帶有陶瓷散熱器的高頻印刷電路板及led光源模組的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種帶有陶瓷散熱器的高頻印刷電路板及LED光源模組，該印刷電路板包括基板、設置在基板中并貫穿基板的陶瓷散熱器、位于印刷電路板第一表面側的第一金屬層、位于印刷電路板第二表面側的第二金屬層。其中，基板包括至少位于印刷電路板第一表面側的高頻板材，第一金屬層包括形成于高頻板材表面的高頻信號線路；第一金屬層的至少一部分由基板的第一表面連續地延伸至陶瓷散熱器的第一表面，第二金屬層的至少一部分由基板的第二表面連續地延伸至陶瓷散熱器的第二表面。本實用新型具有極佳的散熱性能，能夠對發熱元件進行快速散熱以降低信號的損耗。
【專利說明】
帶有陶瓷散熱器的高頻印刷電路板及LED光源模組
技術領域
[0001] 本實用新型涉及一種印刷電路板及LED光源模組;更具體地講，本實用新型涉及一種帶有陶瓷散熱器的高頻印刷電路板及LED光源模組。
【背景技術】
[0002] 隨著生活水平的提高，越來越多的電子產品實現智能化，然而智能化的電子產品對信號傳輸的損耗要求很高。為此，人們開發出了低介電常數、低損耗的高頻材料配以精密線路來滿足信號傳輸的損耗要求，但信號的損耗與工作元器件的發熱有一定關聯，發熱量越大，信號的損耗也越大。因此，不僅要求作為元器件機械支撐和電連接載體的印刷電路板具有較小的信號損耗，而且要求其能夠對元器件及時散熱。
[0003] 中國專利CN201120011370.7公開了一種局部植入金屬塊的混壓高頻印制電路板， 其包括有高頻板材及普通板材，高頻板材與普通板材之間通過半固化片粘結，其上設有導熱系數大的金屬塊，高頻板材及半固化片開設有用于容納金屬塊的盲槽。在該技術方案中， 雖然金屬塊本身具有較好的導熱性，但金屬塊的底部是普通板材，而普通板材的導熱系數很低，導致金屬塊所傳導的熱量在普通板材處遇到很大的熱阻，使得印刷電路板的實際散熱性能仍然較差。
[0004] 中國專利申請CN201180037321.3公開了一種具有陶瓷散熱器的印刷電路板，其中陶瓷散熱器貫穿作為印刷電路板的絕緣載體的樹脂層，使得印刷電路板在其厚度方向上具有良好的散熱性能。但由于陶瓷該散熱器的熱膨脹系數和樹脂絕緣載體的熱膨脹系數之間存在顯著差別，導致陶瓷散熱器在經過一定次數的冷熱循環后容易與絕緣載體相分離，印刷電路板的熱穩定性較差。
[0005] 因此，有必要提供一種改進的高頻印刷電路板設計。
【發明內容】
[0006] 本實用的主要目的是提供一種印刷電路板，其不僅能夠對發熱元件進行快速散熱以降低信號的損耗，而且具有良好的熱穩定性。
[0007] 本實用新型的另一目的在于提供一種采用上述印刷電路板的LED光源模組，以實現LED發光元件的快速散熱，并對LED發光元件進行無線控制。
[0008] 為了實現上述主要目的，本實用新型的一方面提供了一種印刷電路板，包括基板、 設置在基板中并貫穿基板的陶瓷散熱器、位于印刷電路板第一表面側的第一金屬層、位于印刷電路板第二表面側的第二金屬層;其中，基板包括至少位于印刷電路板第一表面側的高頻板材，第一金屬層包括形成于高頻板材表面的高頻信號線路;第一金屬層的至少一部分由基板的第一表面連續地延伸至陶瓷散熱器的第一表面，第二金屬層的至少一部分由基板的第二表面連續地延伸至陶瓷散熱器的第二表面。
[〇〇〇9]上述技術方案中，第一金屬層所包括的高頻信號線路可以進一步延伸至陶瓷散熱器表面。另外，本實用新型中還可以在基板內部形成高頻信號線路，例如在內層高頻板材表面或者外層高頻板材的內側表面上形成高頻信號線路。
[0010]本實用新型中，高頻板材可以是選自泰康利(Taconic)高頻板材(例如RF-30、RF-35、RF-60)、NPLD11板材、聚四氟乙烯(PTFE)板材、羅杰斯(Rogers)高頻板材(例如RT/duroid 5880、RT/duroid 5880LZ、RT/duroid 6002、RT/duroid 6202)、廣東生益科技股份有限公司所生產的S7136板材和SCGA-500系列板材中的任意一種，或者是具有與前述高頻板材中的任意一種類似或相同的介電常數和散逸(散失)因子的高頻板材。
[0011]本實用新型中，第一金屬層和第二金屬層可以是單一金屬層或者是包括多層金屬層的復合金屬層。第一金屬層和第二金屬層的材質可以是相同或者不同，其中金屬層既可以是印刷電路板中通常使用的銅層，也可以是其他適合于應用的金屬材料。另外，陶瓷散熱器可以采用例如氮化鋁陶瓷、氧化鋁陶瓷等的各種具有良好導熱性能的陶瓷。
[0012]在以上技術方案中，由于采用了低介電常數、低散逸(散失)因子的高頻板材以及具有良好散熱性的陶瓷散熱器，因而印刷電路板具有極低的信號損耗。并且，由于第一金屬層的至少一部分由基板的第一表面連續地延伸至陶瓷散熱器的第一表面，第二金屬層的至少一部分由基板的第二表面連續地延伸至陶瓷散熱器的第二表面，因此第一金屬層和第二金屬層可以對陶瓷散熱器起到夾持作用，并降低陶瓷散熱器中的熱應力，從而避免陶瓷散熱器與基板相互分離或者降低二者之間分離的可能性，使得本實用新型的印刷電路板具有良好的熱穩定性。
[0013]根據本實用新型的一種【具體實施方式】，第一金屬層進一步包括發熱元件安裝位，該發熱元件安裝位的至少一部分由基板的第一表面連續地延伸至陶瓷散熱器的第一表面，使得盡可能地增加發熱元件安裝位與陶瓷散熱器之間的接觸面積，降低發熱元件和陶瓷散熱器之間的熱阻。可選擇地，發熱元件安裝位也可以形成在第二金屬層中。
[0014]在本實用新型的一種更【具體實施方式】中，發熱元件安裝位包括成對設置的正極焊盤和負極焊盤。例如，在用于倒裝型LED發光元件的安裝/封裝時可以采用這種設計。其中，正極焊盤和負極焊盤可以同時在陶瓷散熱器的表面和基板的表面上延伸。
[0015]在本實用新型的另一更【具體實施方式】中，發熱元件安裝位包括成組設置的正極焊盤、負極焊盤和導熱焊盤，導熱焊盤位于所述正極焊盤和所述負極焊盤之間。例如，在用于帶有熱沉的LED燈珠的安裝/焊接時可以采用這種設計。其中，導熱焊盤可以全部覆蓋陶瓷散熱器的第一表面或第二表面，或者導熱焊盤、正極焊盤和負極焊盤分別在陶瓷散熱器的表面和基板的表面上延伸。
[0016]在本實用新型的再一更【具體實施方式】中，印刷電路板包括一個或多個陶瓷散熱器，每一陶瓷散熱器的第一表面均分別形成有一個或多個發熱元件安裝位，這可以根據實際需要靈活設置。
[0017]在本實用新型的另一【具體實施方式】中，第二金屬層的至少一部分完全覆蓋陶瓷散熱器的第二表面，從而使得陶瓷散熱器和第二金屬層之間的接觸面積最大化，降低二者之間的熱阻，進一步提高印刷電路板的散熱性能。此時，還可以通過第二金屬層將印刷電路板與外部散熱器熱連接。
[0018]根據本實用新型的另一【具體實施方式】，基板進一步包括位于印刷電路板第二表面側的第二高頻板材，第二金屬層包括形成于第二高頻板材表面的高頻信號線路，由此，可以在印刷電路板的兩相對表面同時形成高頻信號線路，實現印刷電路板的小型化。
[0019] 根據本實用新型的另一【具體實施方式】，印刷電路板進一步包括設置在基板內部的內層導電線路。也就是說，本實用新型可以根據印刷電路板的應用需求對基板的層數及其導電線路進行靈活地設計，以滿足不同的應用。
[0020] 根據本實用新型的另一【具體實施方式】，基板進一步包括FR-4板材，該FR-4板材和高頻板材之間通過半固化片連接。通過高頻板材和FR-4板材相互混壓的方式，將高頻信號線路以外的其他全部或部分導電線路設置在FR-4板材上，可以有效地降低材料成本。
[0021] 為了實現本實用新型的另一目的，本實用新型的另一方面還提供了一種LED光源模組，其包括上述的任意一種印刷電路板以及設置在印刷電路板上的無線信號傳輸模塊和 LED發光元件。對于進行無線信號傳輸的智能化LED燈具來說，采用上述具有低信號損耗的印刷電路板是尤其有益的。
[0022] 為了更清楚地闡述本實用新型的目的、技術方案及優點，下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步的詳細說明。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本實用新型印刷電路板實施例1的結構示意圖；
[0024] 圖2是本實用新型印刷電路板實施例2的結構示意圖；
[0〇25]圖3是本實用新型印刷電路板實施例3的結構不意圖；
[0026] 圖4是本實用新型印刷電路板實施例4的結構示意圖；
[0027] 圖5是本實用新型LED光源模組實施例1的結構示意圖；
[0028] 圖6是本實用新型LED光源模組實施例2的結構示意圖。
【具體實施方式】
[〇〇29] 印刷電路板實施例1
[0030 ]如圖1所示，本實施例的印刷電路板包括基板10、設置在基板10中并貫穿基板10的陶瓷散熱器20、位于印刷電路板第一表面側的第一金屬層31、位于印刷電路板第二表面側的第二金屬層32。其中，基板10包括位于印刷電路板第一表面側的高頻板材11和位于印刷電路板第二表面側的高頻板材12，高頻板材11和高頻板材12之間設置有半固化片13，通過熱壓工藝使半固化片13發生固化而在高頻板材11和高頻板材12之間形成連接，且半固化片 13中的未固化樹脂在熱壓過程中流入并填充陶瓷散熱器20和基板10之間的間隙，而后固化使得陶瓷散熱器20和基板10之間固定連接。
[0031] 第一金屬層31包括形成于高頻板材11表面的高頻信號線路311、導電線路313和發熱元件安裝位312。發熱元件安裝位312包括正極焊盤3121、負極焊盤3123以及位于正極焊盤3131和負極焊盤3123之間的導熱焊盤3122。其中，正極焊盤3131和負極焊盤3123由基板 10的第一表面連續地延伸到陶瓷散熱器20的第一表面。在本實用新型的另一【具體實施方式】中，導熱焊盤全部覆蓋陶瓷散熱器的第一表面并延伸至基板的第一表面，而正極焊盤和負極焊盤僅形成在基板的第一表面上。
[0032] 第二金屬層32包括形成在高頻板材12表面的高頻信號線路321、全部覆蓋陶瓷散熱器20的第二表面并延伸至第頻板材12表面的熱擴散墊322。
[0033] 基板10還包括分別形成在高頻板材11和12內側表面的導電線路14以及用于實現導電線路313、14和/或高頻信號線路311、321之間電連接和/或信號連接的導電過孔33。 [〇〇34] 印刷電路板實施例2
[0035]參見圖2,本實施例與實施例1的區別在于:第一金屬層31中形成有多個發熱元件安裝位312’，發熱元件安裝位312’包括成對設置的正極焊盤3121’和負極焊盤3123’。其中， 部分正極焊盤3121’和負極焊盤3123’僅形成在陶瓷散熱器20的第一表面，部分正極焊盤 3121’和負極焊盤3123’同時在陶瓷散熱器20的第一表面和基板10的第一表面延伸。在本實用新型的另一【具體實施方式】中，全部的正極焊盤和負極焊盤均僅形成在陶瓷散熱器20的第一表面，而導電線路和/或高頻信號線路由基板的第一表面連續地延伸至陶瓷散熱器的第一表面。
[〇〇36] 印刷電路板實施例3
[0037] 如圖3所示，本實施例的印刷電路板包括基板10、設置在基板10中并貫穿基板10的陶瓷散熱器20、位于印刷電路板第一表面側的第一金屬層31、位于印刷電路板第二表面側的第二金屬層32。其中，基板10包括位于印刷電路板第一表面側的高頻板材11和位于印刷電路板第二表面側的FR-4板材12 ’，高頻板材11和FR-4板材12 ’之間設置有半固化片13，通過熱壓工藝使半固化片13發生固化而在高頻板材11和FR-4板材12’之間形成連接，且半固化片13中的未固化樹脂在熱壓過程中流入并填充陶瓷散熱器20和基板10之間的間隙，而后固化使得陶瓷散熱器20和基板10之間固定連接。
[0038] 第一金屬層31包括形成于高頻板材11表面的高頻信號線路311、導電線路313和發熱元件安裝位312’。發熱元件安裝位312’包括成對設置的正極焊盤3121’和負極焊盤 3123’。其中，部分正極焊盤3121’和負極焊盤3123’僅形成在陶瓷散熱器20的第一表面，部分正極焊盤3121’和負極焊盤3123’同時在陶瓷散熱器20的第一表面和基板10的第一表面延伸。
[〇〇39]第二金屬層32包括形成在FR-4板材12’表面用于實現外部電連接的正、負極端子 321’、正、負極端子321’由FR-4板材12’的表面連續地延伸至陶瓷散熱器20的第二表面。
[0040]基板10還包括形成在高頻板材11內側表面的高頻信號線路14’、形成在FR-4板材 12’內側表面的導電線路14以及用于實現導電線路313、14和/或高頻信號線路311、14’之間電連接和/或信號連接的導電過孔33。
[〇〇41 ] 印刷電路板實施例4
[0042 ]如圖4所示，本實施例的印刷電路板包括基板10、設置在基板10中并貫穿基板10的陶瓷散熱器20、位于印刷電路板第一表面側的第一金屬層31、位于印刷電路板第二表面側的第二金屬層32。其中，基板10包括位于印刷電路板第一表面側的高頻板材11和位于印刷電路板第二表面側的FR-4板材12 ’，高頻板材11和FR-4板材12 ’之間設置有半固化片13，通過熱壓工藝使半固化片13發生固化而在高頻板材11和FR-4板材12’之間形成連接，且半固化片13中的未固化樹脂在熱壓過程中流入并填充陶瓷散熱器20和基板10之間的間隙，而后固化使得陶瓷散熱器20和基板10之間固定連接。
[0043]第一金屬層31包括形成于高頻板材11表面的高頻信號線路311、導電線路313和發熱元件安裝位312’。發熱元件安裝位312’包括成對設置的正極焊盤3121’和負極焊盤 3123’。其中，部分正極焊盤3121’和負極焊盤3123’僅形成在陶瓷散熱器20的第一表面，部分正極焊盤3121’和負極焊盤3123’同時在陶瓷散熱器20的第一表面和基板10的第一表面延伸。
[0044]第二金屬層32由基板10的第二表面連續地延伸至陶瓷散熱器20的第二表面，且完全覆蓋FR-4板材12 ’的外側表面和陶瓷散熱器20的第二表面。
[0045]LED光源模組實施例1
[0046]參見圖5，本實施例的LED光源模組包括圖1中所示的印刷電路板和LED燈珠40。其中，LED燈珠40的正極41、負極42和熱沉43分別連接(例如通過SMT焊接)至印刷電路板的正極焊盤3121、負極焊盤3123和導熱焊盤3122。另外，LED光源模組進一步包括無線信號傳輸模塊，高頻信號線路構成該無線信號傳輸模塊的一部分。
[0047]LED光源模組實施例2
[0048]參見圖6，本實施例的LED光源模組是一種采用⑶B封裝方式的LED光源模組(圖中未示出封裝透鏡)，包括實施例2的印刷電路板和多個倒裝型的LED芯片40’，其中，芯片40’的正極41’、負極42’分別連接(例如通過共晶工藝或者點膠工藝)至印刷電路板的正極焊盤3121’和負極焊盤3123’。另外，LED光源模組進一步包括無線信號傳輸模塊，高頻信號線路構成該無線信號傳輸模塊的一部分。
[0049]雖然以上通過優選實施方式描繪了本實用新型，但應當理解的是，本領域普通技術人員在不脫離本實用新型的發明范圍內，依照本實用新型所作的同等改進，應為本實用新型的發明范圍所涵蓋。
【主權項】
1.一種印刷電路板，包括基板、設置在所述基板中并貫穿所述基板的陶瓷散熱器、位于所述印刷電路板第一表面側的第一金屬層、位于所述印刷電路板第二表面側的第二金屬層;其特征在于: 所述基板包括至少位于所述印刷電路板第一表面側的高頻板材，所述第一金屬層包括形成于所述高頻板材表面的高頻信號線路； 所述第一金屬層的至少一部分由所述基板的第一表面連續地延伸至所述陶瓷散熱器的第一表面，所述第二金屬層的至少一部分由所述基板的第二表面連續地延伸至所述陶瓷散熱器的第二表面。2.如權利要求1所述的印刷電路板，其特征在于:所述第一金屬層還包括發熱元件安裝位，所述發熱元件安裝位的至少一部分由所述基板的第一表面連續地延伸至所述陶瓷散熱器的第一表面。3.如權利要求2所述的印刷電路板，其特征在于:所述發熱元件安裝位包括成對設置的正極焊盤和負極焊盤。4.如權利要求2所述的印刷電路板，其特征在于:所述發熱元件安裝位包括成組設置的正極焊盤、負極焊盤和導熱焊盤，所述導熱焊盤位于所述正極焊盤和所述負極焊盤之間。5.如權利要求2所述的印刷電路板，其特征在于:所述印刷電路板包括一個或多個陶瓷散熱器，每一所述陶瓷散熱器的第一表面均分別形成有一個或多個發熱元件安裝位。6.如權利要求1所述的印刷電路板，其特征在于:所述第二金屬層的至少一部分完全覆蓋所述陶瓷散熱器的第二表面。7.如權利要求1所述的印刷電路板，其特征在于:所述基板進一步包括位于所述印刷電路板第二表面側的第二高頻板材，所述第二金屬層包括形成于所述第二高頻板材表面的高頻信號線路。8.如權利要求1所述的印刷電路板，其特征在于:還包括設置在所述基板內部的內層導電線路。9.如權利要求1所述的印刷電路板，其特征在于:所述基板進一步包括FR-4板材，所述FR-4板材和所述高頻板材之間通過半固化片連接。10.一種LED光源模組，其特征在于:所述模組包括根據權利要求1至9任一項所述的印刷電路板以及設置在所述印刷電路板上的無線信號傳輸模塊和LED發光元件。
【文檔編號】H05K1/18GK205491427SQ201620032533
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月12日
【發明人】高衛東, 鐘山, 林偉健
【申請人】樂健科技（珠海）有限公司