一种LED灯具用的双面铝基覆铜板的制造方法与流程

本发明涉及LED线路板技术领域，尤其涉及一种LED灯具用的双面铝基覆铜板的制造方法。

背景技术：

铝基覆铜板为LED灯具的关键元器件之一，在现有技术中，在LED灯具中一般设有两块线路板，一块是装载LED灯芯的铝基覆铜板，另一块是驱动LED灯芯的驱动板，随着LED灯具不断向高性能、小体积的方向发展，尤其在筒灯等灯具内部空间有限的领域，在其内设两块线路板使灯具内部非常拥挤，不利于灯具散热，而且对线路板的设计和安装都提出了更高的要求。在LED灯具中使用双面铝基板，即一面装载LED灯芯，另一面为驱动板，该方式可以缩减灯具的尺寸空间，但现有技术双面铝基板通常在铝基层两面设置绝缘层后覆盖铜箔层，由于铝基层为金属材料，在过孔加工时需要先进行绝缘处理，再制作金属过孔，制备工艺非常复杂；同时由于LED灯芯与驱动板的散热量不均等，LED灯芯的大热量扩散到驱动板会影响到驱动板的正常工作，从而影响灯具寿命。同时铝基覆铜板所承载的散热、电压也在不断增加，对其提出高耐压、高导热要求。为此，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。

例如，中国专利文献公开了一种双面铝基电路板的制作方法，[申请号：201110275598.1]，利用PP的树脂胶使用压机抽真空的方式填充导电孔，解决孔壁内的气泡的难题；使用这种方法，可以解决上下铜箔层的孔内导通，不与压合在中间的铝基材短路，使得导电孔不与铝基材导电，提高成品良率，降低生产成本。

上述的技术方案在一定程度上改进了现有技术，特别是提出了一种在铝基板制作过孔的方法，但通过该方式制备双面铝基板，在制作过孔时，工艺较为复杂，增加了铝基板的成本，使其应用在低成本LED灯具领域中具有一定局限性。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种散热性能好，过孔制备简单的LED灯具用的双面铝基覆铜板。

为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种工艺简单的LED灯具用的双面铝基覆铜板的制备方法。

一种LED灯具用的双面铝基覆铜板，该覆铜板包括铝基层、分别设置在所述铝基层两面的第一绝缘层和第二绝缘层，设置在所述第一绝缘层上且远离铝基层一面的第一铜箔层，设置在所述第二绝缘层上且远离铝基层一面的第二铜箔层，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层上形成电路图形；在该覆铜板周向侧边设置多个裸露的圆弧形连接过孔，所述连接过孔内壁设置第三绝缘层后在其绝缘内壁进行镀铜，用于电气连接所述第一铜箔层和所述第二铜箔层。

优选地，所述第一铜箔层的电路图形为可设有多个LED芯片的灯带电路，所述第二铜箔层的电路图形为该多个LED芯片的驱动电路；该覆铜板还包括设置在所述铝基层和所述第二绝缘层之间的隔热层。

优选地，先对所述第一铜箔层和所述第二铜箔层进行印刷、刻蚀处理并在其上形成电路图形后再分别设置在所述第一绝缘层和所述第二绝缘层上。

优选地，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层为半固化树脂片，该半固化树脂片为由65％～85％的环氧树脂混合剂以及15％～35％纳米无机填充剂组成的组合物；所述环氧树脂混合剂包括玻化环氧树脂、端胺基聚氨酯、酚醛树脂、二甲基咪唑和丙酮；所述纳米无机填充剂包括α-Al₂O₃陶瓷粉、碳化硅以及四方相氧化锆，所述α-Al₂O₃陶瓷粉在所述纳米无机填充剂的质量占比为40％～65％，所述碳化硅在所述纳米无机填充剂的质量占比为33％～55％，所述四方相氧化锆在所述纳米无机填充剂的质量占比为1％～8％。

优选地，所述第三绝缘层为半固化树脂片。

本发明还提供一种LED灯具用的双面铝基覆铜板的制造方法，该方法包括以下步骤：

S1：提供铝基底板，并对该铝基底板进行表面处理制备铝基层；

S2：制备半固化树脂片，所述半固化树脂片制备步骤如下：

(1)将质量占比为35％～60％的玻化环氧树脂、10％～40％的端胺基聚氨酯、15％～40％的酚醛树脂、1％～3％的二甲基咪唑和5％～35％的丙酮混合均匀，连续搅拌20～40分钟后静置1～3小时，制得环氧树脂混合剂；

(2)将质量占比为40％～65％的α-Al₂O₃陶瓷粉，33％～55％的碳化硅和1％～8％的四方相氧化锆混合均匀，制得纳米无机填充剂；

(3)将质量比为65％～85％的环氧树脂混合剂和15％～35％纳米无机填充剂混合均匀，制得半固化树脂粘合剂；

(4)利用丝网印刷将上述半固化树脂粘合剂涂覆在铝基层的表面上，形成所述半固化树脂片；

S3：提供一铜箔并对该铜箔进行表面处理制备第一铜箔层和第二铜箔层；

S4：将所述第一铜箔层和所述第二铜箔层置于所述半固化树脂片的表面并压合为一体得到双面铝基覆铜板，所述半固化树脂片固化形成第一绝缘层和第二绝缘层；

S5：在该覆铜板周向侧边设置多个裸露的圆弧形连接过孔，在所述连接过孔的内壁设置一层半固化树脂粘合剂并使其固化形成第三绝缘层，在所述第三绝缘层内壁进行镀铜，使所述第一铜箔层和所述第二铜箔层电气连接。

优选地，在所述步骤S4中进一步包括以下步骤：

在所述第一铜箔层和所述第二铜箔层形成电路图形，对所述第一铜箔层进行印刷、刻蚀处理在其上形成灯带电路，以及并对所述第二铜箔层进行印刷、刻蚀处理在其上形成驱动电路；

将所述第一铜箔层和所述第二铜箔层置于所述半固化树脂片的表面并形成一待层合结构，以小于5℃/min的升温速率对该待层合结构进行加热至所述半固化树脂片融化，并在一定压力作用下，将所述第一铜箔层和所述第二铜箔层的电路图形的压合在所述半固化树脂片的表面，再以小于5℃/min的降温速率使所述半固化树脂片固化形成第一绝缘层和第二绝缘层。

优选地，在所述步骤S4中进一步包括以下步骤：

将所述第一铜箔层和所述第二铜箔层置于所述半固化树脂片的表面，使第一铜箔层、第一绝缘层、铝基层、第二绝缘层和第二铜箔层按从上到下的顺序叠合形成待压合覆铜板；

将上述待压合覆铜板放入真空袋并对该真空袋进行抽真空处理；

将真空袋放入密闭容器并在该密闭容器中充满加热用液体介质；

对所述密闭容器进行加压、加温处理使半固化树脂片固化。

优选地，所述液体介质为液压油，对所述密闭容器加压至2～10MPa，并使所述液压油匀速升温至60至80℃。

优选地，还包括以下步骤：

提供一隔热层，所述隔热层设置在所述铝基层和所述第二绝缘层之间，以压合的方式与覆铜板合为一体。

相对于现有技术，采用本发明的技术方案，将用于上下层电路电气连接的过孔设置在覆铜板的周向侧边并裸露在外，由于过孔裸露在外对其进行绝缘处理相对简单，同时采用更加简单的镀铜工艺实现上下层线路连接，从而无需采用复杂的工艺制备铝基板的过孔，同时避免了寄生电容的产生，进一步提升了电路板的抗干扰功能。同时通过设置隔热层，使上下铜箔层之间的热量不会相互传导，从而保证铜箔层上的电路正常工作。

附图说明

图1为本发明实施例提供的LED灯具用的双面铝基覆铜板的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的LED灯具用的双面铝基覆铜板中连接过孔的示意图。

图3为本发明实施例提供的LED灯具用的双面铝基覆铜板的另一种结构示意图。

图4为本发明实施例提供的LED灯具用的双面铝基覆铜板的制造方法的流程图。

元件符号说明

铝基层1，第一绝缘层2，第二绝缘层3，第一铜箔层4，第二铜箔层5，连接过孔6，第三绝缘层7，隔热层8。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

现有技术中的多层线路板，中间层的线路层要与其上下层电路或者外部线路连接，通常采用在线路板上加工金属过孔的方式。但双面铝基板中由于中间的铝基层为金属材料，在过孔加工时需要先进行绝缘处理，再制作金属过孔，制备工艺非常复杂；同时由于金属过孔内部形成金属层，这样会产生寄生电容。用于LED灯具领域的线路板中，随着器件的小型化以及贴片技术的不断成熟，无论是灯带电路还是更为复杂的驱动电路都可以采用贴片工艺实现，因此，灯带电路和驱动电路都可以采用单面板实现，而实际中灯带电路和驱动电路之间的电气连接也非常少，可以采用一种特殊的方式实现LED灯具用的双面铝基覆铜板。

为了克服现有技术存在的缺陷，请参阅图1和图2，所示为本发明实施例提供的LED灯具用的双面铝基覆铜板的结构示意图，本发明实施例提供一种LED灯具用的双面铝基覆铜板，该覆铜板包括铝基层1、分别设置在所述铝基层1两面的第一绝缘层2和第二绝缘层3，设置在所述第一绝缘层2上且远离铝基层1一面的第一铜箔层4，设置在所述第二绝缘层3上且远离铝基层1一面的第二铜箔层5，所述第一铜箔层4和所述第二铜箔层5上形成电路图形；在该覆铜板周向侧边设置多个裸露的圆弧形连接过孔6，所述连接过孔6内壁设置第三绝缘层7后在其绝缘内壁进行镀铜，用于电气连接所述第一铜箔层4和所述第二铜箔层5。

采用本发明的技术方案，将用于上下层电路电气连接的过孔设置在覆铜板的周向侧边并裸露在外，由于过孔裸露在外对其进行绝缘处理相对简单，同时采用更加简单的镀铜工艺实现上下层线路连接，从而无需采用复杂的工艺制备铝基板的过孔，同时避免了寄生电容的产生，进一步提升了电路板的抗干扰功能。

在一种优选的实施方式中，第一铜箔层4的电路图形为可设有多个LED芯片的灯带电路，第二铜箔层5的电路图形为该多个LED芯片的驱动电路；由于LED芯片工作时散发的热量非常大，为了避免第一铜箔层4的灯带电路散发的大热量影响到第二铜箔层5上的驱动电路，参见图3，所示为本发明实施例提供的LED灯具用的双面铝基覆铜板的另一种结构示意图，本发明实施例还包括设置在铝基层1和第二绝缘层3之间的隔热层8，通过该隔热层8保证第一铜箔层4的灯带电路散发的大热量不会传导到第二铜箔层5。由于驱动电路的散热量较小，现有技术中驱动电路也通常采用普通环氧电路板，因此隔热层8不会影响驱动电路的散热。

由于隔热层8的存在，由于灯带电路散发的大热量无法传导至第二铜箔层5，在一定程度上会影响灯带电路的散热，为了进一步改进灯带电路的散热，增大铝基层1的厚度，将铝基层1的厚度设置为1.5～3mm，优选地，其厚度可以为1.5mm、2.0mm、3.0mm等。同时，在铝基层1的周向侧边开设锯齿形边沟，增加铝基层1向外界散热的面积。铝基层1采用的铝板材型号可以为1100、5052、6061等。

在一种优选的实施方式中，在第一铜箔层4和第二铜箔层5上先形成电路图形再设置在第一绝缘层2和第二绝缘层3上，先对第一铜箔层4和第二铜箔层5进行印刷、刻蚀处理并在其上形成电路图形后再分别设置在第一绝缘层2和第二绝缘层3上。

在一种优选的实施方式中，第一绝缘层2和第二绝缘层3为半固化树脂片，该半固化树脂片为由65％～85％的环氧树脂混合剂以及15％～35％纳米无机填充剂组成的组合物；环氧树脂混合剂包括玻化环氧树脂、端胺基聚氨酯、酚醛树脂、二甲基咪唑和丙酮；纳米无机填充剂包括α-Al₂O₃陶瓷粉、碳化硅以及四方相氧化锆，α-Al₂O₃陶瓷粉在纳米无机填充剂的质量占比为40％～65％，碳化硅在纳米无机填充剂的质量占比为33％～55％，四方相氧化锆在纳米无机填充剂的质量占比为1％～8％。

α-Al₂O₃陶瓷粉主要用于增加绝缘层的导热率，其纯度大于等于99.9％且均匀分散在环氧树脂混合剂中，α-Al₂O₃陶瓷粉的含量应当适量。当α-Al₂O₃陶瓷粉的含量较低时，第一绝缘层2和第二绝缘层3的导热率无法满足灯带电路的散热要求。当α-Al₂O₃陶瓷粉的含量较高时，导热率虽然会有较大程度的增加，但耐压性降低，无法满足LED灯具的耐压性要求。

四方相氧化锆(t-ZrO₂)在纳米无机填充剂占比较低，用于提高第一绝缘层2和第二绝缘层3的韧性及与铝基板的结合力。

在一种优选的实施方式中，第三绝缘层7为半固化树脂片，在覆铜板的周向所设置的连接过孔6上涂覆一层如上述的半固化树脂片，其固化后形成第三绝缘层7。采用上述技术方案，大大简化了连接过孔6的绝缘处理。

为了解决现有技术存在的问题，参见图4，所示为本发明LED灯具用的双面铝基覆铜板的制造方法的流程图，该方法包括以下步骤：

S1：提供铝基底板，并对该铝基底板进行表面处理制备铝基层1；

S2：制备半固化树脂片，半固化树脂片制备步骤如下：

(1)将质量占比为35％～60％的玻化环氧树脂、10％～40％的端胺基聚氨酯、15％～40％的酚醛树脂、1％～3％的二甲基咪唑和5％～35％的丙酮混合均匀，连续搅拌20～40分钟后静置1～3小时，制得环氧树脂混合剂；

(2)将质量占比为40％～65％的α-Al₂O₃陶瓷粉，33％～55％的碳化硅和1％～8％的四方相氧化锆混合均匀，制得纳米无机填充剂；

(3)将质量比为65％～85％的环氧树脂混合剂和15％～35％纳米无机填充剂混合均匀，制得半固化树脂粘合剂；

(4)利用丝网印刷将上述半固化树脂粘合剂涂覆在铝基层1的表面上，形成半固化树脂片；

S3：提供一铜箔并对该铜箔进行表面处理制备第一铜箔层4和第二铜箔层5；

S4：将第一铜箔层4和第二铜箔层5置于半固化树脂片的表面并压合为一体得到双面铝基覆铜板，半固化树脂片固化形成第一绝缘层2和第二绝缘层3；

S5：在该覆铜板周向侧边设置多个裸露的圆弧形连接过孔6，在连接过孔6的内壁设置一层半固化树脂粘合剂并使其固化形成第三绝缘层7，在第三绝缘层7内壁进行镀铜，使第一铜箔层4和第二铜箔层5电气连接。

采用上述技术方案，将用于上下层电路电气连接的过孔设置在覆铜板的周向侧边并裸露在外，由于过孔裸露在外可以通过涂覆半固化树脂粘合剂设置绝缘层，同时采用更加简单的镀铜工艺实现上下层线路连接，从而无需采用复杂的工艺制备铝基板的过孔，同时避免了寄生电容的产生，进一步提升了电路板的抗干扰功能。同时采用α-Al2O3陶瓷粉作为填料剂，大大增加了绝缘层的导热率。

在一种优选实施方式中，在步骤S4中进一步包括以下步骤：

在所述第一铜箔层4和所述第二铜箔层5形成电路图形后再置于半固化树脂片上，由于铜箔层先形成电路图形，从而无需再对覆铜板进行刻蚀处理，一次压合成型，保证铝基板的稳定性。对所述第一铜箔层4进行印刷、刻蚀处理在其上形成灯带电路，以及并对所述第二铜箔层5进行印刷、刻蚀处理在其上形成驱动电路；

将第一铜箔层4和第二铜箔层5置于半固化树脂片的表面并形成一待层合结构，以小于5℃/min的升温速率对该待层合结构进行加热至半固化树脂片融化，并在一定压力作用下，将第一铜箔层4和第二铜箔层5的电路图形的压合在半固化树脂片的表面，再以小于5℃/min的降温速率使半固化树脂片固化形成第一绝缘层2和第二绝缘层3。优选地，以2℃/min的升温速率对所述半固化树脂片进行加热，当所述半固化树脂片加热至50℃时，对所述待层合结构施加2.5Mpa的压力；在2.5Mpa的压力下，继续以2℃/min的升温速率对所述半固化树脂片进行加热，加热至80℃时停止升温，并在该温度及压力下维持一段时间；然后，在2.5Mpa的压力下逐渐降温冷却至室温。在所述恒压下，半固化树脂片不会使所述具有电路图形的第一铜箔层4和第二铜箔层5表面含胶不均匀。

上述技术方案中，施加在绝缘层上各个点的压力无法保证完全一致，会影响产品的质量和一致性。为了解决该技术问题，在本发明一种优选实施方式中，在步骤S4中进一步包括以下步骤：

将第一铜箔层4和第二铜箔层5置于半固化树脂片的表面，使第一铜箔层4、第一绝缘层2、铝基层1、第二绝缘层3和第二铜箔层5按从上到下的顺序叠合形成待压合覆铜板；

将上述待压合覆铜板放入真空袋并对该真空袋进行抽真空处理；

将真空袋放入密闭容器并在该密闭容器中充满加热用液体介质；

对密闭容器进行加压、加温处理使半固化树脂片固化。

上述技术方案，通过在密闭容器中对覆铜板进行真空液压，保证施加在覆铜板上的压力是完全相等的，在覆铜板中不会产生气泡，使制得的产品一致性好，厚度均匀，粘合效果良好。

进一步的，上述的液体介质为液压油，对密闭容器加压至2～10MPa，并使液压油匀速升温至60至80℃。

在一种优选实施方式中，进一步包括以下步骤：

提供一隔热层8，隔热层8设置在铝基层1和第二绝缘层3之间，以上述的压合的方式与覆铜板合为一体。通过该隔热层8保证第一铜箔层4的灯带电路散发的大热量不会传导到第二铜箔层5，从而保证第二铜箔层5上的驱动电路能够正常工作。优选地的，隔热层8采用陶瓷纤维材料。

本发明覆铜板压合的层数较多，上述技术方案由于采用叠合完整之后再进行层压，各层之间不可避免会有一些空气和水汽带入，使产品合格率低。为了解决上述技术问题，在本发明的一种优选实施方式中，采用逐层压合的方式，也即先将铝基层1和绝缘层进行第一次压合，确保铝基层1和绝缘层无空气和水汽进入，再在该基础上再将铜箔层压合在绝缘层上。从而提升产品的合格率。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。