用于電裝置的柔性互連結構以及帶有該結構的光源的制作方法

專利名稱：用于電裝置的柔性互連結構以及帶有該結構的光源的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用以支持用于控制或操作電裝置的電路的柔性互連結構以及一種帶有該結構的光源。具體地，本發明涉及一種帶有發光元件并且具有改進的熱管理能力的互連結構和裝置。
背景技術：
發光二極管(LED)現在被廣泛應用于各種標識、信息板和光源。LED受到青睞的主要原因是其具有相對較高的發光效率(以流明/瓦特為量度)。當用LED信號來替代傳統的具有類似發光輸出的白熾信號時，可以大量節能。LED技術中沒有得到圓滿解決的一方面是廢熱量的有效管理和消除，尤其是對于較高光功率的LED來說，其需要更大的電能。廢熱量導致過高的結合溫度(junction temperatures)，導致裝置性能和壽命的下降。LED燈的光輸出對溫度非常敏感，可以被過高的溫度永久性地破壞。例如，帶有銦的LED的最高推薦操作溫度為大約85℃到大約100℃之間。通常，這些裝置在25℃下的壽命為50000到100000小時之間(半亮度)。但是，超過90℃時，LED的劣化非常快，因為其隨著溫度的上升按照一定的指數劣化。
當將LED焊接到支持和/或互連電路板上時，如果不注意，會在陣列制造的過程中導致LED的永遠性溫度劣化。例如，焊接溫度通常會超過250℃，如果LED在這樣高的溫度下或附近保持一段時間，在其被使用之前會嚴重地影響其性能。所以，無論在正常使用或應用LED期間是否會產生這種熱量，在裝配或制造過程中將熱量快速地從LED附近消除非常有利。
一種常見的消散安裝在絕緣印刷電路板(PCB)上的LED產生的熱量的方法是，在每個LED下形成多個穿過PCB厚度的通孔，所述印刷電路板例如是常見的FR-4纖維合成電路板。該通孔中填塞有具有高導熱性的金屬或合金，并將通與孔附連到PCB上的、與LED相對的散熱件相連。但是形成這樣的通孔導致制造PCB的成本增加。此外，由于通孔通常具有較小的截面，因此散熱率受到通孔導熱率的限制。
另一種方法是提供導熱襯底，在該襯底上安裝電子元件。這些導熱襯底通常執行機械支持的功能，還在元件之間提供電連接，并且幫助吸收和消散電子元件生成的熱量。這些襯底通常非常昂貴，并需要多步驟的制造過程。例如，襯體由導熱陶瓷或金屬制成，其鍍覆或壓制有介電材料。導熱陶瓷襯底與金屬相比較昂貴，因而更適用于高溫應用或次要考慮價錢的裝置。當使用鍍覆或壓制的金屬襯底時，鍍覆或壓制層的電絕緣特性很重要。絕緣鍍覆層的擊穿電壓和介電損耗直接依賴于膜厚，但是熱消散率與膜厚反向相關。所以，不得不接受一種折衷的情況，其導致裝置的整體效率低。
所以，持續需要提供一種用于LED的互連結構，其能夠快速散熱，成效比高并且易于制造。此外，也非常希望提供一種用于LED的互連結構，其具有機械的柔性，從而制造出具有明顯曲率的裝置。

發明內容
柔性互連結構包括柔性介電膜，該膜具有至少一個第一表面和第二表面，以及設置在至少一個膜表面上的電路跡線。此外，可以在介電膜的表面上設置一個或多個電路元件，并且該電路元件與至少一個電路跡線相連，從而形成電路。本發明的柔性互連結構可以快速消散在制造或使用包括這種柔性互連結構的電裝置的過程中產生的熱量。
根據本發明的一方面，提供一種電裝置，包括(1)柔性互連結構，包括柔性介電膜，該膜具有至少一個第一表面和第二表面，以及設置在至少一個膜表面上的電路元件和電路跡線，該柔性介電膜的至少一部分沿其厚度除去，至少一個散熱件附連到一個所述膜表面上，所述散熱件覆蓋所述柔性膜的所述部分，該部分被除去并且與所述電路元件和所述電路跡線中的至少一個電隔離；以及(2)至少一個發光二極管(LED)或激光二極管(LD)，其穿過所述柔性膜的除去部分附連到所述至少一個散熱件上，從而使所述LED或LD與所述散熱件熱接觸并且與所述電路跡線中的至少一個電連接。
根據本發明的另一方面，所述電裝置是光源。
根據本發明的另一方面，提供一種制造柔性互連結構的方法，該結構能夠消散在制造和使用包括這種柔性互連結構的電裝置的過程中產生的熱量。該方法包括(1)設置具有第一表面和第二表面的柔性介電膜；(2)在所述表面的至少一個上設置電路元件和電路跡線；以及(3)沿著所述膜的厚度除去其至少一部分，所述部分不包括所述電路元件和所述電路跡線。
根據本發明的另一方面，該方法還包括將至少一個散熱件附連到所述柔性介電膜的一個所述表面上，所述散熱件覆蓋所述膜被除去的所述至少一部分。
根據本發明的另一方面，提供一種制造包括至少一個LED的電裝置的方法，包括(1)設置具有第一表面和第二表面的柔性介電膜；(2)在所述表面的至少一個上設置電路元件和電路跡線；(3)沿著所述膜的厚度除去其至少一部分，所述部分不包括所述電路元件和所述電路跡線；(4)將至少一個散熱件附連到所述柔性介電膜的一個所述表面上，所述散熱件覆蓋所述膜被除去的所述至少一部分，并且與所述電路元件和所述電路跡線的至少一個電隔離；以及(5)通過所述膜被除去的所述部分將至少一個LED附連到所述至少一個散熱件上，從而使LED與散熱件熱接觸并且與電路跡線的至少一個電連接。


通過以下參照附圖對本發明的詳細描述，本發明的其他特征和優點將會易于理解，附圖中的相似標記指代相似元件圖1簡要示出本發明的柔性互連結構的剖視圖；圖2示出沿著圖1的A-A截取的柔性互連結構的剖視圖；圖3示出本發明的柔性互連結構，其包括多層支持電路；圖4示出本發明的多層柔性互連結構的另一個實施例；圖5簡要示出包括散熱件的柔性互連結構；圖6示出柔性互連結構的另一個實施例，其帶有穿過介電膜的除去部分延伸的散熱件；以及圖7簡要示出本發明的基于LED的電裝置。
具體實施例方式
文中，術語“柔性”的意思是能夠彎曲成一定形狀，該形狀的曲率半徑小于大約10cm，優選小于大約1cm。術語“電磁輻射”或“光”可以互換使用。術語“基本透明”的意思是指至少80％、優選90％、更優選95％的透光率。術語“散熱件”的意思是一種將熱量從熱源傳送出去或除去的結構或元件。
本發明的柔性互連結構可以等效地應用于包括LED或LD或兩者的裝置。所以，盡管以LED為例示出，但是LD可以與LED等效替換，視整個裝置的設計和目的的情況而定。
圖1簡要示出本發明的柔性互連結構10的剖視圖。圖2示出沿著圖1的A-A截取的柔性互連結構的剖視圖。應該理解，附圖并沒有按照比例畫出。柔性互連結構10包括柔性介電膜20，在該膜上設置有電路元件30、32、34、36和38以及電路跡線40。盡管圖1和2僅示出了五個示例性的電路元件30、32、34、36和38，但是可以根據需要在柔性膜20上設置任意數量的電路元件。實際上，現今的微電子制造技術可以在每平方厘米上布置上百個這種元件。電路元件30、32、34、36和38可以是電阻、電容、電感、電源或甚至是集成電路，每個電路元件都包括其他多個相關的電子和電氣元件。沿著柔性介電膜20的厚度將部分60、62和64從該膜除去。將每個從柔性介電膜20除去的部分60、62和64設計成能夠容納例如LED或LD的發光元件或者用于保持LED或LD的杯形。所以，根據所需的應用確定這些除去部分的數量、形狀和大小。通常，除去部分或孔60、62或64的直徑大約為幾毫米，或者形成在沒有電路元件和電路跡線的預定位置。孔60、62和64可以通過例如激光鉆孔、激光切割、機械鉆孔、沖孔或蝕刻的方法形成在柔性介電膜中。
盡管圖1和2示出的柔性互連結構10包括僅一個膜，但是本發明的柔性互連結構可以包括多個電路層，每層包括一個支持電路跡線和/或電路元件的柔性介電膜。圖3示出本發明示例性柔性介電膜的剖視圖，其包括兩個電路層22和24，該兩層被置于其間的電絕緣分離層70分開。此外，最外電路層22最好由電絕緣材料的保護層80保護，該材料設置成覆蓋所有的電路元件和電路跡線，如圖4所示。不同的電路層22和24的電路通常通過導電通孔連接在一起，所述通孔例如是在適當位置穿過所述層形成的通孔90和92。當本發明的柔性互連結構包括多個電路層時，穿過電路層的所有疊層形成除去部分或孔。
介電膜20通常包括具有高介電常數的聚合體，導電材料可以粘結到該聚合體上。在下一個處理步驟之前，最好對其上形成有電路元件和電路跡線的膜表面或者膜的兩個表面進行清潔，通過利用等離子對所述表面進行等離子處理加以清潔，所述等離子由氣體生成，該氣體從由N2、Ar、Ne、O2、CO2、CF4組成的組中選取。這種等離子處理可以有利地為膜20提供具有更好粘結特性的表面，在該表面上沉積下一層，該層可以是用于形成電路的金屬層或另一種聚合體保護層。用于介電膜20的合適材料包括例如，熱塑性聚合體，丙烯酸樹脂，例如Mylar(E.I.du Pont de Nemours & Co制造)的聚酯，例如Kapton H或Kapton E(du Pont制造)的聚酰亞胺，Apical AV(Kanegafugi化學工業公司制造)，Upilex(UBE工業有限公司制造)，以及例如Ultem(通用電氣公司制造)的聚醚銑亞胺。合適的介電膜材料需要提供電絕緣，以防止電流流經介電膜的厚度。
保護層80可以由從上述公開中選取的材料制成。保護層80可以包括與柔性膜20相同或不同的材料。可以使用聚合體的引導體(precursor)和隨后硬化的溶劑的混合物通過旋轉鍍覆、噴鍍、真空化學沉積形成保護層，。分隔層70通常包括例如siloxane-polyimide-epoxy(SPIE)或氰基丙烯酸鹽(cyanoacrylate)。分隔層70也可以通過旋轉鍍覆、噴鍍、真空化學沉積并隨后硬化而形成。多層柔性互連結構可以通過將不同的層壓合在一起而形成。或者，可以通過順序地一層形成在另一層上而形成。
柔性介電膜20的理想特征包括彈性模量以及熱量和濕度膨脹系數，其可以在處理過程中提供最小的尺寸變化。為保持柔性，柔性介電膜20的厚度通常被最小化。與此同時，介電膜20必須具有足夠的剛度(鑒于其厚度或材料組成)以支持位于其一個或兩個表面上的金屬化層，并且在整個順序處理步驟中保持尺寸穩定性。通常，膜20的厚度范圍在大約1微米到大約5mm之間。
例如，電路元件30、32、34、36和38以及電路跡線40通常通過微電子制造工藝形成在介電膜20的表面上。例如，通過濺射、浸漬、電鍍、物理蒸汽沉積、化學蒸汽沉積或者直接粘結或壓合金屬首先在介電膜20上形成金屬化層。然后，通過用光刻圖案進行蝕刻，對金屬化層進行布圖。或者，可以利用例如光刻掩膜的掩膜沉積適合的材料形成電路元件和電路跡線。例如電容和集成電路的某些電路元件需要沉積不止一層，每一層都利用不同的掩膜進行布圖。該互連結構還可以通過對導電油墨(conductive ink)直接印制、網格印制或者襯墊印制而形成。
在本發明如圖5所示的實施例中，將散熱件100附連到柔性互連結構10的一個表面上，該表面通常與設置有電路元件和電路跡線的表面相對。每個散熱件100覆蓋除去部分或形成在柔性互連結構10中的孔(60、64)，并且通常利用例如環氧樹脂的電絕緣粘結劑附連到其上。散熱件100包括導熱材料，例如金屬或高導熱性能的陶瓷；優選具有高導熱性能的金屬，例如銀、鋁或者銅。術語“高導熱陶瓷”的意思是導熱性能大于大約100W/m/K的陶瓷。散熱件100最好具有多個從柔性互連結構40延伸的翼片，以便快速散熱。或者，散熱件100附連到柔性互連結構10上，以覆蓋多于一個的除去部分或孔。在另一個實施例中，將導熱材料板附連到柔性互連結構10上，以基本覆蓋整個表面區域。散熱件100的這些備選實施例提供了用于對流散熱的更大的表面區域。
在本發明的一個實施例中，散熱件100可以包括用于主動冷卻的機構。主動冷卻可以比依賴自然對流的冷卻更快地消除熱量。用于主動冷卻的機構包括熱管道、執行制冷的機構或者通過帕爾貼效應傳送熱量的機構。
在如圖6所示的本發明另一個實施例中，散熱件100具有穿過除去部分或孔60、64延伸的突起102。
在如圖7所示的本發明另一個實施例中，電裝置200包括柔性互連結構10和至少一個LED300。柔性互連結構10包括具有第一表面16和第二表面18的柔性介電膜20，如上所述的。柔性互連結構10支持附圖標記30和34所示的電路元件和電路跡線40，其能夠參與到LED300的操作。柔性介電膜20的至少一個部分(60、64)被沿著膜的厚度從膜上除去。至少一個散熱件100附連到柔性互連結構10的表面18上，以覆蓋被除去的部分或孔(60、64)，并且該散熱件與電路元件30和34以及電路跡線40電隔離。LED300附連到散熱件100上，并且通過例如焊接或導線接合的、LED封裝技術領域中的傳統方法與包括所述電路元件和電路跡線中的至少一部分的電路電連接。需要指出，圖7未示出這種電連接。通常，LED300設置在例如鋁的反射金屬的反射杯310中，并通過電絕緣的導熱粘結劑附連到該反射杯上。通常利用一薄層的導熱粘結劑將反射杯310附連到散熱件100上，所述粘結劑例如環氧樹脂和金屬顆粒的混合物，所述金屬顆粒例如是銅、銀或鎳顆粒。最好將整個電裝置200設置在保護外殼中，該保護外殼包括透光的蓋子，使得LED300發出的光可以穿透該蓋子，并且通過該蓋子設置電源引線。本發明的電裝置可以使用的LED發出的電磁(EM)輻射有很寬的范圍，從紫外(UV)到可見光。在本發明的一個實施例中，從LED發出的EM輻射通過設置在LED300附近的光致發光材料被轉換成具有其他波長的EM輻射。例如，反射杯310可以填充有透光聚合物樹脂和顆粒形式的光致發光材料的混合物。或者，LED300可以涂有這種混合物，并且反射杯310填充有透光聚合物樹脂。
本發明的柔性互連結構具有快速散熱的能力，因此基于LED的電裝置的結構可以具有復雜的形狀，例如具有尖銳邊緣或較小曲率半徑的形狀，難以用安裝在剛性印刷電路板上的LED形成上述裝置。例如，以具有一定形狀的導熱材料的形式出現的散熱件可以和本發明的柔性互連結構一起使用，從由LED和LD組成的組中選取的發光元件設置成與散熱件接觸，從而在所有方向上提供光。這種形狀的結構能夠具有彎曲表面或者具有尖銳邊緣或角部的表面。實際上，本發明的柔性互連結構非常適于設置在這種形狀的結構上。這種形狀的散熱件可以是中空結構，其能夠促進有效的散熱。而且，用于主動冷卻的機構，例如以上公開的機構中的一種，可以設置在該中空散熱件中，以便進一步提高消除發光元件的熱量的能力。根據本發明的柔性互連結構的設計，可以有效的散熱，從而可用于LED具有更高電能輸入的應用場合，因此具有更高的亮度和可靠性，并且在許多情況下可以減少一個系統所需的LED的總數。
根據本發明的一方面，提供了一種制造基于LED的電裝置的方法，該電裝置具有快速消散LED產生的熱量的能力。該方法包括設置具有第一表面和第二表面的柔性介電膜；在所述表面的至少一個上設置電路元件和電路跡線；沿著所述膜的厚度除去其至少一部分，所述部分不包括所述電路元件和所述電路跡線；將至少一個散熱件附連到所述柔性介電膜的一個所述表面上，所述散熱件基本覆蓋所述膜被除去的所述至少一部分，并且與所述電路元件和所述電路跡線的至少一個電隔離；以及通過所述膜被除去的所述部分將至少一個LED附連到所述至少一個散熱件上，從而使LED與散熱件熱接觸并且與電路跡線的至少一個電連接。上文中已經介紹了包括電路元件和電路跡線的柔性互連結構的各種元件的材料選取和制造方法。
根據本發明的另一個實施例，用于制造基于LED的電裝置的方法包括在多層柔性互連結構上設置至少一個LED的步驟，該多層互連結構包括多個支持電路的層和覆蓋所述柔性互連部分的一部分的散熱件，所述部分被去除，從而形成除去的部分或者孔，通過該除去的部分或孔將至少一個LED附連到散熱件上。該多層柔性互連結構通過如下步驟形成設置多個柔性介電膜，每個都具有兩個相對表面；在每個柔性介電膜的至少一個表面上形成至少一個電路，每個電路包括互連的電路元件和電路跡線；將其上形成有電路的介電膜與電絕緣材料形成的分隔層附連在一起，每個分隔層設置在兩個介電膜之間，位于不同介電膜上的電路通過金屬通孔連接在一起；沿著多層柔性互連結構的厚度除去該柔性互連結構的部分，從而形成除去的部分或孔；將散熱件附連到多層柔性互連結構的外表面上；以及，通過除去的部分將至少一個LED附連到散熱件上，從而在LED和散熱件之間形成熱接觸。
根據本發明的另一個實施例，該方法包括如下步驟。(a)通過以下步驟形成多層疊板(1)設置柔性介電膜；(2)在柔性介電膜的一個表面上形成第一電路；(3)在該電路上沉積電絕緣材料形成的分隔層；(4)在所述分隔層的露出表面上形成第二電路；(5)可選地重復步驟(3)和(4)，重復次數根據需要而定，以形成多層疊板。(b)沿著多層疊板的整個厚度除去其至少一部分，該部分不包括電路的電元件，從而形成除去部分或孔。(c)將散熱件附連到多層疊板的外表面上，基本覆蓋所述除去部分或孔。(d)將至少一個LED附連到散熱件上，以便通過除去部分在兩者之間形成熱接觸。
本發明的方法的電路可以通過如下步驟形成在下置層上沉積至少一種金屬化層，然后蝕刻該金屬化層，以形成不同的電元件。可以將不止一層形成在另一層的頂部之上，從而形成某些例如電容或集成電路的電元件。或者，可通過利用設置在下置層上的掩膜對材料進行沉積來形成。
根據本發明的另一方面，LED設置在反射杯中，該反射杯附連到散熱件上，兩者熱接觸。
根據本發明的另一方面，該反射杯填充有基本透明的聚合體樹脂和至少一種光致發光的材料的混合物。
本發明的另一方面，用來制造本發明的基于LED的電裝置的方法還包括將基于LED的電裝置設置在保護外殼中的步驟，該外殼包括設置在LED發出的光的光路上的基本透明的蓋子。該基于LED的電裝置被用作汽車、交通信號燈、信息板或顯示器的光源。
盡管已經參照各種實施例對本發明進行了描述，但是應該理解，本領域技術人員可以通過閱讀說明書在不脫離本發明權利要求限定范圍的條件下對元件進行各種組合、對本發明的實施方式做出改變、等效修改或改進。
權利要求
1.一種柔性互連結構(10)，包括柔性介電膜(20)，該膜具有兩個相對的表面，所述介電膜(20)的至少一部分被沿其厚度除去，形成至少一個除去部分(60、62、64)；設置在至少一個所述表面上的電路跡線(40)；以及至少一個附連到所述介電膜(20)的表面上的散熱件(100)，所述至少一個散熱件(100)覆蓋所述至少一個除去部分(60、62、64)。
2.如權利要求1所述的柔性互連結構(10)，其中，所述介電膜(20)包括柔性材料，該材料穿過所述介電膜的厚度提供電隔離，所述材料是從由熱塑性聚合體、丙烯酸樹脂、聚酯、聚酰亞胺和聚醚銑亞胺組成的組中選取的。
3.如權利要求1所述的柔性互連結構(10)，其中，所述介電膜(20)的厚度在大約1微米到大約5毫米的范圍內。
4.如權利要求1所述的柔性互連結構(10)，還包括從由電阻、電容、電感、集成電路和電源組成的組中選取的至少一種電路元件(30、32、34、36、38)。
5.如權利要求4所述的柔性互連結構(10)，還包括介電保護層，其設置成覆蓋所述電路元件(30、32、34、36、38)和電路跡線(40)。
6.如權利要求1所述的柔性互連結構(10)，其中，所述至少一個散熱件(100)包括導熱材料。
7.如權利要求6所述的柔性互連結構(10)，其中，所述導熱材料是從由金屬和陶瓷組成的組中選取的。
8.如權利要求1所述的柔性互連結構(10)，其中，所述至少一個散熱件(100)具有從所述介電膜延伸的翼片。
9.如權利要求1所述的柔性互連結構(10)，其中，所述散熱件(100)包括用以將熱量從設置于散熱件上的電元件帶走的導熱管。
10.如權利要求1所述的柔性互連結構(10)，其中，所述散熱件(100)包括用于主動冷卻的機構。
11.如權利要求10所述的柔性互連結構(10)，其中，所述主動冷卻通過一種機構執行，該機構是從強制冷卻、制冷和通過帕爾貼效應進行熱傳遞的機構中選取的。
12.如權利要求1所述的柔性互連結構(10)，其中，所述至少一個散熱件(100)覆蓋多個所述除去部分(60、62、64)。
13.如權利要求1所述的柔性互連結構(10)，其中，所述至少一個散熱件(100)包括由從金屬和陶瓷組成的組中選取的材料制成的主體，所述主體基本覆蓋所述介電膜(20)的一個整個表面，該表面與其上設置有電路跡線(40)的表面相對。
14.一種柔性互連結構(10)，包括(a)多層疊板，包括(1)多個柔性介電膜(20)，每個都具有兩個相對表面，并且在每個所述多個介電膜(20)的至少一個表面上支持至少一個電路，所述電路包括電路跡線(40)，被支持在所述多個柔性介電膜(20)上的電路通過多個通孔(90、92)互連；以及(2)設置在一對所述柔性介電膜(20)之間的電絕緣層(70)，用以將支持在所述介電膜上的電路分隔開；其中，沿著所述多層疊板的整個厚度除去所述多層疊板的至少一部分，從而形成至少一個沒有電路跡線(40)的除去部分(60、62、64)；(b)至少一個散熱件(100)，其附連到所述多層疊板的外表面上，所述至少一個散熱件(100)覆蓋所述至少一個除去部分(60、62、64)。
15.如權利要求14所述的柔性互連結構(10)，其中，每個所述多個柔性介電膜(20)都包括柔性材料，該材料穿過所述介電膜(20)的厚度提供電隔離，所述材料是從由熱塑性聚合體、丙烯酸樹脂、聚酯、聚酰亞胺和聚醚銑亞胺組成的組中選取的。
16.如權利要求14所述的柔性互連結構(10)，其中，每個所述介電膜(20)的厚度在大約1微米到大約5毫米的范圍內。
17.如權利要求14所述的柔性互連結構(10)，還包括從由電阻、電容、電感、集成電路和電源組成的組中選取的至少一種電路元件(30、32、34、36、38)，其設置在所述介電膜(20)的至少一個上。
18.如權利要求14所述的柔性互連結構(10)，還包括介電保護層(80)，其設置成覆蓋露出的電路元件和電路跡線(40)。
19.如權利要求14所述的柔性互連結構(10)，其中，所述至少一個散熱件(100)包括導熱材料。
20.如權利要求19所述的柔性互連結構(10)，其中，所述導熱材料是從由金屬和陶瓷組成的組中選取的。
21.如權利要求14所述的柔性互連結構(10)，其中，所述至少一個散熱件(100)具有從所述介電膜延伸的翼片。
22.如權利要求14所述的柔性互連結構(10)，其中，所述散熱件(100)包括用以將熱量從設置于散熱件上的電元件帶走的導熱管。
23.如權利要求14所述的柔性互連結構(10)，其中，所述散熱件(100)包括用于主動冷卻的機構。
24.如權利要求23所述的柔性互連結構(10)，其中，所述主動冷卻通過一種機構執行，該機構是從強制冷卻、制冷和通過帕爾貼效應進行熱傳遞的機構中選取的。
25.如權利要求14所述的柔性互連結構(10)，其中，所述至少一個散熱件(100)覆蓋所述多層疊板的多個所述除去部分(60、62、64)。
26.如權利要求14所述的柔性互連結構(10)，其中，所述至少一個散熱件(100)包括由從金屬和陶瓷組成的組中選取的材料制成的主體，所述主體基本覆蓋所述多層的一個整個表面。
27.一種電裝置，包括(a)柔性互連結構(10)，該結構包括(1)柔性介電膜(20)，該膜具有兩個相對的表面，所述介電膜的至少一部分被沿其厚度除去，形成至少一個除去部分(60、62、64)；(2)設置在所述表面的至少一個上的電路跡線(40)；和(3)至少一個附連到所述介電膜(20)的表面上的散熱件(100)，所述至少一個散熱件(100)覆蓋所述至少一個除去部分(60、62、64)，并且與所述電路跡線(40)的至少一個電隔離；以及(b)至少一個發光元件(300)，其從由發光二極管(LDE)、激光二極管(LD)和兩者的組合組成的組中選取，所述至少一個發光元件附連到所述至少一個散熱件上，并通過所述除去部分(60、62、64)與該散熱件熱接觸，所述至少一個發光元件與所述電路跡線(40)電連接。
28.如權利要求27所述的電裝置，其中，所述至少一個發光元件設置在反射杯(310)中，該反射杯附連到所述至少一個散熱件(100)上，并通過所述除去部分與該散熱件(100)熱接觸。
29.如權利要求27所述的電裝置，其中，所述反射杯(310)包括基本透明的樹脂和至少一種光致發光材料的混合物，該光致發光材料能夠吸收所述LED發出的第一電磁(EM)輻射的一部分，并將所述第一電磁輻射的所述部分轉變為具有不同波長范圍的第二電磁輻射。
30.如權利要求27所述的電裝置，還包括至少一個被支持在所述柔性介電膜(20)上的電路元件(30、32、34、36、38)，所述電路元件(30、32、34、36、38)是從由電阻、電容、電感、集成電路和電源組成的組中選取的。
31.如權利要求27所述的電裝置，其中，所述介電膜(20)包括柔性材料，該材料穿過所述介電膜(20)的厚度提供電隔離，所述材料是從由熱塑性聚合體、丙烯酸樹脂、聚酯、聚酰亞胺和聚醚銑亞胺組成的組中選取的。
32.如權利要求27所述的電裝置，其中，所述介電膜(20)的厚度在大約1微米到大約5毫米的范圍內。
33.如權利要求27所述的電裝置，還包括介電保護層，其設置成覆蓋所述電路元件和電路跡線(40)。
34.如權利要求27所述的電裝置，其中，所述至少一個散熱件(100)包括導熱材料。
35.如權利要求34所述的電裝置，其中，所述導熱材料是從由金屬和陶瓷組成的組中選取的。
36.如權利要求27所述的電裝置，其中，所述至少一個散熱件(100)具有從所述介電膜(20)延伸的翼片。
37.如權利要求27所述的電裝置，其中，所述散熱件(100)包括用以將熱量從設置于散熱件上的電元件帶走的導熱管。
38.如權利要求27所述的電裝置，其中，所述散熱件(100)包括用于主動冷卻的機構。
39.如權利要求38所述的電裝置，其中，所述主動冷卻通過一種機構執行，該機構是從強制冷卻、制冷和通過帕爾貼效應進行熱傳遞的機構中選取的。
40.如權利要求27所述的電裝置，其中，所述至少一個散熱件(100)覆蓋多個所述除去部分(60、62、64)。
41.如權利要求27所述的電裝置，其中，所述至少一個散熱件(100)包括由從金屬和陶瓷組成的組中選取的材料制成的主體，所述主體基本覆蓋所述介電膜(20)的一個整個表面，該表面與其上設置有電路跡線(40)的表面相對。
42.一種電裝置，包括(a)多層疊板，包括(1)多個柔性介電膜(20)，每個都具有兩個相對表面，并且在每個所述多個介電膜(20)的至少一個表面上支持至少一個電路，所述電路包括電路跡線(40)，被支持在所述多個柔性介電膜(20)上的電路通過多個通孔(90、92)互連；以及(2)設置在一對所述柔性介電膜(20)之間的電絕緣層(70)，用以將支持在所述介電膜上的電路分隔開；其中，沿著所述多層疊板的整個厚度除去所述多層疊板的至少一部分，從而形成沒有電路跡線(40)的除去部分(60、62、64)；(b)至少一個散熱件(100)，其附連到所述多層疊板的外表面上，所述至少一個散熱件(100)覆蓋所述至少一個除去部分(60、62、64)；以及(c)至少一個發光元件(300)，其從由發光二極管(LDE)、激光二極管(LD)和兩者的組合組成的組中選取，所述至少一個發光元件(300)附連到所述至少一個散熱件(100)上，并通過所述至少一個除去部分與該散熱件熱接觸，所述至少一個發光元件(300)與所述電路跡線(40)電連接。
43.如權利要求42所述的電裝置，其中，所述至少一個發光元件(300)設置在反射杯(310)中，該反射杯附連到所述至少一個散熱件(100)上，并通過所述至少一個除去部分(60、62、64)與該散熱件熱接觸。
44.如權利要求43所述的電裝置，其中，所述反射杯(310)包括基本透明的樹脂和至少一種光致發光材料的混合物，該光致發光材料能夠吸收所述發光元件(300)發出的第一電磁(EM)輻射的一部分，并將所述第一電磁輻射的所述部分轉變為具有不同波長范圍的第二電磁輻射。
45.一種制造包括至少一種從由LED和LD組成的組中選取的發光元件(300)的電裝置的方法，所述方法包括(a)設置具有第一表面和第二表面的柔性介電膜(20)；(b)在所述表面的至少一個上設置電路跡線(40)；(c)沿著所述介電膜(20)的厚度除去該介電膜的至少一部分，從而形成不帶有所述電路跡線(40)的除去部分(60、62、64)；(d)將至少一個散熱件(100)附連到所述柔性介電膜(20)的一個所述表面上，所述散熱件(100)覆蓋所述至少一個除去部分(60、62、64)，并且與所述電路跡線(40)的至少一個電隔離；以及(e)通過所述除去部分(60、62、64)將所述至少一個發光元件(300)附連到所述至少一個散熱件(100)上，從而使所述至少一個發光元件(300)與所述散熱件(100)熱接觸。
46.如權利要求45所述的用于制造電裝置的方法，其中，所述附連所述至少一個發光元件(300)的步驟包括將所述至少一個發光元件(300)設置在反射杯(310)中并將所述杯附連到所述至少一個散熱件(100)上。
47.如權利要求45所述的用于制造電裝置的方法，還包括在所述至少一個發光元件(300)和所述電路跡線(40)中的至少一個之間形成電連接。
48.如權利要求46所述的用于制造電裝置的方法，還包括用基本透明的樹脂和至少一種光致發光材料的混合物填充所述反射杯(310)，該光致發光材料能夠吸收所述發光元件(300)發出的第一電磁(EM)輻射的一部分，并將所述第一電磁輻射的所述部分轉變為具有不同波長范圍的第二電磁輻射。
49.一種制造包括至少一種從由LED和LD組成的組中選取的發光元件(300)的電裝置的方法，所述方法包括(a)形成多層疊板，包括如下步驟(1)設置多個柔性介電膜(20)，每個都具有兩個相對表面；(2)在所述多個柔性介電膜(20)的每一個的至少一個表面上形成至少一個電路，該電路包括電路跡線(40)；(3)將所述多個柔性介電膜(20)與電絕緣層(70)附連到一起，每個所述電絕緣層(70)設置在兩個所述柔性介電膜(20)之間，將支持在所述柔性介電膜上的電路分開；以及(4)形成多個金屬通孔(90、92)，其將被支持在所述多個柔性介電膜(20)上的至少兩個電路電連接；(c)沿著所述多層疊板的整個厚度除去所述多層疊板的至少一部分，以形成至少一個不帶有電路跡線(40)的除去部分(60、62、64)；(d)將至少一個散熱件(100)附連到所述多層疊板的外表面上，所述至少一個散熱件(100)覆蓋所述至少一個除去部分(60、62、64)；以及(e)將所述至少一個發光元件(300)附連到所述至少一個散熱件(100)上，使該發光元件與散熱件熱接觸，并且與所述電路跡線(40)中的至少一個電接觸。
50.如權利要求49所述的用于制造電裝置的方法，其中，所述將所述至少一個發光元件(300)附連到所述至少一個散熱件(100)上的步驟包括將所述至少一個發光元件(300)設置在反射金屬杯(310)中，并將所述杯(310)附連到所述至少一個散熱件(100)上。
51.一種制造包括至少一種從由LED和LD組成的組中選取的發光元件(300)的電裝置的方法，所述方法包括(a)形成多層疊板，包括如下步驟(1)設置柔性介電膜(20)，其具有兩個相對的第一和第二表面；(2)在所述柔性介電膜(20)的所述第一表面上形成第一電路；(3)在所述第一電路上沉積包括電絕緣材料的分隔層(70)；(4)在所述分隔層(70)的露出表面上形成第二電路；(b)沿著所述多層疊板的厚度除去其至少一部分，從而形成至少一個除去部分(60、62、64)；(c)將散熱件(100)附連到所述柔性介電膜(20)的所述第二表面上，以覆蓋所述至少一個除去部分(60、62、64)；以及(d)將至少一個發光元件(300)附連到所述散熱件(100)上，從而通過所述至少一個除去部分(60、62、64)在兩者之間形成熱接觸。
52.如權利要求27所述的用于制造電裝置的方法，還包括在步驟(b)之前至少重復一次步驟(3)和(4)。
53.一種光源，包括(a)具有一定形狀的結構，該結構由導熱材料形成，并具有有一定形狀的表面；(b)柔性互連結構(10)，其包圍所述具有一定形狀的結構，并基本與所述具有一定形狀的表面接觸，其中，所述柔性互連結構(10)包括(1)柔性介電膜(20)，其具有兩個相對的膜表面，所述介電膜(20)的至少一部分被沿其厚度除去，形成至少一個除去部分(60、62、64)；和(2)設置在至少一個所述膜表面上的電路跡線(40)；以及(c)至少一種從由LED和LD組成的組中選取的發光元件(300)，其通過所述介電膜(20)的所述至少一個除去部分附連到所述具有一定形狀的表面上，從而與所述具有一定形狀的結構熱接觸，所述至少一個發光元件(300)與所述電路跡線(40)中的至少一個電連接。
54.如權利要求53所述的光源，其中，所述具有一定形狀的結構具有從由如下表面組成的組中選取的表面曲面，具有至少一個尖銳角部或尖銳邊緣的表面。
55.如權利要求53所述的光源，其中，所述至少一個發光元件(300)設置在具有反射表面的杯(310)中，所述杯(310)通過所述介電膜(20)的所述至少一個除去部分(60、62、64)附連到所述具有一定形狀的結構上。
56.如權利要求55所述的光源，其中，所述具有一定形狀的結構是中空的。
57.如權利要求56所述的光源，還包括用于主動冷卻的機構，所述機構設置在所述具有一定形狀的結構的空腔中。
全文摘要
一種柔性互連結構(10)，其用于快速地消散包括發光元件(300)的電裝置生成的熱量，所述反光元件例如是發光二極管(LED)和/或激光二極管(LD)。該柔性互連結構(10)包括(1)至少一個柔性介電膜(20)，其上形成有電路跡線(40)和可選的電路元件(30、32、34、36、38)，其至少一部分沿著其厚度被除去；以及(2)至少一個附連到所述介電膜(20)的一個表面上的散熱件(100)，該表面與所述設置有電路跡線(40)的表面相對。該柔性互連結構可以包括多個這樣的柔性介電膜(20)，每個都支持著電路跡線(40)和/或元件(30、32、34、36、38)，并且每個都通過電絕緣層(70)彼此相連。可以利用這種柔性互連結構和發光元件(300)形成具有復雜形狀的電裝置或光源，其中，所述發光元件附連到散熱件(100)上，以便與其熱接觸。
文檔編號H01L25/075GK1656860SQ03811641
公開日2005年8月17日 申請日期2003年3月10日 優先權日2002年3月21日
發明者查爾斯·A·貝克爾, 斯坦頓·E·韋弗, 托馬斯·E·斯特克 申請人:通用電氣公司