印刷电路板和包括该印刷电路板的光发射器件的制作方法

本发明涉及一种印刷电路板和包括该印刷电路板的光发射器件。

背景技术：

发光元件是一种将电流转换成光的元件。发光元件的代表性示例包括光发射二极管(LED)、半导体激光二极管(LD)等。

LED是如下器件，其中，当电流被供应到该器件时，电子和空穴在P-N半导体结(P-N结)处汇合并且产生光。通常，以其上具有LED的模块的结构制造LED。LED模块被安装在印刷电路板(PCB)上以当电流从被形成在PCB上的电极供应到LED模块时产生光。

通过由LED产生的热直接地影响这样的LED模块的光发射性能和寿命。当由LED产生的热在LED中停留较久时，在LED的晶体结构中出现错位、错配等，从而降低LED的寿命。

因此，已经引进许多技术以改善由LED产生的热的散发。例如，其中将陶瓷基板与LED芯片组合的LED封装可以被安装在PCB上，或者通过使铝基板阳极氧化可以形成氧化铝(Al₂O₃)绝缘层并且根据板上芯片(COB)方法可以安装LED芯片。

作为昂贵的氮化物基材料的氮化铝(AlN)可以被用于被应用于LED封装的陶瓷基板。为了确保耐久性，陶瓷基板应被形成为400μm或者更多的厚度。因此，当陶瓷基板被应用于LED封装时，制造成本增加并且减少竖直方向上的热阻被限制。

在使用Al₂O₃绝缘层的COB方法中，昂贵的陶瓷基板可以被省略以减少制造成本。然而，与当陶瓷基板被应用时相比可能呈现更高的热阻和更低的耐受电压特性。因此，难以实现高的散热性能并且因此COB方法难以被应用于高功率产品，诸如大灯(head lamp)，其产生大量的热。

技术实现要素：

技术问题

本发明针对提供具有被改善的散热性能的印刷电路板和包括该印刷电路板的光发射器件。

技术解决方案

本发明的一个方面提供一种印刷电路板，包括：第一电极层；第一绝缘层，该第一绝缘层被设置在第一电极层的一个表面上；腔体，该腔体穿过第一绝缘层；以及第二电极层，该第二电极层被设置在第一绝缘层上，其中第一电极层的一个表面的至少一部分经由腔体被暴露于外部。

当半导体元件被布置在经由腔体暴露的第一电极层的一个表面上时，第一电极层可以将由半导体元件产生的热排放到外部。

印刷电路板可以包括第一保护层，该第一保护层至少被设置在第一电极层的一个表面的、在其上具有第一绝缘层和第二电极层的区域上。

第一保护层可以被设置在排除腔体的区域中。

第一保护层可以被设置成覆盖第一电极层的侧表面的至少一部分。

印刷电路板可以进一步包括第二绝缘层，该第二绝缘层至少被设置在第一电极层的与一个表面相反的另一表面的区域上。

印刷电路板可以进一步包括第二保护层，该第二保护层至少被设置在第二绝缘层的区域上。

第二绝缘层可以包括导热绝缘材料。

第二保护层可以包括铝。

印刷电路板可以进一步包括连接器单元，该连接器单元被设置在第一电极层的侧面处并且被形成为将第一电极层和第二电极层的区域暴露于外部。

在连接器单元中，第一绝缘层可以被形成为将第一电极层的一个表面的至少一部分暴露于外部。

本发明的另一方面提供一种光发射器件，该光发射器件包括印刷电路板；至少一个发光元件，该至少一个发光元件被设置在第一电极层的一个表面上；以及导电粘合层，该导电粘合层被插入在第一电极层的一个表面和至少一个发光元件之间。印刷电路板包括：第一电极层；第一绝缘层，该第一绝缘层被设置在第一电极层的一个表面上；以及第二电极层，该第二电极层被设置在第一绝缘层上。导电粘合层的一个表面直接地接触第一电极层的一个表面，以及导电粘合层的与一个表面相反的另一表面直接地接触至少一个发光元件。

光发射器件可以进一步包括第一保护层，该第一保护层至少被设置在第一电极层的一个表面的、在其上具有第一绝缘层和第二电极层的区域上。第一保护层可以覆盖被连接到第一电极层的一个表面的第一电极层的侧表面的至少一部分。

光发射器件可以进一步包括连接器单元，该连接器单元被设置在印刷电路板的侧面处并且被形成为将第一电极层和第二电极层的区域暴露于外部。

连接器单元可以被附接到连接器并且从连接器拆卸，连接器包括第一电极端子和第二电极端子。连接器的第一电极端子可以接触第一电极层的暴露区域，以及连接器的第二电极端子可以接触第二电极层的暴露区域。

至少一个发光元件中的每一个的阳极端子和阴极端子中的一个可以被电连接到第一电极层，以及至少一个发光元件中的每一个的阳极端子和阴极端子中的另一个可以被电连接到第二电极层。

至少一个发光元件可以经由穿过第一绝缘层的腔体被设置在第一电极层的一个表面上。

多个发光元件可以被设置在第一电极层的一个表面上。多个发光元件可以被并联地电连接到第一电极层和第二电极层。

多个发光元件可以被设置在第一电极层的一个表面上。多个发光元件中的每一个的阳极端子和阴极端子中的一个可以被并联地电连接到第一电极层，以及多个发光元件中的每一个的阳极端子和阴极端子中的另一个可以被并联地电连接到第二电极层。

本发明的另一方面提供一种光发射器件，包括印刷电路板；以及至少一个发光元件，该至少一个发光元件经由腔体被设置在第一电极层的一个表面上。印刷电路板包括第一电极层；第一绝缘层，该第一绝缘层被设置在第一电极层的一个表面上；腔体，该腔体穿过第一绝缘层；以及第二电极层，该第二电极层被设置在第一绝缘层上。

有益效果

根据本发明的实施例，发光元件被直接地结合到印刷电路板的第一电极层使得第一电极层可以用作电极同时执行热辐射功能。因此，发光元件的热辐射路径可以减少以改善印刷电路板的热辐射性能。

发光元件的两个电极端子中的一个通过引线键合等被连接到印刷电路板并且另一个被直接地结合到印刷电路板。因此，连接电极端子和印刷电路板的结构可以被简化。

此外，连接器单元被形成在PCB上，PCB可以通过连接器单元被耦接到外部连接器端子。因此，连接PCB和外部连接器端子的方法比焊接连接方法简单，并且不需要用于焊接的电极空间，从而有效地减少制造成本。

另外，在发光元件封装中，陶瓷基板可以被省略，从而减少制造成本。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的印刷电路板的横截面图。

图2是根据本发明的实施例的光发射器件的横截面图。

图3是其中第一绝缘层和第二电极层被堆叠在第一电极层上的结构的平面图。

图4是在图3的结构上的包括第一保护层的堆叠状态的平面图。

图5是根据本发明的实施例的光发射器件的平面图。

图6是图示根据本发明的另一实施例的连接器附接/拆卸方法的横截面图。

图7和图8是根据本发明的其他实施例的光发射器件的平面图。

图9是对于在车辆中使用的根据本发明的实施例的光发射器件被应用到的大灯的示意性横截面图。

具体实施方式

可以以许多不同的形式实施本发明并且在各种实施例中执行本发明。在下文中，在附图中图示示例性实施例并且在此加以描述。然而，本发明不限于此并且应理解成覆盖落入本发明的理念和技术范围内的所有变型、等效物以及替代。

将会理解的是，虽然在此可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些术语不应限制这些元件。这些术语仅被用于区分一个元件与另一个元件。例如，在没有脱离本发明的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如在此使用的，术语“和/或”包括所关联的被列出的项目的一个或者多个的任何和全部组合。

在下面的描述中，表达“模块”和“单元”仅被添加或者被用于容易地准备本说明书并且没有被用于表示不同的意义或者发挥不同的作用。

将会理解的是，当元件被称为被“连接”或者“耦接”到另一元件时，它能够被直接地连接或者被耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反地，当元件被称为被“直接地连接”或者“直接地耦接”到另一元件时，不存在中间元件。

将会理解的是，当元件或者层被称为是在另一元件或者层“上”时，元件或者层能够直接地在另一元件或者层上或者可以存在中间元件或者层。相反地，当元件被称为直接地在另一元件或者层“上”时，不存在中间元件或者层。

在此使用的术语是用于仅描述特定的实施例并且旨在不限制本发明。如在此所使用的，单数形式“一个”、“一”或者“该”旨在也包括复数形式，除非上下文以其他形式清楚地指示。将会进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定被陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一个或者多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或者添加。

除非另有定义，否则在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属的领域的普通技术人员通常理解的相同的涵义。将会进一步理解，术语，诸如在通常使用的字典中定义的术语，应被解释为具有与在现有技术的背景中的涵义一致的涵义并且将不会在理想化或者过于形式化的意义上解释，除非在此被清楚地定义。

在下文中，将会参考附图详细地描述实施例。相同的或者相对应的元件被指配相同的附图标记并且在此不冗余地描述。

图1是根据本发明的实施例的印刷电路板(PCB)的横截面图。图2是根据本发明的实施例的其中包括PCB的光发射器件的横截面图。

参考图1和图2，根据本发明的实施例的PCB 100可以包括第一电极层110、第一绝缘层120、穿过第一绝缘层120的腔体C1、第二电极层130和第一保护层140。

将结合图3至图5在下面描述图1的PCB 100和图2的光发射器件。图3是其中第一绝缘层120和第二电极层130被堆叠在第一电极层110上的结构的平面图。图4是图示包括第一保护层140的堆叠状态的平面图。图5是图示根据本发明的实施例的光发射器件的图。图5是图2的平面图。

第一电极层110被布置为PCB 100的基底元件，并且可以执行将由发光元件200产生的热排放到外部的热辐射功能同时用作PCB 100的第一电极。

为此，第一电极层110可以是由具有低热阻、高导热性和导电性的铜(Cu)或者Cu合金形成。然而，第一电极层110不限于此并且可以是由具有导热性和导电性两者的任何材料形成。

第一绝缘层120可以被设置在第一电极层110的一个表面上。更加具体地，第一绝缘层120可以至少被设置在第一电极层110的一个表面的区域上。

第一绝缘层120可以以各种方式被耦接到第一电极层110上。在一个实施例中，第一绝缘层120可以通过真空溅射形成，通过在临时被硬化的状态下将它堆叠并且通过压缩完全地硬化形成，或者通过在液体状态下涂覆它并且使它硬化形成。

在本公开中，术语“一个表面”、“另一表面”以及“侧表面”被用于相互区分第一电极层110的多个表面。在此，“一个表面”可以意指第一电极层110的多个表面中的一个，并且“另一表面”可以意指第一电极层110的与一个表面相反的表面，并且“侧表面”可以意指第一电极层110的连接一个表面和另一表面的侧表面。然而，这些术语仅被用于指示第一电极层110的多个表面并且本发明不限于此。

第一绝缘层120可以防止第一电极层110和第二电极层130被相互电连接。因此，第一绝缘层120形成与第二电极层130的形状相对应的绝缘图案。可以根据第二电极层130不同地设计绝缘图案的区域。

为了实现绝缘功能，第一绝缘层120可以由非导电材料形成。在一个实施例中，第一绝缘层120可以由树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺树脂等形成。

至少一个腔体C1被形成为穿过第一绝缘层120。腔体C1可以被形成为穿过第一绝缘层120使得至少一个腔体C1对应于发光元件200位于其中以便容纳发光元件200的空间。即，至少一个腔体C1可以呈开口的形式，通过该开口第一电极层110的一个表面的一部分可以被暴露于外部。

当至少一个腔体C1被形成时，在第一电极层110和发光元件200之间的第一绝缘层120可以被移除以防止由第一绝缘层120引起的热阻元件的发生。即，当至少一个腔体C1被形成时，通过发光元件200产生的热可以被直接地传输到第一电极层110，从而改善PCB 100的热辐射性能。

在一个实施例中，可以在第一绝缘层120的堆叠期间或者之后，根据使用激光设备的切割工艺、计算机数字控制(CNC)铣削工艺、冲压工艺等形成至少一个腔体C1。

第二电极层130可以被设置在第一绝缘层120上。更加具体地，第二电极层130可以被设置在第一绝缘层120的至少一个区域上。

第二电极层130可以是由导电材料形成。在一个实施例中，第二电极层130可以是由铜、包含铜作为主要成分的铜合金等形成。

发光元件200的引线400可以被直接地结合到第二电极层130上。用于结合发光元件200的引线400的焊盘131可以被另外设置在第二电极层130上。焊盘131可以从第二电极层130延伸或者被连接到第二电极层130。

虽然在附图中未被示出，但是晶种层可以被形成在第一绝缘层120和第二电极层130之间。晶种层是增加在第一绝缘层120和第二电极层130之间的粘合力的层，并且可以是由镍铬(Ni-Cr)等形成。

如上所述形成的第一电极层110和第二电极层130形成PCB 100的相反电极。即，当第一电极层110被设定为阳极电极时第二电极层130可以被设定为阴极电极，并且当第一电极层110被设定为阴极电极时第二电极层130可以被设定为阳极电极。

第一电极层110和第二电极层130可以分别被电连接到发光元件200的相反的电极端子(即，阳极端子和阴极端子)。

第一保护层140可以至少被形成在第一电极层110的一个表面的、在其上具有第一绝缘层120和第二电极层130的区域上。在这样的情况下，第一保护层140可以提供用于容纳发光元件200的空间，并且可以被布置在排除至少一个腔体C1的区域中，以将由发光元件200产生的光排放到外部。

第一保护层140可以在第一电极层110和第二电极层130上执行电绝缘功能和电气/物理冲击减轻功能。因此，第一保护层140可以至少被形成为覆盖第一电极层110的侧表面的区域。

第一保护层140可以被形成为焊接掩膜，或者可以使用阻焊、覆盖膜等被形成。

第二绝缘层150可以至少被形成在第一电极层110的另一表面的区域上。

第二绝缘层150可以由导热绝缘材料形成以电绝缘第一电极层110并且有效地排放由发光元件200产生并且被传输到第一电极层110的热。

第二保护层160可以至少被形成在第二绝缘层150的区域上。

第二保护层160可以被选择性地采用以保护第一电极层110和第二绝缘层150的另一表面并且将第二绝缘层150的热排放到外部。

在一个实施例中，当第二绝缘层150由可附接到外部设备并且从外部设备可拆卸的粘合材料形成时，第二保护层160可能是不必要的。这是因为第二绝缘层150被附接到的外部设备可以执行第二保护层160的功能，并且当PCB 100被形成为可附接和可拆卸的时，第二保护层160可能劣化PCB 100的此特征。

在另一实施例中，当第二绝缘层150由粘合材料形成时，可以设置第二保护层160。

第二保护层160可以包括铝。在一个实施例中，第二保护层160可以由铝(Al)薄膜，即，铝箔等形成。

连接器单元C2可以被形成在根据本发明的一个实施例的PCB 100的侧面处。连接器单元C2是被连接到外部连接器500的区域。

在现有技术中，为了将PCB 100的电路图案连接到外部电源，被连接到外部电源的引线被焊接到电路图案上。因此，将外部电源和PCB100彼此连接是不便的，在用于焊接区域的电路图案中应确保间隙，并且由于焊接方法的特性，接触故障率非常高。

在本发明的一个实施例中，采用连接器附接/拆卸方法，而不是焊接方法。

为此，连接器单元C2可以被设置在PCB 100的侧面处。

在连接器单元C2中，第一绝缘层120可以被形成为将第一电极层110的区域暴露于外部，并且第二电极层130可以被形成使得其区域被暴露于外部。即，在连接器单元C2中，可以设置接触区域，通过接触区域，在外部连接器500中的电极端子510和520以及第一电极层110和第二电极层130彼此电气地接触。

通过接触区域，如在图2中所图示，当连接器单元C2被插入到外部连接器500中时，第一电极层110的暴露区域可以被电连接到外部连接器500的第一电极端子510并且第二电极层130的暴露区域可以被电连接到外部连接器500的第二电极端子520。即，在本发明中，第一电极层110和第二电极层130被设置成形成阶梯同时在其间具有第一绝缘层120，并且因此可以应用使用外部连接器500的连接方法。

图6是图示根据本发明的另一实施例的连接器附接/拆卸方法的图。

参考图6，外部连接器500的第一电极端子510可以被形成为接触第一电极层110的外表面。在这样的情况下，在连接器单元C2中，如有必要第一绝缘层120可以整体地覆盖第一电极层110的一个表面。

因为在本发明中，第一电极层110不仅用作PCB 100的基底元件，而且用作电极，第一电极层110的所有的一个表面、另一表面以及侧表面可以被电连接到外部连接器500。因此，图6的实施例可以被实现。

连接器单元C2可以被设计成具有与外部连接器500的规格相同的规格以被精确地连接到外部连接器500。

在上面描述的第一保护层140可以被设置成覆盖排除连接器单元C2的区域中第一电极层110和第二电极层130两者的暴露区域。即，因为第一电极层110和第二电极层130两者用作电路图案，所以第一保护层140可以使第一电极层110和第二电极层130与外部电绝缘并且保护它们免受电气/物理冲击。

虽然在图1和图2中图示第二绝缘层150和第二保护层160被形成在排除连接器单元C2的区域中，但这仅是本发明的实施例并且第二绝缘层150和第二保护层160可以被形成为延伸到连接器单元C2。然而，当与图6的实施例中一样外部连接器500的第一电极端子510被形成为接触第一电极层110的另一表面时，第二绝缘层150和第二保护层160可以被形成在除了其中第一电极端子510接触第一电极层110的区域之外的区域中。

根据没有使用陶瓷基板的COB方法，发光元件200可以被安装在第一电极层110上。详细地，发光元件200可以被安装在经由穿过第一绝缘层120的至少一个腔体C1暴露的第一电极层110的一个表面上，并且被容纳在至少一个腔体C1中。

在这样的情况下，发光元件200可以通过导电粘合层300被粘附到第一电极层110上。导电粘合层300可以由具有导电性的粘合剂，例如，金属膏等形成。导电粘合层300的一个表面可以直接地接触第一电极层110的一个表面，并且其另一表面可以直接地接触发光元件200。即，发光元件200和第一电极层110可以经由插入其间的导电粘合层300被彼此直接地结合。

发光元件200的相反的电极端子中的一个可以经由导电粘合层300被电连接到第一电极层110。即，发光元件200的阳极端子和阴极端子中的一个可以使用引线400通过引线键合被连接到第二电极层130并且另一个经由导电粘合层300被连接到第一电极层110。

在现有技术中，因为相反电极的两个电路图案被形成在PCB 100的绝缘层上，所以形成电路图案是不方便的。此外，发光元件200的阳极端子和阴极端子应分别被引线键合到电路图案，从而使制造工艺负责化。因此，当设置多个发光元件200时，引线键合工艺变成更加复杂。

然而，因为在本发明的实施例中，发光元件200的相反端子中的一个通过引线键合被连接到第二电极层130并且另一个被直接地连接到如上所述的第一电极层110，所以PCB 100的结构远比现有技术的简单。当多个发光元件200被布置时，根据本发明的实施例的方法是更加有效的。

图7和图8是图示其中多个发光元件200被设置在PCB 100上的实施例的图。

图2和图5图示一个发光元件200被安装在PCB 100中并且被容纳在一个腔体C1中，但是本发明的实施例不限于此。在本发明的另一实施例中，如在图7中所图示的，穿过第一绝缘层120的多个腔体C1可以被形成并且因此至少一个发光元件200可以被容纳在多个腔体C1中的每一个中。在另一实施例中，如在图8中所图示的，多个发光元件200可以被容纳在一个腔体C1中。

参考图7和图8，当多个发光元件200被安装在PCB 100上时，多个发光元件200中的每一个的相反的电极端子可以被并联地电连接到第一电极层110和第二电极层130。

即，多个发光元件200中的每一个的相反的电极中的一个可以经由导电粘合层300被直接地连接到第一电极层110，并且另一个可以经由引线400被连接到第二电极层130。

虽然在将电极连接到第二电极层130的方法中，多个发光元件200的电极被引线键合到被连接到图7和图8的实施例中的第二电极层130的焊盘131，但将电极连接到第二电极层130的方法不限于此并且所有的通用电极连接方法可以被应用。

根据本发明的实施例的光发射器件可适用于对于在车辆中使用的大灯、显示装置的背光单元、家庭照明装置等。

图9是对于在车辆中使用的根据本发明的实施例的光发射器件被应用于的大灯的示意性横截面图。

参考图9，根据本发明的实施例的对于在车辆中使用的大灯600可以包括光源单元610、反射部620、壳体630、透镜部640等。

光源单元610被设置在壳体630中并且对应于上述的光发射器件。因此，在此将会简要地描述光源单元610。

光源单元610可以包括PCB 100、被设置在PCB 100上的至少一个发光元件200以及将外部电源供应到PCB 100的外部连接器500。

PCB 100可以包括第一金属层110、被布置在第一金属层110的一个表面的区域上的第一绝缘层120、穿过第一绝缘层120的腔体C1、被布置在第一绝缘层120的区域上的第二电极层130以及被布置在其上具有第一绝缘层120的第一金属层110的一个表面的区域和第二电极层130上的第一保护层140。第一保护层140可以延伸到第一金属层110的侧表面。

在PCB 100中，可以通过穿过第一绝缘层120的腔体C1暴露第一金属层110的一部分。发光元件200可以被直接地结合到第一金属层110的通过腔体C1暴露的部分。

第二绝缘层150和第二保护层160可以被形成在第一金属层110的另一表面的区域上。

反射部620反射从光源单元610发射的光。

虽然图6图示反射部620具有其中光源单元610被布置在反射部620的底表面上的杯状，但是反射部620不限于杯状并且可以以各种形状改变。

壳体630可以被耦接到车辆(未示出)的本体并且在其中可以容纳光源单元610和反射部620。

壳体630具有如下形状，该形状的侧面是敞开的以将从光源单元610发射的光发射到壳体630的外侧，但是可以以各种其他形状设置。

透镜部640可以被设置在壳体630的敞开的侧面处，并且将从光源单元610发射的光排放到大灯600的外部。

从光源单元610发射的光被直接地发射到透镜部640或者从反射部620反射并且然后被发射到透镜部640。透镜部640允许光经过并且将其排放到大灯600的外部。

为此，透镜部640可以由发射光的透明玻璃或者塑料材料形成。

透镜部640可以与壳体630组合以阻挡壳体630的敞开的侧面，从而保护壳体630内部的光源单元610和反射部620。此外，透镜部640可以防止外来物质流入壳体630中。

具有上述的结构的大灯600被安装在车辆(未示出)中以在车辆的向前或者向后方向上发射光。

在本发明的一个实施例中，发光元件200被直接地结合到的PCB100的第一电极层110不仅用作电极而且用作热沉(heatsink)，从而有效地排放由至少一个发光元件200产生的热。

因此，即使根据本发明的一个实施例的光发射器件被应用于作为产生大量的热的高功率产品的上述大灯600，由PCB 100的低热辐射性能引起的问题也不发生。

此外，即使在至少一个发光元件200或者PCB 100中出现问题，因为作为可附接和可拆卸类型的外部连接器500被使用，所以也可以从大灯600容易地移除至少一个发光元件200或者PCB 100。因此，其中问题出现的至少一个发光元件200或者PCB 100可以以另一发光元件或者另一PCB更换或者以简单的方式修理。

如上所述，在根据本发明的光发射器件中，可适用于发光元件封装的陶瓷基板可以被省略，并且可以用作PCB的基底元件、执行热辐射功能并且用作电极的电极层可以被使用。

因此，与当陶瓷基板被应用于发光元件封装时相比热排放路径更短，从而改善热辐射性能，并且昂贵的陶瓷基板被省略以减少制造成本。此外，在发光元件和散热单元之间省略绝缘层，并且与在PCB上形成绝缘层并且根据绝缘层COB方法安装发光元件并且不使用陶瓷基板的方法相比，热辐射性能更高。

虽然在上面描述根据本发明的PCB被应用于光发射器件，但是本发明不限于此并且根据本发明的PCB可适用于安装各种半导体元件以及发光元件。

虽然在上面描述本发明的示例性实施例，但是对于本领域的技术人员来说显然的是，在不脱离在下面的权利要求中定义的本发明的理念和范围的情况下可以以许多不同的形式实施本发明。