LED车灯模组及其制造方法、LED车灯模组用电路板与流程

本发明涉及发光二极管领域，尤其涉及一种led车灯模组以及这种led车灯模组的制造方法、这种led车灯模组使用的电路板。

背景技术：

现在的车灯主要包括卤素灯以及led车灯两种，其中led车灯具有功耗小、使用寿命长等优点，逐步取代卤素灯作为主要使用的车灯。现有的led车灯包括一个led车灯模组，该模组内包括一块电路板，电路板上设置有led焊盘，led芯片焊接在led焊盘上。由于led芯片发出的光束具有散射的特性，为了满足车灯对特定区域的照明亮度要求，led车灯需要设置透镜，通过透镜改变led芯片发出的光束的路径，从而使得光束集中照射在特定的区域。

通常，在led车灯模组的电路板上设置透镜定位孔，透镜上设置有定位柱，将透镜安装到电路板时，将透镜的定位柱插入到透镜定位孔内，实现透镜与电路板的固定。为了确保led芯片发出的光束经过透镜以后，能够准确的照射到特定的区域上，通常需要led芯片与透镜之间的位置关系非常精确，透镜与led芯片之间的位置误差需要非常小。

但是，目前led芯片的焊接通常是采用表面贴装技术实现，通常不加特殊工艺控制，led芯片的光学中心相对于电路板上的led焊盘的位置偏移可达±0.15mm，远不能满足现在led车灯对于发光的技术要求。

为减小led芯片的光学中心相对于led焊盘的偏移量，目前通常的处理方式是利用胶水固定led芯片，即点胶工艺进行处理，这样可在一定程度上减小led芯片在熔锡过程中由于张力所引起的led芯片偏移。但由于胶水也会存在流动性，点胶工艺只能将led芯片的光学中心偏差控制在±0.12mm范围内，仍不能满足高端车型车灯对出光的技术要求。另外，在利用点胶工艺固定led芯片的光学中心时，胶水通过粘接led芯片底部和侧面来固定led芯片的位置，这对点胶的位置和胶量的要求非常严苛，极易产生led芯片浮高和少锡等不良问题，影响led车灯的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种能够有效减小led芯片光学中心与透镜位置之间位置偏移的led车灯模组。

本发明的另一目的是提供一种上述led车灯模组使用的电路板。

本发明的再一目的是提供一种提高led芯片与透镜的位置配合精度的led车灯模组制造方法。

为了实现上述的主要目的，本发明提供的led车灯模组包括电路板，电路板上形成有线路图案以及至少一个led焊盘，且电路板上设有至少一个透镜定位孔；其中，电路板上还设有注塑成型的led限位件，led限位件形成在led焊盘周向外侧，led限位件内形成限位孔，led芯片焊接在led焊盘上且位于限位孔内；透镜定位孔的周壁上形成有定位件，定位件与led限位件一体注塑成型。

由上述方案可见，led车灯模组上设置有一体注塑成型的led限位件以及定位件，led芯片焊接在led限位件的限位孔内，而透镜的定位柱可以安装到定位件所形成的透镜定位孔内。这样，led芯片与透镜之间的位置偏差由led限位件以及透镜定位孔的位置偏差决定。由于led限位件以及透镜定位孔的定位件通过模具一体注塑成型，因此通过确保模具的尺寸公差可以保证led芯片与透镜之间的位置偏移量。由于目标注塑模具的尺寸公差非常小，通过在30微米以内，因此，led车灯模具中led芯片与透镜之间的位置偏移非常小。

一个优选的方案是，在垂直于电路板的表面方向上，led限位件上表面不高于led芯片上表面。

由此可见，led芯片的上表面高于led限位件的上表面，这样可以避免led限位件对led芯片发出的光束造成干扰，确保led芯片发出的光束可以完全入射到透镜中，提高led模组的发光效率。

进一步的方案是，led限位件靠近led芯片的内侧表面，自电路板的表面向上延伸的方向上，自限位孔内部向外倾斜。

可见，led限位件靠近led芯片的内侧表面倾斜设置，这样，限位孔的槽口的横截面面积大于槽底的横截面面积，有利于将led芯片放置在限位孔内，led芯片的焊接工艺更加简单。

更进一步的方案是，电路板上形成有注塑槽，注塑槽连通led限位件和定位件，优选的，注塑槽自电路板的表面向电路板内侧凹陷，注塑槽内填充有注塑件，注塑件的上表面与电路板的表面平齐。

由此可见，在电路板上设置注塑槽，可以方便led限位件与定位件的一次注塑成型。并且，注塑件的上表面与电路板的上表面平齐，有利于透镜安装到电路板的表面上。

进一步的方案是，led限位件内形成有多个限位孔，每一限位孔内安装有一个led芯片；优选的，透镜定位孔的数量为两个以上，其中至少一个透镜定位孔为腰型孔。

为实现上述的另一目的，本发明提供的led车灯模组用电路板上形成有线路图案以及至少一个led焊盘，且电路板上设有至少一个透镜定位孔；其中，电路板上还设有注塑成型的led限位件，led限位件形成在led焊盘周向外侧，led限位件内形成限位孔；透镜定位孔的周壁上形成有定位件，定位件与led限位件一体注塑成型。

为实现上述的再一目的，本发明提供的led车灯模组的制造方法包括在电路板上形成线路图案以及led焊盘，并在电路板上钻设至少一个定位基孔；并且，在电路板上注塑形成led限位件以及定位件，led限位件与定位件一体注塑成型，led限位件位于led焊盘周向外侧，led限位件内形成至少一个限位孔；定位件位于定位基孔的内壁，定位件为环状且定位件内形成透镜定位孔；将led芯片焊接在led焊盘上，使led芯片位于限位孔内。

由上述方案可见，制造led车灯模组时，在电路板上钻设定为基孔以后，通过注塑的方式在电路板上形成led限位件以及定位件，这样，led芯片可以焊接在led限位件的限位孔内的led焊盘上，透镜的定位柱可以插入到透镜定位孔内。通过对注塑模具尺寸的公尺控制，可以确保led芯片与透镜之间的位置偏差，使得led芯片与透镜之间的位置偏差做的很小。

优选的方案是，在电路板上注塑形成led限位件以及定位件包括：使用预制的模具在电路板上注塑形成led限位件以及定位件。

由此可见，通过预制的模具注塑形成led限位件以及定位件，可以确保led限位件内的限位孔的尺寸与定位件的尺寸偏差较小，继而确保led芯片与透镜之间的偏差很小。

附图说明

图1是本发明led车灯模组实施例的结构示意图。

图2是本发明led车灯模组实施例的结构分解图。

图3是本发明led车灯模组实施例的另一视角的结构示意图。

图4是图3中a-a向剖视图。

图5是图4的局部放大图。

图6是本发明led车灯模组制造方法实施例中注塑形成led限位件的示意图。

图7是本发明led车灯模组制造方法实施例中印刷锡膏的示意图。

图8是本发明led车灯模组制造方法实施例中焊接led芯片的示意图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本实施例的led车灯模组作为led车灯的关键部件，包括一个或者多个用于发光的led芯片。参见图1与图2，led车灯模组具有一块电路板10，在电路板10上形成有线路图案11，并且还形成有多个led焊盘18。优选的，电路板10是一块覆铜的pcb电路板通过蚀刻或者图案转印的方式形成线路图案11以及led焊盘18，因此，线路图案11以及led焊盘18均由覆铜层形成。led焊盘18上焊接有led芯片30，本实施例中，led芯片30可以通过回流焊等方式焊接在led焊盘18上。优选的，电路板10上焊接有多个led芯片30，且多个led芯片30排列成一行，因此，多个led焊盘18也是排列成一行。

由于电路板10上需要安装透镜，因此，在电路板10上设置有两个透镜定位孔13、14，其中，透镜定位孔13为圆形的通孔，而透镜定位孔14为腰型孔，这样，当透镜安装到电路板10上时，其中一个定位柱可以插入到透镜定位孔13内，另一个定位柱插入到透镜定位孔14内。由于透镜定位孔14为腰型孔，因此，插入到透镜定位孔14内的定位柱可以在一定距离内移动，即使透镜的定位柱的轴线与透镜定位孔14的轴线之间有一定的偏移，也能够插入都透镜定位孔14内，确保透镜能够安装到电路板10上。

此外，为了便于led车灯模组安装到散热器上，在电路板10上还设置有两个安装孔12，两个安装孔12均为圆形的通孔，可以使用螺钉等穿过安装孔12并且将电路板10固定在散热器上。

为了实现led芯片30在电路板10上精确定位，本实施例中，在电路板10上注塑形成led限位件20，led限位件20包括有多个限位孔21，每一个限位孔21可以安装一个led芯片30。优选的，限位孔21是一个贯穿限位件20上下表面的通孔，且每一个限位孔21位于一个led焊盘18周向的外侧。这样，限位件20并不会遮挡led焊盘18，确保led芯片30可以焊接在led焊盘18上。

本实施例中，透镜定位孔13、14由注塑而成的定位件限定大小，具体的，在电路板10上钻设有定位基孔15、16，其中定位基孔15的内径大于透镜定位孔13的内径，定位基孔16的内径也大于透镜定位孔14的内径。在注塑形成led限位件20的同时，还注塑形成定位件25、26，其中定位件25注塑形成在定位基孔15内，优选的，定位基孔15的横截面是圆形，在定位基孔15的内壁以内注塑形成的定位件25是圆环柱状，且定位件25内形成的透镜定位孔13。因此，定位件25的轴向高度与定位基孔15的轴向高度相等。

相同的，定位基孔16是一个腰型孔，定位件26注塑形成在定位基孔16内壁以内，且定位件26内形成横截面为腰形的透镜定位孔14，且定位件26的轴向高度与定位基孔16的轴向高度相等。

由于led限位件20以及定位件25、26一体注塑成型，为了便于注塑过程中，液态的胶能够从模具的一个注塑孔流到电路板10上，在电路板10上形成两条注塑槽17，从图2可见，注塑槽17自电路板10的表面向电路板10的内部凹陷，即沿着电路板10的厚度方向凹陷。同时，注塑槽17连通led限位件20以及定位基孔15、16。

这样，液态的胶可以从模具的注塑孔流到电路板10的上方，并且形成led限位件20，并且沿着注塑槽17流向定位基孔15、16，并在定位基孔15内形成定位件25，在定位基孔16内形成定位件26。并且，液态的胶注塑到注塑槽17后形成注塑件27，注塑件27完全位于注塑槽17内，因此，注塑件27连接led限位件20以及定位件25、26。

参见图3至图5，在垂直于电路板10表面的方向上，即沿着电路板10的厚度方向上，限位件20的上表面是低于led芯片30的上表面，即在电路板10的厚度方向上，led芯片30的高度大于led限位件20的高度。这样，led芯片30的上表面外露在led限位件20的外侧，以避免led限位件20遮挡led芯片30的发光面，确保led芯片30发出的光束不被led限位件20所遮挡。

实际应用时，led限位件20的上表面与led芯片30的上表面等高，即led限位件20的上表面不高于led芯片30的上表面，这样，led限位件20也不会遮挡led芯片30发出的光束。

此外，为了电路板10表面的美观性，也便于透镜在电路板10表面的安装，注塑件27的上表面与电路板10的上表面平齐，也就是注塑件27的上表面与电路板10的上表面在同一平面上。这样，透镜贴合在电路板10的表面可以做成平面，该贴合面可以贴合在电路板10的表面以及注塑件27的表面上。

下面结合图6至图8介绍led车灯模组的制造过程。首先，在一块基板上通过图案转印的技术形成线路图案11以及led焊盘18从而制作成电路板10，线路图案11以及led焊盘18可以根据led车灯的需要设置成不同的形状，led焊盘18则根据多个led芯片30的位置确定。

然后，使用钻孔设备在电路板10上钻设定为基孔13、14以及安装孔12，定为基孔13、14的位置根据透镜的定位柱的位置确定，优选的，定位基孔13、14的内径大于定位柱的外径，进一步的，其中一个定位基孔为圆形通孔，另一个定位基孔为腰型孔，如定位基孔13为圆形的通孔，而定位基孔14为腰型孔。钻设安装孔12时，根据散热器的通孔位置确定安装孔12的位置，安装孔12的内径比螺钉的螺杆外径稍大，以便于螺钉顺畅的穿过安装孔12。

接着，将电路板10放置到注塑设备上，使用预制的模具在电路板10上注塑形成led限位件20以及定位件25、26。如图6所示，模具50具有自模具下表面向上延伸的模腔51，注塑的过程中，模具50的下表面紧贴在电路板10的上表面。当液态的胶流入模腔51后，将在电路板10的上表面形成自电路板10上表面向上延伸的led限位件20。本实施例中，led限位件20形成有多个限位孔21，每一个安装槽21的内侧表面23，即led限位件20上靠近led芯片30的内侧表面是倾斜设置的。具体的，内侧表面23自电路板10的表面向上延伸的方向上，自限位孔21内部向外倾斜设置，例如图6中限位孔21右侧的侧壁上，内侧表面23自下而上是自限位孔21的内侧向外侧倾斜的。这样，每一个限位孔21靠近电路板10的一侧横截面面积较小，而远离电路板10的一侧的横截面面积较大，也就是限位孔21是一个上大下小的形状，这样的设置有利于将led芯片30放置到限位孔21内。

当然，图6所示的仅仅是限位孔21的一种结构，实际应用时，限位孔21靠近led芯片30的内侧表面23可以包含两段，其中靠近电路板10的一段垂直于电路板10的表面，而远离电路板10的一段是自内向外倾斜设置，这样也能够方便led芯片30的放置。

进一步的，led限位件20可以包括多个限位孔21，此时，模具50上将设置多个不同的模腔51，并且根据多个限位孔21的位置设定模腔51的位置。优选的，每一个限位孔21的形状相同，即每一个限位孔21都是上大下小的形状。优选的，每一个限位孔21均位于一个led焊盘18的周向外侧，即led限位件20不能遮挡led焊盘18，确保一个led芯片30能够焊接到对应的led焊盘18上。

注塑时，液态的胶不但在电路板10上形成led限位件20，还一体注塑形成定位件25、26，本实施例中，定位件25、26分别设置在定位基孔15、16内，因此，液态的胶可以沿着电路板10上的注塑槽17流向定位基孔15、16内，且定位基孔15、16内分别设置用于形成定位件25、26的模腔。在脱模以后，将在定位件基孔15、16内分别形成定位件25、26。

通过控制定位件25的模腔形状，使得定位件25为圆环柱状，从而在定位件25内形成透镜定位孔13，并且通过控制定位件26的模腔形状，使得定位件26为腰型孔的柱状体，从而在定位件26内形成透镜定位孔14。这样，透镜定位孔13、14的内径以及形状、位置均由模具50确定。需要说明的是，定位件25的轴线与定位基孔15的轴线不一定重合，定位件25的轴线可以相对于定位基孔15的轴线发生一定的偏移。相同的，定位件26的轴线与定位基孔16的轴线也不一定是重合的。

由于通过模具50一体注塑成型了led限位件20以及定位件25、26，通过控制模具的尺寸公差可以使得led限位件20以及透镜定位孔13、14的尺寸偏差非常小，led限位件20以及透镜定位孔13、14的尺寸与设计的尺寸、位置基本相同。

然后，在每一个限位孔21内的led焊盘18上放置锡膏31，如图7所示，在电路板10的led焊盘18上通过3d印刷的技术放置两块锡膏31，每一块锡膏30位于一个led芯片30的一个引脚下方。接着，如图8所示，将led芯片30放置到锡膏31的上方，且led芯片30位于一个限位孔21内。从图8可见，在垂直于电路板10的表面方向上，led芯片30的上表面高于led限位件20的上表面，这样可以避免led限位件20遮挡led芯片20的发光面。

最后，将放置有led芯片30的电路板10进行焊接，例如进行回流焊处理，led芯片30将焊接在电路板10上，实现led芯片30与led焊盘18的电连接。虽然焊接过程中led芯片30可能相对于led焊盘18发生一定的偏移，但由于led限位件20的限位作用，可以限制led芯片30的位移距离，从而确保led芯片30与透镜定位孔13、14之间的位置偏差在可接受的范围内。

本实施例中，led芯片30的与透镜定位孔13、14之间的位置偏差由模具的中led限位件20的模腔与定位件25、26的模腔公差决定，由于现在的模具精度很高，模具的公差可以在30微米以内，因此led芯片30与透镜定位孔13、14之间的位置偏差可以控制在很小的范围内。

在焊接led芯片30以后，可以将预先制作的透镜安装到电路板10上，具体的，将透镜的定位柱插入到透镜定位孔13、14内，由于透镜定位柱与透镜定位孔13、14是精确的配合的，因此，led芯片30的光学中心与透镜之间的位置偏差可以控制在0.05毫米以内，满足高度汽车对led车灯精度要求。

当然，上述的方案只是本发明优选的实施方案，实际应用是还可以有更多的变化，例如，led限位件具体形状的改变、透镜定位孔位置与形状的改变等，这些改变都不影响本发明的实施，也应该包括在本发明的保护范围内。