電路板及制造方法和包括該電路板的照明模塊和照明裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電路板，包括電路層和基板，所述基板包括第一部分和第二部分，所述第一部分承載所述電路層，所述第二部分包括安裝區(qū)域，其特征在于，所述第一部分由絕緣材料制成，所述第二部分由不易碎的材料制成。此外本發(fā)明還涉及一種該電路板的制造方法以及包括該電路板的一種照明模塊以及一種照明裝置。
【專利說明】電路板及制造方法和包括該電路板的照明模塊和照明裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電路板及其制造方法和包括該電路板的照明模塊和照明裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著LED技術(shù)的廣泛應(yīng)用及其快速的發(fā)展，采用LED技術(shù)實(shí)現(xiàn)的照明裝置也得到了廣泛的應(yīng)用，例如日用燈泡、小型聚光燈以及舞臺(tái)照明等等。隨著對照明裝置的進(jìn)一步開發(fā)，這種類型的照明裝置在熱傳遞以及機(jī)械性能方面被越來越多的關(guān)注，于是對其在這些方面的要求也越來越高。為了滿足對該種照明裝置的熱傳遞和機(jī)械性能的要求，現(xiàn)有技術(shù)中在LED的生產(chǎn)和封裝過程中提出了新型的電路板，這種被稱為混合型的電路板一般包括基板部分和LED芯片部分，并且采用了各種不同的材料和方案對其進(jìn)行生產(chǎn)制造。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)解決方案提出，采用陶瓷的材料作為該LED照明裝置的基板材料，再在該材料的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)有LED電路結(jié)構(gòu)，并通過將由陶瓷材料制成的基板固定在安裝面上來實(shí)現(xiàn)該發(fā)光裝置與照明裝置的主體的固定連接，由此制成LED照明裝置。這種由陶瓷材料制成的LED基板雖然具有良好的電絕緣性能，并且具有與半導(dǎo)體材料相似的熱膨脹系數(shù)，但是會(huì)因?yàn)樘沾刹牧纤逃械囊姿樾?，而很難或無法選擇一般的螺絲固定的方式來對其進(jìn)行固定，從而導(dǎo)致該材料的基板不具有良好的機(jī)械性能。此外，使用該材料的LED基板還存在低熱阻的缺點(diǎn)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的另一個(gè)方案提出，采用金屬材料來制造這種LED照明裝置的電路板、特別是電路板的基板。這種以金屬材料為主體的基板因?yàn)槠洳牧瞎逃械膱?jiān)固性，則便于直接在基板上設(shè)計(jì)安裝結(jié)構(gòu)，從而簡化了設(shè)計(jì)生產(chǎn)的流程。但是與此同時(shí)，由于金屬材料自身昂貴，因此會(huì)增加電路板的生產(chǎn)成本，并且其并不具有良好的電絕緣性能，所以使得采用該種材料具有一定的弊端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種新型的電路板，該新型的電路板由于具有良好的機(jī)械性能而便于安裝，而且改善了自身固有的熱導(dǎo)性能，從而使得該電路板具有良好的可靠性和更長的產(chǎn)品生命周期，可以廣泛地應(yīng)用在各種電子裝置中、特別是照明裝置中。此外，這種電路板還具有良好的電絕緣性能，由此可以確保在電學(xué)方面的穩(wěn)定性和可靠性。
[0006]本發(fā)明的第一個(gè)目的通過這樣一種電路板來實(shí)現(xiàn)，即所述電路板包括電路層和基板，該基板包括第一部分和第二部分，其中，第一部分承載所述電路層，第二部分包括安裝區(qū)域，其特征在于，所述第一部分由絕緣材料制成，所述第二部分由不易碎的材料制成。這種電路板可以被稱為“混合型”電路板，由于電路板的第一部分由絕緣材料制造而成，因此使電路板具有良好的電絕緣性能，并且由于電路板的第二部分由不易碎的材料制造而成，因此在安裝過程中可以為電路板提供硬度足夠高的安裝區(qū)域，以避免機(jī)械力或外力對電路板產(chǎn)生的損壞。基于該原因，電路板的裝配自由度也被相應(yīng)地提高。[0007]優(yōu)選地，所述不易碎的材料的斷裂伸長率大于1%，并且所述不易碎的材料的斷裂韌性是 KIe>IOMPa.m1/2。
[0008]優(yōu)選地，所述不易碎的材料的斷裂伸長率大于10%，并且所述不易碎的材料的斷裂韌性是 KIe>50MPa.m1/2。
[0009]在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，所述第一部分和所述第二部分是一體化制成的。分別具有不同優(yōu)點(diǎn)的第一和第二部分可以作為整體，在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)行后續(xù)的工藝處理。此外，由于電路板是一體化制成的，由此確保第一和第二部分不會(huì)彼此分離，并且也簡化了制造流程。
[0010]優(yōu)選的是，所述第一部分和所述第二部分是利用燒結(jié)技術(shù)一體化制成的。根據(jù)分別構(gòu)成第一和第二部分的不同材料，可以有針對性地選擇適合的燒結(jié)技術(shù)、例如在低溫環(huán)境下的燒結(jié)或在高溫環(huán)境下的燒結(jié)。
[0011]優(yōu)選的是，所述第一部分和所述第二部分分別由不同的導(dǎo)熱材料制成。這種使用不同導(dǎo)熱材料的設(shè)計(jì)方式即可以滿足對熱導(dǎo)的要求也同時(shí)可以滿足對機(jī)械性能的要求。
[0012]優(yōu)選的是，該第一部分是陶瓷。陶瓷材料具有良好的電絕緣性能，保證該電路板的良好絕緣性。此外，相對于具有導(dǎo)熱能力的金屬而言，陶瓷的價(jià)格低廉、自重較小，由此可以降低電路板的制造成本。
[0013]優(yōu)選的是，所述第二部分是金屬。采用金屬材料作為第二部分可以確保該電路板具有足夠的剛性?；诖嗽?，第二部分在裝配過程中基本上不會(huì)因?yàn)橥饬Χ鴶嗔鸦驈澱郏虼嗽诤艽蟪潭壬咸岣吡穗娐钒宓陌惭b簡易度和使用壽命。
[0014]優(yōu)選的是，所述第一部分和所述第二部分是利用低溫共燒陶瓷技術(shù)一體制成。由于選擇陶瓷來制造第一部分，因此有利的選擇這種燒結(jié)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電路板的成型。低溫共燒陶瓷技術(shù)一方面保證了兩種不同導(dǎo)熱材料的完整性的同時(shí)，另一方面也保留了其所能提供的不同導(dǎo)熱材料的其固有的優(yōu)點(diǎn)。
[0015]優(yōu)選的是，第一部分是嵌入第二部分的中央?yún)^(qū)域。剛性較高的第二部分設(shè)計(jì)環(huán)繞剛性較低的第一部分，由此使第二部分對位于其內(nèi)部的第一部分進(jìn)行充分的保護(hù)，同時(shí)這種設(shè)計(jì)也保證了對有限的空間的合理利用。
[0016]優(yōu)選的是，該第二部分自身限定出容納所述第一部分的凹陷區(qū)域。該凹陷區(qū)域自身形成用于容納第一部分的限位區(qū)域，可以使例如由陶瓷粉末等材料制成的第一部分形狀匹配地容納并固定在凹陷區(qū)域中。
[0017]優(yōu)選的是，在基板上的電路層的邊緣和第二部分的、與第一部分鄰接的內(nèi)邊緣之間具有預(yù)定的絕緣間距。該種設(shè)計(jì)在合理利用有限空間的同時(shí)保證了該電路板的理想電絕緣性能。
[0018]優(yōu)選的是，所述安裝區(qū)域?yàn)殚_設(shè)在所述第二部分的外邊緣的裝配孔。在該電路板的安裝區(qū)域預(yù)留了足夠用于固定連接的裝配孔，從而可以直接將該電路板固定到該LED照明裝置中，而無需采用另外的更為復(fù)雜而繁瑣的方式。
[0019]此外本發(fā)明還提出制造該電路板的方法，其特征在于以下步驟:a)提供不易碎的第二部分，所述第二部分自身限定出容納區(qū)域；b)提供絕緣的第一部分，所述第一部分位于所述容納區(qū)域中；c)所述第一部分和第二部分利用燒結(jié)技術(shù)一體地形成所述基板；d)在所述基板的第一部分上形成電路層。[0020]此外本發(fā)明還提出一種照明模塊，該照明模塊還包括LED芯片，其特征在于，該照明模塊還包括根據(jù)以上所述的電路板，其中所述LED芯片借助于板上安裝技術(shù)固定在所述電路板上。以上所述的電路板可以更容易的安裝，并保證了該照明模塊的良好的熱導(dǎo)性能以及機(jī)械性能。
[0021]優(yōu)選的是，該照明模塊還包括用于所述LED芯片的罩體，該罩體固定在所述電路板上并且和所述電路板共同限定出容納所述LED芯片的空間。
[0022]優(yōu)選的是，所述罩體由透光材料制成。由此可以提高照明模塊的光效率。
[0023]優(yōu)選的是，罩體中含有熒光材料。LED光源產(chǎn)生的出射光需要和熒光材料進(jìn)行相互作用，以激發(fā)并混合得出適于人眼接收的白光。
[0024]此外本發(fā)明還提出一種照明裝置，該照明裝置包括散熱裝置，其特征在于，還包括根據(jù)以上所述的照明模塊，其中所述照明模塊安裝在所述散熱裝置上并且和所述散熱裝置熱接觸。。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]附圖構(gòu)成本說明書的一部分，用于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明。這些附圖圖解了本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用來說明本發(fā)明的原理。在附圖中相同的部件用相同的標(biāo)號(hào)表示。圖中示出:
[0026]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電路板的一個(gè)實(shí)施例；
[0027]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的照明模塊的一個(gè)實(shí)施例；
[0028]圖3示出了圖2中的照明模塊的分解圖；
[0029]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的一個(gè)實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0030]在下面詳細(xì)描述中，參考形成本說明書的一部分的附圖，其中，以例證的方式示出了可以實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施例。應(yīng)該理解的是，可以使用其它實(shí)施例，并且在不背離本發(fā)明的范圍的前提下可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)或邏輯改變。所以，下面詳細(xì)描述不應(yīng)被理解為限制性的意思，并且本發(fā)明由所附的權(quán)利要求限定。
[0031]應(yīng)該理解的是，如果沒有其它特別注明，這里描述的不同的示例性實(shí)施例的特征可以彼此結(jié)合。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的一種電路板10包括電路層I和基板2，其中，基板2包括第一部分21和第二部分22，第一部分21承載所述電路層1，第二部分22包括安裝區(qū)域23，而所述第一部分21由絕緣材料制成，并且所述第二部分22由不易碎的材料制成。
[0033]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電路板10的一個(gè)實(shí)施例。如圖1所示，所述電路板10包括了電路層I和基板2，該基板2由第一部分21和第二部分22以一體的形式構(gòu)成。在第一部分21上可以承載電路層I。具體地，例如可以利用了直接敷銅技術(shù)(DBC)或者直接鍍銅技術(shù)(DPC)將該電路層I設(shè)置在該第一部分21上。
[0034]雖然第一部分21和第二部分22是一體化制成的，但第一部分21和該第二部分22分別由不同的導(dǎo)熱材料制造而成。這種類型的電路板10可以被稱為混合型電路板。采用陶瓷材料作為第一部分21可以體現(xiàn)該部分、即陶瓷材料特有的良好的電絕緣性能。此外，陶瓷材料還具有成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，并且具有與半導(dǎo)體材料相似的熱膨脹系數(shù)。
[0035]區(qū)別于第一部分21的導(dǎo)熱材料，第二部分22由熱傳遞特性良好的金屬材料構(gòu)成。該金屬材料因?yàn)槠涔逃械膭傂?，使得該電路?0具有相對較高的硬度，由此可以借助于方便而且直接的方式來安裝或固定電路板。根據(jù)本發(fā)明的電路板10可以克服直接采用陶瓷材料作為基板而帶來的易碎的問題。因此，這種混合型電路板10利用其壽命較長的特點(diǎn)可以被廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。
[0036]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，可以利用燒結(jié)工藝來將分別由不同材料構(gòu)成的第一部分21和第二部分22制造成一體型的電路板10?？紤]到第一部分21是陶瓷，因此特別優(yōu)選地選擇低溫共燒陶瓷技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電路板10的一體化。這樣制成的電路板在保證了兩種不同導(dǎo)熱材料的完整性的同時(shí)，也保留了其所能提供的不同導(dǎo)熱材料的其固有的優(yōu)點(diǎn)。利用該燒結(jié)技術(shù)將第一部分21嵌入到第二部分22的中央?yún)^(qū)域，并由該第二部分22自身限定出容納所述第一部分21的凹陷區(qū)域。這樣，在形狀和面積方便被限定的空間中、即凹陷區(qū)域中，第一部分21在結(jié)構(gòu)上與第二部分22融為一體，但是在材料上仍保持彼此獨(dú)立，由此可以使電路板10自身具有不同的導(dǎo)熱特性、電絕緣性和剛性。此外，該電路板10上的電路層I和所述的第二部分22的與所述第一部分21鄰接的邊緣具有預(yù)定的絕緣間隔，這樣，能很好的保證了電路層I與電路板10的基板2之間的電絕緣，從而保證了該電路板10的可靠性和穩(wěn)定性。
[0037]有利的是，所述的第二部分22還包括安裝區(qū)域23，并且該安裝區(qū)域23設(shè)計(jì)為開設(shè)在該第二部分22邊緣的裝配孔。這樣的設(shè)計(jì)以第二部分22的剛性為基礎(chǔ)。在電子模塊、例如照明模塊的制造和安裝過程中，用戶可以放心地將電路板10安裝在適合的裝配面上，而無需考慮例如由于固定件、例如螺釘?shù)男龜Q力矩較大或者壓力較大而導(dǎo)致電路板10斷裂。因此根據(jù)本發(fā)明的電路板10具有良好的用戶優(yōu)化性。
[0038]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的照明模塊30。如圖2所示，該照明模塊30包括LED芯片31，并且還包括了根據(jù)以上所述的電路板10，其中所述LED芯片31借助于板上安裝技術(shù)固定在所述電路板10的中央?yún)^(qū)域上。此外，該照明模塊30還包括用于所述LED芯片31的罩體32，所述罩體32中含有熒光材料，并采用了透光材料制造而成。LED光源產(chǎn)生的出射光需要和熒光材料進(jìn)行相互作用，以激發(fā)并混合得出適于人眼接收的白光。罩體32固定在電路板10上并且與所述電路板10共同限定出容納所述LED芯片31的空間。采用了該電路板10的照明模塊30具有良好的電氣絕緣性能，并且還具有很好的熱導(dǎo)性能，從而提供了良好的可靠性。
[0039]圖3示出了圖2中的照明模塊30的分解圖。第一部分21位于第二部分22的中央?yún)^(qū)域，在第一部分21上承載有電路層1，在電路層I上覆蓋有用于保護(hù)電路層1、特別是LED芯片31 (未示出)的罩體32。
[0040]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的照明裝置100。如圖4所示，該照明裝置100還包括散熱裝置101，并且還包括了根據(jù)以上所述的照明模塊30，其中所述照明模塊30安裝在所述散熱裝置101上并且和所述散熱裝置101熱接觸。該照明模塊30因?yàn)橥瑫r(shí)采用了金屬材料和陶瓷材料，所以具有更良好的熱傳遞效果并且可以具有良好的機(jī)械性能，從而保證了應(yīng)用該技術(shù)的產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性，并延長了其生命周期。
[0041]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0042]參考標(biāo)號(hào)
[0043]I電路層
[0044]2基板
[0045]10電路板
[0046]21第一部分
[0047]22第二部分
[0048]23安裝 區(qū)域
[0049]30照明模塊
[0050]31LED 芯片
[0051]32罩體
[0052]100照明裝置
[0053]101散熱裝置
【權(quán)利要求】
1.一種電路板(10)，包括電路層(I)和基板(2)，所述基板(2)包括第一部分(21)和第二部分(22)，所述第一部分(21)承載所述電路層(1)，所述第二部分(22)包括安裝區(qū)域(23)，其特征在于，所述第一部分(21)由絕緣材料制成，所述第二部分(22)由不易碎的材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板(10)，其特征在于，所述不易碎的材料的斷裂伸長率大于1%，并且所述不易碎的材料的斷裂韌性是KIe>10MPa.m1/20
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路板(10)，其特征在于，所述不易碎的材料的斷裂伸長率大于10%，并且所述不易碎的材料的斷裂韌性是KIe>50MPa.m1/2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的電路板(10)，其特征在于，所述第一部分(21)和所述第二部分(22)—體制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路板(10)，其特征在于，所述第一部分(21)和所述第二部分(22)利用燒結(jié) 技術(shù)一體制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的電路板(10)，其特征在于，所述第一部分(21)和所述第二部分(22)分別由不同的導(dǎo)熱材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的電路板(10)，其特征在于，所述第一部分(21)是陶瓷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路板(10)，其特征在于，所述第二部分(22)是金屬。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路板(10)，其特征在于，所述第一部分(21)和所述第二部分(22)利用低溫共燒陶瓷技術(shù)一體制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的電路板(10)，其特征在于，所述第一部分(21)嵌入所述第二部分(22)的中央?yún)^(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的電路板(10)，其特征在于，所述第二部分(22)自身限定出容納所述第一部分(21)的凹陷區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電路板(10)，其特征在于，在所述電路層(I)的邊緣和所述第二部分(22)的、與所述第一部分(21)鄰接的內(nèi)邊緣之間具有預(yù)定的絕緣間距。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的電路板(10)，其特征在于，所述安裝區(qū)域(23)為開設(shè)在所述第二部分(22)的外邊緣的裝配孔。
14.一種電路板(10)的制造方法，其特征在于以下步驟:a)提供不易碎的第二部分(22)，所述第二部分(22)自身限定出容納區(qū)域；b)提供絕緣的第一部分(21)，所述第一部分(21)位于所述容納區(qū)域中；c)所述第一部分(21)和第二部分(22)利用燒結(jié)技術(shù)一體地形成所述基板(2 ) ; d)在所述基板(2 )的第一部分(21)上形成電路層(I)。
15.一種照明模塊(30)，包括LED芯片(31 )，其特征在于，還包括根據(jù)權(quán)利要求1_13中任一項(xiàng)所述的電路板(10)，其中所述LED芯片(31)借助于板上安裝技術(shù)固定在所述電路板(10)上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的照明模塊(30)，其特征在于，還包括用于所述LED芯片(31)的罩體(32)，所述罩體(32)固定在所述電路板(10)上并且和所述電路板(10)共同限定出容納所述LED芯片(31)的空間。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的照明模塊(30)，其特征在于，所述罩體(32)由透光材料制成。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的照明模塊(30)，其特征在于，所述罩體(32)中含有熒光材料。
19.一種照明裝置(100)，包括散熱裝置(101)，其特征在于，還包括根據(jù)權(quán)利要求15-18中任一項(xiàng)所述的照明模塊(30)，其中所述照明模塊(30)安裝在所述散熱裝置(101)上并且和所述 散熱裝置(101)熱接觸。
【文檔編號(hào)】H05K3/32GK103987184SQ201310050794
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月8日
【發(fā)明者】張奇輝, 梁玉華, 張宏偉, 陸樹新 申請人:歐司朗有限公司