專利名稱：用于led安裝與互連的可彎曲電路結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于LED(發(fā)光二極管)安裝與互連的撓性基板結(jié)構(gòu)。發(fā)明
背景技術(shù)：
在例如顯示器背光照明、機(jī)動車照明、以及普通商業(yè)照明與消費(fèi)者照明的應(yīng)用中， 目前使用絕緣金屬基板來安裝與互連發(fā)光二極管(LED)。目前使用的基板一般為剛性的，在 不劣化與損害其機(jī)械性質(zhì)、電性質(zhì)和熱性質(zhì)的情況下無法使其變形與彎曲。期望在保持此 類基板的機(jī)械完整性與熱完整性、以及不引起此類基板或其電性質(zhì)劣化的同時(shí)，能將此類 基板材料成形或彎曲以形成角度、弧度或彎曲。本領(lǐng)域已知多種多功能電子基板材料。這些基板的一些層可由例如聚酰亞胺(以 下稱為“PI”)的多種聚合物材料制成。一般來講，這些基板為幾乎沒有柔韌性的剛性結(jié)構(gòu)， 除非其結(jié)構(gòu)為凹槽狀。例如，美國專利2007/0076381 Al描述了具有散熱片的撓性散熱電路板。電路板 的柔韌性來自于凹槽型，凹槽使得在基板彎曲時(shí)產(chǎn)生上表面與下表面的撓性。在可見光LED電路中使用鋁基板是已知的。例如Tom Morris于2007年9月18日發(fā) Canadian Electronics Magazine e-magazine 中的一篇名為 “Aluminum Substrates
Make light work of visible LEDCircuits”的文章中所描述的那樣。在不引起基板劣化 的情況下，可將經(jīng)濟(jì)型可焊性聚合物厚膜導(dǎo)體直接絲網(wǎng)印刷在此類基板上。該文章提及可 將鋁合金基板擠壓、壓鑄并制成特定的形狀。導(dǎo)熱鋁合金材料使得設(shè)計(jì)工程師能夠?qū)⒏吖?率LED組件直接安裝于其上。然而，并未提及此類合金基板的任何柔韌性。Richard Stevenson T 2007 6 月Compound Semiconductor ±的一M名 % "Poor fixtures threaten to jeopardize theillumination potential of LEDs，，白勺 文章中，作者指出在行業(yè)中許多夾具的效率低是因?yàn)樵S多公司從事LED供電用電力系統(tǒng)工 作的員工中缺乏致力于這些夾具設(shè)計(jì)方面的相關(guān)技術(shù)人員。熱管理與光學(xué)設(shè)計(jì)需要利用這 些技術(shù)。因?yàn)閼?yīng)用擴(kuò)大了對更復(fù)雜機(jī)械構(gòu)造的需求，同時(shí)電路變得更薄并且更為復(fù)雜，所 以期望基板可在不引起基板表面特性的任何劣化或不干擾其熱性質(zhì)或電性質(zhì)的情況下成 形。還期望選擇的基板性價(jià)比高、易于操縱并且可以在夾具中使用，使得可以充分利用來自 LED的光。本專利申請中描述的層壓板可用于此類夾具中，因?yàn)榭蓪⑵涑尚我愿纳乒鈱W(xué)性 質(zhì)，同時(shí)并不引起其電性質(zhì)的任何劣化并可保持其熱性質(zhì)。使層壓結(jié)構(gòu)彎曲而不劣化電路 的能力使得LED可以按“3D”樣式配置。此類結(jié)構(gòu)不限于平面樣式。具有這種可彎曲的能 力使裝置設(shè)計(jì)者在定制與優(yōu)化裝置設(shè)計(jì)時(shí)擁有更多的選擇。通過突破剛性基板材料與互連 材料對LED安裝與LED結(jié)構(gòu)和夾具的限制，使得設(shè)計(jì)者能夠定制與優(yōu)化存在于固態(tài)照明組 件中的機(jī)械特征。期望本發(fā)明中的撓性結(jié)構(gòu)可以將當(dāng)前在LED結(jié)構(gòu)中所見的總光電效率范圍從 30%增加至40%，并且期望手動優(yōu)化配置，以允許在最有效率的配置下進(jìn)行彎曲，從而集中 與分散LED光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種層壓板，該層壓板在基板上包括下列層(a)銅或鋁金屬層；(b)聚酰亞胺或粘合劑層，金屬層鄰近該聚酰亞胺或粘合劑層；(c)銅箔層；和(d)液體或薄膜阻焊層。該層壓板可以為聚合物基薄覆銅填充的聚酰亞胺(PI)，例如CooLam 熱層壓板，諸如LC (氧化鋁填充的PI)和LX (氧化鋁填充的PI)，該層壓板與鋁合金組合物基板一起使 用。該層壓板還可以為陽極氧化鋁CooLam 熱層壓板，例如LU(具有粘合劑并且陽極化的 氧化鋁)。必須將此類層壓板設(shè)計(jì)成可以在具有LED應(yīng)用中合適厚度的組合物中使用。此 類層壓板的使用創(chuàng)造了多用途的以及可彎曲的結(jié)構(gòu)，從而使LED的包裝輕松易用。如上文所指出的，可用于本發(fā)明的合適材料家族為CooLam 熱層壓板。實(shí)例為諸 如LC(氧化鋁填充的PI)、LU(具有粘合劑的陽極氧化鋁)與LX(氧化鋁填充的PI)的實(shí)施 方案。CooLam 結(jié)構(gòu)由金屬、任選地粘合劑(僅在LU(具有粘合劑的陽極氧化鋁)實(shí)施方 案中)、聚酰亞胺(PI)、銅箔與阻焊層組成。參見圖3A與3B(圖例)中的圖片。LU產(chǎn)品還 可以為氧化鋁填充的。附圖簡述

圖1示出典型的具有彎曲位置6、7和8的層壓板基板。圖2詳細(xì)示出了測試線6。測定的兩條跡線標(biāo)注為9和10。圖3㈧示出CooLam 層壓板的堆疊布局。圖3 (B)用作圖3㈧中的圖的“圖例”。 在圖3(B)中，1/2盎司至4盎司的銅在公制單位中為“14. 79毫升至118. 29毫升”。發(fā)明詳述參見圖3㈧與3 (B)，本文中的術(shù)語“層壓板”是指金屬(1)與聚酰亞胺(3)、以及 當(dāng)存在粘合劑時(shí)的粘合劑(2)，再加上銅箔(4)。術(shù)語“基板”是指金屬(1)自身。具有圖 案化銅箔與阻焊層(5)的成品被稱為“金屬芯印刷電路板”或“絕緣金屬基板(IMS)”。在一個(gè)實(shí)施方案中，銅在18μπι處，電介質(zhì)在6μπι處并且鋁在ΙΟΟμπι處。在另 一個(gè)實(shí)施方案中，銅在35 μ m處，電介質(zhì)在12 μ m處并且鋁在選自以下的厚度處200 μ m和 247 μ m0本發(fā)明的復(fù)合膜通常來源于具有一層或多層聚酰亞胺復(fù)合材料的多層結(jié)構(gòu)。這些 聚酰亞胺復(fù)合材料與層可具有熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率、電阻率、電容以及其他所期望的性質(zhì)。還可 以多種方式將其成層以產(chǎn)生其他所期望的性質(zhì)。對于基板上的涂層的一個(gè)此類成層方案的 實(shí)例在美國專利7，100,814中有所描述，該專利以引用方式并入本文。本領(lǐng)域中已知的一 些層狀結(jié)構(gòu)缺乏柔韌性，這導(dǎo)致在使用時(shí)出現(xiàn)斷裂與破損。層壓板的厚度為約125微米至 約3毫米。允許基板具有柔韌性使成本降低，片段數(shù)量需求更少，處理需求更少并且使安裝 變得輕松，同時(shí)改善外觀，能夠?qū)崿F(xiàn)定制的形狀與更有效的配置以集中或分散光束，從而提 供改善的照明和外觀特性。
實(shí)施例
確定本發(fā)明中層壓板的互連完整性的測試。在使用IXD背光單元電路設(shè)計(jì)加工17微米厚的CooLam 熱層壓板與2毫米厚的 鋁合金5005而得的基板上進(jìn)行確定在彎曲應(yīng)力下的CooLam 層壓板的互連完整性的測試。 該測試的目的為確定在LED照明中應(yīng)用此類構(gòu)造的可行性?？倶颖境叽鐬?7mmX423mm(5/8” X17”)，并且由6個(gè)相同的片段組成，如圖1中所示。在六個(gè)片段中每一個(gè)片段上測試三個(gè)位置，如圖1中所示。彎曲前與彎曲后測試 在圖2中以9和10示出的分別為11. 8密耳、1. 4密耳厚的兩條跡線在每一個(gè)位置的阻抗。 將每一個(gè)片段上的彎曲點(diǎn)中心線定位在直徑為11/8”的芯軸的中心線上，并用手將其彎曲 至大約90度彎曲。該層壓板/導(dǎo)體在使材料處于張力中的彎曲之外。追蹤每一個(gè)測試位 置的實(shí)際彎曲輪廓線或?qū)⑵渑c先前樣本跡線比較，并將測試數(shù)據(jù)錄入筆記本電腦中。下面 的表1匯總了構(gòu)型的阻抗測試結(jié)果。在彎曲點(diǎn)處的肉眼檢查證實(shí)阻焊層未斷裂或微裂。使 M Electro Scientific Industries 白勺 1700 MWM^CifM^t (Micro-Ohmmeter system)， 在20毫歐的范圍(分辨率為1微歐姆)進(jìn)行阻抗測量。所有電路線阻抗的平均變化值為1. 55毫歐，其中最大變化值為3毫歐，并且最小 變化值為0. 8毫歐。該測試顯示在金屬襯層結(jié)構(gòu)中使用的CooLam 材料具有被彎曲至90 度或更大角度的潛力，同時(shí)具有可靠的互連。表 權(quán)利要求
層壓板，所述層壓板在基板上包括下列層(e)銅或鋁金屬層；(f)聚酰亞胺或粘合劑層，所述金屬層鄰近所述聚酰亞胺或所述粘合劑層；(g)銅箔層；和(h)液體或薄膜阻焊層。
2.權(quán)利要求1的層壓板，其中所述層壓板為聚合物基薄覆銅填充的聚酰亞胺(PI)。
3.權(quán)利要求2的層壓板，其中所述層壓板為CooLam 熱層壓板。
4.權(quán)利要求3的層壓板，其中CooLam 熱層壓板選自LC(氧化鋁填充的PI)和LX (氧 化鋁填充的PI)，所述層壓板與鋁合金組合物基板一起使用。
5.權(quán)利要求1的層壓板，其中所述層壓板為LU(具有粘合劑的陽極氧化鋁)。
6.權(quán)利要求1的層壓板，其中所述第一金屬層的組成為鋁。
7.權(quán)利要求1的層壓板，其中所述第一金屬層的組成為銅。
8.權(quán)利要求6或權(quán)利要求7的層壓板，其中所述層壓板的厚度為約125微米至約3毫米。
9.權(quán)利要求1的層壓板，其中所述層壓板為CooLam 層壓板，并且所述金屬為鋁合金 5005。
10.用于LED的安裝與互連的權(quán)利要求1的層壓板。
11.權(quán)利要求10的層壓板，其中所述層壓板用于選自照明設(shè)備、燈、招牌、顯示器以及 舞臺照明的應(yīng)用。
12.權(quán)利要求1的層壓板，其中所述銅層在18μ m處，電介質(zhì)在6 μ m處并且鋁在100 μ m處。
13.權(quán)利要求1的層壓板，其中所述銅在35μ m處，電介質(zhì)在12 μ m處并且鋁在200 μ m 至247 μ m厚度處。
14.用權(quán)利要求1的層壓板制成的“金屬芯印刷電路板”。
15.權(quán)利要求6的層壓板，其中所述鋁為陽極氧化的。
16.權(quán)利要求6的層壓板，其中所述鋁用化學(xué)轉(zhuǎn)化膜進(jìn)行處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于LED的安裝與互連的可彎曲電路基板結(jié)構(gòu)。
文檔編號H05K1/00GK101869006SQ200880117433
公開日2010年10月20日 申請日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日
發(fā)明者D·R·格雷夫利, D·艾梅一世, M·J·格林, S·H·懷特 申請人:E.I.內(nèi)穆爾杜邦公司