带有陶瓷散热器的高频印刷电路板及led光源模组的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种带有陶瓷散热器的高频印刷电路板及LED光源模组，该印刷电路板包括基板、设置在基板中并贯穿基板的陶瓷散热器、位于印刷电路板第一表面侧的第一金属层、位于印刷电路板第二表面侧的第二金属层。其中，基板包括至少位于印刷电路板第一表面侧的高频板材，第一金属层包括形成于高频板材表面的高频信号线路；第一金属层的至少一部分由基板的第一表面连续地延伸至陶瓷散热器的第一表面，第二金属层的至少一部分由基板的第二表面连续地延伸至陶瓷散热器的第二表面。本实用新型具有极佳的散热性能，能够对发热元件进行快速散热以降低信号的损耗。
【专利说明】
带有陶瓷散热器的高频印刷电路板及LED光源模组
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种印刷电路板及LED光源模组;更具体地讲，本实用新型涉及一种带有陶瓷散热器的高频印刷电路板及LED光源模组。
【背景技术】
[0002] 随着生活水平的提高，越来越多的电子产品实现智能化，然而智能化的电子产品对信号传输的损耗要求很高。为此，人们开发出了低介电常数、低损耗的高频材料配以精密线路来满足信号传输的损耗要求，但信号的损耗与工作元器件的发热有一定关联，发热量越大，信号的损耗也越大。因此，不仅要求作为元器件机械支撑和电连接载体的印刷电路板具有较小的信号损耗，而且要求其能够对元器件及时散热。
[0003] 中国专利CN201120011370.7公开了一种局部植入金属块的混压高频印制电路板， 其包括有高频板材及普通板材，高频板材与普通板材之间通过半固化片粘结，其上设有导热系数大的金属块，高频板材及半固化片开设有用于容纳金属块的盲槽。在该技术方案中， 虽然金属块本身具有较好的导热性，但金属块的底部是普通板材，而普通板材的导热系数很低，导致金属块所传导的热量在普通板材处遇到很大的热阻，使得印刷电路板的实际散热性能仍然较差。
[0004] 中国专利申请CN201180037321.3公开了一种具有陶瓷散热器的印刷电路板，其中陶瓷散热器贯穿作为印刷电路板的绝缘载体的树脂层，使得印刷电路板在其厚度方向上具有良好的散热性能。但由于陶瓷该散热器的热膨胀系数和树脂绝缘载体的热膨胀系数之间存在显著差别，导致陶瓷散热器在经过一定次数的冷热循环后容易与绝缘载体相分离，印刷电路板的热稳定性较差。
[0005] 因此，有必要提供一种改进的高频印刷电路板设计。
【发明内容】
[0006] 本实用的主要目的是提供一种印刷电路板，其不仅能够对发热元件进行快速散热以降低信号的损耗，而且具有良好的热稳定性。
[0007] 本实用新型的另一目的在于提供一种采用上述印刷电路板的LED光源模组，以实现LED发光元件的快速散热，并对LED发光元件进行无线控制。
[0008] 为了实现上述主要目的，本实用新型的一方面提供了一种印刷电路板，包括基板、 设置在基板中并贯穿基板的陶瓷散热器、位于印刷电路板第一表面侧的第一金属层、位于印刷电路板第二表面侧的第二金属层;其中，基板包括至少位于印刷电路板第一表面侧的高频板材，第一金属层包括形成于高频板材表面的高频信号线路;第一金属层的至少一部分由基板的第一表面连续地延伸至陶瓷散热器的第一表面，第二金属层的至少一部分由基板的第二表面连续地延伸至陶瓷散热器的第二表面。
[〇〇〇9]上述技术方案中，第一金属层所包括的高频信号线路可以进一步延伸至陶瓷散热器表面。另外，本实用新型中还可以在基板内部形成高频信号线路，例如在内层高频板材表面或者外层高频板材的内侧表面上形成高频信号线路。
[0010]本实用新型中，高频板材可以是选自泰康利(Taconic)高频板材(例如RF-30、RF-35、RF-60)、NPLD11板材、聚四氟乙烯(PTFE)板材、罗杰斯(Rogers)高频板材(例如RT/duroid 5880、RT/duroid 5880LZ、RT/duroid 6002、RT/duroid 6202)、广东生益科技股份有限公司所生产的S7136板材和SCGA-500系列板材中的任意一种，或者是具有与前述高频板材中的任意一种类似或相同的介电常数和散逸(散失)因子的高频板材。
[0011]本实用新型中，第一金属层和第二金属层可以是单一金属层或者是包括多层金属层的复合金属层。第一金属层和第二金属层的材质可以是相同或者不同，其中金属层既可以是印刷电路板中通常使用的铜层，也可以是其他适合于应用的金属材料。另外，陶瓷散热器可以采用例如氮化铝陶瓷、氧化铝陶瓷等的各种具有良好导热性能的陶瓷。
[0012]在以上技术方案中，由于采用了低介电常数、低散逸(散失)因子的高频板材以及具有良好散热性的陶瓷散热器，因而印刷电路板具有极低的信号损耗。并且，由于第一金属层的至少一部分由基板的第一表面连续地延伸至陶瓷散热器的第一表面，第二金属层的至少一部分由基板的第二表面连续地延伸至陶瓷散热器的第二表面，因此第一金属层和第二金属层可以对陶瓷散热器起到夹持作用，并降低陶瓷散热器中的热应力，从而避免陶瓷散热器与基板相互分离或者降低二者之间分离的可能性，使得本实用新型的印刷电路板具有良好的热稳定性。
[0013]根据本实用新型的一种【具体实施方式】，第一金属层进一步包括发热元件安装位，该发热元件安装位的至少一部分由基板的第一表面连续地延伸至陶瓷散热器的第一表面，使得尽可能地增加发热元件安装位与陶瓷散热器之间的接触面积，降低发热元件和陶瓷散热器之间的热阻。可选择地，发热元件安装位也可以形成在第二金属层中。
[0014]在本实用新型的一种更【具体实施方式】中，发热元件安装位包括成对设置的正极焊盘和负极焊盘。例如，在用于倒装型LED发光元件的安装/封装时可以采用这种设计。其中，正极焊盘和负极焊盘可以同时在陶瓷散热器的表面和基板的表面上延伸。
[0015]在本实用新型的另一更【具体实施方式】中，发热元件安装位包括成组设置的正极焊盘、负极焊盘和导热焊盘，导热焊盘位于所述正极焊盘和所述负极焊盘之间。例如，在用于带有热沉的LED灯珠的安装/焊接时可以采用这种设计。其中，导热焊盘可以全部覆盖陶瓷散热器的第一表面或第二表面，或者导热焊盘、正极焊盘和负极焊盘分别在陶瓷散热器的表面和基板的表面上延伸。
[0016]在本实用新型的再一更【具体实施方式】中，印刷电路板包括一个或多个陶瓷散热器，每一陶瓷散热器的第一表面均分别形成有一个或多个发热元件安装位，这可以根据实际需要灵活设置。
[0017]在本实用新型的另一【具体实施方式】中，第二金属层的至少一部分完全覆盖陶瓷散热器的第二表面，从而使得陶瓷散热器和第二金属层之间的接触面积最大化，降低二者之间的热阻，进一步提高印刷电路板的散热性能。此时，还可以通过第二金属层将印刷电路板与外部散热器热连接。
[0018]根据本实用新型的另一【具体实施方式】，基板进一步包括位于印刷电路板第二表面侧的第二高频板材，第二金属层包括形成于第二高频板材表面的高频信号线路，由此，可以在印刷电路板的两相对表面同时形成高频信号线路，实现印刷电路板的小型化。
[0019] 根据本实用新型的另一【具体实施方式】，印刷电路板进一步包括设置在基板内部的内层导电线路。也就是说，本实用新型可以根据印刷电路板的应用需求对基板的层数及其导电线路进行灵活地设计，以满足不同的应用。
[0020] 根据本实用新型的另一【具体实施方式】，基板进一步包括FR-4板材，该FR-4板材和高频板材之间通过半固化片连接。通过高频板材和FR-4板材相互混压的方式，将高频信号线路以外的其他全部或部分导电线路设置在FR-4板材上，可以有效地降低材料成本。
[0021] 为了实现本实用新型的另一目的，本实用新型的另一方面还提供了一种LED光源模组，其包括上述的任意一种印刷电路板以及设置在印刷电路板上的无线信号传输模块和 LED发光元件。对于进行无线信号传输的智能化LED灯具来说，采用上述具有低信号损耗的印刷电路板是尤其有益的。
[0022] 为了更清楚地阐述本实用新型的目的、技术方案及优点，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步的详细说明。
【附图说明】
[0023] 图1是本实用新型印刷电路板实施例1的结构示意图；
[0024] 图2是本实用新型印刷电路板实施例2的结构示意图；
[0〇25]图3是本实用新型印刷电路板实施例3的结构不意图；
[0026] 图4是本实用新型印刷电路板实施例4的结构示意图；
[0027] 图5是本实用新型LED光源模组实施例1的结构示意图；
[0028] 图6是本实用新型LED光源模组实施例2的结构示意图。
【具体实施方式】
[〇〇29] 印刷电路板实施例1
[0030 ]如图1所示，本实施例的印刷电路板包括基板10、设置在基板10中并贯穿基板10的陶瓷散热器20、位于印刷电路板第一表面侧的第一金属层31、位于印刷电路板第二表面侧的第二金属层32。其中，基板10包括位于印刷电路板第一表面侧的高频板材11和位于印刷电路板第二表面侧的高频板材12，高频板材11和高频板材12之间设置有半固化片13，通过热压工艺使半固化片13发生固化而在高频板材11和高频板材12之间形成连接，且半固化片 13中的未固化树脂在热压过程中流入并填充陶瓷散热器20和基板10之间的间隙，而后固化使得陶瓷散热器20和基板10之间固定连接。
[0031] 第一金属层31包括形成于高频板材11表面的高频信号线路311、导电线路313和发热元件安装位312。发热元件安装位312包括正极焊盘3121、负极焊盘3123以及位于正极焊盘3131和负极焊盘3123之间的导热焊盘3122。其中，正极焊盘3131和负极焊盘3123由基板 10的第一表面连续地延伸到陶瓷散热器20的第一表面。在本实用新型的另一【具体实施方式】中，导热焊盘全部覆盖陶瓷散热器的第一表面并延伸至基板的第一表面，而正极焊盘和负极焊盘仅形成在基板的第一表面上。
[0032] 第二金属层32包括形成在高频板材12表面的高频信号线路321、全部覆盖陶瓷散热器20的第二表面并延伸至第频板材12表面的热扩散垫322。
[0033] 基板10还包括分别形成在高频板材11和12内侧表面的导电线路14以及用于实现导电线路313、14和/或高频信号线路311、321之间电连接和/或信号连接的导电过孔33。 [〇〇34] 印刷电路板实施例2
[0035]参见图2,本实施例与实施例1的区别在于:第一金属层31中形成有多个发热元件安装位312’，发热元件安装位312’包括成对设置的正极焊盘3121’和负极焊盘3123’。其中， 部分正极焊盘3121’和负极焊盘3123’仅形成在陶瓷散热器20的第一表面，部分正极焊盘 3121’和负极焊盘3123’同时在陶瓷散热器20的第一表面和基板10的第一表面延伸。在本实用新型的另一【具体实施方式】中，全部的正极焊盘和负极焊盘均仅形成在陶瓷散热器20的第一表面，而导电线路和/或高频信号线路由基板的第一表面连续地延伸至陶瓷散热器的第一表面。
[〇〇36] 印刷电路板实施例3
[0037] 如图3所示，本实施例的印刷电路板包括基板10、设置在基板10中并贯穿基板10的陶瓷散热器20、位于印刷电路板第一表面侧的第一金属层31、位于印刷电路板第二表面侧的第二金属层32。其中，基板10包括位于印刷电路板第一表面侧的高频板材11和位于印刷电路板第二表面侧的FR-4板材12 ’，高频板材11和FR-4板材12 ’之间设置有半固化片13，通过热压工艺使半固化片13发生固化而在高频板材11和FR-4板材12’之间形成连接，且半固化片13中的未固化树脂在热压过程中流入并填充陶瓷散热器20和基板10之间的间隙，而后固化使得陶瓷散热器20和基板10之间固定连接。
[0038] 第一金属层31包括形成于高频板材11表面的高频信号线路311、导电线路313和发热元件安装位312’。发热元件安装位312’包括成对设置的正极焊盘3121’和负极焊盘 3123’。其中，部分正极焊盘3121’和负极焊盘3123’仅形成在陶瓷散热器20的第一表面，部分正极焊盘3121’和负极焊盘3123’同时在陶瓷散热器20的第一表面和基板10的第一表面延伸。
[〇〇39]第二金属层32包括形成在FR-4板材12’表面用于实现外部电连接的正、负极端子 321’、正、负极端子321’由FR-4板材12’的表面连续地延伸至陶瓷散热器20的第二表面。
[0040]基板10还包括形成在高频板材11内侧表面的高频信号线路14’、形成在FR-4板材 12’内侧表面的导电线路14以及用于实现导电线路313、14和/或高频信号线路311、14’之间电连接和/或信号连接的导电过孔33。
[〇〇41 ] 印刷电路板实施例4
[0042 ]如图4所示，本实施例的印刷电路板包括基板10、设置在基板10中并贯穿基板10的陶瓷散热器20、位于印刷电路板第一表面侧的第一金属层31、位于印刷电路板第二表面侧的第二金属层32。其中，基板10包括位于印刷电路板第一表面侧的高频板材11和位于印刷电路板第二表面侧的FR-4板材12 ’，高频板材11和FR-4板材12 ’之间设置有半固化片13，通过热压工艺使半固化片13发生固化而在高频板材11和FR-4板材12’之间形成连接，且半固化片13中的未固化树脂在热压过程中流入并填充陶瓷散热器20和基板10之间的间隙，而后固化使得陶瓷散热器20和基板10之间固定连接。
[0043]第一金属层31包括形成于高频板材11表面的高频信号线路311、导电线路313和发热元件安装位312’。发热元件安装位312’包括成对设置的正极焊盘3121’和负极焊盘 3123’。其中，部分正极焊盘3121’和负极焊盘3123’仅形成在陶瓷散热器20的第一表面，部分正极焊盘3121’和负极焊盘3123’同时在陶瓷散热器20的第一表面和基板10的第一表面延伸。
[0044]第二金属层32由基板10的第二表面连续地延伸至陶瓷散热器20的第二表面，且完全覆盖FR-4板材12 ’的外侧表面和陶瓷散热器20的第二表面。
[0045]LED光源模组实施例1
[0046]参见图5，本实施例的LED光源模组包括图1中所示的印刷电路板和LED灯珠40。其中，LED灯珠40的正极41、负极42和热沉43分别连接(例如通过SMT焊接)至印刷电路板的正极焊盘3121、负极焊盘3123和导热焊盘3122。另外，LED光源模组进一步包括无线信号传输模块，高频信号线路构成该无线信号传输模块的一部分。
[0047]LED光源模组实施例2
[0048]参见图6，本实施例的LED光源模组是一种采用⑶B封装方式的LED光源模组(图中未示出封装透镜)，包括实施例2的印刷电路板和多个倒装型的LED芯片40’，其中，芯片40’的正极41’、负极42’分别连接(例如通过共晶工艺或者点胶工艺)至印刷电路板的正极焊盘3121’和负极焊盘3123’。另外，LED光源模组进一步包括无线信号传输模块，高频信号线路构成该无线信号传输模块的一部分。
[0049]虽然以上通过优选实施方式描绘了本实用新型，但应当理解的是，本领域普通技术人员在不脱离本实用新型的发明范围内，依照本实用新型所作的同等改进，应为本实用新型的发明范围所涵盖。
【主权项】
1.一种印刷电路板，包括基板、设置在所述基板中并贯穿所述基板的陶瓷散热器、位于所述印刷电路板第一表面侧的第一金属层、位于所述印刷电路板第二表面侧的第二金属层;其特征在于: 所述基板包括至少位于所述印刷电路板第一表面侧的高频板材，所述第一金属层包括形成于所述高频板材表面的高频信号线路； 所述第一金属层的至少一部分由所述基板的第一表面连续地延伸至所述陶瓷散热器的第一表面，所述第二金属层的至少一部分由所述基板的第二表面连续地延伸至所述陶瓷散热器的第二表面。2.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于:所述第一金属层还包括发热元件安装位，所述发热元件安装位的至少一部分由所述基板的第一表面连续地延伸至所述陶瓷散热器的第一表面。3.如权利要求2所述的印刷电路板，其特征在于:所述发热元件安装位包括成对设置的正极焊盘和负极焊盘。4.如权利要求2所述的印刷电路板，其特征在于:所述发热元件安装位包括成组设置的正极焊盘、负极焊盘和导热焊盘，所述导热焊盘位于所述正极焊盘和所述负极焊盘之间。5.如权利要求2所述的印刷电路板，其特征在于:所述印刷电路板包括一个或多个陶瓷散热器，每一所述陶瓷散热器的第一表面均分别形成有一个或多个发热元件安装位。6.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于:所述第二金属层的至少一部分完全覆盖所述陶瓷散热器的第二表面。7.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于:所述基板进一步包括位于所述印刷电路板第二表面侧的第二高频板材，所述第二金属层包括形成于所述第二高频板材表面的高频信号线路。8.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于:还包括设置在所述基板内部的内层导电线路。9.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于:所述基板进一步包括FR-4板材，所述FR-4板材和所述高频板材之间通过半固化片连接。10.一种LED光源模组，其特征在于:所述模组包括根据权利要求1至9任一项所述的印刷电路板以及设置在所述印刷电路板上的无线信号传输模块和LED发光元件。
【文档编号】H05K1/18GK205491427SQ201620032533
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月12日
【发明人】高卫东, 钟山, 林伟健
【申请人】乐健科技（珠海）有限公司