可弯折金属基板和LED灯的制作方法

本实用新型涉及电子器件基板领域，特别涉及一种可弯折金属基板和LED灯。

背景技术：

LED照明的核心元件是安装在覆铜基板上的LED芯片或LED模组。随着LED照明的发展，出现了对于曲面安装LED的需要。相应地，需要其基板也能实现立体功能，即可以被弯折加工。然而，目前的LED基板通常结构为通过一定厚度单层改性环氧树脂粘结层将金属底板与铜箔粘合。这种LED基板在弯折加工后，由于较厚的改性环氧树脂粘结层的抗弯折性差，会出现裂纹甚至断裂的情况，影响其可靠性，无法满足曲面应用需求。

对于可弯折的LED基板，仍存在着需要。

技术实现要素：

针对上述需要，在一个方面，本实用新型提供一种可弯折金属基板，其特征在于，所述可弯折金属基板包括：

金属板，所述金属板厚度为0.3mm至5mm；

在金属板上设置的绝缘层，所述绝缘层厚度为9-50μm，由依次层叠的第一薄膜层、热固性PI层和第二薄膜层构成；和

在绝缘层上设置的铜箔，

其中所述第一薄膜层和第二薄膜层各自独立地选自由以下各项组成的组：热塑性PI层、PEEK层、PEI层和PAI层。

可选地，所述第一薄膜层或第二薄膜层的厚度为1-5μm，且所述热固性PI层的厚度为6-40μm。

可选地，所述绝缘层由依次层叠的热塑性PI层、热固性PI层和热塑性PI层构成。

可选地，所述热塑性PI层的厚度为1-5μm，且所述热固性PI层的厚度为15-25μm。

可选地，所述绝缘层由依次层叠的玻璃化转变温度为180-300℃的热塑性PI层、玻璃化转变温度为300-400℃的热固性PI层和玻璃化转变温度为180-300℃的热塑性PI层构成。

可选地，所述绝缘层由依次层叠的热塑性PI层、拉伸强度大于120MPa热固性PI层和热塑性PI层构成。

可选地，所述绝缘层厚度为20-30μm。

可选地，所述铜箔厚度为0.012-0.175mm。

可选地，所述金属板为铜板、铝板或铁板。

在又一方面，本实用新型提供一种LED灯，所述LED灯包含上述可弯折金属基板和设置在所述可弯折金属基板的铜箔上的LED芯片。

本实用新型的可弯折金属基板，具有良好的弯折操作性和耐热性、并且在弯折操作后仍具有良好的绝缘性，可用于LED曲面照明。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个实施方案的可弯折金属基板的结构示意图。

图2是包含本实用新型的可弯折金属基板的LED灯的示例性示意图。

具体实施方案

本实用新型提供一种可弯折金属基板，所述可弯折金属基板包括：

金属板，所述金属板厚度为0.3mm至5mm；

在金属板上设置的绝缘层，所述绝缘层厚度为9-50μm，由依次层叠的第一薄膜层、热固性PI层和第二薄膜层构成；和在绝缘层上设置的铜箔，

其中所述第一薄膜层和第二薄膜层各自独立地选自由以下各项组成的组：热塑性PI层、PEEK层、PEI层、PAI层。

具体地如图1所示，依次包括金属板1、在金属板1上设置的绝缘层2和在绝缘层2上设置的铜箔3。

金属板1为可弯折金属基板提供支持，金属板的材料可以为常见的结构材料，包括纯金属板和合金板。本实用新型对金属板的材质没有特别的要求，只要其具有足够的强度和塑性即可。足够的强度保证其作为支撑和受力材料的功能，而适当的塑性使得其可以弯折并保持弯折后的形状。典型地，金属板的材料是铜板、铝板或铁板。

本实用新型的金属板的厚度在0.3mm-5mm。当金属板厚度小于0.3mm时，其不容易保持弯折后的形状，在受到外力时容易变形。当金属板厚度大于5mm时，其弯折操作性不佳，并且当弯折曲率半径较小时可能破坏绝缘层。

绝缘层2设置在金属板1上，用于将金属板与铜箔(下文详述)粘合在一起同时绝缘地隔开。本实用新型的绝缘层2由第一薄膜层201、热固性PI(聚酰亚胺)层203和第二薄膜层202构成，其中第一薄膜层和第二薄膜层各自独立地选自由以下各项组成的组：热塑性PI薄膜层、PEEK(聚醚醚酮)薄膜层、PEI(聚乙烯亚胺)薄膜层和PAI(聚酰胺-酰亚胺)薄膜层。本实用新型的绝缘层2的厚度为9-50μm。相对于常规的单层改性环氧树脂粘结绝缘层，其厚度较小，可以禁受较大曲率弯折而不出现裂纹或发生断裂。当绝缘层2厚度小于9μm时，难以保证其绝缘性能和粘结性能。当绝缘层2厚度大于50μm时，在较大曲率弯折时，影响散热性，同时其倾向于出现裂纹和断裂，进而影响绝缘性和粘合性。在上述厚度范围内，即可以具有对于底板和铜箔足够的粘结性，又可以具有良好的绝缘性、耐热性和散热性。优选地，绝缘层2的厚度为20-30μm。

第一薄膜层与第二薄膜层各自独立地选自由以下各项组成的组：热塑性PI层、PEEK层、PEI层和PAI层。也就是说，第一薄膜层与第二薄膜层类型可以是相同的，也可以是不同的。并且，第一薄膜层与第二薄膜层的厚度可以是相同的，也可以是不同的。

铜箔3设置在绝缘层2上。本实用新型中的铜箔可以是电子领域常见的铜箔。由于铜箔的延展性好，因此本实用新型对其厚度没有特别的要求。不过，从性能和成本综合考虑，厚度为0.012-0.175mm的铜箔是优选的。铜箔可以选用电解铜或压延铜。

在本实用新型的结构中，绝缘层中两侧的第一和第二薄膜层提供与金属板/铜箔之间良好的粘结，而中间的热固性PI层提供优秀的耐热性和力学性能，如耐弯折性。本实用新型的可弯折金属基板可以用作电子器件的基板。由金属板经由绝缘层提供对铜箔的支持。金属板可以弯折，甚至以大角度弯折，而弯折后金属板与铜箔之间的绝缘性和粘合性不会遭到破坏。而且，绝缘层还具有优秀的耐热性。由于其耐弯折性、良好的弯折后绝缘性和优良的耐热性，本实用新型的可弯折金属基板非常适于用作LED照明尤其是曲面LED照明中的金属基板。

本实用新型结构可以由三层涂头一次涂覆制备出三层结构的复合薄膜层，也可以在中间热固性PI层的两面依次涂覆第一薄膜层或第二薄膜层来制备出三层结构的复合薄膜层，也可以选用直接选用第一薄膜层、热固性PI层、第二薄膜层依次叠合制备出三层结构的复合薄膜层。优选地，采用三层涂头一次涂覆制备出三层结构的复合薄膜层的方式来制备，层间粘合力最佳。

优选地，所述第一薄膜层或第二薄膜层的厚度为1-5μm。第一薄膜层或第二薄膜层的厚度小于1μm时，不能提供足够的粘结性。当其厚度大于5μm时，基板整体的耐热性受到影响。另一方面，所述热固性PI层的厚度优选为6-40μm。热固性PI层的厚度小于6μm时，难以提供足够的绝缘性。当其厚度大于40μm时，影响散热性，同时在较大曲率弯折时，其倾向于出现裂纹和断裂，进而影响绝缘性和粘合性。

优选地，可弯折金属基板的绝缘层由依次层叠的热塑性PI层、热固性PI层和热塑性PI层构成。由于材料基本结构相近，热塑性PI层和热固性PI层之间的相容性和界面性能良好。热塑性PI层的厚度优选为1-5μm，此时所述热固性PI层的厚度优选为15-25μm。两侧的热塑性PI层可以是相同的，也可以是不同的。

从耐热性角度考虑，本实用新型的绝缘层优选由依次层叠的具有在180至300℃范围内的玻璃化转变温度的热塑性PI层，具有在300至400℃范围内的玻璃化转变温度的热固性PI层和具有在180至300℃范围内的玻璃化转变温度的热塑性PI层构成。

从力学性能角度考虑，本实用新型的绝缘层优选由依次层叠的热塑性PI层、具有120MPa以上的拉伸强度的热固性PI层和热塑性PI层构成。

本实用新型的可弯折基板可以通过将金属板、预制好的绝缘层和铜箔层叠在一起后高温压制来制备。高温压制温度可以为250℃-400℃。本实用新型的结构的优点之一也包括其易于通过压制的方法制造。

可以采用逐层涂覆法或三层涂头涂覆法预制整体的三层结构的绝缘薄膜，特别是复合PI薄膜(热塑性PI层-热固性PI层-热塑性PI层)，并将该复合薄膜与金属板和铜箔层叠热压。三层涂头涂覆法获得的绝缘薄膜制成的可弯折金属基板的性能更佳。

本实用新型的可弯折金属基板可以用于LED灯，尤其用于曲面LED照明。将可弯折金属基板弯折为所需的造型，随后在其铜箔侧安装LED芯片，或者，将在其铜箔侧安装好LED芯片的可弯折金属基板弯折为所需造型，即可制得曲面LED灯，实现LED灯曲面照明。

以下通过实施例进一步说明本实用新型。实施例仅用于说明本实用新型的目的，而不对本实用新型构成任何限制。

实施例1

制备由热塑性PI层作为第一和第二薄膜层的可弯折金属基板。

具体地，由三层涂头涂覆制备出三层结构(热塑性PI+热固性PI+热塑性PI)25微米的PI复合薄膜，热塑性PI薄膜厚度为4微米，热固性PI薄膜的厚度为17微米。热固性PI玻璃化转变温度为280℃，拉伸强度为110MPa。热塑性PI玻璃化转变温度为160℃。热固性PI采用PPDA和BPDA合成。热塑性PI采用BAPP和BPDA合成。

使用厚度为0.8mm的铝板作为金属底板。在金属底板的一面上通过阳极氧化进行表面处理。

将上述三层结构复合PI薄膜放置于表面处理好的金属底板上，再在PI薄膜表面放置一张厚度为0.035mm的铜箔，经过350℃高温压合后，制得可弯折金属基板。

对制得的可弯折金属基板进行以下测试：

剥离强度

将铜箔蚀刻成宽度为3mm的线路，使用剥离强度测试仪器测试铜箔和第二薄膜层202的粘结力。

弯折前后绝缘性对比

对待测样品分为两组，一组样品按规定的弯折半径弯折90°，一种样品未做弯折处理。对比测试两组样品的耐电压值。

耐热性

将待测样品剪切成三块50×50mm的样品，将50×50mm的样品浸泡在288℃的锡炉中，观察样品分层起泡时间。时间越长耐热性越好。

弯折操作性

将待测样品按不同的弯折半径进行弯折，评估弯折后弯折位置金属基板是否出现裂纹等情况。

散热性

将LED灯(为可弯折金属基板和设置在所述可弯折金属基板的铜箔上的LED芯片)，进行点灯试验，测试LED芯片焊脚温度，温度越低，散热性越好。

以上性质的测量结果列于表1中。

实施例2

以与实施例1相同的方式，制备由热塑性PI层作为第一和第二薄膜层的可弯折金属基板，不同之处在于，三层结构的复合PI薄膜通过在17微米的热固性PI薄膜两面各涂覆一层4微米的热塑性PI层，烘烤后制得。热固性PI膜牌号为：日本鈡渊NPI。热塑性PI采用BAPP和BPDA合成。

以与实施例1相同的方式测试制得的可弯折金属基板。

对实施例2的可弯折金属基板的性质测量结果列于表1中。

实施例3

制备由PEEK层作为第一和第二薄膜层的可弯折金属基板。

具体地，三层结构的复合薄膜通过在17微米的热固性PI薄膜两面各涂覆一层4微米的PEEK层，烘烤后制得。PEEK购自威格斯。

以与实施例1相同的方式测试制得的可弯折金属基板。

对实施例3的可弯折金属基板的性质测量结果列于表1中。

实施例4

制备由PEI层作为第一和第二薄膜层的可弯折金属基板。

具体地，三层结构的复合薄膜通过在17微米的热固性PI薄膜两面各涂覆一层4微米的PEI层，烘烤后制得。PEI购自沙特基础工业。

以与实施例1相同的方式测试制得的可弯折金属基板。

对实施例4的可弯折金属基板的性质测量结果列于表1中。

实施例5

制备由PAI层作为第一和第二薄膜层的可弯折金属基板。

具体地，三层结构的复合薄膜通过在17微米的热固性PI薄膜两面各涂覆一层4微米的PAI层，烘烤后制得。PAI购自大金化工。

以与实施例1相同的方式测试制得的可弯折金属基板。

对实施例5的可弯折金属基板的性质测量结果列于表1中。

实施例6

以与实施例1相同的方式，制备可弯折金属基板，不同之处在于，使用厚度为0.3mm金属底板。

实施例7

以与实施例1相同的方式，制备可弯折金属基板，不同之处在于，使用厚度为5mm金属底板。

实施例8

以与实施例1相同的方式，制备可弯折金属基板，不同之处在于，使用厚度为9微米的绝缘层。其中热固性PI层厚度为1μm，热塑性PI层厚度相同，均为7μm。

实施例9

以与实施例1相同的方式，制备可弯折金属基板，不同之处在于，使用厚度为50微米的绝缘层。其中热固性PI层厚度为40μm，热塑性PI层厚度相同，均为5μm。

实施例10

以与实施例1相同的方式，制备可弯折金属基板，不同之处在于，所用的热塑性PI层的玻璃化转变温度为280℃且热固性PI层的玻璃化转变温度为400℃。

实施例11

以与实施例1相同的方式，制备可弯折金属基板，不同之处在于，所用的热固性PI层的拉伸强度为130MPa。

比较例1

以与实施例1相同的方式，制备金属基板，不同之处在于，不使用三层结构的复合PI薄膜，而是使用厚度为50μm的环氧树脂薄膜。环氧树脂使用南亚环氧树脂：NPEL-128E。

以与实施例1相同的方式测试制得的金属基板。

对比较例1的金属基板的性质测量结果列于表1中。

比较例2

以与实施例1相同的方式，制备金属基板，不同之处在于，不使用三层结构的复合PI薄膜，而是使用厚度为25μm的热塑性PI薄膜。热塑性PI薄膜采用BAPP和BPDA合成。

以与实施例1相同的方式测试制得的金属基板。

对比较例2的金属基板的性质测量结果列于表1中。

比较例3

以与实施例1相同的方式，制备金属基板，不同之处在于，使用三层结构的复合PI薄膜结构(热固性PI+热塑性PI+热固性PI)25微米的PI薄膜，热塑性PI薄膜厚度为5微米，热固性PI薄膜的厚度为10微米。

以与实施例1相同的方式测试制得的金属基板。

对比较例3的金属基板的性质测量结果列于表1中。

比较例4

以与实施例1相同的方式，制备金属基板，不同之处在于，金属板厚度为0.2mm。

以与实施例1相同的方式测试制得的金属基板。

对比较例4的金属基板的性质测量结果列于表1中。

比较例5

以与实施例1相同的方式，制备金属基板，不同之处在于，金属板厚度为10mm。

以与实施例1相同的方式测试制得的金属基板。

对比较例5的金属基板的性质测量结果列于表1中。

比较例6

以与实施例1相同的方式，制备金属基板，不同之处在于，绝缘层厚度为5μm。其中热固性PI层厚度为3μm，热塑性PI层厚度相同，均为1μm。

以与实施例1相同的方式测试制得的金属基板。

对比较例6的金属基板的性质测量结果列于表1中。

比较例7

以与实施例1相同的方式，制备金属基板，不同之处在于，绝缘层厚度为100μm。其中热固性PI层厚度为50μm，热塑性PI层厚度相同，均为25μm。

以与实施例1相同的方式测试制得的金属基板。

对比较例7的金属基板的性质测量结果列于表1中。

表1

表1(续)

表1(续)

从上表1可见，实施例中所制得的可弯折金属基板与比较例相比具备有更优的弯折后耐压性能，在弯折后绝缘性下降小，同时具有优良的弯折操作性。这说明本实用新型的可弯折金属基板的结构作为可弯折金属基板具备优良的综合性能。

比较例1-7分别表明现有的单层环氧树脂绝缘层、单层PI绝缘层、具体层叠结构不同的复合PI绝缘层、处于本实用新型范围外的金属底板厚度、处于本实用新型范围外的绝缘层厚度均未能得到优良的综合性能。

此外，实施例1的各项性能均优于实施例2，说明三层涂头涂覆制得的三层结构复合PI薄膜优于逐层涂敷制得的产品。

实施例10和11的性能优于实施例1，说明特定的玻璃化转变温度和拉伸强度有利于耐热性、弯折操作性等性能。

产品例

利用实施例1的可弯折金属基板，在其上安装LED芯片后，分别弯折成形为图2(a)和(b)所示的LED灯具，其中实心圆点表示LED芯片，位于铜箔侧。两种曲面LED灯均正常发光。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本实用新型权利要求的保护范围。