專利名稱：用于led的鍍層系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一塑料鍍膜以及金屬鍍膜的組合，該組合可用于與發光二級管以及發光二級管(LEDs)之間的相互連接。
背景技術：
為此，本發明設計了一個由一個鍍膜系統組成的具有至少一個光源的柔性電路板。所述柔性電路板具有一個與一散熱裝置的熱連接，所述鍍膜系統至少由一絕緣攜帶層以及一金屬層構成。所絕緣攜帶層帶有開口，這些開口處建立有與散熱裝置的熱連接。所述金屬層被分成多個不同的部分。LEDs在光譜和光效率方面越來越多地能滿足對高效照明元件的需求。相對于傳統的照明元件，例如燈泡，鹵素燈泡和鎮流燈管，LEDs具有一系列的優勢。相同光量下的能量 消耗減少了，熱量的產生也減少了。LEDs對震動的敏感性相對較少，電流巡回時間明顯減少，并且有較長的使用期限。由于體積比較小，LED在照明模塊的設計中上也有設計優勢，不僅用于空間照明，也用于工業上，汽車技術，醫藥儀器技術以及其他方面。為了能將這些優勢發揮到所述的運用中，將單個的LED與較大的照明模塊想連接需要特殊的元件，該元件在理想狀態下符合如下需求在電流為IOOmA到幾A,電壓在500V以內時候，具有較低的電阻。此外，照明元件被靈活安裝在任意的三維結構上，從而能達到多種照明效果。在LEDs只有幾個平方毫米的表面積上的高性能決定了其熱管理的重要性。結合點溫度必須降低，因為升高了的結合點溫度將導致LED使用壽命以及光能的降低。效率隨著溫度的升高而降低，從而導致光產量在根據冷卻的方法在容量邊緣降低。因此，與一散熱裝置產生盡可能好的熱連接從而使在LED中產生的熱量盡可能有效地被導出十分關鍵。因此LED通常具備一冷卻接口，該冷卻接口安裝在半導體接口下，并用來產生光以及盡可能有效地與一散熱裝置相連，該連接可以通過例如一導熱膠或一焊料。其中通常所需達到的熱阻為O. 5-2K/W。目前對LED之間的連接使用所謂高效電路板，在這類高效電路板上一般采用各類不同的技術。金屬核心電路板具有一由銅或鋁制成的金屬核心，用于導出熱量。DE 10 2008016 458 Al中公開了一種硬性電路板，該硬性電路板上具有至少一個穿通孔，該穿通孔內安裝有一導熱元件，在該導熱元件上安裝有至少一個光源。性能優良的導熱元件由一金屬塊，優選為由銅塊制成。這類電路板的劣勢在于每個面積，大小以及體積內的高成本。相對而言，直接鍵合銅(DCB)基片由銅電路構成，并安裝在陶瓷基片上。這些主要應用于機車的能量電子學，也一部分應用于與激光模塊相連接的光電學。專利文獻US 4，563，383中公開了一個三層的銅片，所述銅片嵌在兩陶瓷層中，從而能生產薄型模塊。所有硬性電路板的劣勢在于其設計的自由度不高，因為在硬性電路板中不能包容不同的三維結構，并且不能超過一定的尺寸。
出于這些原因，主要由聚酰亞胺片，或PET(聚對苯二甲酸乙二酯)和PEN(聚萘二甲酸丁二(醇)酯)構成的的柔性電板得到發展，所述由聚酰亞胺片制成的柔性電板有很高的抗溫性。現有技術中的柔性電板運用由聚酰亞胺片作為基礎材料，并在其上覆有一薄銅層。丙稀酸膠可用來制造動力彈性連接。環氧化合物膠也同樣能達到一定程度的靈活性。一柔性保護層可以通過使用一丙稀酸膠或環氧化合物膠壓嵌其上。其中的靈活線路在需要節省空間的情況 下可以在諸如照相設備和錄像設備中折疊地被運用。柔性連接也能被運用于諸如打印機或手提電腦中的主機板和顯示器等使用時間較長的器械。這種構建的柔性電板的劣勢在于其不能有效導熱。此外，此類柔性電板仍比較硬，不能完全無問題安裝在自由形狀的基片上。各種不同的技術被發展用來克服上述的不足。在專利文獻EP 1874101 Al中公布了一種由金屬層和塑料層交替組成的柔性電路板，并在其上有一 LED光源。這類柔性電路板通常用于液晶顯示屏背景照明的LED光源。這類電路板具有復雜的多層結構，并由于每層的厚度比較低，其具有的導熱性能也不高。此外，在沒有其他安裝條件下此類電路板不能與三維基片相連。
發明內容
本發明的任務在于，克服現有技術的不足，制造一種可用于與發光二級管以及發光二級管(LEDs)之間的相互連接柔性電路板，該電路板具有有效的導熱性，并不需要同時限制設計的自由度。此外，本發明的電路板容易制造并具有較低的生產成本。另外，本發明的電路板需要與一個三維基片有簡單的連接。上述的任務通過一塑料鍍膜以及金屬鍍膜的組合解決，該組合可用于與發光二級管以及發光二級管(LEDs)之間的相互連接。為此，本發明設計了一個由一個鍍膜系統組成的具有至少一個光源的柔性電路板。所述柔性電路板具有一個與一散熱裝置的熱連接，所述鍍膜系統至少由一絕緣攜帶層以及一金屬層構成。所絕緣攜帶層帶有開口，這些開口處建立有與散熱裝置的熱連接。所述金屬層被分成多個不同的部分。所述絕緣攜帶層能層壓在任一三維結構上，并在壓層以后與所述三維結構粘附相連。所述的三維結構同時被用作為散熱裝置。所述絕緣攜帶層必須具有開口，這些開口處建立有與散熱裝置的熱連接。所述絕緣塑料層不能有余下的干擾部分停留在金屬層上。所述攜帶層優選由聚酰亞胺、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或一類似的塑料材料。所述金屬層用來作為連接的導電物質。所述金屬層根據連接結構被分成多個不同的部分，優選通過激光，從而構成所需的電路結構。在所述的金屬層上安裝有所述光源，優選為一個或多個LEDs，在必須的情況下周邊還安裝有電路，并與之相連。由于金屬層被分成多個部分，其中的一個部分可以用作導電層，另一在空間上間隔的部分用來光源和散熱裝置間的導熱。本發明相對于現有技術有一明顯的優勢，因為具有鍍膜系統的基片可以同時被用做于散熱裝置。所述散熱裝置優選由一具有較小電阻((2 Κ/ff)和較高熱容(> 350 J/(kg. K)))的材料制成，尤為優選為鋁、銅、鋼或黃銅。本發明的柔性電路板與現有技術相比具有一系列的優勢。由于使用了薄型鍍層，材料成本費大大降低。此外，膜塊安裝所需的步驟較少，其中在層壓時只需要一簡單的安裝步驟。另一優勢為，本發明可以達到不同三維結構，從而具有設計自由度。傳統硬性電路板由于具有導熱金屬核不具有該優勢。
圖I是實施例的用于LED的鍍層系統的照明模塊示意 圖2是另一實施例的用于LED的鍍層系統的照明模塊示意圖。符號說明
I 絕緣層；2 金屬層；2. I 金屬層部分；2. 2 另一金屬層部分；3 絕緣攜帶層；4 散熱裝置；5 光源；6 導熱膠或焊料；7 導電膠或焊料。
具體實施方式
在本發明的一優選實施范例中，本發明的柔性電板的熱連接產生于金屬層中空間上相隔離的部分與散熱裝置之間，以及金屬層中空間上相隔離的部分與光源之間，并建立光源。或者，所述的熱連接直接產生于光源和散熱裝置之間。該熱連接優選通過一導熱膠或焊料建立。當所述熱連接需要電絕緣的時候，使用導熱膠便具有了優勢。所述的導熱膠優選由含有氮化硼的環氧樹脂膠制成。在另一優選實施范例中，所述金屬層被分成空間上相隔離的部分，其中，至少一個部分產生與光源的一電連接，該電連接優選通過一導電膠或焊料建立，以及其中，至少還有一個部分產生與光源和散熱裝置的一電絕緣以及/或者熱連接，所述連接優選通過一導熱膠或焊料建立。在另一優選實施范例中，在所述金屬層和散熱裝置之間建立有電連接，優選通過一導電膠或焊料建立。當對元件(光源和/或周邊電路)的電流供應是通過基片進行的時候，該實施范例具有重要意義。所述的連接開口通常設置在元件外。在另一優選實施范例中，本發明的鍍膜系統的金屬層具有另外一層作為絕緣保護層的鍍層，以及所述絕緣保護層具有多個完全或部分的開口，這些開口處建立有光源和金屬層之間的電和/或熱連接。所述絕緣保護層的開口優選通過一激光過程完成。所述絕緣塑料層不能有余下的干擾部分停留在金屬層上。另一種可能是，所述的光源，優選為LEDs和/或周邊電路部分或完全嵌入所述絕緣保護層。從而能保護光源和/或周邊電路更好的不受外界如撞擊，潮濕或污染的影響。在本發明的另一優選實施范例中，所述的粘附安裝在金屬層上的絕緣層由一電絕緣材料制成，其中所述電絕緣材料為一種塑料，優選為PVB或EVA,或者為一合成樹脂。所述合成樹脂優選為一環氧樹脂。該層可以通過一隔氣過程(PVD)完成或者一溶膠凝膠技術安裝到金屬層上。該絕緣層能使所述金屬層與周圍環境絕緣，并使其具有一定的絕緣強度。在其所處的運用中，當光需要往回反射時，所述絕緣層優選在400nm至IOOOnm之間為光學透明(吸收系數a < 3*1(T3 /cm)。在本發明的另一優選法實施范例中，所述絕緣攜帶層和/或絕緣保護層的開口通過激光生產。在本發明的另一優選實施范例中，所述金屬層由銅、鋁或銀，優選錫，一錫合金或一鍍錫的銅片制成，和/或厚度大于5Mm,優選為IOMm至IOOMm,尤為優選為IOMm至20 Mm。所述金屬層優選覆蓋有一反射層，該反射層優選由銀、二氧化硅和/或二氧化鈦制成。該反射 層保證了對由光源產生的光有效的反射。該反射層在波長范圍300nm至IOOOnm內有大于80%的反射率。在本發明的另一優選實施范例中，所述金屬層有一表面層結構，用來保證光能漫射反回。該表面層結構優選由三維規則或不規則結構構成，尤其優選為錐形或半球形，其標準大小最大為lOOOnm。所述錐形或半球形的高度分布在IO-IOOOnm之間，優選為100-1000nm。所述光源具有至少一個發光二級管或具有至少一組發光二級管。所述光源可以用作比方LED模塊與一個或多個發光二級管相連，或者用作LED芯片。每個LED可以為單色或多色，也可以使用發IR光的LED。本發明的另一內容是一照明模塊，該模塊具有一柔性電路板，該柔性電路板被安裝在一具有任意三維結構的電路基片上，該電路基片同時具有所述散熱裝置。用于生產上述的照明模塊的生產方法也屬于本發明的內容之一，該生產方法包括以下的幾個步驟
將一金屬層與一絕緣攜帶層通過粘合劑相互連接；
在攜帶層上開口，開口處建立有散熱裝置和所述金屬層或者散熱裝置和LED之間的熱連接；
在開口處涂抹導熱膠或焊料，所述開口處建立有散熱裝置和所述金屬層或者散熱裝置和LED之間的熱連接；
在所述金屬層上安裝一個或多個LEDs，優選通過焊料；
將所述鍍層系統安裝在一電路基片上，所述電路基片同時具有散熱裝置。尤為優選的是當一個或多個LED被安裝在一個被結構化的，根據格式切割的鍍膜系統上。LED優選通過一再流焊接技術與導體相連。這也適用于熱連接的接口，其中熱連接膠被運用。本發明的另一生產方法的特征如下
所述金屬層被分成多個不同的部分，其中至少一個部分與LED具有電連接，至少還有一個部分產生與光源和散熱裝置的一電絕緣以及/或者熱連接，以及/或者
所述攜帶層在與鍍層結構復合后與一結構粘合相連，所述結構用作于散熱裝置，并具有一任意的三維結構，以及/或者，
在所述金屬層上安裝有一絕緣保護層，所述絕緣保護層具有多個完全或部分的開口，這些開口處建立有光源和金屬層之間的電和/或熱連接，在這些開口處安裝有LED ；所述金屬層和/或塑料層通過激光消融的方法被結構化，以及/或者所述金屬層在與絕緣攜帶層連接之前與之后通過一粘合劑，優選通過激光消融的方法，被結構化。本發明的生產方法具有如下優勢，在迭層過程中，機械熱與點連接在一個生產步驟中完成。本發明的鍍膜系統可以根據需要隨時用戶化。由于其在機械方面十分靈活，可將其運用在多種LED運用中，并對三維結構沒有限制。所述鍍膜系統適合于長期使用的需求。
所述用于對金屬層結構化和塑料鍍膜的激光消融過程十分精確，從而能達到很高的簡潔緊湊性。本發明的鍍膜系統可以大量生產，例如通過卷對卷(R2R)干壓技術。選擇性激光消融過程容許在一定區域開口，這些開口用于建立熱和/或電連接。通過沖壓過程可以將鍍膜系統制成任意一種形狀，也可以使用R2R技術。所有的生產步驟可以在一個生產線上完成，從而在最短的時間內生產出大量的產品。本發明的另一內容是使用一鍍層系統，該系統由一絕緣攜帶層，一金屬層，和/或一絕緣保護層，用于與LED相連接，以及疏導在照明模塊中產生的熱量。以下的實例圖進一步描述了本發明，但其所展示的實例并不限制本發明
圖I是具有一 LED的照明模塊示意圖，其中金屬層的一部分用于導熱。其中圖a)展示的是所述鍍膜系統每一層的俯視圖，圖b)展示的是照明模塊的剖視圖。 圖2是具有一 LED的照明模塊示意圖，其中一導電膠被用來導熱。其中圖a)展示的是所述鍍膜系統每一層的附圖，圖b)展示的是照明模塊的剖視圖。圖I展示了 具有一 LED的本發明的照明模塊，其中金屬層的一部分用于導熱。其中圖a)展示的是所述鍍膜系統每一層的俯視圖。絕緣攜帶層3將光源與金屬層之間的熱連接或金屬層與散熱裝置的熱連接之間斷開。在這種情況下LED作為光源被安裝。所述金屬層2被分成空間上相隔離的部分，其中金屬層部分2. 2被用作光源至散熱裝置間的導熱，另一金屬層部分2. I用來建立與光源的電連接。該模塊具有一絕緣保護層I覆蓋在金屬層上，該絕緣保護層同樣將與金屬層之間的熱或電連接斷開。圖b)展示的是照明模塊的橫截面，其中金屬層部分2. 2通過一導熱膠或焊料6建立起光源5和散熱裝置4之間的熱連接，從而使在光源5產生的熱量有效被導出。一導電膠或焊料7被用于電連接，所述導電膠或焊料建立起光源5和金屬層另一部分2. I的連接。圖2展示了本發明的另一實施范例，即具有一 LED的本發明的照明模塊，其中一導電膠或焊料6被用來建立光源(LED) 5和散熱裝置4之間的熱連接，從而使在光源5中產生的熱量直接通過所述導熱膠或焊料輸出。本實例中的照明模塊中的鍍膜系統同樣由一攜帶層3，一金屬層2和一絕緣保護層I構成。所述的金屬層同樣被絕緣，不需要在生產過程中建立熱連接。相反，金屬層2被用作金屬導體2. 1，并通過一導電膠或焊料7建立光源5和導體2. I之間的電連接。
權利要求
1.由一個鍍膜系統組成的具有至少一個光源(5)的柔性電路板，其特征在于，所述柔性電路板具有一個與一散熱裝置的熱連接，所述鍍膜系統至少由以下鍍層組成 一帶有開口的絕緣攜帶層(3)，這些開口處建立有與散熱裝置的熱連接，以及一金屬層(2)，該金屬層被分成多個不同的部分(2.1，2. 2)。
2.根據權利要求I所述的柔性電路板，其特征在于，所述的熱連接產生于金屬層中空間上相隔離的部分(2. 2)與散熱裝置(4)之間，以及金屬層中空間上相隔離的部分(2. 2)與光源(5)之間，或者直接產生于光源(5)和散熱裝置(4)之間；其中，該熱連接(6)優選通過一導熱膠或焊料建立。
3.根據權利要求2的柔性電路板，其特征在于，所述金屬層(2)被分成空間上相隔離的部分(2. 1,2. 2), 其中，至少一個部分(2. I)產生與光源的一電連接(7)，該電連接優選通過一導電膠或焊料建立，以及 其中，至少還有一個部分(2. 2)產生與光源和散熱裝置的一電絕緣以及/或者熱連接(6)，所述連接優選通過一導熱膠或焊料建立。
4.根據權利要求1-3任一所述的柔性電路板，其特征在于，所述鍍膜系統的金屬層具有另外一層作為絕緣保護層(I)的鍍層，以及 所述絕緣保護層具有多個完全或部分的開口，這些開口處建立有光源和金屬層之間的電和/或熱連接，以及/或者 所述的光源(5)和/或周邊電路部分或完全嵌入所述絕緣保護層(I)。
5.根據權利要求1-4任一所述的柔性電路板，其特征在于，所述絕緣攜帶層(3)和/或絕緣保護層(I)的開口通過激光生產。
6.根據權利要求1-5任一所述的柔性電路板，其特征在于，所述金屬層(2)由銅、鋁或銀，優選錫、錫合金或鍍錫的銅片制成，和/或 厚度大于5 Mm,優選為10 Mm至IOOMm,尤為優選為IOMm至20 Mm,和/或 覆蓋有一反射層，該反射層優選由銀、二氧化硅和/或二氧化鈦制成，和/或 有一表面層結構，該表面層結構優選由三維規則或不規則結構構成，尤其優選為錐形或半球形，以及/或者 建有一電路通道結構，該電路通道結構優選通過激光建成。
7.根據權利要求1-6任一所述的柔性電路板，其特征在于，所述光源(5)具有至少一個發光二級管或具有至少一組發光二級管(LEDs)。
8.照明模塊，其特征在于，該模塊具有一如權利要求7所述的柔性電路板，該柔性電路板被安裝在一具有任意三維結構的電路基片上，該電路基片同時具有所述散熱裝置(4)。
9.用于生產如權利要求8所述的照明模塊的生產方法，其特征在于，所述生產方法包括以下的幾個步驟 將一金屬層(2)與一絕緣攜帶層(3)通過粘合劑相互連接； 在攜帶層(3)上開口，開口處建立有散熱裝置(4)和所述金屬層(2)或者散熱裝置(4)和LED (5)之間的熱連接； 在開口處涂抹導熱膠或焊料，所述開口處建立有散熱裝置(4)和所述金屬層(2)或者散熱裝置(4)和LED (5)之間的熱連接；在所述金屬層(2)上安裝一個或多個LEDs (5)，優選通過焊料； 將所述鍍層系統安裝在一電路基片上，所述電路基片同時具有散熱裝置(4)。
10.根據權利要求9所述用于生產一LED模塊的方法,其特征在于,所述金屬層(2)被分成多個不同的部分(2. I, 2. 2)，其中至少一個部分(2. I)與LED具有電連接，至少還有一個部分(2. 2)產生與光源和散熱裝置的一電絕緣以及/或者熱連接(6)，以及/或者 所述攜帶層(3)在與鍍層結構復合后與一結構粘合相連，所述結構用作于散熱裝置(4)，并具有一任意的三維結構，以及/或者， 在所述金屬層上安裝有一絕緣保護層(I)，所述絕緣保護層具有多個完全或部分的開口，這些開口處建立有光源和金屬層之間的電和/或熱連接，在這些開口處安裝有LED ；所述金屬層(2)和/或塑料層(1，3)通過激光消融的方法被結構化，以及/或者所述金屬層(2)在與絕緣攜帶層(3)連接之前與之后通過一粘合劑，優選通過激光消融的方法，被結構化。
11.使用一鍍層系統，該系統由一絕緣攜帶層(3)，一金屬層(2)，和/或一絕緣保護層(I)，用于與LED相連接以及多個LED(5)之間的連接，以及疏導在照明模塊中產生的熱量。
全文摘要
本發明涉及一塑料鍍膜(1，3)以及金屬鍍膜(2.1，2.2)的組合，該組合可用于與發光二級管以及發光二級管(LEDs)(5)之間的相互連接。為此，本發明設計了一個由一個鍍膜系統組成的具有至少一個光源的柔性電路板。所述柔性電路板具有一個與一散熱裝置(4)的熱連接(6)，所述鍍膜系統至少由一絕緣攜帶層以及一金屬層構成。所絕緣攜帶層帶有開口，這些開口處建立有與散熱裝置的熱連接。所述金屬層被分成多個不同的部分。
文檔編號H05K3/00GK102907183SQ201180023862
公開日2013年1月30日 申請日期2011年3月11日 優先權日2010年3月16日
發明者彼得·威戈利, 馬庫斯·里斯 申請人:愛普施泰因箔片股份有限公司