具有母线和互连器的柔性光引擎的制作方法

本公开涉及一种柔性光引擎，所述柔性光引擎具有层压在柔性聚合物衬底上的led回路，所述柔性光引擎特别是使用在一般性照明应用中。

背景技术：

申请人的受让人的如下柔性衬底条led光引擎是已知的，并且各自以它们的全部内容被并入，就像在本文中被完整阐述一样：专利公开us2015/0129909（speer等人）以及us2015/0092413（li等人）。

专利公开us2012/0241806（kim）也是已知的，在其中的图9处所描述的实施例处示出了由fr4形成的基层、粘合的铜箔层以及外绝缘层。us2012/0241806（kim）中的回路被理解为由常规平版印刷过程来形成。此类过程使用由胶合物保持到fr4材料的铜箔以形成铜包覆衬底（即，不需要绝缘膜层来将铜箔层保持就位），铜包覆衬底随后在浴（bath）中被蚀刻以将铜从不需要迹线的地方移除，因此需要制作昂贵的掩模，需要进行批量处理，并且需要使用不便利的蚀刻材料。

如下内容还已知在美国专利8,314,566（steele）、5,178,685（borenstein）、5,151,386(bottari)、专利公开2008/0295327(aeling)、us2015/0092429(speer)、2015/0129899(speer)、2008/0191220(daniels)中。

技术实现要素：

在本公开的至少一个实施例中，提供了一种卷对卷制造用于柔性光引擎的回路的方法，所述方法包括：从第一卷提供电绝缘柔性下层压板12；从第二卷提供电绝缘柔性上层压板14；将电传导第一和第二含金属母线20、22形成在下和上层压板12、14中的至少一者上的单个传导层中；将电传导互连器30形成在第一和第二含金属母线20、22中的每一者上的多个位置处；从第三卷提供含金属条40；将含金属条40设置在下和上层压板12、14中的至少一者上的单个传导层中；经由互连器30将含金属条40在第一含金属母线20的多个互连器位置处连接到第一含金属母线20；经由互连器30将含金属条40在第二含金属母线22的多个电互连器位置处连接到第二含金属母线22；通过将下层压板12与上层压板14层压而使含金属条40保持在下层压板12和上层压板14之间，借此所述层压也将第一和第二含金属母线20、22设置在下层压板12和上层压板14之间；将上层压板14穿透，其中，上层压板14的穿孔16与含金属条40的暴露部分42配准；将含金属条40的暴露部分42穿透，由此限定多个含金属接触部50；将上层压板14的每个穿孔16内的led封装件60联接到由含金属条40的暴露部分42提供的含金属接触部50，由此在第一和第二含金属母线20、22之间限定多个并联的串联连接的led串64；以及将柔性光引擎10卷绕到第四卷上。

在至少一个实施例中，所述方法还可以包括：将含金属条40的暴露部分42穿透限定了多个含金属导体48，其每个具有两个各自的含金属接触部50，每个含金属导体48在上层压板14的相邻穿孔16之间延伸。

在至少一个实施例中，所述方法还可以包括：使下和上层压板12、14沿主纵向方向l对准；其中，第一和第二含金属母线20、22形成为沿主纵向方向l延伸；并且其中，含金属条40被设置成沿主纵向方向l延伸。

在本公开的至少一个实施例中，可以提供一种柔性光引擎10，所述柔性光引擎10包括：电绝缘柔性下层压板12；电绝缘经穿透的柔性上层压板14；第一含金属母线20和第二含金属母线22，第一含金属母线20和第二含金属母线22被设置在下层压板12和上层压板14之间的单个传导层中，第一含金属母线20和第二含金属母线22是电传导的；多个电传导含金属导体48，多个电传导含金属导体48被设置在下层压板12和上层压板14之间的单个传导层中，并且沿宽度方向w横向地设置在第一含金属母线20和第二含金属母线22之间；其中，每个含金属导体48限定两个含金属接触部50，每个含金属导体48的两个含金属接触部50暴露成与经穿透的上层压板14中的相邻穿孔16配准；其中，第一和第二含金属母线20、22中的每一者还包括相应的至少两个互连器30，并且其中，含金属导体48连接到相应的互连器30以限定至少两个串联回路70，并且能够并联连接在第一和第二含金属母线20、22之间，其中，至少两个串联回路70中的每个包括多个含金属导体48的子集；以及多个表面安装发光二极管（led）60，多个表面安装发光二极管（led）60附接到含金属接触部48，限定至少两个串联led串64，并且并联连接在第一和第二含金属母线20、22之间，每个所述led串64包括多个led60。

附图说明

通过结合附图参考本文中所描述的实施例的如下描述，将会更加明白并更好地理解本公开的上述和其他的特征以及实现它们的方式，在附图中：

图1是根据本公开的用于柔性光引擎的下层压板的平面视图；

图2是在第一和第二母线（包括互连器）被设置在下层压板上之后的下层压板的平面视图；

图3是可以被用于互连器的零欧姆跨接器的透视图；

图4是在电传导可流动结合组合物被设置在下层压板上，特别是被设置在互连器上之后的下层压板的平面视图；

图5是在长形含金属导体被设置在下层压板上，特别是被设置在电传导可流动结合组合物和互连器之上之后的下层压板的平面视图；

图6是用于柔性光引擎的经穿透的上层压板的平面视图；

图7是在上层压板已经被设置在下层压板之上并且与下层压板层压之后的下和上层压板的平面视图，第一和第二母线、互连器、电传导可流动结合组合物以及长形含金属导体被设置在下和上层压板之间；

图8是在对上层压板穿孔内的含金属导体进行穿透之后的图7的层压结构的平面视图；以及

图9是在添加发光二极管（led）以形成根据本公开的柔性光引擎之后的图8的层压结构的平面视图。

具体实施方式

可以领会到的是，本公开不局限于其对阐述在如下描述中或图示在附图中的部件的布置结构和构造的细节的应用。本文中的实施例可以能够以各种方式被实践或被实施。此外，可以领会到的是，本文中所使用的措辞和术语是出于描述的目的，并且如本领域技术人员所可理解的那样，不应被认为是限制性的。

现在参考图1-9，并且更具体地参考图9，这里示出了根据本公开的柔性光引擎10。

来看图1和6，柔性光引擎10包括长形电绝缘柔性下层压板12（图1）以及长形电绝缘柔性上层压板14（图6）。下层压板12和上层压板14可以各自具有多达0.007英寸（0.178mm）的厚度。在一个示例性实施例中，下层压板12以及上层压板14可以各自由聚对苯二甲酸乙二醇酯形成并且可以各自具有0.005英寸（0.127mm）的厚度。下层压板12和上层压板14可以特别地具有相同的厚度。

下层压板12和上层压板14可以形成为塑料（例如热塑性聚酯）的长形条，其可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）和聚萘二甲酸乙二醇酯（pen）中的至少一者，可以本质上由聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）和聚萘二甲酸乙二醇酯（pen）中的至少一者组成，或者可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）和聚萘二甲酸乙二醇酯（pen）中的至少一者组成，其优选地为白色。下层压板12和上层压板14可以特别地由相同的塑料组合物形成。

下层压板12和上层压板14关于主纵向方向l和宽度方向w（其横向于主纵向方向l）是共同延伸的。下层压板12可以从板材料的第一卷获得，而上层压板14从板材料的第二卷获得，其特别是作为用于柔性光引擎10的回路的卷对卷制造的一部分。相较于下层压板12，上层压板14包括多个穿孔16、18，多个穿孔16、18被布置成单行。如本文中所说明的，穿孔16将会被发光二极管封装件60占据。然而，穿孔18没有像穿孔16那样被发光二极管封装件60占据，穿孔18被示出为小于穿孔16并且每八个穿孔出现一次。

参考图2，第一电传导含金属母线20和第二电传导含金属母线22被设置在下层压板12上的单个传导层中，第一电传导含金属母线20和第二电传导含金属母线22各自包括相应的长形条24、26，并且形成为与下层压板12的纵向方向l平行地延伸。第一和第二母线20、22可以特别地由预制/预成形的含金属导体形成，例如含金属排线（ribbon）、含金属带、和/或金属丝中的至少一者。第一电传导含金属母线20和第二电传导含金属母线22还可以通过印制或以其他方式施加电传导（有机）墨而就地形成。应理解的是，适合的电传导含金属导体可以包括金属，可以本质上由金属组成，或者可以由金属组成。如本领域中已知的那样，优选的铜导体（例如铜排线）可以具有约400w/m·k的导热率，然而这不是限制值。

如还在图2中示出的，多个（至少两个）电传导互连器30沿着第一和第二母线20、22的纵向方向l被布置在多个间隔的位置处。如所示，第一母线20的互连器30沿朝着第二母线22的方向延伸，并且类似地，第二母线22的互连器30沿朝着第一母线20的方向延伸。

互连器30可以通过印制或以其他方式施加电传导（有机）墨而就地形成，电传导（有机）墨可以被理解为一种墨，其包含分散在非传导液体（可干燥）的载体中的电传导颗粒。此类墨可以包括银和/或铜颗粒。

示例性电传导墨可以是来自intrinsiqmaterials（法保罗夫，英国）的纳米铜传导墨，其可以被使用在来自precisionvarionicinternational（斯温顿，英国）的高分辨率静电式墨喷射器（highresolutionelectrostaticinkjet,esjet）中。

另一示例性电传导墨可以是单一成分，即来自creativematerials（艾尔，麻塞诸塞州）的耐溶剂墨，例如产品no.118-09c，其可以被理解为银墨。

另一示例性电传导墨可以是来自spraylatcorporationelectronicmaterialsgroup（弗农山，纽约）的可丝网印制热塑性聚合物厚膜银墨，例如产品no.xcsd-006。

在另外的实施例中，如图3中所示，互连器30可以由表面安装的含金属跨接器形成，其可以是由铜排线形成的零欧姆跨接器。例如，零欧姆跨接器（最大0.0002欧姆）可以是来自vishayintertechnology（马尔文，宾夕法尼亚州）的实心铜条表面安装电阻器。零欧姆跨接器可以具有在0.060至0.250英寸（1.52至6.35mm）范围内的长度x、0.030至0.125英寸（0.76至3.18mm）的宽度y、以及0.013至0.025英寸（0.330至0.635mm）的高度h、以及0.015至0.030英寸（0.381至0.762mm）的厚度t。

在某些实施例中，将用于第一和第二母线20、22的预制材料与用于互连器30的就地形成的材料结合使用的前述构造可以被理解成提供用于电通路的“混合式”构造，这给出某些优点。例如，用于第一和第二母线20、22的预制电传导含金属导体可以提供高的导热率和热量耗散，而用于互连器30的印制的填充有电传导金属颗粒的就地固化的液体可以关于其形成提供低成本和制造灵活性。

应理解的是，虽然第一母线20和第二母线22被示出为被设置在下层压板12上的单个传导层中，但是第一母线20和第二母线22可以被设置在下层压板12和上层压板14中的至少一者上。

现在参考图4，在第一和第二母线20、22（包括互连器30）形成之后，电传导可流动结合组合物的珠36可以被施加在每个互连器30的终端处。在某些实施例中，可流动结合组合物的珠36可以由填充有电传导金属的环氧树脂形成，例如由填充有银的环氧树脂形成。替代地，电传导可流动结合组合物的珠36可以由电传导金属焊料形成，例如由铋-锡（bi-sn）焊料形成。

其后，如图5中所示，电传导含金属条40，特别是来自第三卷的电传导含金属条40，被设置在第一和第二母线20、22中的每一者的单个传导层中，特别地被设置在互连器30处。如所示，含金属条40与下层压板12的纵向方向l平行地延伸，并且与第一和第二母线20、22平行地延伸。类似于第一和第二母线20、22，含金属条40可以特别地由预制/预成形的含金属导体形成，例如由含金属排线、含金属带、和/或金属丝中的至少一者形成。应理解的是，适合的电传导含金属导体可以包括金属，可以本质上由金属组成，或者可以由金属组成。如本领域已知的那样，优选的铜导体（例如铜排线）可以具有约400w/m·k的导热率，然而这不是限制值。

更具体地，含金属条40经由第一和第二母线20、22的多个间隔位置的互连器30来连接到第一和第二母线20、22中的每一者，特别是利用施加在互连器30中的每个的终端处的电传导可流动结合组合物的珠36。

现在参考图6和7，经穿透的上层压板14可以沿纵向方向l被设置在下层压板12之上并且与下层压板12对准，并且其后与下层压板12层压成使得含金属条40、第一和第二母线20、22以及互连器30被保持在下层压板12和上层压板14之间。

如果施加在互连器30中的每个的终端处的可流动结合组合物的珠36由电传导环氧树脂形成，则将下层压板12与上层压板14层压的热量可以被用于使所施加的电传导环氧树脂固化。在此类情况下，应理解的是，当将电传导环氧树脂施加在互连器30中的每个的终端处时，互连器30中的每个被定位在含金属条40以及第一和第二母线20、22中的一者之间。

如由图7所示，上层压板14的穿孔16、18与含金属条40的部分42配准,使得含金属条部分42得以暴露。这可以利用如本领域中已知的“配准层压”过程来形成。应理解的是，虽然制造过程已经在上面被描述为上层压板14在与下层压板12层压之前被穿透以具有穿孔16、18，但是上层压板14中的穿孔16、18可以在将上层压板14与下层压板12层压之后形成，例如利用激光来形成。

其后，如图8中所示，含金属条40的在上层压板14的穿孔16、18内的暴露部分42也被穿透以移除暴露部分42的中间区段，由此在每个穿孔16、18内限定多个暴露的电传导含金属接触部50。

此外，将含金属条40的暴露部分42穿透限定了多个含金属导体48，多个含金属导体48沿纵向方向l延伸，每个含金属导体48在其相对的纵向端部处提供含金属接触部50中的两个，特别地，含金属导体48在下层压板12和上层压板14中间在上层压板14的相邻穿孔16之间延伸。

以上述方式并且利用上述布置结构，如由图8所示，多个电传导含金属导体48以及第一和第二母线20、22被设置在下层压板12和上层压板14之间的单个传导层中。

应理解的是，关于将多个电传导含金属导体48以及第一和第二母线20、22设置在下层压板12和上层压板14之间的单个传导层之间，该单个层优选地在该层和下层压板12之间以及在该层和上层压板14之间没有任何居间层。也就是说，多个电传导含金属导体48以及第一和第二母线20、22以没有任何居间层的方式与下和上层压板12、14紧邻。这被理解为如果例如第一母线20形成在下层压板12上，第二母线22形成在上层压板14上，或者第一和第二母线20、22二者形成在同一层压板12或14上，则当最终组装时导致在下和上层压板12、14之间的“单个层”。

继续来看图8，多个含金属导体48沿宽度方向w横向地设置在第一母线20和第二母线22之间。通过设置在下层压板12和上层压板14之间，含金属导体48在不需要粘合剂的情况下被下和上层压板12、14的挤压力夹持在适当位置，在相邻的穿孔16之间延伸。

而且，如所示，每个含金属导体48的两个含金属接触部50被暴露成与经穿透的上层压板14中的相邻穿孔16配准。

如图9中所示，在上层压板14的每个穿孔16中，表面安装发光二级管（led）封装件60被联接到由含金属导体48的暴露部分42提供的含金属接触部50中的每个。在形成柔性光引擎10之后，其可以随后被卷绕到第四卷上。

应理解的是，本文中所公开的方法可以操作为连续的、所谓的卷对卷过程，其在长度方面受到用于下和上板12、14的原料聚合物膜的长度或用于含金属条48的金属排线的长度的限制，并且本文中所公开的方法通常能够以每分钟300英尺来操作。

在附接有led封装件60的情况下，多个并联的led串64被提供在第一和第二母线20、22之间，串联连接。更具体地，如所示，含金属导体48连接到相应的互连器30以限定至少两个串联回路70（在单行中），并且能够并联连接在第一和第二母线20、22之间，其中，至少两个串联回路70中的每个包括多个含金属导体48的子集。如此，附接到含金属接触部48的多个led60限定至少两个串联led串64并且并联连接在第一和第二母线20、22之间，每个led串64包括多个led60。

如上面所阐述的，将用于第一和第二母线20、22的预制材料（例如铜排线）与用于互连器30的就地形成的材料（例如印制的传导墨）结合使用的使用方式可以被理解成提供用于电通路的“混合式”构造，其给出某些优点。例如，用于第一和第二母线20、22的预制电传导含金属导体可以提供高的导热率和热量耗散，而用于互连器30的印制的填充有电传导金属颗粒的就地固化的液体可以关于其形成提供低成本和制造灵活性。如下面更详细地说明的，这对于led管灯而言会是特别有利的。

可以用led改装管灯来替换常规荧光管灯以消除与容纳在荧光灯内的水银有关的有毒废物并且降低功率消耗。这样做时，48英寸led改装管灯（例如t8、t10、t12）例如可以利用在灯内串联接线成单行的led条。

作为示例，考虑具有串联连接的24个led的pet上的2英尺长（61cm）回路。在使用铜排线的含金属条40的情况下，可以预期的是，回路上的电压降会是约72伏（每个led3伏）。由于铜排线含金属条的高的导热率和热量耗散，24个led的输出可以预期是约450流明，每个led的结点温度（junctiontemperature）在50ma时仅为约50℃。已知将结点温度维持在50℃或低于50℃对于维持典型中等功率led的寿命是重要的。

虽然铜排线的使用提供了高的导热率和热量耗散，但是铜排线的使用也是相对昂贵的。替代地，为了降低成本并且提高制造灵活性，可以使用电传导墨来印制含金属条40。然而，在此类构造的情况下，由于印制墨含金属条与铜排线相比较低的导热率，结点温度将会预期为在50ma时升高到80℃，这将会降低led的寿命并且将输出效率减小至约420流明。

然而，通过采用如下的“混合式”结构：（1）铜排线用于第一和第二母线20、22和含金属条40；连同（2）印制的传导含金属墨用于互连器30，特别是结合多个并联的串联连接的led串64，可以实现热传导、热量耗散、制造灵活性、制造成本以及照明性能之间的平衡，特别是包括在50ma时将结点温度维持在50℃或低于50℃并且提供高的照明效率。在某种程度上，这可以通过形成并联的三个具有八个led的串来实现，电压被降低到24伏。

虽然已经描述了本公开的优选实施例，但应理解的是，可在其内作出各种改变、调整和修改，而不偏离本公开的精神和所附权利要求的范围。因此，不应该参考上面的描述来确定本公开的范围，而是应该参考所附权利要求连同它们的等同物的全部范围来确定本公开的范围。此外，应理解的是，所附权利要求不必然包括本申请人有资格要求的本公开的最广范围或本公开可以借以被保护的唯一方式，或者应理解的是，所有所阐述的特征是必须的。

附图标记列表

10柔性光引擎

12下层压板

14上层压板

16穿孔

20第一母线

22第二母线

24第一母线长形条

26第二母线长形条

30互连器

36电传导结合组合物

40含金属条

42含金属条的暴露部分

48含金属导体

50含金属接触部

60led封装件

64led串

70串联回路

72单行

l柔性光引擎的长度方向

w柔性光引擎的宽度方向。