一種可焊接型led基板的制作方法
【專利摘要】一種可焊接型LED基板，包括有LED光源、基板，基板表面熱噴涂有一金屬層，LED光源焊接在所述的金屬層上。所述的基板可以為外殼底部、平面的板材或帶有散熱鰭片的散熱器。本實(shí)用新型的有益效果：在專利技術(shù)上，采用LED光源直接焊接的方式，固定在散熱器的金屬層上，相對于現(xiàn)有導(dǎo)熱膠填充的機(jī)械接觸，不僅減少了鋁基板的熱傳導(dǎo)中間過渡，而且光源焊接后的強(qiáng)度更高，穩(wěn)定性更好，金屬層材料一般采用銅等高導(dǎo)熱率可焊接的金屬，LED光源焊接后能直接通過支架傳遞給金屬層，再由金屬層快速將熱量傳遞給散熱器，進(jìn)行散熱，從而最大程度的減少熱阻，提高導(dǎo)熱效率，減少LED光源的光衰減。
【專利說明】一種可焊接型LED基板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種新型LED基板，尤其是一種表面可直接焊接LED光源的基板。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)作為國際公認(rèn)的第四代綠色照明光源，具有節(jié)能、環(huán)保、無輻射、使用壽命長、響應(yīng)速度快、抗沖擊等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，隨著LED性能的不斷提升，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，光源的應(yīng)用功率也不斷提高，隨之產(chǎn)生的發(fā)熱量也大幅提升。由于LED產(chǎn)生的熱量，尤其是功率型LED光源，或多光源同時(shí)應(yīng)用時(shí)，熱量集中且持續(xù)產(chǎn)熱，因此對于光源散熱有苛刻的要求，這不僅直接影響到LED光源的光衰減，而且關(guān)系到LED應(yīng)用產(chǎn)品(燈具)整體的穩(wěn)定性和使用壽命。
[0003]目前，對于LED光源的散熱處理，一般是將LED光源，采用機(jī)械接觸的方式，固定在LED鋁基板上，形成光源模組后，再固定在散熱器上，通過散熱器的散熱鰭片進(jìn)行散熱。如專利申請?zhí)枮?00710042990.5的大功率LED道路照明燈專利中，包括有至少一個(gè)大功率LED燈頭，散熱器，其中大功率LED燈頭固定于散熱器上，大功率LED燈頭包括燈頭底座、鋁基板、透鏡，所述的燈頭底座的上表面設(shè)有凹槽，鋁基板上綁定有數(shù)個(gè)功率為IW或3W的大功率LED芯片，大功率LED燈頭具有20W?40W的功率，該鋁基板固定于凹槽內(nèi)，透鏡固定于鋁基板的上方。
[0004]該專利通過將LED光源固定在鋁基板上，一方面在鋁基板上可以制作電氣線路分布，從而直接連接各個(gè)光源，形成光源模組，電氣性能和穩(wěn)定性較高；另一方面在進(jìn)行批量加工和生產(chǎn)時(shí)，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、便于組裝生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。但是，在LED光源的傳散熱性能上，該技術(shù)也有較大不足。一方面采用機(jī)械方式固定LED光源，無法做到結(jié)合面的完全平整，一般需采用導(dǎo)熱膏涂敷的方法，來填充空隙，但是導(dǎo)熱膏的導(dǎo)熱系數(shù)較小，相對于金屬焊接，熱阻仍然較大；另一方面，LED光源的熱量先通過支架傳遞給鋁基板，再由鋁基板將熱量傳遞給散熱器，熱量需要兩次傳遞，相對于一次傳熱，即將LED光源直接傳遞給散熱器，由散熱器的散熱鰭片直接進(jìn)行散熱，其熱阻仍然較大，傳熱效率差，將導(dǎo)致散熱效果不理相實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型針對上述不足，以及現(xiàn)有鋁合金散熱器難以直接焊接LED光源的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，具有良好傳熱能力的新型LED基板。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采取的措施是:一種可焊接型LED基板，包括有LED光源、基板，基板表面熱噴涂有一金屬層，LED光源焊接在所述的金屬層上。
[0007]所述的基板可以為外殼底部、平面的板材或帶有散熱鰭片的散熱器。
[0008]所述的熱噴涂工藝采用電弧噴涂，或等離子噴涂。
[0009]所述的金屬層為可焊接材料，包含有銅、鉛、錫、銀中的一種或多種。
[0010]所述的焊接方式采用錫膏焊接，加熱臺(tái)，回流焊，超聲波焊接中的一種或多種。
[0011]所述的金屬層厚度為0.05?0.5mm。
[0012]一種可焊接型LED基板的制作工藝，首先在基板表面熱噴涂有金屬層，然后LED光源通過焊接工藝固定在金屬層上。
[0013]所述的熱噴涂采用電弧噴涂工藝或等離子噴涂工藝。
[0014]所述的焊接工藝采用錫膏焊接，加熱臺(tái)，回流焊，超聲波焊接中的一種或多種。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果:
[0016]在思維方式上，本專利完全顛覆了傳統(tǒng)的鋁基板焊接光源，再固定在散熱器的現(xiàn)有技術(shù)，直接將LED光源直接焊接在散熱器上，雖然該技術(shù)的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)易于叫人理解、但是從LED行業(yè)中下游的應(yīng)用領(lǐng)域來說，將實(shí)現(xiàn)LED光源傳散熱技術(shù)的變革，推動(dòng)LED半導(dǎo)體照明的推廣和普及，具有重大的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)效益。
[0017]在專利技術(shù)上，采用LED光源直接焊接的方式，固定在散熱器的金屬層上，相對于現(xiàn)有導(dǎo)熱膠填充的機(jī)械接觸，不僅減少了鋁基板的熱傳導(dǎo)中間過渡，而且光源焊接后的強(qiáng)度更高，穩(wěn)定性更好，金屬層材料一般采用銅等高導(dǎo)熱率可焊接的金屬，LED光源焊接后能直接通過支架傳遞給金屬層，再由金屬層快速將熱量傳遞給散熱器，進(jìn)行散熱，從而最大程度的減少熱阻，提高導(dǎo)熱效率，減少LED光源的光衰減。
[0018]在生產(chǎn)工藝上,一方面，金屬層米用熱噴涂方式熱結(jié)合在基板表面，不僅具有結(jié)合強(qiáng)度高，高溫下不易脫落等技術(shù)優(yōu)勢，而且熱噴涂設(shè)備簡單，噴涂金屬材料無特殊要求，可人工或自動(dòng)操作，生產(chǎn)效率及良品率高，不受外界條件影響等。另一方面，在LED光源的焊接方式上，采用回流焊等現(xiàn)有成熟的焊接工藝，極易實(shí)現(xiàn)光源在金屬層上的批量焊接。因此，本專利技術(shù)，該技術(shù)不僅在傳導(dǎo)熱性能上能夠得到大幅提升，而且生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)效率高，整體成本較低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施例示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施例的剖面示意圖。
[0021]圖3為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選實(shí)施例示意圖；
[0022]圖4為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選實(shí)施例的剖面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但不作為本實(shí)用新型的限定。
[0024]實(shí)施例1
[0025]如圖1、圖2所示，本實(shí)施例主要由LED光源1、金屬層2、基板3、PCB板4等部件組成。其中，在基板3的表面熱噴涂有金屬層2，金屬層2和基板3的表面安裝PCB板4，PCB板4的中間設(shè)置有眾多的開孔，孔徑略大于LED光源I的支架大小，LED光源I安裝在PCB板4的開孔內(nèi)，并焊接在金屬層2上，LED光源I的兩端引腳則焊接在PCB板4上，與PCB板4上的電路分布形成連接。
[0026]金屬層2在噴涂的過程中，對于基板3表面熱噴涂位置的選擇，可以采取局部定點(diǎn)噴涂或是全部噴涂。采用全部熱噴涂，一方面不需要制作夾具等輔助配件，可以直接噴涂操作，另一方面焊接LED光源I后，由于噴涂的金屬層2具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，以比較常用的銅為例，其導(dǎo)熱系數(shù)可以達(dá)到400W/mK左右，全部噴涂在基板3的光源安裝面，能更加有利于熱量的傳遞。采用局部定點(diǎn)熱噴涂，相對于全部噴涂，則需要制作專業(yè)的夾具，并控制好噴涂的準(zhǔn)確度。在本實(shí)施例中，基板3采用了常用的鋁合金散熱器，由于鋁合金材料也具有較高導(dǎo)熱系數(shù)，在230W/mK左右，噴涂后的金屬層2可以通過鋁合金散熱器進(jìn)行快速的傳熱。所以，本實(shí)施列優(yōu)先采用局部定點(diǎn)噴涂的方式。在考慮性能和成本因素后，金屬層2采用線性的條狀分布，其寬度應(yīng)略大于或大于LED光源I的支架底部，在基板3的表面噴涂眾多的線性條狀金屬層2。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，金屬層2的噴涂位置根據(jù)需要可以不斷調(diào)整，如采用各種形狀，規(guī)則或不規(guī)則的分布在基板3表面。
[0027]在金屬層2的熱噴涂方式上，可以采用電弧噴涂，或等離子噴涂等。其中，等離子涂技術(shù)，是采用由直流電驅(qū)動(dòng)的等離子電弧作為熱源，將陶瓷、合金、金屬等材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并以高速噴向經(jīng)過預(yù)處理的工件表面而形成附著牢固的表面層的方法。具有以下幾個(gè)特點(diǎn):1、超高溫型，便于進(jìn)行高熔點(diǎn)材料的噴涂；2、噴射粒子的速度高，涂層致密，粘結(jié)強(qiáng)度高；3、使用惰性氣體為工作哦氣體，噴涂材料不易氧化等。
[0028]相比較來說，電弧噴涂是利用燃燒于兩根連續(xù)送進(jìn)的金屬絲之間的電弧來熔化金屬，用高速氣流把熔化的金屬霧化，并對霧化的金屬粒子加速使它們噴向工件形成涂層的技術(shù)。在進(jìn)行電弧噴涂前，需做預(yù)前處理，即噴砂處理，以達(dá)到一定的結(jié)合強(qiáng)度，避免噴涂層掉落。
[0029]電弧噴涂提高了熔融粒子的飛行速度和霧化質(zhì)量，降低了涂層的空隙率，同時(shí)增加了涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，具有以下技術(shù)優(yōu)勢:準(zhǔn)備工作簡單，噴涂效率高，更換噴涂材料方便，安全性高，成本低，涂層質(zhì)量高等。因此，本實(shí)施例優(yōu)選采用電弧噴涂的方式來在基板3的表面熱噴涂金屬層2。
[0030]金屬層2為可焊接材料，主要為含有銅、鉛、錫、銀中的一種或多種。一方面以上金屬材料，具有良好的可焊性，并易于加工噴涂；另一方面以上金屬材料，本身具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，焊接LED光源I后，熱阻較低，導(dǎo)熱性能好。在性能和成本的綜合考慮上，優(yōu)選采用含銅材料進(jìn)行熱噴涂。
[0031]噴涂的金屬層厚度一般為0.05?0.5mm。如果噴涂的厚度太薄，則容易造成金屬層的附著力不足，引起金屬層的脫落；如果噴涂的太厚，則容易引起材料和加工成本的上升。因此，通過對比試驗(yàn)，金屬的厚度優(yōu)選采用0.1_。
[0032]LED光源I焊接在金屬層2表面時(shí)，一般采用錫膏焊接，或回流焊，或超聲波焊接。在小批量試驗(yàn)或制作樣品時(shí)，可以采用傳統(tǒng)的錫膏進(jìn)行人工焊接，減少專業(yè)設(shè)備的使用；在進(jìn)行大批量生產(chǎn)的過程中，可以采用回流焊或超聲波焊接，由于超聲波焊接對于焊接的材料要求比較高，并且需要超聲波專用的焊接設(shè)備，所以一般較少應(yīng)用。加熱臺(tái)及回流焊工藝，已經(jīng)在電子應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)得到了大范圍的應(yīng)用，考慮到批量生產(chǎn)效率以及焊接品質(zhì)，故優(yōu)選采用加熱臺(tái)或回流焊的方式將LED光源I焊接在金屬層2上。
[0033]PCB板4固定在基板3和金屬層2的上方,優(yōu)選米用絕緣、耐溫的玻纖板。在實(shí)施過程中，一般采用整片的形式安裝在基板3上，一方面，便于在面設(shè)置有電路分布，焊接LED光源I的兩端針腳后，形成電氣聯(lián)接；另一方面，能夠保證安裝過程中的位置準(zhǔn)確度，尤其是開孔位置的準(zhǔn)確性，將直接影響到LED光源I的焊接位置，便于批量的安裝生產(chǎn)，同時(shí)還能夠保證PCB板4安裝后的整體美觀度。
[0034]基板3可以為外殼底部、平面的板材或帶有散熱鰭片的散熱器等，帶有散熱功能的部件表面都可以認(rèn)為是基板3。如果燈具外殼帶有散熱功能，如LED吸頂燈，則基板3可以為燈具外殼的底部，LED光源I可以直接焊接在外殼底部；如果LED光源I的數(shù)量較少或功率較小，并且空間面積有限，一般采用平面的(金屬)板材作為基板3;如果LED光源的總功率較大，應(yīng)用到大型的燈具上，而且空間面積較大，這一般采用帶有散熱鰭片的散熱器。在本實(shí)施例中，基板3采用帶有散熱鰭片的散熱器，使LED光源I產(chǎn)生的熱量能夠快速傳導(dǎo)到散熱鰭片，實(shí)現(xiàn)與空氣的對流散熱。
[0035]基板3的材料，可以采用鋁、銅、鋁合金等高導(dǎo)熱易成型的金屬或合金材料?？紤]到成本和性能的綜合因素，優(yōu)選采用鋁合金材料制作，并通過擠壓工藝一次成型，再根據(jù)生產(chǎn)需要進(jìn)行加工。
[0036]實(shí)施例2
[0037]如圖3和圖4，本優(yōu)選實(shí)施例主要由LED光源1、金屬層2、基板3等組成。其中，基板3采用類似太陽花結(jié)構(gòu)的鋁合金散熱器，中心部分為實(shí)心圓柱體，并以圓柱體為中心，放射狀的分布有散熱鰭片。在基板3上的圓柱體平面上全部熱噴涂有金屬層2，集成封裝的LED光源I焊接在金屬層2的表面。
[0038]基板3作為散熱的主要部件，可以根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用需要進(jìn)行變換，可以認(rèn)為起到散熱作用的部件表面，都可以作為基板3，來進(jìn)行表面的熱噴涂金屬層2。本實(shí)施中的基板3，采用類似太陽花結(jié)構(gòu)的散熱器，一方面其適用領(lǐng)域廣泛，可以用在LED筒燈、LED吸頂燈等室內(nèi)小型燈具中；另一方面其導(dǎo)熱系數(shù)較高，散熱面積大，總體散熱性能良好，采用擠壓工藝進(jìn)行生產(chǎn)，成本較低，適用于批量的規(guī)模應(yīng)用。
[0039]LED光源I作為發(fā)光器件，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)功率大小、光源內(nèi)芯片數(shù)量等不同劃分標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行選擇。如本實(shí)施例中，LED光源I的焊接面積有限，難以焊接較多光源，而且基板3的散熱效率較高，所以優(yōu)選采用集成封裝的大功率LED光源I，直接焊接在金屬層2上。
[0040]LED光源I焊接在金屬層2上后，可以在光源旁邊設(shè)置線路板或是直接采用導(dǎo)線的形式，將LED光源I的電極引腳連接到驅(qū)動(dòng)電源。
[0041]以上所述的實(shí)施例，只是本實(shí)用新型較優(yōu)選的【具體實(shí)施方式】，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)該包括在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可焊接型LED基板，包括有LED光源、基板，其特征在于，基板表面熱噴涂有一金屬層，LED光源焊接在所述的金屬層上，所述的基板為外殼底部或帶有散熱鰭片的散熱器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可焊接型LED基板，其特征在于，所述的熱噴涂采用電弧噴涂或等離子噴涂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可焊接型LED基板，其特征在于，所述的金屬層為可焊接材料，包含有銅、鉛、錫、銀中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可焊接型LED基板，其特征在于，所述的焊接方式采用錫膏焊接，加熱臺(tái)，回流焊，超聲波焊接中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可焊接型LED基板，其特征在于，所述的金屬層厚度為.0.05 ?0.5mm。
【文檔編號(hào)】F21V19/00GK204042774SQ201420175660
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】諸建平, 吳祖通 申請人:浙江聚光科技有限公司