發光器件陣列和照明系統的制作方法

專利名稱：發光器件陣列和照明系統的制作方法
技術領域：
本發明的實施例涉及一種發光器件陣列。特別地，涉及一種當發光器件陣列中使用包括基材層(包括鐵)的印刷電路時更薄的發光器件。
背景技術：
通過使用化合物半導體的特性，發光二極管將電信號轉換為紅外光、可見光或光 的形式。發光器件用于家用電器、遠程控制器、電子顯示器、指示器、各種自動化設備等，并且發光器件的應用范圍逐漸擴大。小發光二極管(LED)具有表面安裝器件型，這樣，用于顯示器件的LED燈具有表面安裝器件型。這種表面安裝器件代替了現有的簡易照明燈，并且用于照明指示器、字符指示器以及圖像指示器。包括LED的各種電器變得越來越薄。這樣，當安裝有LED的印刷電路板較厚時，難以應用于各種電器。因此,需要厚度薄的且具有高熱福射(heat radiation)效應的印刷電路板。

發明內容
有鑒于此，為解決現有技術的問題，本發明提供了一種印刷電路板、發光器件陣列以及照明裝置，其中，一種印刷電路板，包括基材層；第一保護層，與所述基材層的至少一個表面接觸；絕緣層，設置于所述基材層之上；以及導電層，設置于所述絕緣層之上，其中所述基材層包含鐵。一種發光器件陣列，包括上述印刷電路板。一種照明裝置，包括上述印刷電路板。本發明的技術方案可以防止由于導線引起的從發光器件封裝發射的光的亮度降低，減少根據導線接合的生產成本，并且簡化工藝步驟。


從以下結合附圖的詳細描述，將更加清楚地理解實施例的細節，其中圖I為示出根據實施例的印刷電路板的剖視圖；圖2為示出根據實施例的印刷電路板的剖視圖3為示出與根據實施例的印刷電路板的彎曲力有關的實驗的視圖；圖4為示出根據實施例的包括發光器件陣列的發光器件模塊的分解透視圖；圖5為示出在圖4的發光器件模塊中包括的發光器件封裝的剖視圖；圖6A為示出根據實施例的包括印刷電路板的照明裝置的透視圖；圖6B為示出沿圖6A中的線C_C’的照明裝置的剖視圖；圖7為示出根據實施例的包括印刷電路板的液晶顯示裝置的分解透視圖；以及圖8為示出根據實施例的包括印刷電路板的液晶顯示裝置的分解透視圖。
具體實施方式
現在將具體參考實施例，在附圖中示出其實例。然而，本公開文本可以以許多不同形式具體實施，并且不應當理解為局限于本文列出的實施例。更確切地說，這些實施例的提供使得本公開文本將會詳盡而完整，并且將向本領域技術人員充分表明本公開文本的范圍。僅通過權利要求的范疇來限定本公開文本。在某些實施例中，對本領域熟知的器件構造或工藝的詳細說明可以被省略，以避免使本領域普通技術人員對本公開文本的理解變得模糊。可能的話，全部附圖中將使用相同的附圖標記表示相同或相似的部件。諸如“下方”、“下面”、“下部”、“上方”或“上部”等與空間相關的詞語可以在本文中使用以描述如附圖所示的一個元件相對另一個元件的關系。應當理解，除了附圖中描述的定向(orientation)之外，與空間相關的詞語意欲包含器件的不同定向。例如，如果將一個圖形中的器件翻轉過來，則可以將被描述為在其它元件的“下方”或“下面”的元件定向為在其它元件的“上方”。因此，這些示例性詞語“下方”或“下面”能夠包含上方和下方兩種定向。由于可以將器件定向為在另一個方向上，因而可以根據器件的定向來解釋與空間相關的詞語。在本公開文本中使用的術語只是為了描述特定實施例的目的，并不是為了限制本公開文本。除非上下文清楚地指出，否則在本公開文本和隨附的權利要求中使用的單數形式的“一”、“一個”和“該”也旨在包括復數形式。還應當理解，當在本說明書中使用詞語“包含(comprise) ”和/或“包括(comprising) ”時,其表明所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其群組的存在或增加。除非另有定義，否則本公開文本使用的所有詞語(包括技術和科學詞語)都與本領域普通技術人員通常理解的含義相同。還應當理解，諸如在常用詞典中定義的那些詞語等應當被理解為具有與它們在相關技術和本公開文本的上下文中相一致的含義，并且除非本公開文本明確定義，否則不應當進行理想化或過于形式化地解釋。在附圖中，為了便于說明和使圖清晰，每層的厚度或尺寸被夸大、省略或示意性示出。而且，每一個組成元件的尺寸或面積并非完全反映其實際尺寸。用來描述根據實施例的發光器件的結構的角度或方向基于圖中所示的那些角度或方向。除非說明書中未對用來描述發光器件的結構中的角度位置關系的參考點進行定義，否則，可以參考相關的附圖。圖I為示出根據實施例的印刷電路板的剖視圖。參照圖1，印刷電路板100可以包括基材層110、第一保護層120、絕緣層130以及導電層140。印刷電路板100可以是單面印刷電路板、雙面印刷電路板或多層印刷電路板。在實施例中，印刷電路板100是單面印刷電路板，但其不限于此。基材層110可以包括鐵(Fe)，并且可以包括具有鐵(Fe)的合金。此外，鐵的含量可以占基材層110的50 %或更多。鐵具有大于其它金屬的強度。這樣，基材層110較薄時，也可以防止基材層110彎曲。因此，基材層110能夠較薄。當基材層110較薄時，印刷電路板100可以較薄，并且印刷電路板具有高的熱傳導，這樣，其可以具有高的熱輻射。此外，鐵的成本低于用于現有基材層110的材料的鋁的成本，使得印刷電路板100 的制造成本可以較低。第一保護層120可以與基材層110的至少一個表面接觸，并且其可以與基材層110的上表面和底表面中的至少一個接觸。當包括在基材層110中的鐵暴露于外界時，其被外部的氧和濕氣腐蝕。當基材層HO被腐蝕時，會使得基材層110的熱傳導和熱輻射變低。因此，由于第一保護層120防止基材層110暴露于外界，并且由于其包括具有高反應性的金屬，所以第一保護層120可以防止基材層110被腐蝕。第一保護層120可以包括鋁(Al)、硅(Si)以及鋅(Zn)中的至少一種、以及它們的組合。此外，第一保護層120可以包括多層，但其不限于此。由于第一保護層120包括具有高熱傳導性的材料，因而印刷電路板100可以具有高熱輻射效果。此處，鋁的含量可以占第一保護層120的5%或更多。絕緣層130可以設置于基材層110之上。絕緣層130包括作為絕緣材料的樹脂。例如,絕緣層130包括環氧樹脂、酹樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂、三聚氰胺樹脂、硅樹脂、聚酰亞胺樹脂、氟化物樹脂等。導電層140可以設置于絕緣層130之上。導電層140可以包括諸如銅(Cu)等導電材料。圖2為示出根據實施例的印刷電路板的剖視圖。參照圖2，印刷電路板200可以包括基材層210、第一保護層220、第二保護層225、絕緣層230以及導電層240。基材層210、第一保護層220、絕緣層230以及導電層240與圖I的實施例中的那些相同。這樣，將省略關于它們的描述。以下，將描述第二保護層225。第二保護層225可以設置于基材層210的至少一個側表面上。第二保護層225可以包括氧化膜。所述氧化膜通過包括在基材層210中的材料與外界的氧進行的氧化形成。在氧化膜形成于基材層210的側表面上的情況下，氧化膜防止基材層被外部的氧氧化。圖3為示出與根據實施例的印刷電路板的彎曲力有關的實驗的視圖。參照圖3，安裝在印刷電路板10上的LED 20固定在兩側的夾具(jig)之上，以測量印刷電路板10的彎曲力。當印刷電路板的中心受力時,在設置于中心的LED從印刷電路板脫離的時刻對峰值力進行測量。使用上述方法，來測量基于鋁的鋁板、根據實施例的基于鐵的鐵板、以及FR4板的彎曲力，并且測量結果在表I中示出。表I

參照表1，將鋁板與根據實施例的鐵板進行比較時，厚度為O. 65T的鐵板的彎曲力小于厚度為O. 65T的鋁板的彎曲力。然而，當鋁板的厚度與鐵板的厚度相同時，由于鐵板具有大于鋁板的強度，所以鐵板的彎曲力大于鋁板的彎曲力。此外，將鐵板與FR4板進行比較時，鐵板的彎曲力比FR4板的彎曲力大36%。因此，鐵板具有比現有使用的FR4板更高的物理耐久性。表2
表2示出與印刷電路板的熱輻射有關的實驗結果。在表2中，Ta是環境溫度，Λ T是環境溫度與印刷電路板的溫度之間的差值。當AT越小時，印刷電路板的熱輻射特性為高。即，AT小的事實說明印刷電路板的增加量(increasing amount)小。參照表2,在FR4板、招板以及鐵板中,鐵板具有的ΔΤ最小。這樣，鐵板具有最聞的熱輻射特性。即，鐵具有比鋁低的熱傳導性，但是鐵板可以薄于鋁板。這樣，熱路徑能夠很短，熱阻能夠很小。此外，因為第一保護層設置于基材層之上，并且第一保護層包括諸如鋁等具有高熱傳導性的材料，所以印刷電路板中水平方向的熱傳導可以較高。因此，通過上述實驗，能夠看出，與鋁板和FR4板相比，根據實施例的基于鐵的鐵板具有高的物理耐久性和熱輻射特性。圖4為示出根據實施例的包括發光器件陣列的發光器件模塊的分解透視圖。參照圖4，發光器件模塊300可以包括電力控制模塊310、發光器件陣列320以及連接器330。圖4所示的電力控制模塊310可以是用于從外部電源供應電力的供電裝置(supply apparatus)。此處，電力控制模塊310可以包括電源312、控制電源312的控制單元314以及接觸連接器330的第一側的連接器接觸單元316。此處，電源312通過控制單元314的控制來運行并產生供應至安裝在發光器件陣列320上的發光器件封裝340的電力。通過來自外界的輸入命令，控制單元314可以控制電源312的運行。此處，所述輸入命令可以是來自輸入裝置的輸出命令，其中所述輸入裝置與發光器件模塊300直接或間接連接。然而，其不限于此。此外，連接器接觸單元316可以連接至連接器330的第一側，并 且來自電源312的電力供應到連接器330。發光器件陣列320可以包括發光器件封裝340 ;板327，其安裝有發光器件封裝340 ;以及連接器端子329，設置于板327之上且與連接器330的第二側連接。連接器端子329可以經由連接器330電連接至連接器接觸部件316。板327可以是圖I或圖2所示的印刷電路板100或200。多個發光器件封裝340可以被分成幾個組(未示出)，并且彼此串聯連接。包括在幾個組中的發光器件封裝340的數量沒有限制。具有彼此不同的顏色的發光器件封裝340中的至少兩個可以彼此交錯安裝。并且，根據發光器件封裝340的尺寸，可以以組對發光器件封裝340進行安裝。此外，發光器件封裝340也可以具有一種顏色。因此，其不限于此。例如，當發光器件陣列320發射白光時,發光器件封裝340可以包括發射紅光、藍光以及綠光的發光器件封裝。因此，發射紅光、藍光以及綠光的發光器件封裝可以彼此交錯安裝。將參照圖5來描述每一個發光器件封裝340。圖5為示出圖4的發光器件模塊中包括的發光器件封裝的剖視圖。參照圖5，發光器件封裝340可以包括具有空腔(C)的主體341、引線框342、發光器件343、導線345以及樹脂346。主體341可以用作殼體(housing)，并且包括第一引線框347和第二引線框348。主體341可以包括諸如聚酞酸酯(PPA)、硅(Si)、鋁(Al)、氮化鋁(AlN)、光敏玻璃(PSG)、聚酰胺9T(PA9T)、間規聚苯乙烯(SPS)、金屬材料、剛玉(Al2O3)、氧化鈹(BeO)、印刷電路板(PCB)等樹脂材料中的至少一種。可以通過注入模制工藝(injection molding process)、蝕刻工藝等形成主體341，但不限于此。主體341可以包括在其上安裝有發光器件343的空腔。此外，主體341的內表面可以設置傾斜表面。根據傾斜表面的角度，可以改變從發光器件343發射的光的反射角。因此，能夠控制發射到外界的光的定向角。通過減小光定向角，可以提高從發光器件343發射到外界的光的密度(concentration)。相反,如果增大光定向角，貝U可以降低從發光器件343發射到外界的光的密度。當從頂側看主體341中的空腔(C)時，其可能采用的是包括圓形、矩形、多邊形、橢圓形以及具有彎角的形狀的各種形狀。但是，其不限于此。
空腔(C)的內表面和底表面可以包括反射涂膜(未示出)，并且反射涂膜可以形成為具有粗糙度，并且可以包括諸如銀(Ag)和鋁(Al)等材料。引線框342可以包括金屬，例如鈦(Ti)、銅(Cu)、鎳(Ni)、金(Au)、鉻(Cr)、鉭(Ta)、鉬(Pt)、錫(Sn)、銀(Ag)、磷(P)、鋁(Al)、銦(In)、鈀(Pd)、鈷(Co)、硅(Si)、鍺(Ge)、鉿(Hf)、釕(Ru)以及鐵(Fe)中的至少一種或它們的合金。并且引線框342可以包括單層或多層，然而其不限于此。弓丨線框342可以包括第一引線框347和第二引線框348以供應彼此不同的電力。此處，發光器件343可以設置于第一引線框347之上，并且第二引線框348可以與第一引線框347間隔開。發光器件343是一種設置于第一引線框347之上且通過從外界施加的電力發射指定波長的光的半導體器件，并且可以基于諸如氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、氮化銦(InN)、砷化鎵(GaAs)等III-V族化合物形成。例如，發光器件343可以是發光二極管。 發光二極管例如可以是用來發射紅光、綠光、藍光以及白光的彩色發光器件，或者是用來發射紫外線的紫外線(UV)發光器件，但其不限于此。可以安裝一個或多個發光器件。而且，發光器件343可以應用于所有電端子形成于其頂表面之上的水平型器件(horizontal type device)、所有電端子形成在其頂表面或底表面之上的垂直型器件(vertical type device)或倒裝芯片(flip-chip)器件。發光器件343經由導線電性連接至第一引線框347和第二引線框348，以被供應外部電力。水平型器件可以使用具有兩個導線的導線接合(wire bonding),垂直型器件可以使用具有一個導線的導線接合。樹脂346可以填充空腔(C)以密封發光器件343和導線345。樹脂346可以包括諸如硅、環氧樹脂等透明樹脂材料，并且在填充了空腔(C)之后，可以通過UV固化或熱固化形成。樹脂346的上表面形狀可以是凹透鏡形狀、凸透鏡形狀以及平面形狀。根據樹脂346的形狀，可以改變從發光器件343發射的光的定向角。而且，具有其它透鏡形狀的樹脂可以被置于樹脂346上，但其不限于此。樹脂346可以包括熒光體(phosphor)，并且可以鑒于由發光器件343發射的光的波長來選擇熒光體的類型，使得發光器件封裝340產生白光。S卩，從發光器件343發射的第一光激發熒光體以產生第二光。例如，當發光器件343是藍色發光二極管(LED)且熒光體是黃色熒光體時，黃色熒光體被藍光激發以發射黃光，并且從藍色LED發射的藍光與從藍光激發而來的黃光相結合，使得發光器件封裝340可以發射白光。類似地，如果發光器件343是綠色LED，則可以采用品紅(magenta)熒光體、或藍色熒光體與紅色熒光體的組合。可替代地，當發光器件343是紅色LED時，則可以采用青色(cyan)熒光體、或藍色熒光體與綠色熒光體的組合。這種熒光體可以是本領域公知的任何一種，例如，YAG、TAG、硫化物、硅酸鹽、鋁酸鹽、氮化物、碳化物、氮化物硅酸鹽、硼酸鹽、氟化物或磷酸鹽基材料等。圖6A為示出根據實施例的包括印刷電路板的照明裝置的透視圖，以及圖6B為示出沿圖6A中的線C-C’的照明裝置的剖視圖。
以下，為了更好的理解，將基于縱向方向(Z)、垂直于縱向方向(Z)的水平方向(Y)以及垂直于縱向方向(Z)與水平方向(Y)的高度方向(X)來描述照明器件400。S卩，沿縱向方向(Z)和高度方向⑴的剖面，并且從水平方向⑴看去，圖6B為圖6A的照明器件400的剖視圖。參照圖6A和圖6B，照明器件400可以包括主體410、連接至主體410的罩(cover)430以及被配置在主體410兩端處的端蓋(end cap)450。發光器件模塊440連接至主體410的底部，主體410可以由展現優良導電性和優良放熱效果的金屬構成，以便經由主體410的頂部將從發光器件封裝444產生的熱量排放到外界。發光器件封裝444以多種顏色和多行形式安裝在PCB 442上以形成陣列，并且可以視需要彼此間隔預定距離或不同距離以控制亮度。PCB 442可以是圖I或圖2所示的印刷電路板100或200。 罩430可以采用圓形以環繞主體410的底部，然而不限于此。罩430保護發光器件模塊440免受外部物質侵擾。另外，罩430防止從發光器件封裝444產生的炫光(glare)，并且包括擴散粒子以將光均勻發射到外界。另外，可以在罩430的內表面和外表面中的至少一個上形成棱鏡圖案等。可替代地，熒光體可以應用于罩430的內表面和外表面中的至少一個上。同時，罩430應當展現優良的透光率，使得經由罩430能夠將從發光器件封裝444產生的光發射到外界，并且罩430應當展現足夠的耐熱性，使其能夠忍耐由發光器件封裝444發射的熱量。優選地，罩430由包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等的材料構成。端蓋450設置在主體410的兩端，并且可以用來密封功率器件(未示出)。另外，端蓋450提供有電源引腳(power pin)452，以允許照明器件400應用于已將熒光燈從其上去除的現有端子上，而不必使用任何附加的器件。圖7和圖8為示出根據實施例的包括印刷電路板的液晶顯示裝置的分解透視圖。圖7示出側光型液晶顯示器件500，其中側光型液晶顯示器件500包括液晶顯示面板510以及用來將光供應到液晶顯示面板510的背光單元570。液晶顯示面板510使用從背光單元570供應的光來顯示圖像。液晶顯示面板510包括面向彼此的濾色片(color filter)襯底512和薄膜晶體管襯底514，以使得液晶介于兩者之間。濾色片襯底512能夠經由液晶顯示面板510實現彩色圖像的顯示。薄膜晶體管襯底514經由驅動膜517電性連接至在其上安裝有多個電路部件的印刷電路板518。響應于從印刷電路板518供應的驅動信號,薄膜晶體管襯底514可以施加從印刷電路板518供應而來的驅動電壓。薄膜晶體管襯底514可以包括在由諸如玻璃或塑料等透明材料形成的襯底上形成的薄膜晶體管和像素電極。背光單兀570包括發光器件模塊520,輸出光；光導面板530,用來將從發光器件模塊520供應的光轉換為表面光,然后將表面光供應到液晶顯不面板510 ;多個膜550、566以及564，用來使從光導面板530供應的光的亮度分布均勻且用來改善垂直入射特性；以及反射片547,用來將從光導面板530的后表面發射的光反射向光導面板530。 發光器件模塊520可以包括多個發光器件封裝524以及在其上安裝有多個發光器件封裝524以形成陣列的PCB 522。特別地，發光器件封裝524包括在其發光表面上提供有多個孔的膜，這樣可以省略透鏡，從而具有纖細(slim)的結構且改善光提取效率。因此，可以實現更薄的背光單元570。背光單兀570的多個膜550、566以及564可以包括擴散膜566,用來將從光導面板530入射的光擴散向液晶顯示面板510 ;棱鏡膜550，用來聚集擴散的光以改善垂直入射特性；以及保護膜564，用來保護棱鏡膜550。圖8為示出根據另一個實施例的背光單元的分解透視圖。
此處，將與圖7的那些大體相同的部件的描述省略。圖8示出直下式(direct type)背光單元670,液晶顯示裝置600包括液晶顯示面板610以及用來將光供應到液晶顯示面板610的背光單元670。液晶顯示面板610與圖6的液晶顯示面板510相同，因此將省略對其的詳細描述。背光單元670可以包括多個發光器件模塊623 ;反射片624 ;底部底架630，在其中容納發光器件模塊623和反射片624 ;擴散板640,設置于發光器件模塊623的上方；以及多個光學膜660。發光器件模塊623可以包括在其上安裝有多個發光器件封裝622以形成陣列的PCB 621。特別地，發光器件封裝622包括由導電材料形成的且在其發光表面上提供有多個孔的膜，這樣可以省略透鏡，從而具有纖細的結構且改善光提取效率。因此，可以實現更薄的背光單元670。反射片624將從發光器件封裝622發射的光反射向液晶顯示面板610，這樣改善了光效率。從發光器件模塊623發射的光射入擴散板640,光學膜660被置于擴散板640的上方。光學膜660包括擴散膜666、棱鏡膜640以及保護膜664。在根據實施例的發光器件封裝和包括照明裝置和背光單元的照明系統中，發光器件直立安裝，從而電性連接至引線框而不使用導線接合。因此，可以防止由于導線引起的從發光器件封裝發射的光的亮度降低，減少根據導線接合的生產成本，并且簡化工藝步驟。另夕卜，可以允許與現有發光器件封裝不同方向上的照明。雖然已參照許多說明性實施例描述了實施例，然而應當理解，在落入實施例的實質方案(intrinsic aspect)的范圍的情況下,本領域技術人員可以設計出許多其它變型和應用。更具體地，各種變化和變型在實施例的具體組成元件中可行。另外，應當理解，與變化和變型有關的差異落入由隨附的權利要求限定的本公開文本的精神和范圍內。
權利要求
1.一種印刷電路板,包括基材層；第一保護層，與所述基材層的至少一個表面接觸；絕緣層，設置于所述基材層之上；以及導電層，設置于所述絕緣層之上，其中所述基材層包含鐵(Fe)。
2.根據權利要求I所述的印刷電路板，其中所述第一保護層與所述基材層的上表面和底表面中的至少一個接觸。
3.根據權利要求2所述的印刷電路板，其中所述第一保護層包含鋁(Al)、硅(Si)以及鋅(Zn)中的至少一種。
4.根據權利要求3所述的印刷電路板，其中所述鋁的含量占所述第一保護層的5%或更多。
5.根據權利要求I所述的印刷電路板，還包括第二保護層，與所述基材層的至少一個側表面接觸。
6.根據權利要求5所述的印刷電路板，其中所述保護層包括氧化膜。
7.根據權利要求I所述的印刷電路板，其中所述鐵的含量占所述基材層的50%或更多。
8.一種發光器件陣列，包括根據權利要求I至7中的任何一項所述的印刷電路板。
9.一種照明裝置，包括根據權利要求I至7中的任何一項所述的印刷電路板。
全文摘要
實施例涉及一種發光器件陣列和照明系統。根據實施例的所述發光器件陣列包括印刷電路板，所述印刷電路板包括基材層；第一保護層，其與所述基材層的至少一個表面接觸；絕緣層，設置于所述基材層之上；導電層，設置于所述絕緣層之上；以及發光器件封裝，安裝在所述導電層上，其中所述基材層包括鐵(Fe)。實施例涉及的技術方案可以防止由于導線引起的從發光器件封裝發射的光的亮度降低，減少根據導線接合的生產成本，并且簡化工藝步驟。
文檔編號H05K1/02GK102933023SQ201210052890
公開日2013年2月13日 申請日期2012年2月29日 優先權日2011年8月11日
發明者李相雨, 孔知云, 徐日, 晉洪范, 樸東昱 申請人:Lg伊諾特有限公司