定槽底部与该石墨层相接触，热沉的四周与石墨层及绝缘层的绝缘介质相贴合。
2. 根据权利要求1所述的交流LED光源用散热基板，其特征在于所述 底层即为石墨层。
3. 根据权利要求1所述的交流LED光源用散热基板，其特征在于所述 底层为金属基或非金属基导热基材，石墨层嵌设于该导热基材之中，其位置与 固定槽的分布相对应。
4. 根据权利要求1或2或3所述的交流LED光源用散热基板，其特征在 于所述石墨层的厚度大于lmm，其横截面形状为任意几何结构或非几何结 构。
5. 根据权利要求1或2或3所述的交流LED光源用散热基板，其特征在 于所述导电层的导电线路为铺设在绝缘层上表面的金属铜线，且电极焊盘接 设有用金、银、钯制成的导电接点；电源电极焊盘局部涂设铟金合金或金锡合 金。
6. 根据权利要求1或2或3所述的交流LED光源用散热基板，其特征在 于所述绝缘层的绝缘介质为环氧玻纤布粘结片或环氧树脂聚合物。
7. 根据权利要求1或2或3所述的交流LED光源用散热基板，其特征在于该散热基板为共用一个底层的双面板，所述底层的上下侧分别设置相对独 立的绝缘层和导电层。
8.根据权利要求7所述的交流LED光源用散热基板，其特征在于所述 散热基板为双面板，上下两侧的固定槽及LED光源错位排布，并且，在每一 处LED光源安装部位，底层的另一面裸露。
全文摘要
本发明公开了一种交流LED光源用散热基板，包括底层、设于底层上能够承受机械及热应力的绝缘层、设于绝缘层上表面且分布有导电线路及电极焊盘的导电层，以及嵌设在散热基板固定槽内的LED光源，其特征在于所述底层为具有尺寸稳定性及散热性的石墨层，或当底层为常规导热基材时在正对于LED光源热沉下方的底层嵌设有石墨层，并且所述LED光源的热沉穿过固定槽底部与石墨层表面相接触，热沉的四周与绝缘层的绝缘介质相贴合，构成三层结构的散热基板。本发明能有效解决印刷电路板的导热性能、电气绝缘性能和机械加工性能，广泛应用于电子器件的热传递介质，提高工作稳定性。
文档编号F21V19/00GK101660728SQ20091018278
公开日2010年3月3日 申请日期2009年9月7日 优先权日2009年9月7日
发明者孙建国 申请人:南京汉德森科技股份有限公司