專利名稱：安裝電子部件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子部件，尤其涉及將發(fā)光二極管裝置安裝在柔性電路上。
技術背景發(fā)光二極管可安裝在柔性電路上以提供裝飾性和商業(yè)性的照明顯示 器。該柔性電路向所安裝的發(fā)光二極管提供機械支承以及控制信號和電能。 這種柔性電路和所安裝的發(fā)光二極管可通過永久或可釋放的固緊裝置連接 至支承結構。需要一種生產用于安裝發(fā)光二極管和其他分散電子部件的電路的更高 效和成本更低的方法。這種電路需要是抗熱的，易于使用并且能夠實現(xiàn)結 構的靈活性。發(fā)明內容在本發(fā)明的一個方面，用于照明安裝的一種柔性電路包括具有整體 模制的安裝結構的滾壓模制熱塑性樹脂基部片，所述安裝結構定位成將發(fā) 光裝置接納在照明位置，該安裝結構包括構造成接納發(fā)光裝置的銷的銷插 座。該柔性電路也包括由樹脂基部承載的導電部分，該導電部分定位成電 連接至所述發(fā)光裝置的導體。在本發(fā)明的另一方面， 一種柔性電路包括具有整體模制的安裝結構 的滾壓模制熱塑性樹脂基部片，所述整體模制的安裝結構定位成容納電子 裝置，該安裝結構包括構造成接納發(fā)光裝置的銷的銷插座。該柔性電路也 包括由樹脂基部承載的導電部分，該導電部分定位成電連接至所述發(fā)光裝 置的導體。在一些實施例中，該柔性電路包括與樹脂基部片關聯(lián)并且布置成從該 裝置基部傳導熱的熱管理系統(tǒng)。例如，在一些柔性電路中，熱管理系統(tǒng)包 括與限定用于對流傳熱的空氣通道的基部形成整體的模制支座(standoff )。 在另一實例中，在一些柔性電路中，熱管理系統(tǒng)包括露出以與發(fā)光二極管裝置接合從而進行傳導熱傳送的傳熱部分。在一些情況下，傳熱部分包括 相改變材料。在另一實例中，在一些柔性電路中，樹脂基部片包括增加樹 脂基部片傳熱性的添加劑，諸如氮化鈦、氮化硼、硅石、氧化鋁和陶瓷顆 粒，增加樹脂基部片的導熱性。在一些柔性電路中，熱管理系統(tǒng)包括輻射 結構，該結構采用具有高傳熱率、與發(fā)光二極管裝置接觸的材料。在一些實施例中，熱管理系統(tǒng)包括具有熱側和相關冷側的Peltier接頭，熱側的表 面面積大于冷側的表面面積。在一些情況下，樹脂基部片包括在高達85攝 氏度的溫度下保存熱成形形狀的樹脂。在一些實施例中，安裝結構包括與基部整體模制并且從基部延伸的裝 置插座，該插座的尺寸適于接納和接合二極管裝置。在一些情況下，所述 裝置插座是具有銷容納通道的凸起，其延伸至柔性電路中的導體其中之一。 在 一 些其他實施例中，安裝結構由與基部整體模制并且延伸入基部的裝置 插座限定，該插座的尺寸適于接納和接合二極管裝置。在一些實施例中，銷插座具有粘合涂層。在一些柔性電路中，銷插座 的橫截面尺寸不同于它們所接納的銷的外表面。在一些實施例中，導電部分露出在樹脂基部片的表面上。在一些其他 實施例中，導電部分封裝在基部中。在一些實施例中， 一些柔性電路還包括夾持連接器，該夾持連接器刺 穿樹脂基部片以將柔性電路電性連接至電源和地。在一些情況下，這種柔 性電路還包括延伸穿過樹脂基部片至導電部分的空隙。例如，在一些情況 下，該空隙涂覆有導電材料。在一些實施例中，柔性電路還包括連接至樹脂基部片的觸碰固緊件元 件。例如，在一些柔性電路中，觸碰固緊件元件包括具有可接合頭部的凸 起固緊件元件。在一些固緊件產品中，觸碰固緊件元件布置成沿著基部延 伸的觸碰固緊件元件的縱向連續(xù)區(qū)域。在另一實例中，在一些柔性電路中， 觸碰固緊件元件包括具有由樹脂基部片封裝的表面特征的環(huán)形材料。在一些實施例中，柔性電路是具有多個安裝結構的縱向延伸的柔性電 路。例如，在一些柔性電路中，導電部分布置成使得，當基部在安裝結構 之間被切斷以在切斷端部之間形成所需的有限長度的帶時，導電體提供從 切斷端部到安裝結構的電連接。在一些情況下，該柔性電路還包括沿著基 部暴露的觸碰固緊件元件并且布置成使得每個單獨帶具有一些觸碰固緊件元件，這些元件露出以可釋放地將帶安裝至支承表面。在本發(fā)明的另一方面中， 一種照明組件包括發(fā)光裝置；以及安裝部 件，該安裝部件包括熱塑性柔性電路和導熱系統(tǒng)的組合。該柔性電路具有 電性連接至該發(fā)光裝置的導電銷的導體，和與該裝置的散熱片具有傳熱關 系的傳熱系統(tǒng)，該傳熱系統(tǒng)布置成將熱量傳導至位于熱塑性柔性電路上方 的散熱位置。在一些實施例中，該發(fā)光裝置包括發(fā)光裝置二極管模塊，該模塊包括 設置在中央散熱片上并且與中央散熱片具有傳熱關系的二極管芯片。在一 些情況下，照明組件是細長的并且包括多個間隔開的二極管模塊，柔性電 路沿著該組件的長度延伸，該模塊具有插入柔性電路主體的安裝銷，該模 塊與電路的導體電接觸。在一些實施例中，傳熱系統(tǒng)包括至少一個傳熱板，該傳熱板從與散熱 片的面對面接觸延伸至側向地位于二極管模塊上方的散熱位置。在一些情 況下，傳熱系統(tǒng)具有位于發(fā)光二極管模塊上方并且沿著該模塊定位的豎直 傳熱凸緣。在一些情況下，傳熱系統(tǒng)包括一對相對導向的"L"橫截面的金 屬槽道。在一些實施例中，傳熱系統(tǒng)包括Peltier冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)包 括與發(fā)光二極管模塊的散熱片具有傳熱關系的相對冷的部分以及尺寸大于 位于熱塑性柔性電路上方的冷部分的相對熱的部分。在一些實施例中，傳熱系統(tǒng)包括固態(tài)材料的熱導體，限定包含定位成 增強來自于散熱片的熱傳遞的傳熱物質的內部流體密封腔。在一些情況下， 傳熱物質是傳熱液體。在其他情況下，傳熱物質是傳熱蠟。在其他情況下， 傳熱物質是傳熱相改變材料(諸如包括Glauber的鹽的相改變材料)。在一些實施例中，發(fā)光二極管具有小于大約85攝氏度的正常操作溫度。在一些實施例中，發(fā)光裝置產生可見光在本發(fā)明的另一方面， 一種制造用于發(fā)光裝置的柔性電路的方法，該 方法包括將可模制的樹脂導入臨近旋轉模制輥的間隙，使得樹脂形成連 續(xù)帶形的基部和安裝結構，該安裝結構由基部支承并且模制成將發(fā)光二極 管裝置接納于照明位置；將導電部分連接至基部，導電部分定位成電連接 至該裝置的導體；以及設置由樹脂基部片支承的熱管理系統(tǒng)，該熱管理系 統(tǒng)布置成傳導來自于該裝置的熱量。在一些實施例中，所述插座從基部的大體平整的平面向外延伸。在其他實施例中，所述插座包括限定在基部中的腔。在一些實施例中，該方法還包括將傳導材料添加至所述插座。 在一些實施例中，該方法還包括將一 系列發(fā)光二極管裝置連接至帶形 基部。在一些情況下，連接所述燈的系列包括在將固態(tài)樹脂從模制輥剝離 之后，將具有銷的發(fā)光二極管設置入插座，更加尤其地，其中設置發(fā)光二 極管包括將銷插入限定在插座中的孔中，使得銷接觸導體和/或其中設置發(fā) 光二極管包括將銷預熱至樹脂熔點以上的溫度并且將銷插入樹脂層，使得 銷接觸導體。在一些情況下，連接所述燈系列包括將燈系列層疊至樹脂層。 在一些情況下，連接所述燈系列包括在將樹脂層和相關的模制桿引入柔性 光帶的層疊壓輥間隙之前加熱該樹脂層。在一些實施例中，該方法還包括形成模制桿的區(qū)域。在一些情況下，形成模制桿的區(qū)域包括將可模制樹脂到引入臨近旋轉模制輥的間隙，使 得樹脂填充限定在模制輥中的固定腔的區(qū)域，以形成模制桿的區(qū)域；在模 制桿上形成可接合頭部；固化該樹脂；然后通過從相應腔拉出凸起從而將 模制輥的周向表面剝離固化樹脂。在其他情況下，設置具有第一模制部分 和第二模制部分的模具，該第一模制部分包括具有一區(qū)域的模制表面，該 區(qū)域具有從其延伸的固緊件元件腔的陣列， 一模制固緊件元件，該第二模 制部分具有與第 一模制部分的模制表面對齊以在閉合狀態(tài)下將構造成接納 用于模制該產品的熔融塑料的模制腔限定在其中的模制表面；基本采用熔 融樹脂填充模制腔；以及開啟該模具從而移去具有模制桿區(qū)域的模制產品。在一些實施例中，該方法還包括繞在巻繞件上。在一些實施例中，該方法還包括將連續(xù)帶形的基部分離為所需長度的 分離的光帶，每個光帶包括安裝結構。這種方法可高效地、成本有效地生產用于安裝發(fā)光二極管裝置的電路。 該電路本身可帶來具有下述優(yōu)勢的安裝和/或熱管理系統(tǒng)，包括簡化連接和 改善傳熱。該電路采用連續(xù)帶的形式生產，能夠帶來照明帶結構中的柔性。下文將參照附圖和說明書說明本發(fā)明的一個或多個實施例的細節(jié)。本 發(fā)明的其他特征、目的和優(yōu)勢將根據(jù)說明書和附圖以及權利要求變得清楚 明了。


圖1是用于生產柔性電路的制造系統(tǒng)的一部分的示意性側視圖。圖1A是圖1所示的制造系統(tǒng)的壓輥間隙的剖視圖。 圖1B是在添加導電跡線之前沿電路的中心線所作的圖l所示的柔性電 路的剖視圖。圖1C是在添加導電跡線之后沿電路的中心線所作的圖l所示的柔性電 3各的剖-見圖。圖1D是在連接發(fā)光二極管裝置時沿電路的中心線所作的圖l所示的柔 性電路的剖視圖。圖1E是在連接發(fā)光二極管裝置時垂直于電路的中心線所作的圖l所示 的柔性電路的剖視圖。圖2A是圖1所示的柔性電路的導電跡線的平面圖。 圖2B是發(fā)光二極管裝置的透視圖。圖3是圖所示的制造系統(tǒng)的備選實施例的示意性側視圖。 圖4是圖1所示的制造系統(tǒng)的另一備選實施例的示意性側視圖。 圖4A是圖4所示的制造系統(tǒng)的第一壓輥間隙的剖視圖。 圖4B是在添加導電跡線之前沿電路的中心線所作的圖4所示的柔性電 路的剖視圖。圖4C是在添加導電跡線之后沿電路的中心線所作的圖4所示的柔性電 路的剖視圖。圖4D是圖4所示的制造系統(tǒng)的第二壓輥間隙的剖視圖。圖4E是沿電路的中心線所作的圖4所示的已完成柔性電路的剖視圖。圖5是圖1所示的制造系統(tǒng)的另一備選實施例的示意性側視圖。圖5A是通過圖5的制造系統(tǒng)生產的電路帶和夾持連接件的透視圖。圖6是圖1所示的制造系統(tǒng)的另一備選實施例的一部分的示意性側視圖。圖6A是圖6所示的制造系統(tǒng)的壓輥間隙的剖視圖。 圖6B-6C分別示出在安裝發(fā)光二極管和熱管理裝置之前和之后的垂直 于電路中心線所作的圖6所示的柔性電路的剖視圖。圖7是圖1所示的制造系統(tǒng)的另一備選實施例的示意性側視圖。 圖7A是垂直于電路中心線所作的圖7所示的柔性電路的剖視圖。 圖7B是安裝有發(fā)光二極管裝置時的圖7所示的柔性電路的剖視圖。圖7C是具有備選安裝支架的圖7所示的柔性電路的剖視圖。 圖8是圖1所示的制造系統(tǒng)的另一備選實施例的示意性側視圖。 圖8A是沿電路中心線所作的圖8所示的柔性電路的剖視圖。 圖8B是圖8所示的制造系統(tǒng)的壓輥間隙的剖視圖。 圖8C-8D是在分別添加導電涂層以及連接安裝結構之后沿電路中心線 所作的圖8所示的柔性電路的剖視圖。各個附圖中的類似的附圖標記表示類似的元件。
具體實施方式
參照圖1-1B,制造系統(tǒng)IO生產具有安裝結構14的柔性電路12，該安 裝結構構造成接納和支承發(fā)光二極管裝置。在優(yōu)選形式中，該系統(tǒng)采用通 用類型的滾壓模制設備11，該設備示出于授予Fisher的美國專利No. 4,872,243。擠壓器16將熔融的樹脂18供給入限定在模制輥22與相對旋轉 壓力輥24之間的壓輥間隙20中。模制輥22具有延伸入其周向表面的小區(qū) 域模制腔26。每個模制腔26是具有中心柱29的柱狀內接齒輪。模制腔26 的形狀形成為從樹脂基部27延伸的安裝結構14。類似地，壓力輥24的外 表面28包括構造成在樹脂基部27中形成淺槽道32的形狀的結構特征30， 該淺槽道位于樹脂基部的與安裝結構14相反的側部。在穿過壓輥間隙20之后，熱塑料仍然位于旋轉溫度控制(冷卻)模制 輥22的表面上，直到樹脂被充分地冷卻以由剝離輥36將其從模制輥上卸 下。在該實施例中，制造系統(tǒng)IO生產具有構造成接納八銷發(fā)光二極管的安 裝結構14的柔性電路12。因此，八個安裝結構14為一組，各組安裝結構 布置成四個緊密間隔的安裝結構的兩個平行排。各組安裝結構14之間的線 性間隔由最終產品中的發(fā)光二極管之間的所需線性間隔進行確定。雖然在 這些圖中沒有示出，但是，該滾壓模制設備沿著滾壓模制設備ll的寬度并 排地生產包括多柔性電^各12的片。每個安裝結構14是具有孔38的基本圓柱形結構，該孔從安裝結構的 上端處的開口起朝向樹脂基部27延伸?？?8通過基部27的薄部與槽道32 分離開?？?8的尺寸和結構適于接納發(fā)光二極管裝置的銷。在該實施例中， 孔38具有圓形橫截面，但是安裝結構14的樹脂可以充分地變形，使得安裝結構14能夠接納寬度大概等于或者稍微大于孔直徑的矩形銷。隨著安裝 結構14彎曲以接納各銷，安裝結構也可摩擦地接合各銷，從而在各銷被插 入之后幫助保持銷定位。在一些實施例中，孔的內表面也涂覆有粘合劑從 而保持在銷插入之后將銷保持定位。參照圖1C-1E,槽道32隨后采用導電材料40被填充，如下文更加詳 細地描述。通過將銷44插入穿過孔38以刺穿樹脂基部27和導電材料40 來將發(fā)光二極管裝置42安裝至柔性電路12上。安裝結構14被認為是隨著 銷被插入而增加銷的側向穩(wěn)定性，由此可允許隨著銷的插入而將更多的力 施加至銷的末梢。隨后，將絕緣層48添加至電路的背側46,以覆蓋導電材 料40和銷44的露出部分。在備選實施例中，銷包括構造成增強孔中的銷保持力和/或導電材料中 的銷之間的電接觸的結構特征(銷末梢上的倒刺、從銷側部側向延伸的伸 出件或者添加至銷的外表面的粘合劑)。除了為發(fā)光二極管裝置設置結構支承，安裝結構14將發(fā)光二極管裝置 的陶瓷體從柔性電路12的樹脂基部27分離開。這一分離允許空氣在發(fā)光 二極管裝置下方流通。這種流通被認為是具有冷卻效果，可有利地減小對 發(fā)光二極管裝置或者樹脂基部產生熱損害的可能性。在一些實施例中，這 一效果由結合入樹脂而增加樹脂基部片27的導熱性的添加劑(例如，氮化 鈦、氮化硼、硅石、氧化鋁或者陶瓷顆粒)而增強。參照圖2A,柔性電路12的帶設置有六個導電跡線110、 112、 114、 116、 118、 120，用于接納和操作六銷發(fā)光二極管裝置。外跡線110、 120分別提 供電力和接地線。內跡線112、 114、 116、 118提供用于控制和操作安裝在 柔性電路12上的發(fā)光二極管裝置的輸入和輸出線。伸出件122定位成與六 銷發(fā)光二極管裝置的銷的間隔相對應。可選擇地，使用孔124接納與發(fā)光 二極管裝置關聯(lián)的散熱片。因為導電跡線以重復的形式布置，所以可在臨近組的安裝結構14之間 使基部分割開，以形成所需有限長度的帶。在這種實施例中，導電跡線沿 著帶的長度將有限帶的分割端在安裝結構處電性連接至發(fā)光二極管裝置。 因此，壓力輥24可由多個環(huán)組裝而成，每個環(huán)包括構造成以所需重復形式 形成淺槽道32的形狀的結構特征30。參照圖2B,六銷發(fā)光二極管裝置42具有嵌入陶瓷體52的發(fā)光二極管50， 6個銷44延伸自該陶資體。多種結構的這種發(fā)光二極管裝置可以買到 (例如，六銷、八銷或者十二銷)。陶瓷體52 —般包含用于將熱量從發(fā)光 二極管散開的散熱片(未示出)。銷44構造成物理地連接并且電性將發(fā)光 二極管裝置42連接至所用電路。參照圖3,類似的制造系統(tǒng)10包括滾壓模制設備11、填充臺13和存 放設備15。如圖1所示，滾壓模制設備11包括擠壓器16、模制輥22、余 力輥24和剝離輥36。剝離輥36將樹脂基部27從模制輥22卸下并且將樹 脂基部供給至轉換器54。轉換器54使樹脂基部27的方向翻轉，使得限定 在該基部背側的槽道隨著基部向前前進通過填充臺13而面向上。填充臺13包括分配器56和刮刀58。分配器56將速干式導電墨40噴 灑至樹脂基部27的限定有槽道的一面上。導電墨40填充槽道并且聚集在 樹脂基部27的面上。刮刀58將聚集的墨從樹脂基部的面上掃去，同時使 墨留在槽道中，在該槽道中，隨著樹脂基部前進至存放設備15而使墨干燥 并且固化從而在樹脂基部上形成導電跡線。在一些實施例中，分配器56與樹脂基部27之間的掩膜將導電墨40的 噴灑限制于樹脂基部的特定區(qū)域。這樣可減小或者消除使用刮刀58擦掃樹 脂基部27的需要。在一些實施例中，可使用類似的方法來涂覆用于形成其 上電鍍額外導電材料以形成導電跡線而不是直接地形成導電跡線的噴灑材 料的基部的材料。存放設備15包括分離器60和存放輥62。如上所述，滾壓模制設備生 產包括沿著滾壓模制設備的寬度并排的柔性電路12的多個連續(xù)帶的片。在 柔性電路的各個帶存放在存放輥62上之前，分離器60切割該片從而使柔 性電路12的各個連續(xù)帶彼此分離。可使用類似的系統(tǒng)生產單個的(而非多 個)柔性電路連續(xù)帶。在備選實施例中，分離器60被省略，柔性電路的多 個連續(xù)帶存放為單一片的形式以進行隨后的處理。存放輥62主要用于存放柔性電路，此時沒有連接發(fā)光二極管裝置。一 旦連接上，發(fā)光二極管裝置會形成參差不平的表面，這對于將柔性電路巻 繞到存放輥62上來說會導致出現(xiàn)問題。對于比較高的安裝結構來說，也會 出現(xiàn)類似的問題。參照圖4-4E,備選的制造系統(tǒng)10B包括滾壓模制設備11B、填充臺13B 和第二滾壓模制設備17。滾壓模制設備11B類似于上述滾壓模制設備，但是包括具有改進模制腔26B的模制輥22B。模制腔26B是具有中央柱29B 的柱狀環(huán)形件，該中央柱從模制輥22B的主體朝向模制輥的臨近外周表面 33延伸并且經過該表面，從而實際地或者幾乎接觸相對的壓力輥24。通過 為壓力輥24設置外柔性表面可阻止對柱的損害，如美國專利No. 5,945,131 所述，其完整內容引用結合于此。因此，安裝結構14具有從安裝結構的端 部處的開口朝向樹脂基部27延伸并且延伸穿過該樹脂基部的孔38B。在填充臺13B中，分配器56將紫外線固化導電墨40B噴灑至樹脂基部 27的限定有槽道32的面上。導電墨40B填充槽道32并且聚集在樹脂基部 27的那一面上。但是，因為孔38B延伸穿過安裝結構14并且進入槽道32, 所以一些導電墨40B進入安裝結構的孔。刮刀58將聚集的墨從樹脂基部27 的面上掃除，同時隨著樹脂基部朝向紫外線發(fā)射器64移動并且經過該發(fā)射 器而將墨留在槽道32中和孔38B中。紫外線發(fā)射器64輻射紫外線光，以 固化導電墨40B來形成導電跡線。拉伸輥70將樹脂基部27從填充臺13B傳送至第二滾壓模制設備17。 第二滾壓模制設備17采用第二樹脂層27，密封槽道32中的導電跡線，同時 模制凸形固緊件元件66,該固緊件元件與第二樹脂層整體模制并且延伸自 該第二樹脂層。第二擠壓器16，將第二熔融樹脂18，供給入樹脂基部27與第 二模制輥22，之間的第二壓輥間隙20，。第二壓力輥24，具有構造成接納安裝 結構14的凹槽68,使得樹脂基部27可通過壓輥間隙20，，而不會明顯地損 害安裝結構。第二模制輥22，具有延伸入模制輥的模制腔26，，該模制腔的形狀形成 模制鉤66，該模制鉤的模制端部向下延伸，并且能夠接合鉤形材料。壓輥 間隙20，中的壓力使得第二熔融樹脂18'進入模制腔26，以形成從第二樹脂層 27，延伸的模制鉤66。所選擇的第二樹脂18，可與樹脂18兼容(即，樹脂的 屬性使得兩個樹脂18、 18，永久地彼此粘附)。因此，第二樹脂層27，與樹脂 基部27結合從而形成圍繞槽道32中的導電跡線的熱塑性封裝。雖然所示 的為單獨的樹脂層，但是粘合過程可形成樹脂之間的特定混合程度。在該實施例中，模制鉤布置成沿著柔性電路延伸的鉤的縱向連續(xù)區(qū)域， 使得如果連續(xù)柔性電路分離為有限長度的帶，那么每個帶將包括安裝結構 14和固緊件元件66。在備選實施例中，模制鉤布置成鉤的間隔開的分散區(qū) 域。間隔區(qū)域的鉤優(yōu)選地布置成使得當連續(xù)柔性電路被分離成有限長度的帶時，每個帶包括安裝結構14和固緊件66。在該實施例中，第二滾壓模制設備17，形成具有向下延伸的能夠接合鉤 材料的模制端的模制鉤66。在備選實施例中，第二滾壓模制設備17，形成桿 部，其端部隨后變形(例如，通過向桿的遠端施加熱量和/或壓力)以得 到具有可接合端部的固緊件元件，由此來接合鉤或者第二區(qū)域的凸固緊件 元件。與第二樹脂層整體模制并且從該第二樹脂層延伸的鉤66提供簡便的機 構，以將柔性電路和相關的發(fā)光二極管裝置安裝至支承結構。在這種應用 中，將輔助的匹配固緊件材料連接至支承結構或者作為該支承結構的一部 分。例如，該實施例的可接合環(huán)的模制鉤66可容易地連接至粘性附著至門 框的環(huán)形材料的帶，以提供緊急出口照明。在另一應用中，釆用模制鉤66 接合織物簾或者窗簾以提供裝飾性的假日照明。在其他實施例中，預制環(huán)形材料(而非滾壓模制凸固緊件元件)層疊 至樹脂基部，從而密封導電跡線并且提供觸碰固緊件元件以將產品連接至 支承結構。在這些實施例的一些中，樹脂基部被加熱使得樹脂與環(huán)形材料 粘合(例如，通過進入環(huán)形材料的孔空間并且封裝環(huán)形材料的部分)，使得 環(huán)形材料和樹脂基部相互協(xié)作以封裝樹脂與環(huán)形材料之間的導體。在該所示實施例中，在發(fā)光二極管裝置安裝在柔性電路上之前，導電 跡線40由第二樹脂層27，覆蓋。導電材料的延伸入孔38B的部分提供發(fā)光 二極管的銷與柔性電路跡線之間的增強的電接觸，而不需要將銷彎折成與 柔性電路的背表面平齊。在一些應用中，這一效果通過在插入銷之前局部 地或者完全地采用副導電材料(例如，導電粘合劑或者涂膠)填充孔而背 進一步增強，從而促進銷與導電跡線之間的電接觸。上述系統(tǒng)和方法生產具有構造成接納發(fā)光二極管裝置的安裝結構的柔 性電路。在另一實施例中，制造系統(tǒng)和方法將發(fā)光二極管裝置實際地設置 于柔性電路上。參照圖5,制造系統(tǒng)10C包括滾壓模制設備11、填充臺13C、存放設 備15、 二極管裝置安裝設備19和后處理器21。在填充臺13C中，打印輥56C將液體4艮混合物(例如，諸如EDTA的 液體載體溶液或者含銀離子的檸檬酸)添加至限定在樹脂基部27背表面的 槽道(未示出)中。液體銀混合物在還原條件下固化并且包含封裝為微氣泡的還原試劑(例如，抗壞血酸或者硫酸亞鐵氨)。由超聲波發(fā)生器64C輻 射的能量釋放最初由微氣泡包含的還原試劑并且固化銀混合物。在其他實 施例中，具有類似屬性的其他液體混合物包括例如具有其他金屬諸如銅或鋁的混合物用于填充槽道并且在樹脂基部27上形成導電跡線。二極管裝置安裝設備19包括二極管裝置設置輥72、 二極管裝置供給輥 74和銷夾76。供給輥74將單獨二極管裝置42從供給帶(未示出)傳送入 限定在二極管裝置設置輥72的外周表面中的腔。隨著柔性電路12通過設 置輥72與銷夾76之間，二極管裝置的銷被插入安裝結構14的內部孔(未 示出)并且穿過由固化銀混合物形成的導電跡線。銷夾76接合二極管裝置 42的銷并且對其進行折疊，使得它們與柔性電路的至少局部接觸導電跡線 的背側平齊。設置輥72與柔性電路的安裝結構14之間的精確對準或者對齊通過設 置輥對準來實現(xiàn)。在該實施例中，安裝結構14本身用作對準特征。在其他 實施例中，模制輥22具有額外的模制腔，具體地說構造成模制大于安裝結 構14的對準特征，因此易于跟蹤。激光對準也是可行的。適當?shù)膶史椒?記載在美國專利No. 6,280,670中，其完整內容引用結合于此。一些實施例包括在將銷插入安裝結構的內部孔之前加熱二極管裝置42 的銷的加熱器78。隨著銷的插入，來自于銷的熱量使安裝結構14的樹脂軟 化，使得安裝結構更易于變形和/或拉伸從而將矩形銷容納在圓形孔中。銷 被加熱所達到的溫度選擇為軟化或者使緊接銷附近的樹脂流動。后處理器21采用絕緣涂層密封柔性電路的背側并且在柔性電路12向 上至存放輥62之前對柔性電路12打記號。密封層噴灑器80將速干絕緣密 封層(例如，環(huán)氧樹脂、丙稀酸鹽或者環(huán)氧樹脂-丙稀酸鹽)分散在柔性電 路的背側上。這樣可封裝導電跡線和二極管裝置的銷，從而對其進行物理 保護以及將其與外部觸頭電絕緣。切割輥82具有脊84,用于隨著柔性電路 12經過切割輥與支承輥86之間而對柔性電路12的背表面打記號。記號線 88以設定間隔定位于二極管裝置42之間，從而允許用戶容易地將由制造系 統(tǒng)10C生產的柔性電路的連續(xù)帶分離為預定長度的多個分離的柔性照明帶。 在其他實施例中，切割機構將柔性電路切割為分離的照明帶，而不是僅僅 在其表面上作記號。參照圖5A,夾持連接器89 (例如，該連接器具有刺穿樹脂基部27以接觸導體的齒部)可連接至每個分離的照明帶，從而將導體與電源、信號 和地連接。參照圖6-6B，制造系統(tǒng)10D生產具有安裝插座90的柔性電路12D, 該安裝插座構造成接納發(fā)光二極管裝置42和相關的熱管理裝置98。制造系 統(tǒng)10D包括具有壓輥間隙20的滾壓模制設備11D,該壓輥間隙限定在模制 輥22D與壓力輥24之間。供給輥25將導電箔40D的平行帶引入壓輥間隙 20中的由兩個加壓器16設置的兩片熔融樹脂18之間。供給輥25構造成使 導電箔40D設置為成對的帶，每對導電箔的帶托起模制輥上的相應排模制 突起26D。在備選實施例中，供給輥25提供線，而不是導電箔的帶，其形 成在樹脂基部中縱向延伸的導電材料。模制突起26D從模制輥22D的周向表面向外延伸，使得模制突起的外 表面緊密地接近壓力輥24的表面。模制突起26D間隔并且布置成在所得的 柔性電路12D上的所需位置處形成安裝插座90。在該實施例中，模制突起 26D每個包括上部31和下部。上部31形成安裝插座90的發(fā)光二極管裝置 插座部分92。發(fā)光二極管裝置插座部分92的尺寸和結構適于接納發(fā)光二極 管裝置42的陶瓷體52并且在箔帶40D附近包括銷插座。發(fā)光二極管裝置42包括延伸穿過陶瓷體52的銷44。陶瓷體52支承連 接至基本上容納在陶瓷體內的散熱片96的二極管94。散熱片96將由二極 管94的操作產生的熱量傳送離開二極管。隨著陶瓷體52容納在二極管裝 置插座92，發(fā)光二極管裝置42通過插入銷插座以接觸導電帶的銷44進行 安裝。模制突起27D的下部33的橫截面面積小于上部31的橫截面面積。為 了說明的目的，這些橫截面面積定義為上部和下部在平行于柔性電路的上 下表面的平面內的面積。模制突起的下部33形成熱管理裝置插座93,作為 安裝插座90的一部分。熱管理裝置插座93的尺寸和結構適于接納熱管理 裝置98并且與容納在發(fā)光二極管裝置插座92中的發(fā)光二極管裝置42的散 熱片96的位置對齊。因此，熱管理裝置98可插入熱管理裝置插座94以接 觸散熱片96并且用于將熱量從散熱片傳送通過樹脂基部27D并且從中離 開。在所示實施例中，熱量管理裝置98是基于Peltier效應的熱電性熱泵， 該效應在電流通過在兩個接頭處彼此連接的兩個異種金屬時產生。該電流將熱量從一個接頭傳送至另一接頭 一個接頭冷卻，而另一個接頭升溫。 在該實施例中，冷卻接頭接觸散熱片，熱接頭采用輻射結構。在其他實施 例中，熱管理裝置98采用相改變材料(例如，Glauber的鹽或蠟)。當相改 變材料通過加熱超過過渡溫度而改變狀態(tài)諸如從固態(tài)變化至液體時，這些 材料吸收能量。參照圖7-7A，類似的制造系統(tǒng)IOE生產構造成接納和支承發(fā)光二極管 裝置的電路12E。在該實施例中，半剛性安裝托架41層疊至樹脂基部27， 安裝結構14從該樹脂基部起延伸。滾壓模制設備11和填充臺13C參照圖5 的說明進行詳細描述。樹脂基部27繞過拉伸輥66并且供給入層疊輥67之間的間隙。安裝托 架41從供給輥25前進經過火焰壓層機78進入層疊輥67之間的間隙。火 焰壓層機78加熱安裝托架41 ，使得層疊輥67之間的間隙中的壓力導致樹 脂基部27粘合至安裝托架。由此封裝通過槽道中的固化導電墨形成的導電 跡線。安裝支架41限定凹槽43，該凹槽構造成接納連接至支承件的匹配托架 45。參照圖7B，在一項實例中，匹配托架45通過螺釘49連接至壁部47, 具有所連接發(fā)光二極管的柔性電路12E被夾持至匹配托架上。這樣提供用 于將發(fā)光二極管裝置連接至壁部或者其他支承結構的方便的裝置。圖7C示 出咬接安裝托架41，。制造和使用具有模制固緊件突起的剛性基板的詳細內 容記載在共同申請11/082,384,其完整內容引用結合于此?，F(xiàn)在參照圖8，制造系統(tǒng)IOF用于生產柔性電路12F,該柔性電路具有 從樹脂基部27 —側延伸的安裝結構14和從樹脂基部另一側延伸的凸起固 緊件元件66。擠壓器16將熔融樹脂18擠壓入限定在模制輥22F與壓力輥 24之間的壓輥間隙20中。供給輥25隨著熔融樹脂18將導線40F引入壓輥 間隙20。壓輥間隙20中的壓力促使熔融樹脂18進入模制輥22F周向表面 中的小模制腔26中。在通過壓輥間隙20之后，熱塑料仍然在旋轉溫度受 控模制輥22的表面上，直到樹脂充分冷卻使其從模制輥上移除。樹脂基部 27、整體模制的固緊件元件66和所連接的線40F通過剝離輥36從模制輥 22移下?，F(xiàn)在也參照圖8A，在樹脂基部27通過分配器56之前，形成穿過樹脂 基部延伸至線40F的通路或通孔99。在其他實施例中(例如，采用導電箔形成縱向延伸導體的產品)，通孔99延伸穿過線40F，而不是到達線40F。 現(xiàn)在也參照圖8B，在一項實施例中，模制輥22F包括從模制輥的周向 表面向外徑向延伸的凸起97。這些凸起97的尺寸匹配樹脂基部27的所需 厚度，因此形成延伸至線40F的通路99。制造設備10F的備選實施例包括 刺穿臺95,而非凸起97。刺穿臺95位于剝離輥36與分配器56之間以形 成通路?，F(xiàn)在參照圖8C,分配器56選擇性地涂覆樹脂基部27的一部分、其整 體模制固緊件元件66和采用第二導電材料40F，限定通路的表面。第二導電 材料40F的最終層提供從固緊件元件66表面到線40F的電連接。因此，被 涂覆的固緊件元件66可用于提供電連接以及機械支承。拉伸輥70將被涂覆的樹脂基部27供給入第二模制輥22，與第二壓力輥 24，之間的壓輥間隙20，，熔融樹脂18由第二加壓器16，擠壓。第二模制輥 22，中的模制腔26，構造成在樹脂基部27的與延伸有固緊件元件66的表面相 對的表面上形成安裝結構14?，F(xiàn)在參照圖8D,在通過剝離輥36，從第二模 制輥22，移下之后，最終完成的產品被收集在存放輥62。已經說明了本發(fā)明的許多實施例。然而，應該理解，可在不脫離本發(fā) 明的精髓和范圍的情況下進行各種改進。例如，應該理解，可類似地安裝 其他類型的分離電子部件，諸如具有用于將芯片裝至電路板上的銷的集成 電路芯片。同樣，表面安裝部件可承載在具有如這里所述形成的電跡線的 柔性電路帶上。因此，其他實施例都在隨后的權利要求的范圍內。
權利要求
1、用于照明安裝的一種柔性電路，包括具有整體模制的安裝結構的滾壓模制熱塑性樹脂基部片，所述安裝結構定位成將發(fā)光裝置接納在照明位置，該安裝結構包括構造成接納發(fā)光裝置的銷的銷插座；以及由樹脂基部承載的導電部分，該導電部分定位成電連接至所述發(fā)光裝置的導體。
2、 根據(jù)權利要求1所述的柔性電路，其中，發(fā)光裝置是發(fā)光二極管裝置。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的柔性電路，還包括與樹脂基部片關聯(lián)并 且布置成從該裝置基部傳導熱的熱管理系統(tǒng)。
4、 根據(jù)前述任一權利要求所述的柔性電路，其中，熱管理系統(tǒng)包括與 限定用于對流傳熱的空氣通道的基部形成整體的模制支座(standoff )。
5、 根據(jù)前述任一權利要求所述的柔性電路，其中，熱管理系統(tǒng)包括露 出以與發(fā)光二極管裝置接合從而進行傳導熱傳送的傳熱部分，尤其地，其 中傳熱部分包括相改變材料。
6、 根據(jù)前述任一權利要求所述的柔性電路，其中，樹脂基部片包括增 加樹脂基部片傳熱性的添加劑，尤其地，其中從下迷組中選4奪添加劑氮 化鈦、氮化硼、硅石、氧化鋁和陶瓷顆粒。
7、 根據(jù)前述任一權利要求所述的柔性電路，其中，熱管理系統(tǒng)包括輻 射結構，該結構采用具有高傳熱率、與發(fā)光二極管裝置接觸的材料。
8、 根據(jù)前述任一權利要求所述的柔性電路，其中，熱管理系統(tǒng)包括具 有熱側和相關冷側的Peltier接頭，熱側的表面面積大于冷側的表面面積。
9、 根據(jù)前述任一權利要求所述的柔性電路，其中，樹脂基部片包括在 高達85攝氏度的溫度下保存熱成形形狀的樹脂。
10、 根據(jù)前述任一權利要求所述的柔性電路，其中，安裝結構包括與 基部整體模制并且從基部延伸的裝置插座，該插座的尺寸適于接納和接合 二極管裝置，尤其地，其中所述裝置插座是具有銷容納通道的凸起，其延 伸至柔性電路中的導體其中之一 ，或者這里安裝結構由與基部整體模制并 且延伸入基部的裝置插座限定，該插座的尺寸適于接納和接合二極管裝置。
11、 根據(jù)前述任一權利要求所述的柔性電路，其中，銷插座具有粘合 涂層和/或其中銷插座的橫截面尺寸不同于它們所接納的銷的外表面。
12、 根據(jù)前述任一權利要求所述的柔性電路，其中，導電部分露出在 樹脂基部片的表面上，或者其中導電部分封裝在基部中。
13、 根據(jù)前述任一權利要求所述的柔性電路，還包括夾持連接器，該 夾持連接器刺穿樹脂基部片以將柔性電路電性連接至電源和地。
14、 根據(jù)前述任一權利要求所述的柔性電路，還包括延伸穿過樹脂基 部片至導電部分的空隙，尤其地，其中該空隙涂覆有導電材料。
15、 根據(jù)前述任一權利要求所述的柔性電路，還包括連接至樹脂基部 片的觸碰固緊件元件，尤其地其中觸碰固緊件元件包括具有可接合頭部的 凸起固緊件元件和/或其中觸碰固緊件元件布置成沿著基部延伸的觸碰固緊 件元件的縱向連續(xù)區(qū)域和/或觸碰固緊件元件包括具有由樹脂基部片封裝的 表面特征的環(huán)形材料。
16、 根據(jù)前述任一權利要求所述的柔性電路，其中，柔性電路是具有 多個安裝結構的縱向延伸的柔性電路，尤其地其中導電部分布置成使得， 當基部在安裝結構之間被切斷以在切斷端部之間形成所需的有限長度的帶 時，導電體提供從切斷端部到安裝結構的電連接，更尤其地，其中柔性電 路還包括沿著基部暴露的觸碰固緊件元件并且布置成使得每個單獨帶具有 一些觸碰固緊件元件，這些元件露出以可釋放地將帶安裝至支承表面。
17、 一種照明組件包括 發(fā)光裝置；以及安裝部件，該安裝部件包括熱塑性柔性電路和導熱系統(tǒng)的組合，柔性 電路具有電性連接至該發(fā)光裝置的導電銷的導體，和與該裝置的散熱片具 有傳熱關系的傳熱系統(tǒng)，該傳熱系統(tǒng)布置成將熱量傳導至位于熱塑性柔性 電路上方的散熱位置。
18、 根據(jù)權利要求17所述的照明組件，其中，發(fā)光裝置包括發(fā)光裝置 二極管模塊，該模塊包括設置在中央散熱片上并且與中央散熱片具有傳熱 關系的二極管芯片，尤其地，其中發(fā)光二極管具有小于大約85攝氏度的正 常操作溫度和/或其中發(fā)光裝置產生可見光。
19、 根據(jù)權利要求17或18所述的照明組件，其中，照明組件是細長 的并且包括多個間隔開的二極管模塊，柔性電路沿著該組件的長度延伸，該模塊具有插入柔性電路主體的安裝銷，該模塊與電路的導體電接觸。
20、 根據(jù)權利要求17-19任一項所述的照明組件，其中，傳熱系統(tǒng)包 括至少一個傳熱板，該傳熱板從與散熱片的面對面接觸延伸至側向地位于 二極管模塊上方的散熱位置，尤其地，其中傳熱系統(tǒng)具有位于發(fā)光二極管 模塊上方并且沿著該模塊定位的豎直傳熱凸緣。
21、 根據(jù)權利要求17-19任一項所述的照明組件，其中，傳熱系統(tǒng)包 括一對相對導向的"L"橫截面的金屬槽道。
22、 根據(jù)權利要求17-19任一項所述的照明組件，其中，傳熱系統(tǒng)包 括Peltier冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)包括與發(fā)光二極管模塊的散熱片具有傳熱 關系的相對冷的部分以及尺寸大于位于熱塑性柔性電路上方的冷部分的相 對熱的部分。
23、 根據(jù)權利要求17-22任一項所述的照明組件，其中，傳熱系統(tǒng)包 括固態(tài)材料的熱導體，限定包含定位成增強來自于散熱片的熱傳遞的傳熱 物質的內部流體密封腔，尤其地，其中傳熱物質是傳熱液體或傳熱蠟或者 傳熱相改變材料，諸如Glauber的鹽。
24、 一種制造用于發(fā)光裝置的柔性電路的方法，該方法包括 將可模制的樹脂導入臨近旋轉模制輥的間隙，使得樹脂形成連續(xù)帶形的基部和安裝結構，該安裝結構由基部支承并且模制成將發(fā)光二極管裝置 接納于照明位置；將導電部分連接至基部，導電部分定位成電連接至該裝置的導體；以及設置由樹脂基部片支承的熱管理系統(tǒng)，該熱管理系統(tǒng)布置成傳導來自 于該裝置的熱量。
25、 根據(jù)權利要求24所述的方法，其中，所述插座從基部的大體平整 的平面向外延伸和/或其中所述插座包括限定在基部中的腔。
26、 根據(jù)權利要求24或25所述的方法，還包括將傳導材料添加至所 述插座。
27、 根據(jù)權利要求24-26任一項所述的方法，還包括將一系列發(fā)光二 極管裝置連接至帶形基部，尤其地，其中連接所述燈的系列包括在將固態(tài) 樹脂從模制輥剝離之后，將具有銷的發(fā)光二極管設置入插座，更加尤其地， 其中設置發(fā)光二極管包括將銷插入限定在插座中的孔中，使得銷接觸導體和/或其中設置發(fā)光二極管包括將銷預熱至樹脂熔點以上的溫度并且將銷插 入樹脂層，使得銷接觸導體。
28、 根據(jù)權利要求24-27任一項所述的方法，其中，連接所述燈系列 包括將燈系列層疊至樹脂層和/或其中連接所述燈系列包括在將樹脂層和相 關的模制桿引入柔性光帶的層疊壓輥間隙之前加熱該樹脂層。
29、 根據(jù)權利要求24-28任一項所述的方法，還包括形成模制桿的區(qū) 域，尤其地，其中形成模制桿的區(qū)域包括將可模制樹脂到引入臨近旋轉模制輥的間隙，使得樹脂填充限定在模 制輥中的固定腔的區(qū)域，以形成模制桿的區(qū)域；在模制桿上形成可接合頭 部；固化該樹脂；然后通過從相應腔拉出凸起從而將模制輥的周向表面剝 離固化樹脂；或者設置具有第 一模制部分和第二模制部分的模具，該第 一模制部分包括 具有一區(qū)域的模制表面，該區(qū)域具有從其延伸的固緊件元件腔的陣列，一 模制固緊件元件，該第二模制部分具有與第 一模制部分的模制表面對齊以 在閉合狀態(tài)下將構造成接納用于模制該產品的熔融塑料的模制腔限定在其 中的模制表面；基本采用熔融樹脂填充模制腔；以及開啟該模具從而移去 具有模制桿區(qū)域的模制產品。
30、 根據(jù)權利要求24-29任一項所述的方法，還包括在桿上形成可與 環(huán)接合的頭部，由此形成固緊件元件的區(qū)域。
31、 根據(jù)權利要求24-30任一項所述的方法，還包括繞在巻繞件上。
32、 根據(jù)權利要求24-31任一項所述的方法，還包括將連續(xù)帶形的基 部分離為所需長度的分離的光帶，每個光帶包括安裝結構。
33、 根據(jù)權利要求24-32任一項所述的方法，還包括在帶形基部上形 成固緊件元件，尤其地，其中形成固緊件元件包括促使間隙中的樹脂進入 其形狀適于模制至少固緊件元件的桿的腔陣列，在桿上形成可與環(huán)接合的 頭部，更尤其地，其中，頭部與桿整體模制。
34、 一種柔性電路包括具有一個或多個與樹脂整體模制的安裝結構的電絕緣熱塑性樹脂的滾 壓模制基部片，該安裝結構限定構造成接納分離電子部件的銷的多個銷插 座；以及由樹脂基部承載的導電部分，導電部分定位成電連接至電子部件的銷。
全文摘要
一種柔性電路包括具有整體模制的安裝結構的滾壓模制熱塑性樹脂基部片，所述安裝結構定位成將發(fā)光裝置接納在照明位置。該安裝結構包括構造成接納發(fā)光裝置的銷的銷插座。導電部分由樹脂基部承載，該導電部分定位成電連接至所述發(fā)光裝置的導體。另一柔性電路承載分離的基層電路芯片和從承載互聯(lián)各芯片的導電跡線的樹脂帶的表面延伸的固緊件元件的區(qū)域。
文檔編號F21V19/00GK101278605SQ200680036134
公開日2008年10月1日 申請日期2006年7月28日 優(yōu)先權日2005年7月28日
發(fā)明者克里斯特爾·費里, 威廉·P·克盧恩, 布賴恩·布萊克蒙, 霍華德·A·金斯福德, 馬克·A·克拉納 申請人:維爾克工業(yè)有限公司