专利名称：高效散热电路板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于焊接发光二极管或者其它电子元件的电路板，特别 涉及一种可解决发光二极管或者其它电子元件散热问题的电路板，尤指一种 可解决发光二极管等易致热电子元件散热问题的电路板。
背秉技术
随着发光二极管(LED)科学研究的发展和封装技术的日渐成熟，发光二 极管的发光效率得以大幅度提高，大功率发光二极管的应用领域不断拓展，
发光二极管光亮度高，耗电量低，但是发光时会产生一些热，如果热量 不能充分散发出去，发光二极管的内部温度上升，将导致发光效率下降；如 果内部温度上升过高，还可能降低发光二极管的使用寿命或使其失效。
将多个发光二极管通过电路板串并联起来，就可以形成发光棒，发光棒 可以作为液晶显示器的背光源。
请参照图1、图2、图3、图4、图5，现有的发光棒的结构是在条形 的软性电路板16上间隔地排列多个贴片发光二极管18，每个贴片发光二极 管18由壳体和封装在壳体内的发光二极管晶粒组成。软性电路板16的介电 层是导热性能较差的复合材料，其正面印制有导电线路163如图5所示，印 制方法可以是电镀法、化学铜析镀法、物理铜析镀法、热压结合法等，也可 采用其它方法，请参照图2、图3，发光二极管的正、负端焊区181、 182分 别通过焊锡161、 162焊接在软性电路板16正面的导电线路163上，然后用 绝缘涂料将软性电路板16的正面的导电线路163覆盖。软性电路板16的背 面有散热板17，散热板17是一整块铝基板，铝基板通过绝缘胶粘接在电路 板的背面上。导电线路163全都集中在软性电路板16的正面，为实现发光二 极管的串并联组合，导电线路163密度很大。
上述软性电路板的主要缺点是
一、 传热路径长，容易产生积热。
绝缘胶的导热率不高，铝基板的导热率虽然较高，但铝基板的表面层很 容易氧化，氧化铝的导热率低，发光二极管产生的热量要经过电路板、绝缘 胶层才能到达铝基板，热量在不同介质之间传递，极易形成热阻，所以铝基 板与电路板整体结合面积都是热阻，使热量不能充分散发。
二、 散热面积小，针对性差，传热效果差；
各个发光二极管是通过电路板内印制的导电线路串并联在一起，导电线 路十分精细，发光二极管的热量主要由其负端产生，而与发光二极管正、负
端连接的都是极窄的导电线路，发光二极管负端的热量只能通过精细导电线 路向下传递，导电线路的面积很小，传热效果差。
三、 线路布局空间有限，导电线路密度高；热量难以散发。 软性电路板的背面完全被铝基板占据，导电线路只能布设在电路板的正
面，为提高亮度，常常需要增加设置多个发光二极管，这些发光二极管分成几 个模块进行联接，以与电源电压、电流匹配，每个模块中的发光二极管是串 联在一起，各模块之间再进行并联，这种串并联组合的结构必然使导电线路 密度大增，与发光二极管负端焊区相连的导电线路的散热就更加困难。
四、 体积大，厚度大，不利于产品小型化；
由于铝基板的厚度比电路板本身还大还重，导致背光源体积过大，重量 大，不利于液晶显示器朝轻、薄的方向发展。
五、 铝基板易脱落，产品的可靠性差；
铝基板通过绝缘胶粘接在电路板的背面上，电路板的介电层是导热性能 较差的复合材料，三者之间的热膨胀系数不同，铝基板与电路板之间容易出 现裂隙，产品的可靠性差。
六、 不利于导电线路有序合理的布设，故障率高；
由于所有的导电线路都集中电路板的正面，进行串并联时，导电线路的 疏密程度难以控制，相邻的两条导电线路如果靠得太近，则容易造成短路产 生大电流，大电流会击穿贴片发光二极管使其损坏；导电线路密集度大的地 方极易产生积热，积热会使发光二极管出现温升，轻则削弱发光亮度，重则 使发光二极管永久损坏。对于以串联形式进行电路连接的发光二极管模块， 一个发光二极管损坏，就会造成断路。
所以电路板的散热问题依然制约着发光二极管等易致热电子元件进一步 拓展应用领域。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是提供一种高效散热电路板，它体积小、重量轻、 结构简化、薄型化、散热面积大、散热效果极佳，可以显著提高产品的可靠 性和使用寿命。
本实用新型的另一个目的是提供一种高效散热电路板，它配置灵活，通 用性好，适用范围广，电路布局整齐有序，便于多模块进行级联组合，从而 与电源电压、电流相匹配。
本实用新型的目的是这样实现的
一种高效散热电路板，具有长条形的介电层和多个用于焊接电子元件的 焊盘组，其特征在于所述焊盘组敷设在介电层的正表面，每个焊盘组由多 个间隔排列的金属导体焊盘构成，相邻两焊盘之间有横向的绝缘隔离带，绝 缘隔离带的宽度小于电子元件的正、负端焊区之间的跨度，介电层的背表面 敷设有正极焊片和负极焊片，正极焊片和负极焊片纵向铺满介电层的背表面，
正极焊片和负极焊片之间有狭长的绝缘隔离带，每个焊盘组中的第一个焊盘 和最后一个焊盘上开有通孔，该通孔贯穿所述介电层，该通孔的孔壁有导电 镀层，该导电镀层将所述焊盘与正极焊片或负极焊片电气连通。
所述介电层的正表面的端部敷设有用于焊接外部导线的端子盘，该端子 盘上开有通孔，该通孔贯穿所述介电层，该通孔的孔壁有导电镀层，该导电 镀层将所述端子盘与正极焊片或负极焊片电气连通。
所述每个焊盘组中的第一个焊盘上的通孔与最后一个焊盘上的通孔的位 置交错，分别位于介电层中心线的两侧。
所述每个焊盘组中的最后一个焊盘上的通孔与相邻的焊盘组中的第一个 焊盘上的通孔的位置交错，分别位于介电层中心线的两侧。
所述焊盘的宽度与介电层的宽度对应一致。
所述正极焊片的面积小于负极焊片的面积。
所述介电层为B —三氮树脂板材、酚醛树脂板材、环氧树脂板材、聚亚 醯胺树脂板材、聚四氟乙烯板材中的一种。
所述介电层由铝板构成，该铝板的表面敷设有绝缘涂层。 所述端子盘有一个，该端子盘敷设在介电层正表面的一端。 所述端子盘有两个，该两个端子盘分别敷设在介电层正表面的两端。 本实用新型有以下积极有益效果-
一、 传热路径短；
本产品将精细的导电线路改成了整片的焊盘和焊片，不需要额外增加使 用起散热作用的铝基板，由焊盘和焊片直接向周围空气散热，传热路径短， 不容易产生积热，焊盘导热率高，使发光二极管热量能得到充分散发。
二、 散热面积大，针对性好，传热效果好；
发光二极管的热量主要由其负端产生，本产品中，与发光二极管负端连 接的是很宽的焊盘和负极焊片，散热面积很大，传热效果好。
三、 电路布局空间加大，热量易于散发。
本产品的背面没有被铝基板占据,起串联作用的焊盘布置在介电层的正 面，起并联作用的正、负极焊片布置在介电层的背面,焊盘上开有通孔，通孔 的孔壁有导电镀层，从而将正面的电路与背面的电路导通，这种布局方案可 满足各个焊盘组内各发光二极管负端的散热需求，也可满足电路总负极的散 热需求，不易产生积热。
四、 体积小，厚度薄，利于产品小型化；
本产品不需要额外增加使用起散热作用的铝基板，电路板的宽、厚尺寸 小，重量轻，有利于液晶显示器朝轻、薄的方向发展。
五、 结构简化，制作工艺简单。成本低，
本产品不需要额外增加使用起散热作用的铝基板，结构牢画，杜绝了铝 基板脱落影响散热的问题，可靠性得到显著提高。
六、 有利于导电线路有序合理的布设，故障率低；
本产品的电路布局方案是:将多个发光二极管是分成几个模块进行联接，每个模块对应一个焊盘组，每个模块中的各个发光二极管通过焊盘组中的焊 盘串联在一起，各模块之间再通过正、负极焊片进行并联，起串联作用的焊 盘布置在介电层的正面，起并联作用的正、负极焊片布置在介电层的背面,焊 盘上开有通孔，通孔的孔壁有导电镀层，从而将正面的电路与背面的电路导 通。这种布置方式结构合理，配置灵活，通用性好，适用范围广，电路布局 整齐有序，便于多模块进行级联组合，从而与电源电压、电流相匹配。
图1是用现有软性电路板制成的发光棒的结构示意图。
图2是图1中A局部的发光二极管与软性电路板的焊接结构示意图。
图3是图2中的发光二极管的后视图。
图4是图1的正视图。
图5是图1的俯视剖视图。
图6是本实用新型的结构示意图。
图7是图6的仰视图。
图8是图7的局部放大图。
图9是用本实用新型电路板制成的发光棒的结构示意图。
图10是图9所示发光棒的电路原理图。
图11是图9中第一焊盘组与发光二极管焊接的结构示意图。
图12是图11的侧视图。
图13是本实用新型电路板的外部接线图。
图14是图13的仰视图。
图15是本实用新型电路板进行级联组合时的外部接线图。
具体实施方式
图中标号 l焊盘组
163导电线路
181正端焊区
2焊盘组
21焊盘
24发光二极售
3焊盘组
111通孔 12焊盘
141正端焊区 151正端焊区 161焊锡 17散热板 182负端焊区
211通孔 22焊盘
25发光二极管
13焊盘 131通孔 142负端焊区 152负端焊区
162焊锡 18发光二极管 19外接导线
23焊盘 26外接导线
20外接导线
231通孔 27外接导线
管管板
极极路
二 二电
盘光光性
焊发发软
14 5 6
31焊盘
34发光二极管
5端子盘
6绝缘隔离带
9绝缘隔离带
101焊锡
311通孔
511通孔 7正极焊片 IO介电层 102焊锡
32焊盘 35发光二极管
103焊锡
33焊盘 4端子盘
8负极焊片
331通孔 431通孔
104焊锡
请参照图6、图7、图8，本实用新型是一种高效散热电路板，具有长条 形的介电层10和三个用于焊接发光二极管或其它电子元件的焊盘组。
三个焊盘组1、 2、 3都敷设在介电层10的正表面，焊盘组1由三个间隔 排列的金属导体焊盘ll、 12、 13构成；焊盘组2由三个间隔排列的金属导体 焊盘21、 22、 23构成；焊盘组3由三个间隔排列的金属导体焊盘31、 32、 33构成；相邻两焊盘之间有空隙，该空隙构成横向的绝缘隔离带6，绝缘隔 离带6的宽度小于发光二极管正、负端焊区之间的跨度。
请参照图6、图7，介电层10的背表面敷设有正极焊片7和负极焊片8， 正极焊片7和负极焊片8纵向铺满介电层10的背表面，正极焊片7和负极焊 片8之间有狭长的绝缘隔离带9。
请参照图5，焊盘组1中的第一个焊盘11和最后一个焊盘13上分别开有 通孔lll、 131，焊盘组2中的第一个焊盘21和最后一个焊盘23上分别开有 通孔211、 231，焊盘组3中的第一个焊盘31和最后一个焊盘33上分别开有 通孔311、 331。
上述各通孔lll、 131、 211、 231、 311、 331都向下贯穿介电层10。 通孔111的孔壁有导电镀层，该导电镀层将焊盘11与负极焊片8电气连 通。通孔131的孔壁有导电镀层，该导电镀层将焊盘13与正极焊片7电气连 通。通孔211的孔壁有导电镀层，该导电镀层将焊盘21与负极焊片8电气连通。
通孔231的孔壁有导电镀层，该导电镀层将焊盘23与正极焊片7电气连 通。通孔311的孔壁有导电镀层，该导电镀层将焊盘31与负极焊片8电气连 通。通孔331的孔壁有导电镀层，该导电镀层将焊盘33与正极焊片7电气连 通。
介电层10的左端部敷设有用于焊接外部导线的端子盘5，端子盘5上开 有通孔511，通孔511的孔壁有导电镀层，该导电镀层将端子盘5与负极焊 片8电气连通。导电镀层的材质可以是金、银、铜、锡、镍、碳墨。端子盘 5与相邻焊盘33之间有空隙，该空隙形成绝缘隔离带6。
介电层10的右端部敷设有用于焊接外部导线的端子盘4，端子盘4上开 有通孔431，通孔431的孔壁有导电镀层，该导电镀层将端子盘4与正极焊 片7电气连通。导电镀层的材质可以是金、银、铜、锡、镍、碳墨。端子盘 4与相邻焊盘11之间有空隙，该空隙形成绝缘隔离带6。
焊盘组1中的第一个焊盘11上的通孔111与最后一个焊盘13上的通孔131的位置交错，分别位于介电层10纵向中心线的两侧。
焊盘组2中的第一个焊盘21上的通孔211与最后一个焊盘23上的通孔 231的位置交错,分别位于介电层10纵向中心线的两侧。
悍盘组3中的第一个焊盘31上的通孔311与最后一个焊盘33上的通孔 331的位置交错，分别位于介电层10纵向中心线的两侧。
焊盘组1中最后一个焊盘13上的通孔131与相邻的焊盘组2中的第一个 焊盘21上的通孔211的位置交错，分别位于介电层IO纵向中心线的两侧。
焊盘组2中的最后一个焊盘23上的通孔231与相邻的焊盘组3中的第一 个焊盘31上的通孔311的位置交错，分别位于介电层10纵向中心线两侧。
上述各通孔位置交错的目的是为了与介电层10背面的正、负极焊片进行 配合，图9所示实施例中，发光二极管14、 15组成了一个串联模块，发光二 极管24、 25组成了一个串联模块，发光二极管34、 35组成了一个串联模块， 该三个串联模块相互并联，其电路原理图如图10所示。
请参照图7、图8，介电层10背表面布置有正极焊片7和负极焊片8， 正极焊片7的面积小，宽度窄，只要符合电源电压、电流的需求即可，其余 面积全部供负极焊片8使用。发光二极管的热量是由负端焊区产生，加大负 极焊片8的面积可以在热量产生之初即迅速的大量散热。为增大负极焊片8 的面积，负极焊片8是纵向延伸铺满介电层10的背表面，负极焊片8与正极 焊片7之间有狭长的空隙，该空隙形成绝缘隔离带9，为了实现上述三个串 联模块相互并联，通孔131、 231、 331都与正极焊片7连通，通孔21K 311 都与负极焊片8连通。为了与介电层10背表面的正极焊片7、负极焊片8进 行配合，上述各通孔位置是交错排列的。
请参照图9、图11、图12，发光二极管14的负端焊区142通过焊锡101 焊接在焊盘11上，发光二极管14的正端焊区141通过焊锡102焊接在焊盘 12上，发光二极管15的负端焊区152通过焊锡103焊接在焊盘12上，发光 二极管15的正端焊区151通过焊锡104焊接在焊盘13上，发光二极管14、 15通过焊盘11、 12、 13串联在一起。
同理，发光二极管24的负端焊区通过焊锡焊接在焊盘21上，发光二极 管24的正端焊区通过焊锡焊接在焊盘22上，发光二极管25的负端焊区通过 焊锡焊接在焊盘22上,发光二极管25的正端焊区通过焊锡焊接在焊盘23上， 发光二极管24、 25通过焊盘21、 22、 23串联在一起。
发光二极管34的负端焊区通过焊锡焊接在焊盘31上，发光二极管34的 正端焊区通过焊锡焊接在焊盘32上，发光二极管35的负端焊区通过焊锡焊 接在焊盘32上，发光二极管35的正端焊区通过焊锡焊接在焊盘33上，发光 二极管34、 35通过焊盘31、 32、 33串联在一起。
为增大散热面积，各焊盘ll、 12、 13、 21、 22、 23、 31、 32、 33的宽度 与介电层10的宽度接近一致。
本产品的电路板根据需要可以在一端设置端子盘4或端子盘5，也可在 两端同时设置端子盘4、 5，以方便进行级联组合。
请参照图13、图14，实施时,在通孔331上焊接外部导线19，在通孔511 上焊接外部导线20，将外部导线19、 20分别与电源正、负极连接，就构成 了发光棒。
本产品的电路板也可以方便的进行级联组合，请参照图15，实施时，在 第一块电路板的通孔331上焊接外部导线19，在通孔511上焊接外部导线20， 将外部导线19、 20分别与电源正、负极连接，将第一块电路板的通孔lll与 第二块电路板的通孔431用外部导线26连接，将第一块电路板的通孔431与 第二块电路板的通孔111用外部导线27连接，就构成了组合式的发光棒。
介电层10可采用B —三氮树脂(Bismaleimide Trigzine简称BT) 板材。板材的厚度可依据长度和宽度的改变而成正比的增厚或减薄。
介电层10可采用酚醛树脂(Phonetic)板材，板材的厚度可依据长度 和宽度的改变而成正比的增厚或减薄。
介电层10可采用环氧树脂(Epoxy)板材，板材的厚度可依据长度和 宽度的改变而成正比的增厚或减薄。
介电层IO可采用聚亚醯胺树脂(Polyamide)板材，板材的厚度可依 据长度和宽度的改变而成正比的增厚或减薄。
介电层10可采用聚四氟乙烯(Polytetrarfluorethylene，简称PTFE 或称TEFLON)板材，板材的厚度可依据长度和宽度的改变而成正比的增厚或 减薄。
介电层10可采用铝板，该铝板的表面敷设有绝缘涂层，铝板的厚度可 依据长度和宽度的改变而成正比的增厚或减薄。
本实用新型热阻小，散热面积大、散热通道外露，散热效果好，可以轻 松地突破大功率LED发热问题对照明光源设计的限制，将温升对大功率LED 的^面影响降到最低程度，本产品可应用于发光二极管或其它易产生热的电 子元件。
权利要求1.一种高效散热电路板，具有长条形的介电层和多个用于焊接电子元件的焊盘组，其特征在于所述焊盘组敷设在介电层的正表面，每个焊盘组由多个间隔排列的金属导体焊盘构成，相邻两焊盘之间有横向的绝缘隔离带，绝缘隔离带的宽度小于电子元件的正、负端焊区之间的跨度，介电层的背表面敷设有正极焊片和负极焊片，正极焊片和负极焊片纵向铺满介电层的背表面，正极焊片和负极焊片之间有狭长的绝缘隔离带，每个焊盘组中的第一个焊盘和最后一个焊盘上开有通孔，该通孔贯穿所述介电层，该通孔的孔壁有导电镀层，该导电镀层将所述焊盘与正极焊片或负极焊片电气连通。
2. 如权利要求l所述的高效散热电路板，其特征在于所述介电层的正 表面的端部敷设有用于焊接外部导线的端子盘，该端子盘上开有通孔，该通 孔贯穿所述介电层，该通孔的孔壁有导电镀层，该导电镀层将所述端子盘与 正极焊片或负极焊片电气连通。
3. 如权利要求l所述的高效散热电路板，其特征在于所述每个焊盘组 中的第一个焊盘上的通孔与最后一个焊盘上的通孔的位置交错，分别位于介 电层中心线的两侧。
4. 如权利要求l所述的高效散热电路板，其特征在于所述每个焊盘组 中的最后一个焊盘上的通孔与相邻的焊盘组中的第一个焊盘上的通孔的位置 交错，分别位于介电层中心线的两侧。
5. 如权利要求l所述的高效散热电路板，其特征在于所述焊盘的宽度 与介电层的宽度对应一致。
6. 如权利要求l所述的高效散热电路板，其特征在于所述正极焊片的 面积小于负极焊片的面积。
7. 如权利要求l所述的高效散热电路板，其特征在于所述介电层为B 一三氮树脂板材、酚醛树脂板材、环氧树脂板材、聚亚醯胺树脂板材、聚四 氟乙烯板材中的一种。
8. 如权利要求l所述的高效散热电路板，其特征在于所述介电层由铝 板构成，该铝板的表面敷设有绝缘涂层。
9. 如权利要求2所述的高效散热电路板，其特征在于所述端子盘有一 个，该端子盘敷设在介电层正表面的一端。
10. 如权利要求2所述的高效散热电路板，其特征在于所述端子盘有 两个，该两个端子盘分别敷设在介电层正表面的两端。
专利摘要一种高效散热电路板，具有长条形的介电层和多个用于焊接电子元件的焊盘组，焊盘组敷设在介电层的正表面，每个焊盘组由多个间隔排列的金属导体焊盘构成，相邻两焊盘之间有横向的绝缘隔离带，绝缘隔离带的宽度小于电子元件的正、负端焊区之间的跨度，介电层的背表面敷设有正极焊片和负极焊片，正极焊片和负极焊片铺满介电层的背表面，正极焊片和负极焊片之间有的绝缘隔离带，每个焊盘组中的第一个焊盘和最后一个焊盘上开有通孔，该通孔的孔壁有导电镀层，导电镀层将焊盘与正极焊片或负极焊片电气连通。本产品体积小、重量轻、结构简化、薄型化、散热面积大、散热效果极佳，而且配置灵活，通用性好，电路布局整齐有序，便于多模块进行级联组合。
文档编号H05K1/18GK201063971SQ20072015435
公开日2008年5月21日 申请日期2007年5月18日 优先权日2007年5月18日
发明者黄虎钧 申请人:黄虎钧