一种纳米铝覆盖膜、线路板及led电子组件
技术领域
1.本实用新型涉及线路板领域，具体涉及一种纳米铝覆盖膜、线路板及led电子组件。
背景技术：
2.随着电子产品的快速发展，线路板也得到了广泛的应用。比如led照明产品，包括有线路板和焊接在线路板上的的灯珠等，需要在线路板表面具有很好的反光率以及更好的外观。行业内目前使用金属箔来制作线路板提高线路板的反光率和外观，但金属箔的存在，会在锡焊电子元件时因锡外溢到金属箔上，从而导致线路板短路。部分厂家通过印刷绝缘油墨来遮盖住焊点区域的金属箔，这种方法在理论上可行，然而在实际操作中都是在很小的焊孔边，一般圆焊孔直径或方焊孔的长和宽都只有0.5mm-2mm，必须在焊孔壁及焊孔边的覆盖膜表面都要印上绝缘油墨，形成立体印刷保护，这种在很小的位置进行立体印刷非常困难；并且焊孔深度一般都小于0.1mm，在这么小又这么浅的焊孔边进行立体印刷，还必须保证焊孔底的线路层金属表面不能印上油墨(印上油墨后不能焊锡)更加困难；而且，金属箔在打孔制作焊孔时，在焊孔边的金属箔会形成毛刺，毛刺长达0.3mm左右，在印刷绝缘油墨时，绝缘油墨难以将毛刺盖住，毛刺伸出绝缘油墨后与锡接触，使得锡与金属箔之间导通形成短路，破坏了绝缘油墨对金属箔的绝缘保护。事实上，行业里多个厂家用这个方法，攻克了多年也未实现量产，而且，用这种印刷绝缘油墨的方法，也增加了成本。
3.所以，线路板行业里一直希望用金属层做线路板的覆盖膜，用于制作在线路板的线路层上，形成既要对线路层进行保护，又要在焊接元件时金属层不导致线路板短路，是大家都无法攻克的技术难题。行业内普遍认为必须使用金属箔并印刷绝缘油墨，这已经成为一种行业偏见，这种偏见阻碍了高品质美观线路板等的发展。
技术实现要素：
4.为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种纳米铝覆盖膜、线路板及led电子组件，克服了本领域内技术人员的普遍偏见，纳米铝覆盖膜可直接贴覆在线路板上使用，无需额外在焊点区域印刷绝缘油墨来阻焊，金属光泽非常好，制作简单、成本低廉。
5.本实用新型实施例提供一种纳米铝覆盖膜，包括绝缘层、纳米铝层和胶膜层，所述纳米铝层包括铝氧化后形成的氧化铝，所述纳米铝层的厚度为7-103nm，所述纳米铝层和胶膜层分别结合在绝缘层的上下表面；或者所述绝缘层为透光层，纳米铝层结合在所述绝缘层和胶膜层之间；或者所述纳米铝层为两层，其中一层结合在所述绝缘层的上表面，另一层结合在绝缘层和胶膜层之间。
6.进一步的，所述纳米铝层结合在所述绝缘层的上表面，在所述纳米铝层上设置有遮盖保护层，所述遮盖保护层透光而将纳米铝层的金属色外露。
7.进一步的，所述遮盖保护层为光线可透过的油墨或胶，覆盖膜的正面呈现银色光泽。
8.进一步的，所述纳米铝层结合在所述绝缘层和胶膜层之间，所述绝缘层为黄色薄膜，覆盖膜的正面呈现金色光泽；或者所述绝缘层为透明薄膜，覆盖膜的正面呈现银色光泽。
9.进一步的，所述绝缘层为聚酰亚胺薄膜；或者为改性聚酰亚胺薄膜；或者为聚酯薄膜。
10.进一步的，所述纳米铝层是通过蒸镀的方式结合在所述的绝缘层上形成铝镀层。
11.进一步的，所述胶膜层为胶涂覆在绝缘层上形成的半固化胶膜；或者为中间夹有基膜或基纸的半固化胶膜。
12.一种线路板，包括上述任一项所述的纳米铝覆盖膜，还包括有正面线路层，所述纳米铝覆盖膜通过胶膜层结合在所述正面线路层上，纳米铝覆盖膜上开设有焊孔，所述焊孔向下延伸至正面线路层，使得所述正面线路层从所述焊孔露出。
13.进一步的，所述胶膜层延伸到焊孔的侧壁，将位于焊孔侧壁的纳米铝层部分或者全部遮盖。
14.进一步的，还包括有背面线路层，背面线路层结合在正面线路层上并通过中间绝缘层绝缘，背面线路层上结合有绝缘保护层。
15.进一步的，所述绝缘保护层为绝缘油墨；或者为绝缘覆盖膜，所述绝缘覆盖膜为所述的纳米铝覆盖膜，线路板为正背面都具有金属光泽的线路板。
16.一种led电子组件，所述led电子组件包括上述任一项所述的线路板。
17.有益效果：通过将纳米铝层的厚度控制在7-103nm来制得纳米铝覆盖膜，铝活泼的化学性能会在空气中会形成一层致密的氧化铝，致密的氧化铝不具有亲锡性，特别是由于纳米铝层的厚度为纳米级，在绝缘层上的覆盖厚度极小，纳米铝层的下方又是绝缘层，绝缘层也不具有亲锡性，因此，纳米级的厚度、氧化铝的非亲锡性、纳米铝层下方绝缘层的非亲锡性使得锡无法结合在仅103nm厚度以下的纳米铝层上；因此，在用锡焊接电子元件时，锡不会与焊点区域的纳米铝层的铝结合而形成电通路；对于在焊孔侧壁露出的纳米铝层，因纳米铝层不具有亲锡性，焊锡后纳米铝层与锡之间存在间隙，即使在使用过程中纳米铝层与锡接触，根据电阻与接触面成反比的原理，由于焊孔侧壁的铝厚度极小，纳米铝层和锡的接触电阻极大，纳米铝层和锡之间也不会形成电通路，克服了长久以来本领域普遍的技术偏见，在制作线路板时可以直接将纳米铝覆盖膜贴覆在线路层上即可，从而无需在焊点区域印刷绝缘油墨，从而很容易就能制得具有金属色泽的线路板，制作简单，成本低，金属外观性非常好，解决了行业难题；另外，相比于现有技术中的铝箔，纳米铝层大大减少了铝的用量，节约了材料，且纳米铝层具有非常好的金属光泽，光反射率可达到92％左右，质感更强，外观性更好，成本更低。
附图说明
18.图1是现有技术中led电子组件使用铝箔作为金属层时印刷锡膏的局部剖视图；
19.图2是图1中经过回流焊后的局部剖视图；
20.图2-1是现有技术中线路板上通过印刷绝缘油墨对焊孔位置的铝箔形成绝缘保护时的理想状态示意图；
21.图2-2是现有技术中线路板上通过印刷绝缘油墨对焊孔位置的铝箔形成绝缘保护
时的实际状态示意图；
22.图2-3是图2-2锡焊电子元件时的结构示意图；
23.图3是本实用新型中led电子组件使用纳米铝层时印刷锡膏的局部剖视图；
24.图4是图3经过回流焊后的剖视图；
25.图5是本实用新型纳米铝覆盖膜打孔后的平面示意图；
26.图6是图5在焊孔位置的局部剖视图；
27.图7是本实用新型中线路板的平面示意图；
28.图8是图7在焊孔位置的局部剖示图(正面单层线路)；
29.图9是图8在纳米铝层上设置了遮盖保护层时的剖示图；
30.图10是本实用新型中线路板在焊孔位置的另一种结构剖示图；
31.图11是图10中胶膜层延伸到焊孔侧壁时的剖示图；
32.图12是本实用新型具有两层纳米铝层时的剖视图；
33.图13是本实用新型在正面、背面都设置纳米铝覆盖膜的剖视图(正背面双层线路)；
34.图14是本实用新型led电子组件的平面示意图；
35.图15是本实用新型led电子组件的局部剖视图。
36.示意图中没有体现纳米铝层的厚度，也没有体现各层之间的厚度比例关系，只是用于示意产品构造，而非对尺寸大小和比例的限定。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
38.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及附图中的“正面”、“背面”等是用于区分不同对象，而不是用于限定特定顺序或者方位。本实用新型下述各个实施例可以单独执行，各个实施例之间也可以相互结合执行，本实用新型实施例对此不作具体限制。
39.参见图1所示，图1是现有技术中使用铝箔时印刷锡的剖视图，现有技术中使用铝箔12作为金属层，在焊孔位置印刷锡膏8-1，现有技术中铝箔的厚度为6μm或6μm以上(无法做的更薄，否则会破裂，特别是在结合胶层的过程中更容易断裂)；将图1所示的产品通过回流焊来焊接电子元件，参见图2所示，图2是图1中经过回流焊后的剖视图，经过回流焊后，形成的锡8-2在焊孔中有一定的收缩，但是仍旧会在铝箔表面形成锡珠8-3，即回流焊后，铝箔12存在一定的亲锡性，这会导致线路板短路，烧毁电子元件或者电子元件不工作。
40.参见图2-1所示，现有技术中使用绝缘油墨13来绝缘焊孔位置的铝箔12，理想状态是绝缘油墨13将焊点区域的上表面和焊孔侧壁的铝箔12全部遮盖形成绝缘保护；参见图2-2所示，铝箔12由于厚度相对较大，在打孔后会形成毛刺121，由于毛刺121的存在，使得在焊孔位置印刷了绝缘油墨13后，毛刺121会刺穿绝缘油墨13；同时，印刷绝缘油墨13时，也容易将焊孔位置的线路层上印上绝缘油墨13，使得焊盘面变小；参见图2-3所述，当锡焊电子元件后，穿过绝缘油墨13的毛刺121会与锡8-2结合，破坏了绝缘油墨13对铝箔12的绝缘保护，使得锡8-2与铝箔12之间形成短路；并且，由于焊盘面变小，导致在焊锡时，锡与线路层的结
合面小，焊接不牢，容易导致元件脱落。
41.鉴于使用金属箔来制作线路板上的金属层工艺复杂、难度高、成本高，成品率低，申请人想到了在绝缘膜上镀一层极薄的纳米级厚度的铝，一般最高镀100um
±
3um的厚度，由于铝的亲锡性差，又只有纳米级的厚度，并且铝表面还有一层致密的氧化铝膜(金属氧化物没有亲锡性)，在焊孔处焊锡时，即使焊锡到了纳米铝表面也焊不上锡，经申请人多次试验也证明了纳米铝层表面焊不上锡，如图3所示，是本实用新型在印刷锡膏8-1后的示意图，将图3所示产品经过回流焊焊接电子元件，得到图4所示结构，锡膏8-1已形成锡8-2，发现纳米铝表面不具有亲锡性。另外，焊锡后在焊孔处，虽然锡未焊在覆盖膜焊孔侧壁的纳米级厚度的铝上，然而，也必须考虑锡和焊孔侧壁的铝可能存在接触导通问题，申请人经过大量的试验测试结果是：如图4所示(图4为清晰示意纳米铝层不具有亲锡性，焊孔4位置锡与纳米铝层2之间的间隙作放大处理，实际上两者之间的间隙为0.1mm左右)，选用柔性照明产品，焊锡后测试焊孔中的锡与纳米铝层之间的电阻值，测试区域为图4中的a所示区域，a区域宽度为1mm，正负极针一个搭接在锡8-2上，另一个搭接在纳米铝层2上，由于锡与纳米铝层2因不具有亲锡性而存在间隙，将测试的柔性照明产品选取多个使用状态(拉直使用、弯曲使用)，以便能够测试锡与纳米铝层接触时的极端情况下的电阻值，测试结果显示电阻值在40～90兆欧之间。这么大的阻值，针对很多行业的电路板，尤其是用于照明行业焊接led的电路板，已无任何影响。
42.通过以上这些试验和检测得出的结果，说明申请人的设计是正确的：铝活泼的化学性能会在空气中会形成一层致密的氧化铝，致密的氧化铝不具有亲锡性，特别是由于纳米铝层的厚度为纳米级，在绝缘层上的覆盖厚度极小，纳米铝层的下方又是绝缘层，绝缘层也不具有亲锡性，因此，纳米级的厚度、氧化铝的非亲锡性、纳米铝层下方绝缘层的非亲锡性使得锡无法结合在仅103nm厚度以下的纳米铝层上；因此，在用锡焊接电子元件时，锡不会与焊点区域的纳米铝层的铝结合而形成电通路；对于在焊孔侧壁露出的纳米铝层，因纳米铝层不具有亲锡性，焊锡后纳米铝层与锡之间存在间隙，即使在使用过程中纳米铝层与锡接触，根据电阻与接触面成反比的原理，由于焊孔侧壁的铝厚度极小，纳米铝层和锡的接触电阻极大，在几十兆欧以上，纳米铝层和锡之间也不会形成电通路。结论是可以用纳米铝结合绝缘膜制作电路板用的覆盖膜。
43.为此，本实用新型提供以下实施例：
44.实施例一：
45.参见图5-图8所示，一种纳米铝覆盖膜，包括绝缘层1、纳米铝层2和胶膜层3，所述纳米铝层2的厚度为103nm，所述纳米铝层2和胶膜层3分别结合在绝缘层1的上下表面，纳米铝层2直接暴露在空气中；纳米铝层2可以通过蒸镀的方式来得到，铝蒸镀是指在真空条件下，采用一定的加热蒸发方式蒸发铝并使之气化，粒子飞到绝缘膜上凝聚成纳米铝层的工艺方法，蒸镀为现有成熟技术。线路板厂家将纳米铝覆盖膜购买回来之后，对纳米铝覆盖膜利用现有的模具进行打孔来形成焊孔4，然后直接贴覆在正面线路层5上即可，贴覆的方式与现有技术中贴覆线路层上表面的阻焊层相同，因此，虽然本实用新型的覆盖膜具有纳米铝层2，但是可以使用线路板现有的设备和工艺来贴覆纳米铝覆盖膜制作线路板，并不会额外增加线路板厂家的生产工序和成本，胶膜层3用于与正面线路层5粘接，使得纳米铝层2通过胶膜层3牢固的结合在正面线路层5上；胶膜层3是指呈现出膜状的胶层或带胶层，具有较
好的强度，避免在制作线路板时，正面线路层5上的毛刺等戳破胶膜层3，胶膜层3可以为胶涂覆在绝缘层上形成的半固化胶膜；或者为中间夹有基膜或基纸的半固化胶膜，胶膜可压合粘贴在绝缘膜上；对于半固化的胶膜层，可以在胶膜层上粘结离型纸或离型膜，以方便储存或运输，在制作线路板时，通过加热使得半固化的胶膜层具有粘结性，粘结在线路板的正面线路层上，进一步加热使得胶膜层彻底固化，使得覆盖膜牢固的结合在正面线路层上；胶膜层在线路板领域为成熟技术，不再细述。在打孔时焊孔4穿透纳米铝覆盖膜，纳米铝覆盖膜粘结在正面线路层5上后，正面线路层5在焊孔4位置露出，以便于后续焊接电子元件。
46.参见图9所示，在纳米铝层2上设置有遮盖保护层6，油墨、胶为线路板领域常用的材料，因此，遮盖保护层6可以采用透光的油墨、胶来制作，遮盖保护层6用于保护纳米铝层2，避免纳米铝层2在使用的过程中被剐蹭掉，也避免纳米铝层2在使用一段时间后因被刮花或深度氧化而影响纳米铝层2的光泽度，延长产品的使用寿命。
47.实施例二：
48.参见图10，一种纳米铝覆盖膜，包括绝缘层1、纳米铝层2和胶膜层3，纳米铝层2的厚度为38nm，所述绝缘层1为透光层，纳米铝层2结合在所述绝缘层1和胶膜层3之间，胶膜层3用于与正面线路层5粘接，使得纳米铝层2牢固的结合在正面线路层5上。虽然纳米铝层2夹在绝缘层1和胶膜层3之间，但由于绝缘层1是透光的，并不影响纳米铝层2的金属色泽为消费者所观察到。特别是，由于纳米铝层2结合在透光的绝缘层1的背面，纳米铝层2形成了反射层，当绝缘层1选用全透明的膜时，纳米铝覆盖膜的上表面(以图10视角)形成如镜面般的反光面，非常美观，给消费者以高级感。
49.优选的，绝缘层1选用黄色薄膜，纳米铝层2结合在黄色薄膜的背面，使得黄色薄膜形成非常明显的金黄色泽，纳米铝覆盖膜的上表面(以图10视角)形成如镜面般的金色光面，美观性很好。优选的，绝缘层1可以选用聚酰亚胺薄膜，聚酰亚胺薄膜(简称pi膜)为线路板领域常用的膜，比如现有技术中用于制作阻焊层，聚酰亚胺薄膜本身呈黄色透明，非常适合在聚酰亚胺薄膜上镀铝来制作金色光面的覆盖膜。
50.优选的，绝缘层1为透明薄膜，覆盖膜的正面呈现银色光泽，如可以是pet膜。
51.绝缘层1还可以使用常见的改性聚酰亚胺薄膜，或者为聚酯薄膜。
52.焊孔4可以在纳米铝覆盖膜购买回来后打孔形成，纳米铝覆盖膜通过机器压在正面线路层5上，并由胶膜层3粘结固定。
53.参见图11所示，在将纳米铝覆盖膜粘结在正面线路层5上时，由于覆盖膜承受很大的压力，纳米铝覆盖膜上的胶膜层3可能会有一小部分被挤入焊孔4中，根据制作线路板时的实际压力和胶膜层3的厚度等因素，挤入焊孔4中的胶膜层3可能不会将位于焊孔4侧壁的铝遮盖，也可能部分遮盖，也可能全部遮盖，但并不影响线路板的成品率，线路板在锡焊元件时，不会对纳米铝覆盖膜与锡之间的绝缘产生不良影响。
54.实施例三：
55.参见图12所示，一种纳米铝覆盖膜，包括绝缘层1、纳米铝层2和胶膜层3，所述纳米铝层的厚度为7nm，所述纳米铝层2为两层，其中一层结合在绝缘层1的上表面，另一层结合在绝缘层1和胶膜层3之间，在蒸镀铝层时，在绝缘层1的两面同时蒸镀。
56.实施例四：
57.参见图13所示，为双面线路板，即包括两层线路层：正面线路层5和背面线路层10，
背面线路层10结合在正面线路层5上并通过中间绝缘层11绝缘，正面线路层5和背面线路层10可以通过焊锡导通；在制作线路板时，可以在线路板的正反两面都粘结纳米铝覆盖膜，当背面不焊接元件时，背面的纳米铝覆盖膜上可以不设置焊孔，背面的纳米铝覆盖膜作为背面线路层10的绝缘保护层。如此制得的线路板的正面和背面均呈现出金属光泽，如正面和背面都呈现银色，提高线路板的质感。可以理解的是，背面线路层10的背面的绝缘保护层7如不选用纳米铝覆盖膜，则可以选用绝缘油墨或者绝缘胶，或者本文中未提及的其他现有技术保护层。
58.参见图8-图12所示，线路板为单面线路板，只有一层线路层即正面线路层5，在正面线路层5的下表面设置有绝缘保护层7，以保护正面线路层5。
59.可以理解的是，对于单面线路板，也可以在背面贴覆纳米铝覆盖膜来作为绝缘保护层，使得线路板的正面和背面均呈现出金属光泽。
60.参见图14和图15所示，本实用新型实施例还提供一种led电子组件，包括上述任一实施例所述的线路板，led电子组件如可以是led照明产品，通过锡8-2焊接有led灯珠9。
61.选取上述实施例一、实施例二和实施例三制得的线路板，通过载切制作线路板横截面，利用扫描电镜检测纳米铝层厚度，实施例一的检测样本检测到纳米铝层厚度为101nm；实施例二的检测样品经扫描电镜检测到纳米铝层厚度为17nm，与蒸镀时要求的38nm有一定差距，后检查发现胶膜层延伸到了焊孔的侧壁，将焊孔侧壁的纳米铝层部分遮盖，将样品改用透射电镜检测，测得纳米铝层厚度为38nm；实施例三的检测样本检测到纳米铝层厚度为7nm。测量横截面的纳米铝层厚度时，暴露在空气中的横截面的表面，已被空气中的氧气迅速氧化形成一层氧化铝膜。
62.选取上述实施例一、实施例二和实施例三制得的线路板进行测试，在焊孔位置印刷了超于常量的锡，锡将焊孔4填满并遮盖了焊点区域(指的是线路板在正常焊接电子元件时，锡在焊孔边缘的覆盖区域)，印刷锡后进行回流焊使得锡固化，经检查发现，锡与纳米铝层并未焊接在一起，说明纳米铝层对锡形成了排斥；利用线路板的开短路测试机进行检测，亦未发现线路板出现短路现象。
63.选取上述实施例一、实施例二和实施例三制得的线路板，通过smt工艺印锡膏，并焊接led灯珠和电阻后，接上24v电源，未发现led灯珠不亮的情况出现，也未发现led灯珠烧坏的问题。
64.本实用新型通过将纳米铝层的厚度控制在7-103nm来制得纳米铝覆盖膜，铝活泼的化学性能会在空气中会形成一层致密的氧化铝，致密的氧化铝不具有亲锡性，特别是由于纳米铝层的厚度为纳米级，在绝缘层上的覆盖厚度极小，纳米铝层的下方又是绝缘层，绝缘层也不具有亲锡性，因此，纳米级的厚度、氧化铝的非亲锡性、纳米铝层下方绝缘层的非亲锡性使得锡无法结合在仅103nm厚度以下的纳米铝层上；因此，在用锡焊接电子元件时，锡不会与焊点区域的纳米铝层的铝结合而形成电通路；对于在焊孔侧壁露出的纳米铝层，因纳米铝层不具有亲锡性，焊锡后纳米铝层与锡之间存在间隙，即使在使用过程中纳米铝层与锡接触，根据电阻与接触面成反比的原理，由于焊孔侧壁的铝厚度极小，纳米铝层和锡的接触电阻极大，纳米铝层和锡之间也不会形成电通路，克服了长久以来本领域普遍的技术偏见，在制作线路板时可以直接将纳米铝覆盖膜贴覆在线路层上即可，从而无需在焊点区域印刷绝缘油墨，从而很容易就能制得具有金属色泽的线路板，制作简单，成本低，金属
外观性非常好，解决了行业难题；另外，相比于现有技术中的铝箔，纳米铝层大大减少了铝的用量，节约了材料，且纳米铝层具有非常好的金属光泽，光反射率可达到92％左右，质感更强，外观性更好，成本更低。
65.以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并不是限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好的理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。