专利名称：刚柔性承载板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于至少一个半导体光源的、尤其是用于发光二极管的刚柔性承载板，本发明还涉及一种具有至少一个刚柔性承载板的发光装置和一种用于制造这种发光装置的方法。
背景技术：
EP 1033525 A2公开了一种柔性发光二极管多重模块，尤其是用于机动车的灯壳体，具有多个例如由铝制造的刚性电路板，它们分别在其中一个主表面上以一定的间距与柔性电路板相连，并且具有多个发光二极管，它们在刚性电路板的区域内被装配到柔性电路板上。柔性电路板一般由一种柔性塑料制造。例如它可以由一种聚酯箔或者聚酰亚胺膜构成。柔性电路板、优选是弯板可以被粘贴到刚性电路板上。
发明内容
本发明的目的是，提供一种特别廉价的刚柔性承载板和一种具有这种刚柔性承载板的发光装置。该目的借助根据各个独立权利要求所述的刚柔性承载板、发光装置和制造发光装置的方法来实现。尤其是可以在从属权利要求中获知优选的实施方式。刚柔性承载板，也就是说部分相对较刚性并且部分相对较柔性的承载板设计为用于至少一个半导体光源的承载板。该承载板具有至少一个相对较刚性的承载区域用于固定至少一个半导体光源，并且具有一个相对较柔性的承载区域，其中，通过打薄或者削窄一个刚性的承载区域制造该柔性承载区域。对于“打薄”要理解成总体的厚度减小。被打薄的承载区域是柔性的，并且因此被设置可以折弯至少一次或者多次而不破坏材料，而刚性的、 未打薄的承载区域则不能设置或者设计为折弯。由此可以从一个可以简单地制造的基本形状中得到一个紧凑的并且可以形成各种形状的承载板，该基本形状还可以简单地装配。尤其是可以以简单的方式制造复杂的并且相对较精密的柔性结构，由此又使得光源的几何配置或者布局可以变得复杂并且紧凑。因此可以特别廉价地构建出一种紧凑的发光装置。半导体光源的类型在原则上是不受限制的。半导体光源可以具有一个或者多个半导体发射极，尤其是发光二极管(LED)。这个或者这些半导体发射极可以单独地装入壳体中(单个发光二极管)，或者也可以将多个半导体发射极安装在一个共同的基板(“基座”) 上，例如通过为一个由氮化铝制造的基板装配发光二极管芯片来实现。以有利的方式，通过芯片级连接方式实现半导体发射极与基座的电连接，就像键合(引线键合；倒装芯片键合) 等等，而以有利的方式，通过像钎焊这样的传统的连接方式使基座和单个发光二极管与承载板电接触。原则上，可以在承载板或者其中一个刚性承载区域上装配一个或者多个基座。 在有多个半导体发射极时，它们可以发射相同颜色的光，例如白色，这样能够实现简单地调节亮度。但是，半导体发射极也可以至少部分地具有一种不同的光色，例如红色(R)；绿色 (G)；蓝色(B)，琥珀色㈧和/或白色(W)。由此也许可以调节光源的光色，并且可以设置一个任意的色点。尤其优选的是，不同光色的半导体发射极可以产生一种白色的混合光。作为无机发光二极管的替代或者作为补充，例如在InGaN或者AlhGaP的基础上，一般也可以使用有机发光二极管(OLED)。一般也可以使用像激光二极管这样的其他的半导体光源。刚性承载区域和柔性承载区域的材料可以相同、不同或者部分相同并且部分不同。例如，刚性承载区域和柔性承载区域可以一体化地由相同的材料制造，包括复合材料。 但是，刚性承载区域和柔性承载区域也可以具有完全不同的材料。可替换地，刚性承载区域和柔性承载区域可以具有一种或者多种相同的材料，并且区别在于是否存在一种或者多种材料。可以有利的是，这些承载区域具有电路板基板材料，尤其是玻璃纤维/树脂-复合材料，例如FR2、FR4、CEM(复合环氧材料)-1，等等。电路板材料被熟知并且非常合适，可以廉价地供大量使用，并且可以简单地被加工。优选地，电路板基板材料一体化地覆盖所有不同的承载区域。优选地，打薄包括至少一次打薄电路板基板材料。这意味着，以有利的方式，打薄总是也包含对电路板基板材料的一次打薄。同样地可以打薄另一种材料的体积，和/或其可以保持不被加工。尤其可以优选的是，被打薄的电路板基板材料的最小剩余厚度在20 μ m 禾口 50 μ m之间。可以特别有利的是，电路板材料是一种玻璃纤维/树脂复合材料，这是因为这种复合材料可以特别简单地被加工，可以层叠为多层系统，并且作为薄涂层至少对于有限次的折弯过程可以弯曲而不会破坏材料。为了可以操作方便地并且成本低廉地制造柔性承载区域，优选的是，至少一个刚性承载区域和一个与之邻接的柔性承载区域具有至少一个由电路板基板材料制造的共同的层。此外，但是也普遍地尤其可以有利的是，需要打薄的体积、尤其是电路板基板材料制造为多层的。这例如可以通过堆积或者层叠所谓的“预浸料坯”(预浸渍的纤维)实现， 尤其是长纤维强化的热固性半成品形式的预浸料坯。可以优选的是，这些承载区域具有金属层或者涂层，尤其是铜层(铜覆层)，尤其是作为外部的层或者涂层。铜层例如可以是一个含有被辗压的铜的覆盖薄膜。该层不需要完全平坦，而是例如也可以被构造用于电路布线。可以优选的是，使金属层不被打薄，而是就这点而言保持不被加工。通过金属层或者涂层可以让柔性承载区域在可塑性的变形比例很高的情况下实现弯曲，由此可以高度精确地并且层次稳定地实现弯曲。此外，在使用金属层用于布线时，让单独的印刷导线的宽度最大化，从而使被印刷导线遮盖的面积尽量大。也可以通过该金属层至少在当地帮助散热和排热。为此也让单独的印刷导线尽可能宽地设计。作为金属例如可以使用铝、铜或者这些金属的合金。承载板可以连接在至少一个散热体上，例如可以让散热体与金属的覆盖层热连接。为了使被安置在刚性承载区域上的热源(光源；驱动器等等)电连接和/或排热， 至少一个刚性承载区域可以具有至少一个穿通接触部(“通路”和/或“热通路”)。穿通接触部尤其是可以从用于热源的接触区域出发在刚性承载区域的一侧上通往散热层。该散热层尤其是可以位于另一侧(背侧或者下侧)上，并且例如由铜层(铜覆层)构成。
发光装置装备有至少一个刚柔性承载板，其中，在至少一个刚柔性承载板上安置了至少一个半导体光源。由此可以提供一个发光装置，其光源能够以成本低廉的方式紧凑地并且以多样化的配置(位置、取向等等)来布置。优选地，可以在至少一个刚性承载区域上安装有驱动器用于运行至少一个半导体光源。通往该至少一个半导体光源的电导线也在半导体光源之间并且在驱动器和电源接头之间存在，并且例如可以在一个或者多个布线层上，例如在铜层上、例如铜覆层上引导。为了特别简单地将承载板固定在发光装置上可以优选的是，刚柔性承载板在至少一个柔性承载区域上这样弯曲，从而使得该刚柔性承载板能自我承载。这样一来就可以完全地或者很大程度上省去支撑元件。为了提供在弯曲状态下稳定的、尤其是自我承载的承载板，可以特别有利的是，刚柔性承载板在至少一个柔性承载区域上弯曲成为至少部分地封闭的物体。在此，该物体不需要完全封闭。刚柔性承载板尤其是可以弯曲成为具有至少部分地封闭的外周表面的物体，例如具有成角形的、特别是四角形的或者圆形的外周表面。为了将承载板可靠地固定在发光装置中，承载区域、尤其是刚性承载区域可以固定在浇铸材料(“塑封材料”)中。为了实现特别紧凑的构造，可以在固定在浇铸材料中的刚性承载区域上安装有驱动件。可以优选的是一种发光装置，其具有一个带有至少两个刚性承载区域的刚柔性承载板，该刚性承载区域通过一个柔性承载区域相互连接，其中，至少一个刚性承载区域固定在浇铸材料中，并且另一个刚性承载区域通过柔性承载区域保持住。然后，可以简单地通过折弯至少一个柔性承载区域来设置至少一个未固定在浇铸材料中的刚性承载区域的位置。刚柔性承载板可以特别有利地和改型灯共同应用，其中，刚柔性承载板至少部分地安置在透光的灯泡中。由此可以成本较低廉地在狭小的空间上产生复杂的照明特性曲线。改型灯可以被看作为用于代替例如白炽灯的传统灯的灯，其中，至少一个半导体光源应该被安装在一个结构空间中，这个空间在例如玻璃灯泡的空间中相当于白炽灯。发光装置可以借助一种至少具有以下步骤的方法制造而成(a)制造刚性承载板；(b)通过借助打薄制造至少一个柔性承载区域从而由该刚性承载板制造一个刚柔性承载板；(c)装配至少一个刚性承载区域；(d)折弯至少一个柔性承载区域；(e)为发光装置装备该刚柔性承载板、尤其是已经弯曲的承载板。其中，步骤的顺序不需要和列举顺序一样。因此步骤(C)可以在步骤(b)之前进行。装配可以包括装配半导体光源和/或电子元件。在此，在步骤(a)中原则上可以借助所有的合适的生产方法制造承载板，尤其是借助用于制造电路板的制造方法。在步骤(b)中的打薄(或者削窄)可以借助所有的合适的进行分离的方法执行， 例如借助像铣削这样的切削法，借助像激光烧蚀这样的蚀刻法，或者借助像切割和取走这样的分割法。在步骤(e)中为发光装置装备弯曲的刚柔性承载板也可以可替换地或者额外地利用未弯曲的承载板实现，其中，承载板可以在装备好的状态下弯曲。特别优选的是一种方法，其中，制造刚性承载板的步骤包括将多个单独的层牢固连接在一起，其中，在一个设计为柔性承载区域的区域内，至少两个上下跟随的涂层或者层没有牢固连接；以及沿着两个上下跟随的、没有牢固连接的涂层去除涂层区域，由此进行打薄，从而执行制造刚柔性承载板的步骤。由此可以以有利的方式通过刻入、切入等等并且接下来取走至少一个层进行打薄，其中，该层未与相邻的层牢固连接或者说接合，例如未粘贴
或者层叠。例如可以通过以下方法实现使得至少两个上下跟随的涂层不牢固连接，S卩，在两个单独的涂层之间不设计粘附材料，和/或例如在堆叠期间或者施压之前插入无粘性的保护膜。
在以下附图中，借助实施例示意地更详尽地描述本发明。在此，为了更好的简明显示，相同的或者功能相同的元件使用相同的参考标号。图IA用剖面示图以侧面视角示出了一种刚柔性承载板；图IB用剖面示图以侧面视角示出了另一种刚柔性承载板；图IC用剖面示图以侧面视角还示出了另一种刚柔性承载板；图2用剖面示图以侧面视角再示出了另一种刚柔性承载板；图3以倾斜视角示出了从承载板上截取的一个截取部；图4A用剖面示图以侧面视角示出了另一种刚柔性承载板；图4B用剖面示图以侧面视角还示出了另一种刚柔性承载板；图5以一个已装配完毕的上侧的俯视图示出了另一个在未折弯状态下的刚柔性承载板；图6A以侧面视角示出了折弯状态下的图5中的刚柔性承载板；图6B以俯视图示出了折弯状态下的图5中的刚柔性承载板；图7示出了一个具有根据第一实施方式的刚柔性承载板的发光装置；图8示出了一个具有根据第二实施方式的刚柔性承载板的发光装置。
具体实施例方式图IA用剖面示图以侧面视角示出了一种刚柔性承载板1，它由一种玻璃纤维/树脂复合材料形式的电路板材料制造，在这里是由FR4制造。该承载板1具有一个相对较刚性的、同时更厚的承载区域2和一个相对较柔性或者可弯曲的、同时更薄的承载区域3。由于柔性承载区域3的厚度更小，因此其也至少能够折弯一次而不会使材料破损，而刚性承载区域2在材料不破损的情况下只能略微弯曲。柔性承载区域3通过以下方式制造，S卩，首先制造一个整体的、刚性的FR4材料的承载板，并且该柔性承载区域3通过铣削一个在这里用虚线表示的要去除的体积4被打薄或者削窄。柔性承载区域3的厚度在这里大约是35 μ m, 刚性承载区域2的厚度大约是210 μ m。图IB用剖面示图以侧面视角示出了另一种刚柔性承载板5，其与图IA中所示的刚柔性承载板1相反具有一个处于两个刚性承载区域2之间的柔性承载区域3。此外，在电路板材料6下方(在承载板5的背侧上)有一个为了利用印刷导线布线而构造的、用带点虚线标出的铜层或者铜涂层(铜覆层)7。优选地在与该铜层7面对的(正)面上为承载板5 装配。铜层7不被打薄。在极端情况下，可以完全蚀刻掉柔性承载区域3上的电路板基板材料。铜层可以与散热体(未示出)热连接，从而能够从承载板5排热。图IC用剖面示图以侧面视角还示出了另一种刚柔性承载板8，与图IA中所示的刚柔性承载板1相反，其具有一个处于两个柔性承载区域2之间的刚性承载区域2。图2用剖面示图以侧面视角再示出了另一种刚柔性承载板9。承载板9现在由多个以同样方式构建的、用FR4-电路板材料(尤其是预浸料坯)制造的层或者涂层Li，L2， L3，L4构成。更准确地说，刚性承载区域2由四层Li，L2，L3，L4构成，而柔性承载区域3只具有最下层Li。这样制造刚柔性承载板9，即，首先通过将层L1-L4层叠或压紧来制造一个整体的、刚性的承载板。在此，通过向被设计用于制造柔性承载区域3的平面中插入不具有粘附性的保护膜防止最下层Ll和在其上方设置的层L2之间的粘贴。接下来，将层L2至L4 的牢固相连的叠层在刚性承载区域2和柔性承载区域3之间的边界上分开，例如刻入或者切入，正如用箭头表示的那样。然后，取走在被设计用于制造柔性承载区域3的平面中的连在一起的叠层L2，L3和L4，从而只留下最下面一层Li。图3以倾斜视角示出了从一个形状复杂的承载板10上截取的一个截取部，承载板具有两个刚性承载区域2和一个柔性承载区域3。由此可以让这两个刚性承载区域2通过折弯柔性承载区域3而相对略微形成夹角。弯曲部位可以是弹性的、塑料的或者弹性塑料的。图4A用剖面示图以侧面视角示出了另一种刚柔性承载板11，它类似于由FI&i制造的承载板1，5和8，如IA至IC的构造，但是在这里具有三个刚性承载区域2，它们通过两个柔性的、更薄的承载区域3相互连接，也就是说，两个刚性承载区域2分别通过一个柔性承载区域3相连。刚性承载区域2的上侧分别装配了一个发光二极管12。为了从发光二极管12排热和/或为了实现发光二极管12的电接触，中间的刚性承载区域2例如配有穿通接触部13，其穿过刚性承载区域2从正面延伸至背侧。背侧具有一个为了电路布线而构造的铜覆盖层(铜覆层)7，并且可以与在这里未示出的散热体相连。于是，发光二极管12产生的热量可以通过导热的穿通接触部13引导给铜覆盖层7，并且有可能进一步引导给散热体。在这里这样折弯柔性承载区域3，从而使得刚性承载区域2相互平行并且在高度上彼此交错。图4B用剖面示图以侧面视角示出了另一种刚柔性承载板14，它的构造类似于图 4A中的承载板11，但是现在具有四个刚性承载区域2，它们通过三个位于其间的柔性的、更薄的承载区域3相互连接，这就是说，每两个刚性承载区域2通过一个柔性承载区域3相连。在此，由于弯曲位于其间的柔性承载区域3，最右边的刚性承载区域2相对于与之相邻的刚性承载区域2形成直角。图5以一个已装配完毕的上侧的俯视图示出了另一个在未折弯状态下的刚柔性承载板15。承载板15具有四个相互平行的刚性矩形承载区域2a，它们通过它们的较长一侧分别借助一个相对较细长的柔性承载区域3a相连。在其中一个刚性承载区域加的较短一侧，一个基本上为矩形的刚性承载区域2b通过一个细长的柔性承载区域北连接。在较大的矩形刚性承载区域加分别装配十个发光二极管时，较小的、矩形刚性承载区域2b只装配四个发光二极管12。相邻的承载区域h，2b可以通过折弯这些分别连接的承载区域3a 或者北相对形成例如90°的夹角。
图6A以侧面视角示出了折弯状态下的图5中的刚柔性承载板15，面向其中一个较大的矩形刚性承载区域加。刚柔性承载板15在细长的柔性承载区域3a，北上分别弯曲 90°，从而使刚性承载区域加，2b的上侧连同装配在其上的发光二极管12指向外部。由此得到方形的承载板15，其具有在下侧的小的敞开的侧面，而与之相对置的上面的小的侧面基本上被小的刚性承载区域2b所封闭，就像在图6B中在弯曲的承载板15或者承载区域2b 的俯视图中所示的那样。在此，可以忽略柔性承载区域3a，3b的延展，它们是方形的边棱区域。可以准备不被柔性承载区域3a，;3b封闭的边棱，例如以粘合的方式，这进一步提高了承载板15的牢固性。方形的弯曲承载板15是自我承载的，并且例如可以被放置在敞开的下侧上，而不会改变其形状。图7示出了改型灯16形式的发光装置，具有图6中的弯曲的刚柔性承载板15。该承载板15利用它的敞开的下侧竖立在盘状的保持件17上，并且例如粘贴在该保持件上。由于该承载板15具有自我承载的构造，所以它不需要进一步被支撑。在保持件17上也放置了透光的(透明的或者优选地为不透明的)灯泡18。保持件17还固定在例如由金属片构成的保持件容纳部19中，该保持件容纳部又安置在灯座20上，尤其是安置在像爱迪生灯座那样的白炽灯灯座上。从灯座20出发，电导线21引导向承载板15用于为它供应能量或者用于为发光二极管12供应能量。保持件17在这里设计为驱动器电路板，在其上装配至少一个驱动器22用于控制连接在灯座20和承载板15之间的发光二极管12。代替传统的白炽灯可以使用改型灯16，并且在此不超出或者不显著超出传统白炽灯的外部轮廓。图8示出了改型灯23形式的发光装置，其装备了图IB中的刚柔性承载板5。在此，其中一个刚性承载区域2垂直竖立地固定在填充有保持件容纳部19的浇铸材料M中。 在固定在浇铸材料M中的承载区域2上这样布置驱动器22，从而使其被浇铸材料M包围。 此外，另一个刚性承载区域2形成90°的夹角，从而使得发光二极管12朝向上方。通过相应地折弯柔性承载区域3实现设定这两个刚性承载区域2相互之间的夹角。不言而喻地，本发明不局限于所示实施例。所以说在各个实施例中所示的特征也可以组合起来。所以在多层构造的情况下，承载板也具有至少一个布线层，该布线层布置在由电路板基板材料制造的两个电绝缘层之间。参考标号表
1刚柔性承载板2刚性承载区域
2a刚性承载区域2b刚性承载区域
3柔性承载区域3a柔性承载区域
3b柔性承载区域4要去除的体积
5刚柔性承载板6电路板材料
7外侧的铜层8刚柔性承载板
9刚柔性承载板10刚柔性承载板
11刚柔性承载板12发光二极管
13穿通接触部14刚柔性承载板
15刚柔性承载板16改型灯
17保持件18灯泡
19保持件容纳部20灯座
21电导线 22驱动器 23改型灯 24浇铸材料Ll承载板的最下层 L2承载板的层L3承载板的层 L4承载板的最上层
权利要求
1.一种用于至少一个半导体光源(12)的刚柔性承载板(1 ；5 ；8-11 ；14-15)，所述刚柔性承载板具有至少一个用于固定至少一个所述半导体光源(12)的刚性承载区域O ；2a ； 2b)和一个柔性承载区域(3 ；3a ；北)，其中，通过打薄一个刚性承载区域制造所述柔性承载区域(3 ；3a ；3b)。
2.根据权利要求1所述的刚柔性承载板(1；5 ；8-11 ； 14-15)，其中，所述承载区域(2， 3 ；2a, 2b, 3a, 3b)具有电路板基板材料、尤其是玻璃纤维/树脂-复合材料，其中，所述打薄包括打薄所述电路板基板材料。
3.根据权利要求2所述的刚柔性承载板(1；5 ；8-11 ；14-15)，其中，至少一个所述刚性承载区域O ；2a ；2b)和一个与所述刚性承载区域邻接的所述柔性承载区域(3 ；3a ；3b)具有至少一个由所述电路板基板材料制造的共同的层(Li)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的刚柔性承载板(5;11)，其中，至少两个所述承载区域具有一个共同的铜层(7)、尤其是外置的铜层。
5.根据前述权利要求中任一项所述的刚柔性承载板(11)，其中，至少一个所述刚性承载区域( 具有至少一个穿通接触部(13)。
6.一种发光装置(16 ;23)、尤其是灯，具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的刚柔性承载板(1 ；5 ；8-11 ；14-15)，其中，在至少一个所述刚柔性承载板(1 ；5 ；8-11 ； 14-15)上安装有至少一个半导体光源(12)。
7.根据权利要求6所述的发光装置(16；23)，其中，在至少一个刚性承载区域(2)上安装有驱动器02)用于运行至少一个所述半导体光源(12)。
8.根据权利要求6或7所述的发光装置(23)，其中，所述刚柔性承载板(5)在至少一个柔性承载区域C3)上这样弯曲，从而使得所述刚柔性承载板能自我承载。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的发光装置(16)，其中，所述刚柔性承载板(15) 在至少一个柔性承载区域(23a，3b)上弯曲成为至少部分地封闭的物体，尤其是成为具有至少部分地封闭的外周表面的物体。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的发光装置，具有一个带有至少两个刚性承载区域O)的刚柔性承载板(5)，所述刚性承载区域通过一个柔性承载区域C3)相互连接，其中，至少一个刚性承载区域O)固定在浇铸材料04)中，并且另一个刚性承载区域 (2)通过所述柔性承载区域( 保持住。
11.根据权利要求10所述的发光装置(23)，其中，在固定在所述浇铸材料04)中的所述刚性承载区域(2)上安装有驱动件02)。
12.根据权利要求6至11中任一项所述的发光装置(16；23)，尤其是改型灯，其中，所述弯曲的刚柔性承载板(16 ；23)至少部分地安置在透光的灯泡(18)中。
13.一种用于制造根据权利要求6至12中任一项所述的发光装置(16 ；23)的方法，其中，所述方法至少具有以下步骤-制造刚性承载板；-通过借助打薄制造至少一个柔性承载区域C3)从而由所述刚性承载板制造一个刚柔性承载板(1 ；5 ；8-11 ；14-15)；-装配至少一个刚性承载区域O)；-折弯至少一个柔性承载区域(3)；-为所述发光装置(16 ；23)装备所述刚柔性承载板(5 ；15)。
14.根据权利要求13所述的方法，其中-制造所述刚性承载板的步骤包括牢固连接多个单层(L1-L4)，其中，在一个设计为柔性承载区域(3)的区域中，至少两个上下跟随的涂层或者层没有牢固连接；-沿着所述两个上下跟随的、没有牢固连接的涂层(Li ；L2)去除涂层区域(L2-L4)，由此进行打薄，从而执行制造所述刚柔性承载板(9)的步骤。
全文摘要
一种用于固定至少一个半导体光源(12)的刚柔性承载板(1)，该刚柔性承载板具有至少一个用于固定该至少一个半导体光源(12)的刚性承载区域和一个柔性承载区域(3)，其中，通过打薄一个刚性承载区域制造该柔性承载区域(3)。发光装置(16)装备有至少一个刚柔性承载板(15)，其中在至少一个刚柔性承载板上安装有至少一个半导体光源。
文档编号F21K99/00GK102318449SQ201080008133
公开日2012年1月11日 申请日期2010年1月27日 优先权日2009年2月17日
发明者托马斯·普罗伊施勒 申请人:欧司朗有限公司