法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2017-12-08
授权
授权
2014-12-31
实质审查的生效 IPC(主分类):H05K1/18 申请日:20140717
实质审查的生效
2014-12-03
公开
公开
[技术领域]
本发明涉及LED照明，尤其涉及一种LED灯的电路板、LED灯板和电路板生产工艺。
[背景技术]
LED由于具有节能、低耗、寿命长等特点，而被广泛应用作为照明光源，并且仍旧在持续迅速的发展中。常见的LED照明通常是白灯，也有部分直接用晶片封闭。目前白光存在亮度递减的情况，尤其是功率越大时这种困扰会更突显；并且将电流增大时，封装材料的热抗会降到10K/W以下，封装材料一般主要是环氧树脂，在热抗降低之后，从封装到PCB板的散热效果都会降低，造成LED芯片温度的上升，出现发光效率下降的现象。虽然使用直接晶片封装可以达成大功率照明光源的要求，却也同时存在着不少问题，有些产品在PCB基板上用到铜质等金属材料作为导电及导热介质试图解决发光率下降的现象，但铜材料价格在不断上涨，形成了成本压力。
为了解决这个问题，中国发明申请(申请号：CN200910137198.7)公开了一种新型铝制固晶板LED技术，包括晶元、晶元座、引线、晶元副座及基板，基板为绝缘材料的基板，晶元座、晶元副座直接固定于基板上；晶元座和晶元副座为铝质材料，晶元直接与铝质材料相接触；电连接晶元与晶元副座的引线为铝质材料。铝制固晶板LED技术节能环保，减少了电镀的环节，且减少了生产工序。但是，铝质材料焊接性能较差，铝质的引线与铝质的晶元副座采用超声波焊接时拉力弱，铝质的引线连接的可行性差，LED灯板的优良率较低、使用时容易出现的故障。另外，电路板铝质的电源线焊盘与铜质电源线的焊接性差， 采用锡膏虽然可以实现铜线与铝焊盘的焊接，但接头的可靠性差，持久性的风险较大。
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种铝质焊盘与金属引线尤其是铝质引线焊接时可以获得较高强度，制成的LED灯板的优良率高、故障率低的LED灯的电路板。
本发明另一个要解决的技术问题是提供一种铝质焊盘与金属引线尤其是铝质引线焊接强度高，制作过程优良率高、使用时故障率低的LED灯板。
本发明进一步要解决的技术问题是提供一种与铜质电源线焊接性好的LED灯电路板和LED灯板
本发明还有一个要解决的技术问题是提供一种铝焊盘与铝引线超声波焊接质量好的电路板生产工艺。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种铝合金电路板生产工艺，包括以下步骤：
101)在铝箔板上形成导电线路；
102)对铝箔板上的导电线路进行喷砂处理，导电线路上形成粗糙的外表面；
103)铝箔板的粗糙外表面上形成阻焊层。
以上所述的铝合金电路板生产工艺，所述的铝箔板是硅铝合金箔板。
以上所述的铝合金电路板生产工艺，包括以下步骤：
301)步骤101中在铝箔板正面印刷耐酸蚀油墨的导电线路图形，蚀刻、退膜后形成所述的导电线路；
302)步骤103中，印刷感光防焊油墨，曝光、显影后形成焊盘；
303)在铝箔板上开晶元孔；将铝硅合金板粘贴到镜面铝板上并压合。
以上所述的铝合金电路板生产工艺，包括以下步骤：
401)步骤101中在铝箔板正面印刷耐酸蚀油墨的导电线路图形，蚀刻、退膜后形成所述的导电线路，在铝箔板上开晶元孔；
402)步骤102之后，将铝硅合金板粘贴到镜面铝板上并压合；
403)铝箔板正面电源线正负极焊盘位置上粘贴具有便于锡焊表层的FPC焊盘；
404)步骤103中，将开好晶元孔和焊盘孔的反光膜粘贴到铝箔板和FPC焊盘的正面，将反光膜与铝箔板压合。
一种LED灯的电路板，包括镜面板、基板和阻焊层，基板包括晶元安装孔，镜面板粘合在基板的背面，阻焊层覆盖在基板的正面，基板的正面包括铝质导电线路，基板是硅铝合金箔板；铝质导电线路是硅铝合金箔板铝箔形成的导电线路，导电线路的外表面经喷砂形成粗糙表层。
以上所述的电路板，阻焊层是反光膜，反光膜上包括晶元孔和焊盘孔，反光膜粘接在基板上；反光膜晶元孔的边缘延伸到基板的晶元安装孔内，粘贴到镜面板上。
以上所述的电路板，包括两块FPC，FPC包括绝缘底层和便于锡焊的表层，FPC的绝缘底层粘贴在基板的正面，阻焊层覆盖在FPC上；阻焊层包括两个电源线焊盘孔和两个电源线焊盘的跨接孔，FPC的表层位于阻焊层电源线焊盘孔和跨接孔的下方；阻焊层在每个电源线焊盘跨接孔的附近包括一个引线焊盘孔，铝质导电线路经过引线焊盘孔的下方。
一种LED灯板，包括LED晶元、晶元引线和电路板，电路板是上述的LED灯的电路板，晶元引线与电路板的铝质导电线路上的焊盘超声波焊接；LED晶元 贴装在基板晶元安装孔中的镜面板上。
以上所述的LED灯板，电路板的阻焊层是反光膜，反光膜上包括晶元孔和焊盘孔，反光膜粘接在基板上；反光膜晶元孔的边缘延伸到基板的晶元安装孔内，粘贴到镜面板上；LED晶元贴装在反光膜上晶元孔中的镜面板上。
以上所述的LED灯板，包括两条铝质跨接引线，电路板包括两块FPC，FPC包括绝缘底层和便于锡焊的表层，FPC的绝缘底层粘贴在基板的正面，反光膜覆盖在FPC上；反光膜包括两个电源线焊盘孔和两个跨接焊盘孔，FPC的表层位于反光膜电源线焊盘孔和跨接焊盘孔的下方；反光膜在每个跨接焊盘孔的附近包括一个引线焊盘孔，铝质导电线路经过引线焊盘孔的下方；铝质跨接引线的一端与跨接焊盘孔下方的FPC表层焊接，另一端与引线焊盘孔下方的铝质导电线路焊接；跨接焊盘孔和引线焊盘孔4个孔相互靠近，一个封装胶点将4个孔和两条铝质跨接引线封装在一起。。
本发明导电线路的外表面有喷砂形成的粗糙层，喷砂不仅可以除掉导电线路表面的氧化层，更为重要的是形成了粗糙、硬化的表面，洁净、粗糙、硬化的铝合金焊盘，在与金属引线尤其是与铝质引线进行超声波焊接时，焊接点能够产生较高的焊接温度，焊接效果好，引线与焊盘的熔合度高，与没有经喷砂处理过的铝合金焊盘相比，引线可以承受较高的拉力。制成的LED灯板的优良率高、使用过程中故障率低。
[附图说明]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例1LED灯板的结构示意图。
图2是本发明实施例2电路板在加工步骤1中的结构示意图。
图3是本发明实施例2电路板上贴有FPC的结构示意图。
图4是本发明实施例2反光白膜钻孔的结构示意图。
图5是本发明实施例2电路板贴好反光白膜后的结构示意图。
图6是本发明实施例2电路板的结构示意图。
图7是本发明实施例2LED灯板的结构示意图。
图8是图7中A部位的局部放大图。
图9是本发明实施例2FPC的主视图。
图10是图9中的B向剖视图。
图11是本发明实施例3FPC的主视图。
图12是图11中的C向剖视图。
图13是本发明实施例4LED灯板FPC部位未贴反光膜时的结构示意图。
图14是本发明实施例4LED灯板FPC部位的结构示意图。
图15是本发明实施例5电路板电源线焊盘部位的结构示意图。
图16是本发明硅铝合金箔板生产工艺实施例1-3电路板过喷砂机前的导电线路表面放大图。
图17是本发明硅铝合金箔板生产工艺实施例1-3电路板过喷砂机前的导电线路表面放大图。
图18是SMD焊线拉力测试示意图。
[具体实施方式]
本发明实施例1LED灯板的结构如图1所示，包括LED晶元3、铝质晶元引线4和电路板。
电路板包括镜面板1、基板2和油墨阻焊层5。基板2是硅铝合金箔板。
基板2上有晶元安装孔，镜面板1粘合在基板2的背面，油墨阻焊层5覆盖在基板2的正面。LED晶元3贴装在基板2晶元安装孔中的镜面板1上。
基板2的正面有硅铝合金箔板铝箔形成的导电线路201。导电线路201的外表面有喷砂形成的粗糙层201a。
铝质晶元引线4与电路板的铝质导电线路201上的焊盘进行超声波焊接。
本发明实施例1导电线路201的外表面有喷砂形成的粗糙层201a，喷砂不仅可以除掉导电线路201表面的氧化层，更为重要的是形成了粗糙、硬化的表面，洁净、粗糙、硬化的铝合金焊盘，在与铝质引线进行超声波焊接时，焊接点能够产生较高的焊接温度，焊接效果好，铝质引线与焊盘的熔合度高，与没有经喷砂处理过的铝合金焊盘相比，铝质引线可以承受较高的拉力。制成的LED灯板的优良率高、使用过程中故障率低。
本发明实施例2LED灯板的结构和制作过程如图2至图10所示：
本发明实施例2的LED灯板，包括LED晶元3、铝质晶元引线4、镜面板1、作为基板2的硅铝合金箔板、作为阻焊层和反射LED光线的反光膜5。
基板2上有多个晶元安装孔203，镜面板1粘合在基板2的背面，反光膜5粘贴在基板2的正面。
基板2的正面有硅铝合金箔板铝箔形成的导电线路201。导电线路201的外表面有喷砂形成的粗糙层。
铝质晶元引线4与电路板的铝质导电线路201上的焊盘进行超声波焊接。
反光膜5上包括多个晶元孔501和多个正负焊盘的焊盘孔502，反光膜5粘接在基板2上；反光膜晶元孔501的边缘延伸到基板2的晶元安装孔203内，粘贴到镜面板1上；LED晶元3贴装在反光膜5上晶元孔501和基板晶元安装孔203中的镜面板1上。
为了便于外接电源线，电路板还包括一块FPC6(当钻过线孔205时，FPC6分割成两块)，FPC6包括绝缘底层601、粘胶层602、铜箔层603和镀金层604， FPC6的绝缘底层601通过粘胶层602粘贴在基板2的正面，反光膜5粘贴在FPC6上。反光膜5有两个电源线焊盘孔503和两个跨接焊盘孔504，FPC6的镀金层604位于反光膜5电源线焊盘孔503和跨接焊盘孔504的下方；反光膜5在每个跨接焊盘孔504的附近有一个引线焊盘孔505，铝质导电线路201经过引线焊盘孔505的下方；铝质跨接引线7的一端与跨接焊盘孔504下方的FPC6镀金层604焊接，另一端与引线焊盘孔505下方的铝质导电线路201形成的焊盘焊接。
本发明实施例2LED灯板的制作过程如下：
1)在铝硅合金箔板上形成电路设计所需要的导电线路，按电路设计中的在需要焊接晶元的位置钻孔；在形成导电线路的铝硅合金箔板表面，做一次喷砂处理；将做过喷砂处理的铝硅合金箔板，贴合在镜面铝上，如图2所示，；
2)在电源线正负极焊盘位置贴一张表面镀金的FPC焊盘如图3所示；
3)在反光白膜上钻晶元孔和正负极焊盘孔，如图4所示；
4)在贴有FPC焊盘的铝合金箔板上贴合钻好孔的反光白膜，如图5所示；
5)钻螺钉孔10与过线孔11，铣出所需产品的外形，制成电路板，如图6所示；
6)在电路板上贴装LED晶元，用超声波焊机焊接铝质晶元引线和铝质跨接引线，最后封胶制成LED灯板，如图7和图8所示。
本发明实施例2采用FPC便于锡焊的焊盘，便于没有超声波焊接设备的用户采用锡焊将电源线与FPC的焊盘焊接，而且电源线焊接的可靠性好。
本发明实施例3LED灯板FPC的结构如图11和图12所示，FPC6为整体结构，当钻过线孔时，FPC6分割成两块。FPC6包括绝缘底层601、粘胶层602和铜箔层603；铜箔层603作为FPC便于锡焊的表层，一端与电源线锡焊，另一 端与铝质跨接引线通过超声波焊接。FPC便于锡焊的表层还可以采用其他便锡焊的金属，如镀镍层或镀银层等。
本发明实施例4LED灯板FPC部位的结构如图13和图14所示，与实施例2不同的是，两个跨接焊盘孔503和两个引线焊盘孔504共4个孔靠近在一起，一个封装胶点12就可以将4个孔和两条铝质跨接引线7封装在一起，简化了封装的步骤。
本发明实施例5电路板电源线焊盘部位的结构如图15所示，与实施例4不同的是，电路板包括两块用作电源线焊盘的金属片13，金属片13包括导电胶底层1302和铜片层1301，铜片层1301具有便于锡焊的电镀表层1301a，电镀表层1301a可以是镀金层、镀银层或镀镍层，铜片层1301也可以不进行电镀，因为铜片层表面本身就具有便于锡焊的属性，只是铜相对于贵金属容易氧化。
金属片13粘贴在基板的正面，作为阻焊层的反光膜5粘贴在基板2的正面，覆盖在导电金属片13的上方。反光膜5有两个电源线焊盘孔503，两块金属片13分别位于两个电源线焊盘孔503的下方。两块金属片13的铜片层1301通过导电胶底层1302分别与正铝质导电线路211a、负铝质导电线路201b粘合并电连接，解决了铝质导电线路不易于铜质电源线锡焊的困难。
硅铝合金箔板生产工艺实施例1
板面形成导电线路，经喷砂处理后，涂覆防焊层、再钻焊接晶元的孔，步骤如下：
1)选取厚0.1mm(铝40μm/绝缘层50μm/胶10μm)的铝硅合金箔板裁剪成需要的尺寸；
2)板面清洁后直接印刷耐酸蚀油墨的导电线路图形，在烘箱中70℃烘烤30min；
3)蚀刻、退膜后形成电路设计所需要的导电线路；
4)做通断测试，无开短路现象，符合电路设计要求；
5)在形成导电线路的铝硅合金箔板表面，做一次喷砂处理；喷砂参数为：
喷砂机：JYN1121(深圳市聚永能科技有限公司)
喷砂压力：1.0-1.5KG/CM2
喷砂速度：1.5M-2.0M/MIN
砂粒物理指标：
6)将做过喷砂处理的铝硅合金箔板上，印刷一层约15μm厚的白色感光防焊油墨；在烘箱中75℃烘烤40min；
7)曝光、显影后形成电路设计所需要的焊接焊盘，并在烘箱中160℃烘烤60min；
8)做通断测试，无过孔不通现象，符合电路设计要求；
9)按电路设计中的在需要焊接晶元的位置钻孔；
10)撕掉硅铝合金箔板背面的离型纸，将铝硅合金板粘贴到镜面铝板上，用手动压机以180℃压合20秒；
11)在传统压合机上压合，将铝硅合金板与镜面铝板压实；
压合参数为：
压力：100KG/CM2
温度：180℃
热压时间：60min
冷压时间:30min
12)依据产品图形资料，在铣板机上铣出所需产品的外形；
13)做耐压测试、热冲击试验及高低温测试。
硅铝合金箔板生产工艺实施例2
铝硅合金箔板生产工艺，采用先在板面图像转移导电线路图形，再钻焊接晶元的孔，然后蚀刻、退膜，最后贴合镀金焊盘，与反光白膜，压合后再钻螺钉孔与过线孔，步骤如下：
1)选取厚0.1mm(铝40μm/绝缘层50μm/胶10μm)的铝硅合金箔板以及0.1mm厚的反光白膜，裁剪成需要的尺寸；
2)板面清洁后直接印刷耐酸蚀油墨的导电线路图形，在烘箱中70℃烘烤30min；
3)按电路设计中的在需要焊接晶元的位置钻孔；同时将裁剪好的反光白膜按电路设计中所需焊接晶元和正负极焊盘位置钻孔；
4)蚀刻、退膜后形成电路设计所需要的导电线路；
5)做通断测试，无开短路现象，100％符合电路设计要求；
6)在形成导电线路的铝硅合金箔板表面，做一次喷砂处理；喷砂参数为：
喷砂机：JYN1121(深圳市聚永能科技有限公司)
喷砂压力：1.0-1.5KG/CM2
喷砂速度：1.5M-2.0M/MIN
砂粒物理指标：
7)将做过喷砂处理的铝硅合金箔板，贴合在镜面铝板上，在手动压机上压合10秒(160℃)，
8)在电源线正负极焊盘位置粘贴一面镀金的FPC焊盘(FPC另一面印有导电胶)；
9)再在贴有FPC镀金焊盘的铝合金箔板上贴合一张钻好孔的反光白膜，用手动压机以160℃压合10秒；
10)在传统压合机上压合，将铝硅合金箔板及反光白膜与镜面铝板压实；压合参数为：
压力：100KG/CM2
温度：180℃
热压时间：60min
冷压时间:30min
11)依据产品图形资料，在铣板机上铣出所需产品的外形；
12)做耐压测试、热冲击试验及高低温测试。
硅铝合金箔板生产工艺实施例3
铝硅合金箔板生产工艺，采用先在板面图像转移导电线路图形，再钻焊接晶元的孔，然后蚀刻、退膜，最后贴合铜质焊盘，与反光白膜，压合后再钻螺钉孔与过线孔，步骤如下：
1)选取厚0.1mm(铝40μm/绝缘层50μm/胶10μm)的铝硅合金箔板以及0.1mm的反光白膜，裁剪成需要的尺寸；
2)板面清洁后直接印刷耐酸蚀油墨的导电线路图形，在烘箱中70℃烘烤30min；
3)按电路设计中的在需要焊接晶元的位置钻孔；同时将裁剪好的反光白膜按电路设计中所需焊接晶元和正负极焊盘位置钻孔；
4)蚀刻、退膜后形成电路设计所需要的导电线路；
5)做通断测试，无开短路现象，100％符合电路设计要求；
6)在形成导电线路的铝硅合金箔板表面，做一次喷砂处理；喷砂参数为：
喷砂机：JYN1121(深圳市聚永能科技有限公司)
喷砂压力：1.0-1.5KG/CM2
喷砂速度：1.5M-2.0M/MIN
砂粒物理指标：
7)将做过喷砂处理的铝硅合金箔板，贴合在镜面铝板上，在手动压机上压合10秒(160℃)，
8)在正负极焊盘位置各贴一张铜质FPC焊盘(FPC焊盘的另一面印有导电胶)；
9)再在贴有铜质FPC焊盘的铝合金箔板上贴合一张钻好孔的反光白膜，用手动压机以160℃压合10秒；
10)在传统压合机上压合，将铝硅合金箔板及反光白膜与镜面铝板压实；压合参数为：
压力：100KG/CM2
温度：180℃
热压时间：60min
冷压时间:30min
11)依据产品图形资料，在铣板机上铣出所需产品的外形；
12)做耐压测试、热冲击试验及高低温测试。
如图16和17所示，经喷砂处理过的铝合金表面，不仅可以除掉氧化层，更为重要的是形成了粗糙、硬化的表面。洁净、粗糙、硬化的铝合金焊盘在与铝质引线进行超声波焊接时，焊接点能够产生较高的焊接温度，焊接效果好，铝质引线与焊盘的熔合度高，与没有经喷砂处理过的铝合金焊盘相比，铝质引线可以承受较高的拉力。
表1是本发明实施例1经喷砂处理过的铝合金焊盘与铝质引线超声波焊接后承受的拉力测试与现有技术未经喷砂处理过的铝合金焊盘与铝质引线超声波焊接后承受的拉力测试的对比表：
上表中所获拉力数据的SMD焊线拉力测试方法如下：
1.准备已焊线产品放置显微镜下面；
2.如图18所示，将拉力计的指针调到0刻度，并将拉钩置于线弧C点处，向上拉至线断，读取线断时的拉力数值；
3.观察线断位置并记录在拉力记录表中。
线径为1.0mil的铝线拉力必须大于8g；1.25mil的铝线拉力必须大于10g.且拉断点必须为B,C,；若拉断点为A,E则不接受。
表1中铝线的线径为1.25mil，现有技术未经喷砂处理过的铝合金焊盘与铝质引线超声波焊接后承受的拉力不能满足测试要求，经喷砂处理过的铝合金焊盘与铝质引线超声波焊接后承受的拉力全部满足测试要求。
本发明以上实施例有以下有益效果：
1)以铝合金取代铜，通过铝合金材质的基座直接导电,降低了产品的造价，可以降低百分之八十的材料费用；
2)采取硅铝合金箔板和喷砂工艺，改良了铝合金表面特性，增加了铝合金表面结合能力有效地提高了产品的可焊性；
3)表面处理减少了电镀镍金环节，减少了污染、节约了能源，且节省了大量的加工工序。
机译： 通过堆叠波状LED灯带电路板和金属电路板制造的层压电路板以及制造方法
机译： 带有至少两个电路板的大功率LED灯，带有固定在灯头上的多个LED，第二电路板与装有LED的第一电路板表面隔开一定距离安装
机译： 带有至少两个电路板的大功率LED灯，带有固定在灯头上的多个LED，第二电路板与装有LED的第一电路板表面隔开一定距离安装
