线路板与散热器高效整合的大功率基板制造技术

一种线路板与散热器高效整合的大功率基板，属于电子印刷线路板与电子元件散热领域，具体公开一种将线路板与金属散热器高效整合的、散热性能更好的大功率基板。其结构包括金属散热板(1)，特征在于金属散热板(1)上涂覆导热绝缘陶瓷线路层(2)，导热绝缘陶瓷线路层(2)上设有铜箔线路(3)，铜箔线路(3)上设有焊点(5)，在金属散热板(1)表面的除焊点(5)及电子元件安装区(4)以外的区域喷涂防水绝缘漆(6)。相对现有电子元件热模式，该实用新型专利技术散热效率高，性能稳定，原材料价廉易购，适合大批量生产。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种线路板与散热器高效整合的大功率基板，属于电子印刷线路板领域电子元件散热领域，具体涉及一种将线路板与金属散热器高效整合的、散热性能更好的大功率基板。
技术介绍
大功率LED (发光二极管)灯作为新型的照明光源，具有节能、环保、使用寿命长、 低耗等优点，已经广泛应用于家庭照明、商业照明、公路照明、工矿照明等领域。目前，功率型白光LED只能将约15 25%的电能转化为光能，而剩下的能量几乎全部转化成热能。随着LED功率的增大，产热量增多，如果散热问题解决不好，将导致器件发光芯片温度过高，引发一系列问题，如加速灌封材料老化、加速芯片光衰，同时由于大量的热积累，热应力会使LED灯损坏，从而导致LED器件寿命缩短。所以，散热问题已成为大功率LED灯装封中的关键因素之一，而LED灯的其它应用如LED显示屏等也存在同样的问题，为了解决这一问题，目前采用的散热方式有以下三种一种是加装铝散热片，这种方式适合小功率的照明产品散热，温度达到吸、散热平衡后，温度基本稳定，温度不再上升，从而起到散热的效果。另一种是加装铝散热片和风扇。这种方式通常用在功率相对较大的照明产品，散热片增加风扇后，增加了空气的对流，从而起到散热效果。但这种方式体积大，有较大的噪声，风扇的寿命短，风扇坏后，如不及时更换，容易造成产品的损坏。还有一种是利用半导体制冷片在电流流过时一端制冷，一端发热的特性，将LED灯工作中产生的热量及时散发掉，其结构简单、散热效果理想。例如中国专利《一种散热结构改良的LED灯》(专利号 ZL200820050115. 1)即是利用这一特性公开了一种LED灯。然而这种结构的缺点在于，需要寻求满足工艺并性能要求的半导体制冷片，相对于比较成熟的铝片散热方式，生产成本较大，且半导体制冷片的功耗较大。关于大功率的LED路灯加装铝散热片的散热方式，目前的结构大部分是LED灯下加装铝基板，铝基板下加装金属散热片的模式，还有就是灯下设有绝缘陶瓷板，绝缘陶瓷板下添加散热片的形式。现有散热模式如图1所示，LED灯下接铝基板8，LED灯与铝基板8 之间涂覆导热硅胶9，铝基板部分包括焊接铜箔、环氧树脂或绝缘材料以及铝合金片。铝基板下再加装铝合金散热片10。铝基板8和铝合金散热片10之间涂覆有导热硅脂11。在这种模式中，LED灯所发出的热量需要经过多个层次，多种介质的传递，才能最终通过金属散热片，传导到空气中。这样热量经过多个层次，多种介质的热传递，往往造成LED灯产生的热量不能及时导出，或导出不畅甚至形成热障碍的事情比比皆是，严重影响了大功率LED 路灯的质量与寿命及工作的稳定性。事实上，与LED灯类似的电子元件，如表面贴附式元件等都使用此种散热模式。为进一步实现高效散热，可从基板的设计角度可将电路板和金属散热器进行整合。本电路板和金属散热器整合的基板，不仅可应用于LED照明设备上，同样可应用于类似于表面贴附式电子元件的使用上。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种将电路板与金属散热器进行了整合，结构简单，能够对热敏元件进行进行稳定高效散热的线路板与散热器高效整合的大功率基板。本技术解决技术问题所采用的技术方案是包括金属散热板，金属散热板表面分为电子元件安装区和线路区，电子元件安装区上固定有电子元件，其特征在于金属散热板表面的线路区上涂覆有导热绝缘陶瓷线路层，导热绝缘陶瓷线路层上覆有铜箔线路， 铜箔线路上设有焊点，在金属散热板表面的除焊点及电子元件安装区以外的区域喷涂有防水绝缘漆。所述的导热绝缘陶瓷线路层厚度为0. 1 0. 3mm。优选的，所述的导热绝缘陶瓷线路层为绝缘陶瓷胶层。优选的，所述的导热绝缘陶瓷线路层为热喷涂陶瓷粉材料。陶瓷粉可选用热喷涂工艺用的氧化铝粉、氧化铬粉、氮化铝粉或氧化锆钇粉中的一种。采用热喷涂陶瓷粉材料形成导热绝缘陶瓷线路层时，所述的导热绝缘陶瓷线路层与金属散热板之间还设有镍铬或镍铝合金粉形成的膨胀缓冲层，膨胀缓冲层厚度为 0. 05 0. 15mm。优选的，所述的铜箔线路是通过厚膜电路印刷生成的铜箔线路或直接粘合的铜箔线路。所述的电子元件可通过低温锡焊膏焊接在电子元件安装区上，焊接前，在电子元件安装区表面镀有铜膜。所述的电子元件还可通过绝缘陶瓷胶直接粘贴在电子元件安装区表面。本技术具体可采用如下制作方法制作a、依据金属散热板线路图制作喷涂模板裁切一与金属散热板大小一致的钢板， 依据金属散热板大小画出线路图，并印制于钢板上，依钢板上的线路图对钢板进行切割；b、将喷涂模板对贴于金属散热板表面上，透过喷涂模板上的切割孔将镍铬或镍铝合金粉均勻地热喷涂到金属散热板上，形成膨胀缓冲层；C、将热喷涂工艺用的陶瓷粉通过喷涂模板上的切割孔，再次均勻地喷涂于膨胀缓冲层上，制作导热绝缘陶瓷线路层；d、在丝网上制作线路图，并用厚膜电路用的可焊导电铜浆或银浆，通过丝网上的线路图均勻地印制在导热绝缘陶瓷线路层上，形成铜箔线路；e、将印制好线路的金属散热板放入烘箱内进行低温烘烤，在120 180°C下烘烤 10 25min进行固化；f、对铜箔线路上各焊点进行喷锡处理；g、避开电子元件安装区及焊点，在金属散热板上喷涂线路板用防 水绝缘漆； h、将电子元件通过低温焊锡膏焊接于电子元件安装区，其电极连接于焊点。在电子元件安装之前对电子元件安装区进行镀铜处理。本技术还可使用另一种方法制作，步骤如下a、在金属散热板的线路区上涂覆绝缘陶瓷胶或将绝缘陶瓷胶通过丝网印刷在金属散热板上，制作导热绝缘陶瓷线路层；b、静置10 15min后，将直接用铜箔刻印制作好的铜箔线路粘合于导热绝缘陶瓷线路层上；或者将绝缘陶瓷线路层在120 180°C下固化5 15min后，通过丝网再在导热绝缘陶瓷线路层上印刷一层可焊导电铜浆，形成铜箔线路；C、将粘合的铜箔线路及导热绝缘陶瓷线路层延压、整平，再在120 180°C下固化 10 15min ；对丝网印刷的可焊导电铜浆形成的铜箔线路，直接在120 180°C下固化10 25min ；d、对铜箔线路上各焊点进行喷锡处理；e、避开电子元件安装区及焊点，在金属散热板上面喷涂线路板用防水绝缘漆；f、将电子元件通过绝缘陶瓷胶粘接于电子元件安装区，其电极连接于焊点。绝缘陶瓷胶是包含树脂组分和陶瓷组分的功能材料，其具有稳定的高温绝缘性， 对压敏电子元件提供良好的绝缘保护，还具有良好的导热性能。所用绝缘陶瓷胶为市售产品，属行业内公知技术，例如本技术中使用的绝缘陶瓷胶就选用牌号为CWDRTC-10或 CC919BT的一种绝缘陶瓷胶。但是本技术中所述的绝缘陶瓷胶不仅限于此种牌号，任何具有相似性能的绝缘陶瓷胶皆可以应用于本技术中。本技术从线路板和电子元件整合的角度，设计一种线路板与散热器高效整合的大功率基板。此大功率基板，从金属散热器以及线路板的方向进行优化，既保证电子元件工作产生的热量及时散失，又保证基板各部分联系紧密。与现有技术相比，本技术的线路板与散热器高效整合的大功率基板所具有的有益效果是相对现有电子元件散热模式，该大功率基板散热效率高，性能稳定，原材料价格低廉易购，适合大批量生产。附图说明图1是现有LED灯散热方式示意图。图2是本技术的LED灯散热方式示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种线路板与散热器高效整合的大功率基板，包括金属散热板（１），金属散热板（１）表面分为电子元件安装区（４）和线路区，电子元件安装区（４）上固定有电子元件（７），其特征在于：金属散热板（１）表面的线路区上涂覆有导热绝缘陶瓷线路层（２），导热绝缘陶瓷线路层（２）上覆有铜箔线路（３），铜箔线路（３）上设有焊点（５），在金属散热板（１）表面的除焊点（５）及电子元件安装区（４）以外的区域喷涂有防水绝缘漆（６）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周波，
申请(专利权)人：周波，
类型：实用新型
国别省市：37