Способ установки мощных светодиодов на печатную плату Российский патент 2018 года по МПК H01L25/13 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при изготовлении светодиодных источников повышенной мощности.

Известны способы увеличения теплопроводности печатных плат и оснований электронных компонентов, когда в качестве основы печатных плат применяют металлы с высокой теплопроводностью, в частности медь и алюминий, а также керамические подложки на основе алюмооксидной или нитридной керамики (см. RU №87598, Н05К 5/00; Н01L 33/00, 10.10.2009; RU №83587, F21S 13/10, 10.06.2009; US 20100960875, 2010.12.06, Н01L 33/48). Стоимость таких плат значительно выше как из-за более высокой стоимости материалов, так и более сложной технологии нанесения дополнительных диэлектрических и металлических слоев. Это обстоятельство является существенным ограничением для серийного производства электронных устройств.

Известен способ сборки печатных плат методом поверхностного монтажа (RU №2108213, В23К 11/24, 10.04.1998), включающий установку и соединение выводов электронных компонентов с контактными площадками платы методами групповой пайки, сварки или индивидуально с помощью паяльника. В дальнейшем осуществляется монтаж печатных плат на внутренние поверхности корпусов радиоэлектронных устройств или крепление их на специальные теплоотводящие радиаторы.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ изготовления светодиодной лампы, в котором используют шаблон, содержащий отверстия для размещения в них без зазора светодиодов с выводами (RU №2434314, H01L 25/13, 20.11.2011).

Главным недостатком такого способа является ограниченная мощность теплоотвода от светодиодов из-за низкой теплопроводности диэлектрических материалов, составляющих основу печатной платы.

Технической задачей является увеличение мощности теплоотвода от мощных светодиодов.

Технический результат - увеличение мощности теплоотвода от светодиодов, устанавливаемых на различных печатных платах.

Поставленная задача достигается тем, что в способе установки мощных светодиодов на печатную плату, включающем ориентированную подачу и соединение выводов по крайней мере одного светоизлучающего диода к контактным площадкам платы, предварительно на плате изготавливают по крайней мере одно сквозное отверстие, выполняющее функции шаблона и окна для вывода излучения, с размерами меньше, чем размеры корпуса светодиода, но равными или большими размеров апертуры системы вывода оптического излучения, при этом для обеспечения теплоотвода светодиод устанавливают в отверстие таким образом, чтобы оптическое излучение было направлено в отверстие печатной платы, а выводы светодиода для подачи напряжения, расположенные на верхней поверхности корпуса светодиода, были электрически соединены с контактными площадками, сформированными по краям отверстий на плате, после чего печатную плату со светодиодами устанавливают контактными площадками для теплоотвода на радиатор или корпус светильника.

Способ поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображено положение печатной платы с установленными светодиодами, смонтированной на теплоотводящий радиатор, где:

1 - светодиод; 2 - печатная плата с металлизированными дорожками; 3 - теплоотводящий радиатор, 4 - контактная площадка для теплоотвода; 5 - выводы светодиода.

На фиг. 2 и 3 показаны возможности монтажа гибкой диэлектрической платы со светодиодами, расположенными на разных плоскостях радиатора, с целью изменения углового распределения силы света.

Способ установки светодиодов на печатную плату осуществляется следующим образом.

Способ включает ориентированную подачу и соединение выводов светодиодов к контактным площадкам платы методом пайки или сварки. Предварительно в местах расположения светодиодов на плате изготавливают отверстия с размерами равными или большими, чем размеры апертуры системы вывода оптического излучения, но меньше, чем размеры корпуса светодиода. Указанное отверстие выполняет функции шаблона, обеспечивающего ориентацию и фиксацию светодиода, а также окна для вывода излучения. По краям отверстий формируют контактные площадки, размеры и расположение которых должны соответствовать размерам выводов светодиода. При этом выводы должны быть сформированы на верхней поверхности корпуса светодиода. При установке на печатную плату светодиод переворачивают выводами вниз и помещают в соответствующее окно платы для соединения выводов с контактными площадками платы одним из указанных выше способов. В дальнейшем при монтаже на радиатор или в корпус устройства собранную плату переворачивают, обеспечивая непосредственный тепловой контакт оснований светодиодов с поверхностью теплоотвода.

Пример конкретного выполнения.

Предлагаемый способ реализован при конструировании светодиодного монохроматического осветителя с равномерной светимостью выходного окна размерами 100×100 мм. Для этого использовалась печатная плата из стеклотекстолита диаметром 40 мм и толщиной 2 мм, в которой было изготовлено 5 отверстий диаметром 6 мм. На плату установлено 5 светоизлучающих диодов мощностью 1 Вт, соединенных последовательно. Основания светодиодов изготовлены из алюмооксидной керамики толщиной 0,5 мм. Контактные площадки и выводы светодиодов изготовлены методом трафаретной печати на верхней плоскости основания с последующим вжиганием и гальваническим осаждением серебра. Присоединение выводов к контактным площадкам платы осуществлялось методом конвекционной пайки с использованием паяльной пасты. Плата со светодиодами смонтирована на радиатор, при этом на контактные площадки светодиодов для теплоотвода наносилась теплопроводящая паста.

За счет использования выводов на верхней стороне корпуса и обеспечения возможности установки светодиода непосредственно на металлический теплоотвод уменьшается тепловое сопротивление системы светодиод - радиатор, так как исключается влияние теплопроводности платы на мощность теплоотвода.

Предлагаемый способ позволяет увеличить мощность теплоотвода от теплонагруженных электронных компонентов, устанавливаемых на различных печатных платах при сохранении возможности и преимуществ поверхностного монтажа компонентов.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при изготовлении светодиодных источников повышенной мощности. Способ заключается в том, что предварительно в предполагаемых местах расположения компонентов на плате изготавливают отверстия, выполняющие функции шаблона и окна для вывода излучения, светодиоды устанавливают в отверстия таким образом, чтобы излучение было направлено в отверстие печатной платы, а выводы светодиодов, расположенные на верхней поверхности корпуса были соединены с контактными площадками, сформированными по краям отверстий на плате. В дальнейшем печатную плату со светодиодами устанавливают контактными площадками для теплоотвода на радиатор или корпус светильника. Cпособ согласно изобретению позволяет увеличить мощность теплоотвода от светодиодов, устанавливаемых на различных печатных платах при сохранении возможности и преимуществ поверхностного монтажа компонентов. 3 ил., 1 пр.

Способ установки мощных светодиодов на печатную плату, включающий ориентированную подачу и соединение выводов по крайней мере одного светоизлучающего диода к контактным площадкам платы, отличающийся тем, что предварительно на плате изготавливают по крайней мере одно сквозное отверстие, выполняющее функции шаблона и окна для вывода излучения, с размерами меньше, чем размеры корпуса светодиода, но равными или большими размеров апертуры системы вывода оптического излучения, при этом для обеспечения теплоотвода светодиод устанавливают в отверстие таким образом, чтобы оптическое излучение было направлено в отверстие печатной платы, а выводы светодиода для подачи напряжения, расположенные на верхней поверхности корпуса светодиода были электрически соединены с контактными площадками, сформированными по краям отверстий на плате, после чего печатную плату со светодиодами устанавливают контактными площадками для теплоотвода на радиатор или корпус светильника.