CN202977519U

CN202977519U - 具有高导热效率的电器元件基板

Info

Publication number: CN202977519U
Application number: CN 201220518566
Authority: CN
Inventors: 罗维鸿
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2012-10-10
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2022-10-10

Abstract

本实用新型提供一种具有高导热效率的电器元件基板，其中：所述基板包括从下往上依次堆叠的基材、绝缘层和覆铜层，所述基板上对应于待安装的电器元件处设有至少两个第一隙孔，所述第一隙孔依次贯穿所述覆铜层、绝缘层以及基材，所述第一隙孔内填充有导热材料，并且该填充的导热材料的上表面与所述电器元件相接触。本实用新型的具有高导热效率的电器元件基板能够快速高效地传递电器元件的热量。

Description

具有高导热效率的电器元件基板

技术领域

本实用新型涉及一种电器元件的基板，特别涉及一种具有高导热效率的电器元件基板。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)作为新一代固态光源，具有寿命长、高效节能、绿色环保等众多优点，被广泛地应用。随着电子工业的飞速发展，电子产品的体积尺寸越来越小，功率密度越来越大（例如LED，尤其是大功率LED），然而大功率LED在通电发光过程中会产生大量的热量，这些热量集中在尺寸很小的芯片内，芯片温度升高，引起热应力的非均匀分布、芯片发光效率和荧光粉激射效率下降；当温度超过一定值时，元件失效率呈指数规律增加。统计资料表明，元件温度每上升2℃，可靠性下降10%。当多个LED密集排列组成白光照明系统时，热量的耗散问题更严重。解决热量管理问题已成为高亮度LED应用的先决条件。

LED灯具制作过程中，由于需要多个LED组合使用，因此，需要电路板来为多组LED提供额定电压及电流，由于热量对LED的影响，在LED电路板中，需要良好的绝缘性和高性能的导热性相结合，目前多数厂家选用铝基板作为LED的电路及导热装置。主要方式是在铝板上做一层绝缘层，然后铺一层铜作为导电电路。由于绝缘层导热性较差，只有2-4W/m.k，虽然铜和铝的导热性都挺好，但根据木桶原理，整个铝基板的导热性由导热最差的绝缘层决定，只有2-4W/m.k，严重影响了灯具的导热及散热性。

LED灯具的铝基板的散热效果直接影响到LED灯具的发光效率，如果不能有效散热，会使LED内部温度升高，温度越高，LED的发光效率越低，且LED的寿命越短，严重情况下，会导致LED芯片立刻失效。

申请号为201120490055.7的实用新型专利公开了一种用于LED的铝基板散热机构，如图1所示，所述铝基板散热机构包括散热铝型材11、铝基板13及设置在散热铝型材11和铝基板13之间的导热硅胶垫片或硅脂12，铝基板13呈层状结构，由铝板131、绝缘层132和覆铜层133依次叠加而成，绝缘层132上设置有第一通孔（图中未示），覆铜层133与第一通孔对应位置上设置有第二通孔1331，第一通孔底部的铝板131上镀有焊锡金属层14。通过采用上述结构，LED灯具散热过程直接避开绝缘层132，散热路径如下，LED的PN结发出的热量从底座传递到锡膏焊接层14再到焊锡金属层14再到铝板131再到导热硅胶垫片12再到散热铝型材11，最后与空气热交换。

上述的铝基板散热机构虽然能将LED的热量引到铝板131上，从而进行散热，但是该铝基板散热机构是在绝缘层132上设置第一通孔，在覆铜层133设置第二通孔1331，由于所述第一通孔尺寸较大，所以在形成过程中会破坏绝缘层，影响绝缘层的性能，使得绝缘层的耐压性能显著降低，从而使得LED有可能被击穿。

公开于该实用新型背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种具有高导热效率的电器元件基板，以快速高效地传递电器元件的热量，同时保证绝缘层的耐压性能。

本实用新型的另一目的在于提供一种具有高导热效率的电器元件基板，其不但有助于散热，更可以有效避免在低温环境下在电器元件处产生水汽，从而避免水汽导致电器元件损坏。

为达到上述目的，本实用新型提供一种具有高导热效率的电器元件基板，其中：所述基板包括从下往上依次堆叠的基材、绝缘层和覆铜层，所述基板上对应于待安装的电器元件处设有至少两个第一隙孔，所述第一隙孔依次贯穿所述覆铜层、绝缘层以及基材，所述第一隙孔内填充有导热材料，并且该填充的导热材料的上表面与所述电器元件相接触。

在上述的具有高导热效率的电器元件基板中，当所述第一隙孔的数量大于两个时，所述基板的上表面在对应于待安装的电器元件的周围位置还设有至少一个第二隙孔，所述第二隙孔依次贯穿所述覆铜层、绝缘层以及基材，并且所述第二隙孔中不填充导热材料。

在上述的具有高导热效率的电器元件基板中，所述基材和绝缘层之间还堆叠有至少一层的绝缘层和覆铜层，并且所述第一隙孔贯穿所有的覆铜层和绝缘层以及所述基材。

在上述的具有高导热效率的电器元件基板中，所述基材和绝缘层之间还堆叠有至少一层的绝缘层和覆铜层，并且所述第一隙孔和第二隙孔贯穿所有的覆铜层和绝缘层以及所述基材。

在上述的具有高导热效率的电器元件基板中，所述第一隙孔的个数为2-12个，所述第二隙孔的个数为2-6个。

在上述的具有高导热效率的电器元件基板中，所述第一隙孔内填充的导热材料为铜。

在上述的具有高导热效率的电器元件基板中，所述第一隙孔布置为阵列，并且所述第二隙孔布置在所述第一隙孔周围。

在上述的具有高导热效率的电器元件基板中，所述第一隙孔布置为环形，并且所述第二隙孔布置在所述第一隙孔周围。

在上述的具有高导热效率的电器元件基板中，所述第一隙孔和所述第二隙孔的数量的比例为1:1、2:1、3:1或4:1。

在上述的具有高导热效率的电器元件基板中，所述电器元件为LED。

本实用新型通过设置多个依次贯穿覆铜层、绝缘层以及基材的第一隙孔，且第一隙孔内填充有导热性能好的导热材料，从而将电器元件发出的热量传递到基板的散热器，以实现快速散热，同时多个第一隙孔每个孔的尺寸较小，这样不会影响绝缘层的性能，从而可以有效避免电器元件过压击穿的问题。

此外，本实用新型还可以设置有至少一个依次贯穿覆铜层、绝缘层以及基材的第二隙孔，从而使得电器元件和基板的散热器之间形成热对流，以达到加速散热的效果；由于这样的散热效果极佳，使得电器元件的截面温度能够得到有效控制，从而避免在低温环境下在电器元件处产生水汽，进而避免水汽导致电器元件损坏。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本实用新型的某些原理的具体实施方式，本实用新型的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以阐明。

附图说明

图1是实用新型201120490055.7的铝基板散热机构的剖面示意图。

图2a是本实用新型的具有高导热效率的电器元件基板的一个实施例的剖面示意图。

图2b是本实用新型的具有高导热效率的电器元件基板的另一个实施例的剖面示意图。

图3a至图3f是本实用新型的具有高导热效率的电器元件基板的第一隙孔和第二隙孔的布置方式的多个实施例的俯视示意图。

图4a至图4c是本实用新型的具有高导热效率的电器元件基板具有多于一层的覆铜层时的实施例。

图5是本实用新型的具有高导热效率的电器元件基板用于LED灯具中的剖面示意图。

应当了解，所附附图并非按比例地显示了本实用新型的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本实用新型的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本实用新型的同样的或等同的部分。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详述。

如图2a所示，本实用新型提供了一种具有高导热效率的电器元件基板23，所述基板23包括从下往上依次堆叠的基材231、绝缘层232和覆铜层233，基板23上对应于待安装的电器元件处设有至少两个第一隙孔24，第一隙孔24依次贯穿覆铜层233、绝缘层232以及基材231，第一隙孔24内填充有导热材料，并且该填充的导热材料的上表面与电器元件相接触。

在图2a所示的实施例中，第一隙孔24的数量只有两个，并且这两个隙孔24中都填充有导热材料，该填充的导热材料优选为铜，当然，本实用新型并不仅限于填充铜，其也可以填充其它导热的金属（例如银），或者填充其它导热的非金属。此外，基材231优选为铝板，当然本实用新型并不仅限于填充铝板，其也可以是其它的金属板，例如铜板；另外，基材231也可以不使用金属材料，而使用其它本领域经常用作基材的材料。

进一步地，如图2b所示，在具有高导热效率的电器元件基板23的另一个实施例中，当所述第一隙孔24的数量大于两个时，基板23的上表面对应于待安装的电器元件处还设有至少一个第二隙孔25，第二隙孔25和第一隙孔24一样依次贯穿覆铜层233、绝缘层232以及基材231，但是第二隙孔25中并不填充导热材料。设置不填充导热材料的第二隙孔25的好处在于，其可以电器元件和基板23的下面设置的散热器（参考图5）之间形成热对流，以达到加速散热的效果；由于这样的散热效果极佳，使得电器元件的截面温度能够得到有效控制，从而避免在低温环境下在电器元件处产生水汽，进而避免水汽导致电器元件损坏。

在图2b所述的实施例中虽然仅示出了两个第一隙孔24和一个第二隙孔25，但是这仅是本实施例的一个截面，因此对于本领域技术人员可以理解的是，在相邻的截面中也可以布置为一个第一隙孔24和两个第二隙孔25，或者在其它相邻截面中就没有第二隙孔25而仅有第一隙孔。因此，本实用新型并不限定第一隙孔24和第二隙孔25以如何相邻的方式进行布置，而更重要的是，本实用新型意在限定同时存在第一隙孔24和第二隙孔25，并且通常来说第一隙孔24的数量多于第二隙孔25的数量，例如第一隙孔24和所述第二隙孔25的数量的比例大约为2:1、3:1或者4:1，此外，第一隙孔24和所述第二隙孔25的数量的比例也可以为1:1。

下面参考图3a至图3f，其显示了本实用新型的第一隙孔24和第二隙孔25的几种布置方式。例如如图3a所示，第一隙孔24和第二隙孔25可以设置为线形。再如图3b至图3d所示，第一隙孔24布置为阵列，并且第二隙孔布25置在第一隙孔24的周围，虽然在图3b中第一隙孔是2×2的阵列，在图3c中第一隙孔是3×3的阵列，在图3d中第一隙孔是3×4的阵列，但这仅是三种示意，其也可以是4×4、2×3或者5×5的阵列等等。如图3e所示，第一隙孔24布置为环形，并且第二隙孔25布置在第一隙孔24的周围。虽然在图3e中没有显示，但是本领域技术人员可以理解的是，该第一隙孔24组成的环形的中间也是可以设置第一隙孔24的。此外，本实用新型的第一隙孔24和第二隙孔25还可以设置成图3f那样不规则的布置。

在上述的实施例中，本实用新型主要针对只具有单一的覆铜层的电器元件基板进行描述，但是，本实用新型也可以具有双层的或者多层的覆铜层。如图4a所示，在基材231上还堆叠有另外的一层绝缘层232’和另外的一层覆铜层233’，并且第一隙孔24贯穿所有的覆铜层233、233’和绝缘层232、232’以及基材231。当然，图4a所示的是具有双层的覆铜层，而对于本领域技术人员可以理解的是，本实用新型也可以是三层的覆铜层或者更多，如图4b所示，其显示的就是三层的覆铜层。

此外，如图4c所示，其显示的是本实用新型具有第一隙孔24和第二隙孔25时的具有覆铜层的实施例。如图4c所示，基材231上还堆叠有另外的一层绝缘层232’和另外的一层覆铜层233’，并且第一隙孔24和第二隙孔25贯穿所有的覆铜层233、233’和绝缘层232、232’以及基材231。同样地，本领域技术人员可以理解的是，图4c所示的实施例也可以变化为是三层的覆铜层或者更多，在此就不再另外赘述。

在本实用新型的一个实施例中，所述的电器元件可以是LED。下面参考图5所示，介绍本实用新型的具有高导热效率的电器元件基板应用于LED灯具时的实施方式。

如图5所示，将LED27通过焊料或胶26固定在带有多个第一隙孔24的基板23上表面处，基板23通过导热硅胶垫片或硅脂22连接有散热型材21（即散热器），第一隙孔24中的散热材料的上表面与LED27的背面相接触，并且第一隙孔24中的散热材料的下表面与导热硅胶垫片或硅脂22相接触。LED27散热过程直接避开绝缘层232，散热路径如下，LED发出的热量从LED底座传递到覆铜层233和第一隙孔24内的导热材料，通过导热材料直接将热量传递到导热硅胶垫片或硅脂22，进而传递到散热型材21，然后与空气进行热交换。

采用上述结构使得LED发出的热量直接通过第一隙孔24内的导热材料传递到散热型材21，能够快速散热，并且由于采用多个第一隙孔且每个隙孔的尺寸较小，从而形成过程中没有损伤绝缘层232，绝缘层232的绝缘性几乎不变，并且绝缘层232的耐压性能不变，进而能够避免基板23上的LED被击穿。

进一步的，基板23上还设置有第二隙孔25，第二隙孔25可以使LED和基板23的散热器之间很好地形成热对流，加速LED发出的热量传递到散热器上，实现快速散热；由于这样的散热速度非常快、散热效果极佳，所以LED截面温度能够得到有效控制，从而避免当LED应用在低温环境下时在LED元件处产生水汽，进而避免水汽导致LED元件损坏。

在本实用新型中，在填充导热材料时，优选的是导热材料与第一隙孔24的孔壁并不接触，但是，出于简化工艺的考虑，导热材料与第一隙孔24的孔壁也是也可以接触的，因为在电器元件的正下方的覆铜层233是没有布置电路的，因此即使是金属的导热材料与覆铜层233相接触也不会发生短路的问题。

此外，对于本领域技术人员公知的是，本实用新型所提供的基板的覆铜层的上面还可以设置有防焊漆，该防焊漆可以在第一隙孔和/或第二隙孔形成之前就设置有，也可以在第一隙孔和/或第二隙孔形成之后再设置防焊漆，但总之该防焊漆的存在并不影响第一隙孔和第二隙孔的使用。也就是说，如果在第一隙孔和/或第二隙孔处存在有防焊漆，那么第一隙孔和/或第二隙孔是应该贯穿该防焊漆的。关于防焊漆的设置是属于本领域的公知技术，故在本文中不在赘述。此外，对于某些使用需求，也可以根本就不设置防焊漆。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims

1.一种具有高导热效率的电器元件基板，其特征在于：所述基板包括从下往上依次堆叠的基材、绝缘层和覆铜层，所述基板上对应于待安装的电器元件处设有至少两个第一隙孔，所述第一隙孔依次贯穿所述覆铜层、绝缘层以及基材，所述第一隙孔内填充有导热材料，并且该填充的导热材料的上表面与所述电器元件相接触。

2.根据权利要求1所述的具有高导热效率的电器元件基板，其特征在于，当所述第一隙孔的数量大于两个时，所述基板的上表面在对应于待安装的电器元件的周围位置还设有至少一个第二隙孔，所述第二隙孔依次贯穿所述覆铜层、绝缘层以及基材，并且所述第二隙孔中不填充导热材料。

3.根据权利要求1所述的具有高导热效率的电器元件基板，其特征在于，所述基材和绝缘层之间还堆叠有至少一层的绝缘层和覆铜层，并且所述第一隙孔贯穿所有的覆铜层和绝缘层以及所述基材。

4.根据权利要求2所述的具有高导热效率的电器元件基板，其特征在于，所述基材和绝缘层之间还堆叠有至少一层的绝缘层和覆铜层，并且所述第一隙孔和第二隙孔贯穿所有的覆铜层和绝缘层以及所述基材。

5.根据权利要求2所述的具有高导热效率的电器元件基板，其特征在于，所述第一隙孔的个数为2-12个，所述第二隙孔的个数为2-6个。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的具有高导热效率的电器元件基板，其特征在于，所述第一隙孔内填充的导热材料为铜，所述基材为铝板。

7.根据权利要求5所述的具有高导热效率的电器元件基板，其特征在于，所述第一隙孔布置为阵列，并且所述第二隙孔布置在所述第一隙孔周围。

8.根据权利要求5所述的具有高导热效率的电器元件基板，其特征在于，所述第一隙孔布置为环形，并且所述第二隙孔布置在所述第一隙孔周围。

9.根据权利要求2所述的具有高导热效率的电器元件基板，其特征在于，所述第一隙孔和所述第二隙孔的数量的比例为1:1、2:1、3:1或4:1。

10.根据权利要求1-5任意一项所述的具有高导热效率的电器元件基板，其特征在于，所述电器元件为LED。