模内电子印刷电路板封装及组件的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请 本申请根据35 USC § 119(e)要求2013年4月19日提交的、名称为"模内电子PCB电 路板封装及组件"的美国临时【申请号】61/813, 890的权益；该临时申请的全部内容通过引 用被并入本文。
技术领域
[0002] 本发明大体上涉及电子器件并且更具体地涉及模内电子印刷电路板封装及组件。
【背景技术】
[0003] 现有技术LED电灯泡和其它电子器件包含印刷电路板（PCB)和必须与用户接触电 隔离的其它电子部件。这些设备必须还具有足够的热管理以保持运行温度低于临界值，以 延长使用寿命。这个领域的许多工作者已经尝试提供塑料材料、聚合物材料以帮助热管理。
[0004] 授予McCullough等人的美国专利号7, 235, 918提供了适用于制造具有反光表面 的模制反射器物品的导热聚合物组合物。所述组合物包含：a)按重量计大约20%-大约80% 的原料聚合物基体，比如聚碳酸酯；和b)按重量计大约20%-大约80%的导热碳材料，比如 石墨。所述组合物据说在制造反射器物品比如汽车尾灯、前大灯及其它照明用固定装置的 壳体中有用。McCullough等人还提供了一种用于制造反射器物品的方法。
[0005] 在美国公布的专利申请号2008/0287585中，Brown描述了用于基于化学和生物化 学的分析处理的导热组合物和反应管。所述组合物和反应管包含至少一种塑料和至少一种 热导率比所述至少一种塑料更高的化合物，从而使得到的组合物和管的热导率与仅有所述 至少一种塑料时相比被提高。这样的组合物和管据说在众多热传递应用中能促进快速的热 传递。Brown的所述导热组合物和反应管据说尤其适用于在聚合酶链反应（PCR)的热循环 中容纳反应组分。
[0006] 归于Maruyama等人名下的JP 2009-161582提供了导电聚碳酸酯树脂组合物，其 据说具有卓越的防静电性、电磁波屏蔽性能、机械强度、热稳定性、及外观。所述聚碳酸酯树 脂组合物包含（A) 50-90 wt. %的聚碳酸酯树脂和（B) 50-10 wt. %的石墨，其中在所述石墨 (B)中的硅的浓度E 1，000 ppm。
[0007] 在美国公布的专利申请号2010/0072416中，Fujioka等人描述了散热树脂组合 物，其据说可用于形成LED座的基底或者形成提供在LED座的所述基底上的反射器，并且 当LED元件发光时，该组合物具有卓越的散热性、电绝缘、耐热性和耐光性，以及描述了包 含该组合物的LED座的基底和反射器。Fujioka等人的所述组合物包含热塑性树脂比如改 性聚对苯二甲酸丁二酯和由鳞片状氮化硼或类似物组成的导热填料，并且所述组合物具有 120 _E!:或更高的热变形温度、2.0 WAmK)或更高的热导率、和0.7或更高的热发射率。
[0008] 归于Sagal名下的美国公布的专利申请号2011/0095690公开了包括电子电路板 的LED照明装置，所述电子电路板具有外围部分和从该外围部分径向向内的中心部分，该 电子电路板具有用于在运行过程中与外界环境光连接的外部侧面和与所述外部侧面相对 的内部侧面。至少一个LED被安装在所述电子电路板中心部分的所述外部侧面上并且导热 壳体围封该电子电路板，该导热壳体由可模制的导热材料形成。所述导热壳体限定了与所 述电子电路板外部侧面的所述中心部分毗邻的第一腔和与所述电子电路板内部侧面的所 述中心部分毗邻的第二腔，其中该导热壳体的一部分在该外围部分上被包覆成型。
[0009] 在美国公布的专利申请号2011/0103021中，Janssen等人描述了用于电设备或电 子设备的散热器。所述电设备或电子设备包含由导热塑料材料制成的塑料主体，所述导热 塑料材料以相对于所述导热塑料材料的总重量的至少20 wt. %的量包含膨胀石墨。
[0010] 归于Dufaure等人名下的美国公布的专利申请号2011/0281051公开了一种膨胀 石墨，这种膨胀石墨在大于15 的平均粒度下，比表面在15-30 m2/g之间，表观密度小于 0. 1 g/cm3,以赋予热塑性聚合物热导率、电导率和流变导率性质，这些性质适合于该聚合物 的转变。
[0011] 在PCT公布的专利申请号W0 2011/013645中，Takeuchi等人描述了一种聚碳酸 酯树脂组合物，其包含每100质量份的（A)聚碳酸酯树脂，30-100质量份的（B)人造石墨， 〇. 01-5质量份的（C)有机聚硅氧烷，及〇. 01-5质量份的（D)含氟化合物，所述有机聚硅氧 烷具有选自苯基、甲氧基和乙烯基的基团。还公开的是：通过模制所述聚碳酸酯树脂组合物 获得的模制主体；和用于电的/电子设备的部件，用于电的/电子设备的壳体和用于电的/ 电子设备的底盘，每一个都包含所述模制主体。所述聚碳酸酯树脂组合物提供了模制物品， 所述模制物品据说即使在所形成的模制物品很薄时都具有高热导率和高机械强度，同时表 现出高的阻燃性。
[0012] 颁发给Mi 1 ler的美国专利号8, 221，885描述了可注射成型的导热聚合物组合物， 其据说具有超低CTE性能并且既适用于在高精密电子器件组件中的基底应用又适用于与 陶瓷基底一起的包覆成型应用。所述组合物包括用导热填料充填的原料聚合物基体材料， 所述导热填料据说赋予所述聚合物基体热导率，同时也维持或增强所述原料聚合物的介电 性能。Mil ler说所得到的组合物显示了在9 ppm/和2 ppm/:??之间的范围中的CTE性 能，显示了低于1.5的光学各向异性，及大于2 W/ m:K的热导率。Miller的所述组合物据 说适合于与几乎任何合适的电子器件基底材料一起的包覆成型应用，而不会引入因大CTE 差而产生的机械应力。
[0013] 在美国公布的专利申请号2012/0319031中，Li等人描述了包含大约90%-大约 30%的至少一种非晶形热塑性塑料或至少一种半结晶热塑性塑料或它们的混合物和大约 10%-大约70%的膨胀石墨的组合物，其中所述膨胀石墨的颗粒的大约90%都具有至少大约 200微米的粒度。Li等人的所述组合物据说可用在LED散热器应用中。
[0014] 上述引用的参考文献，大体上，教导把导热填料添加到热塑性树脂中，以使所得到 的组合物是导热的。这些导热填料可以是基于碳的，比如碳纤维、石墨和炭黑。它们可以是 基于陶瓷的，比如氮化硼、碳化铝。
[0015] 在本领域中一直需要对在电子设备比如LED灯中的热管理中使用的材料进一步 改善。
【发明内容】
[0016] 因此，本发明提供了一种组件，该组件包含导热非晶形热塑性聚合物和反应注射 成型（rho聚氨酯，所述导热非晶形热塑性聚合物作为散热器为电的/电子部件提供热管 理，所述反应注射成型（RM)聚氨酯取代了通常在这样的组件中使用的灌封化合物。除了 取代所述灌封化合物外，固化的聚氨酯形成了迄今为止一直是单独的部件的部分，比如LED 电灯泡的基部，因此节省了生产步骤。
[0017] 从本文下面的【具体实施方式】中，本发明的这些和其它优势及益处将显而易见。
【附图说明】
[0018] 现在结合附图对本发明进行描述，这种描述是出于说明目的且不是为了限制，其 中： 图1A和1B示出了现有技术的LED灯； 图2是本发明的创新的组件的剖视图，所述组件包含散热器和聚氨酯反应注射成型 (RHO材料，所述散热器由导热热塑性聚合物制成，所述聚氨酯反应注射成型（RHO材料封 装驱动器电子器件并且取代所述灌封材料； 图3示出了现有的模制壳体，其已经被修改以提供与所述聚氨酯R頂材料的机械互 锁； 图4示出了延伸环的截面图，所述延伸环是为了提供与所述聚氨酯R頂材料的机械互 锁； 图5是R頂工具的图解，所述R頂工具包括用于将R頂材料机械锁定到塑料材料的孔； 和 图6是本发明的所述组件在R頂模具中的图片。
【具体实施方式】
[0019] 现在将为了示例性且非限制的目的描述本发明。除了在操作示例中，或另有指示 的情况下，在说明书中表达数量、百分数等等的所有数字应被理解为在所有实例中已经被 术语"大约"修饰。
[0020] 在本发明描述的上下文中使用的"封装"的意思是材料至少部分地且可能全部地 包围所述组件的部件。这并不一定意味着部件相对环境是气密性密封的，但是"封装"有可 能具有这样的意思。在壳体是由导热热塑性树脂制成一一所述散热器一一的情况中，"封 装"优选地意味着所述电的/电子部件，优选连同LED印刷电路板的LED光源，在侧面被所 述壳体包围，同时所述壳体在顶部和底部可以是开口的，例如为了允许电连接。"封装"在所 述反应注射成型聚氨酯情况中优选地意味着，在LED灯的情况中，所述电子驱动器板被与 用户屏蔽开，即，所述聚氨酯在侧向侧面上且优选地在下侧面上包围所述电子驱动器板，但 是并不一定在上侧面上包围，优选在所述上侧面上不包围。
[0021] 在本发明描述的上下文中使用的"形成所述组件"的意思是所述聚氨酯不仅部分 地或全部地包围所述组件的部件，而且还可以具有连接功能。在示例的LED灯的情况中，所 述聚氨酯优选地将所述壳体连接到传统的"爱迪生"风格旋入式基部，其中所述壳体和所述 反应注射成型聚氨酯优选通过机械连接技术被连接，例如通过舌槽连接。
[0022] 本发明提供了包含散热器、电的/电子部件、和聚氨酯的组件，所述散热器包含导 热热塑性聚合物组合物，其中所述散热器部分地或全部地包围所述电的/电子部件，并且 其中所述聚氨酯是反应注射成型的，部分地或全部地包围所述散热器和额外的电子部件以 形成所述组件。
[0023] 本发明进一步提供了制造组件和形成所述组件的方法，制造所述组件包括利用散 热器部分地或全部地包围电的/电子部件，所述散热器包含导热热塑性聚合物；形成所述 组件是通过利用反应注射成型聚氨酯部分地或全部地包围所述散热器。
[0024] 所述本发明的R頂聚氨酯和导热热塑性聚合物散热器组合消除了在生产电子设 备比如LED灯中对灌封化合物、单独的基部壳体、和紧固件或粘合剂的需求。
[0025] 在本发明中有用的导热热塑性聚合物可以由非晶形热塑性聚合物或由非晶形热 塑性聚合物和半结晶热塑性聚合物的共混物或由非晶形热塑性聚合物和橡胶的共混物制 成，橡胶比如是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)或苯乙烯-丙烯腈共聚物（SAN)。这 样的共混物可以BAYBLEND商品名商购自Bayer MaterialScience。
[0026] 在本发明的意义范围之内，适合的非晶形热塑性聚合物尤其是，非晶形聚碳酸酯、 非晶形聚酯和非晶形聚烯烃以及它们的共聚物和聚合物共混物。非晶形聚烯烃既包括开链 聚烯烃，比如聚丙烯，也包括环烯烃共聚物。在本发明的上下文中，作为非晶形热塑性聚合 物优选的是聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)和聚苯乙烯，其中聚碳酸酯是特别优选的。
[0027] 非晶形和半结晶热塑性塑料可以共混成在本发明中有用的树脂组合物。非晶形和 半结晶热塑性塑料的共混物的示例对本领域的技术人员而言是众所周知的。这样的共混物 的一些示例是聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸 酯和聚苯硫醚、聚碳酸酯和液晶聚合物。这些共混物的一些以MAKR0BLEND商品名可商购自 Bayer MaterialScience。只要所得的共混物可用于目的应用，对于什么种类的非晶形热塑 性塑料与什么种类的半结晶热塑性塑料共混是没有限制的。
[0028] 半结晶热塑性聚合物和它们生产的方法对于本领域的技术人员而言是已知的。 用于在本发明的组合物中使用的优选半结晶热塑性聚合物包括，但不局限于，聚乙烯、聚 丙稀、聚对苯二甲酸丁二酯和聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯硫醚、聚