[发明专利]用于制造具有冷却体的LED模块的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造具有冷却体的LED模块的方法。

背景技术

几十年以来已经公知并且使用了作为发光的半导体构件的LED(发光二极管)，并且现在也传播得更广。实际的半导体构件、所谓的芯片，按标准配有“封装”(例如具有焊垫的陶瓷的、塑料的或金属承载材料，用于将UV射线转换为光的可能的发光材料层，和由聚碳酸酯或硅树脂制成的透明的可能的透镜或光学件)。半导体构件连同封装被称为LED二极管，并且与作为承载材料的电路板相连。电路板例如能够由FR4制成，一种环氧树脂浸渍的玻璃纤维垫材料，或者电路板也能够是金属芯电路板。总电路板也能够用于多于一个的LED二极管。

此外在现有技术中，还公知了使用冷却体，以用于从LED二极管和电路板排出热量。尽管LED实现了比较好的效率，其仍然产生废热。这种冷却体能够具有复杂的三维结构，以便特别好地导出并放出热量。在现有技术中，电路板利用螺栓、铆钉、双面粘合膜或者粘合剂固定在冷却体上。

下面称为LED模块的、由至少一个LED二极管、电路板(或者多于一个电路板)和冷却体组成的结构单元，此时能够安装在不同的设备中，例如也安装在照明工具中、例如所谓的改型灯中，即基于LED的照明工具，其利用其大致的构造形状及其灯座来与例如是白炽灯的传统照明工具相对应。但是，LED模块也能够安装在完整的发光装置中。

发明内容

本发明基于以下问题，提供一种用于具有冷却体的LED模块的改良的制造方法。

该问题通过一种用于制造LED模块的方法来实现，其中，借助激光焊接制造机械连接，以用于制造或改进在冷却体和承载了至少一个LED的电路板之间的热耦合，以及通过一种相应制造的LED模块来实现。

发明人得出以下结论，即，已经公知的连接方法在将冷却体和电路板相互装配的方面成本耗费大，并且不是特别良好地适合机器自动化。此外他还确认了，通过利用激光的局部集中的能量耦合和相应地熔合材料部分，能够在冷却体和电路板之间制造非常好的机械连接。

因为不必手操作像铆钉、螺栓、双面粘合膜或粘合剂的单独的构件，所以激光焊接能够比较好地自动化，其中还能够注意到，激光通过能移动的镜面或其他的光学元件能够简单地偏转，并且因此能够简单地且迅速地在位置上改变焊点。此外，能量耦合能够很短地进行，使得对于LED模块和特别是LED二极管本身的能量输入没有问题。

此外，在激光焊接时，随着制造多个机械连接点而导致的额外耗费比较少，即例如比在利用自动螺纹车床或用手放置多个螺栓时少得多，这出于还待阐述的原因同样也对于机械连接而言具有优点。在此，机械连接的目的是制造在冷却体和电路板之间的热耦合，以便有效地排出从LED二极管传导到电路板的热量。

最后避免了用于附加构件的采购及物流成本，并且该方法能够完全无触碰地并且特别迅速地执行。

在优选的设计方案中，冷却体和电路板在激光焊接时直接相连，即没有中间部件的中间连接。换句话说，在激光焊接时，冷却体的材料部分和电路板的材料部分互相熔合。只要冷却体的和电路板的材料部分也一同熔化并且相互混合了，并不是强制性地排除了焊接。当然优选地，也设置没有附加焊点的直接焊接。

原则上，通过激光焊接能够焊接可熔化的材料、即也例如热塑性的塑料，或者具有可熔化的成分的材料、即例如具有热塑性的胶合剂或热塑性的基体的强化塑料。例如，能够使具有塑料涂层的金属芯电路板与塑料冷却体焊接，塑料冷却体的导热能力例如得益于如玻璃纤维或者碳添加物的能导热的填充材料。然而，优选地使金属的材料部分相互熔合。其能够是金属涂层，但也能够是“实心的”组分或金属芯。

特别地并且还与此关地，金属芯电路板是优选的。一方面，例如通过使相应部位处的非金属涂层足够薄、不存在或者去除，金属芯也能够用于焊接。另一方面，金属芯使得电路板具有良好的导热能力，电路板在LED二极管和冷却体之间具备热传输功能。金属芯的优选材料是铝和铜，包括铝合金并包括铜合金。

此外，还与金属焊接无关地，具有金属芯的或者完全由金属制成的冷却体是优选的。当然，这在此也涉及导热能力。在金属芯冷却体中在金属焊接方面，按其意义适用对于金属芯电路板及其涂层的前述实施方案。

此外优选地，冷却体具有针对其功能的三维形状，也就是说不是简单地仅仅是平坦的板。例如，冷却体能够具有肋，或者以有助于改进热传输和/或改进热放射的其他形式来三维地结构化。