用于制造基于印刷电子技术的印刷电路板组件的方法以及印刷电路板组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种用于制造基于印刷电子技术的印刷电路板组件的方法。本公开还涉及一种印刷电路板组件，特别地用于固态发光(SSL)器件。
【背景技术】
[0002]印刷电子技术是用于在基板上创建电气器件的一套印刷方法。本技术已经普遍地用于产生多个电气模块并且被视为新兴领域，其保证了电子子模块的急剧的成本降低，而同时设定了针对进一步的集成和新设计解决方案的新颖且具有潜力的方向。
[0003]以与传统印刷相似的方式，印刷电子技术涉及将墨水层的一个施加在另一个的顶部上。可以采用几乎所有的适于在材料上限定图案的工业印刷方法。典型地，使用诸如丝网印刷、苯胺印刷、凹版印刷、平版胶印以及喷墨的标准印刷设备或其他低成本设备。
[0004]印刷电子技术的应用的重要领域是SSL器件的领域。US 2013/0082298公开了一种安置在基板上并且利用印刷导体进行连接的LED裸片。基板具有施加到其一个或多个侧的粘合剂。
[0005]US 2011/0154661 A1公开了一种制备印刷电路板的方法，其通过喷墨印刷顺序地将包含导体的第一墨水应用在基板上以及将包含绝缘体的第二墨水应用在围绕导电性图案的基板之上从而形成印刷电路板，将元件安装在印刷电路板上使得元件的电极接触导电层并且在高温固化导电层。
[0006]可以识别出针对印刷电子技术领域内的进一步的发展的多个方向。例如，希望找到新的墨水和基板材料，其允许更为有效的制造过程或者允许在应用中提供新的特征。
【发明内容】
[0007]本公开的大致目的在于提供一种用于制造基于印刷电子技术的印刷电路板组件的改善或是代替的方法。特别的目的包括提供一种用于诸如LED光源、LED灯以及LED灯具的SSL器件的改善或是代替的方法。
[0008]本发明由独立权利要求进行限定。在从属权利要求、说明书和附图中列举出了实施例。
[0009]根据第一方面，提供了一种用于制造印刷电路板组件的方法。该方法包括下面步骤:提供基板，将电路图案印刷在基板上由此形成未固化导电材料的底部层以及绝缘材料的顶部层，布置具有至少一个电气连接部分的至少一个电子部件在电路图案的顶部层上，该至少一个电子部件的至少一个电气连接部分形成与包括未固化的导电材料的底部层的至少一个电气连接，并且在将所述至少一个电气部件布置在未固化的导电材料上之后，固化导电材料。
[0010]通过这种方法，固化的导电材料提供了电气连接以及电子部件的机械固定。由于不需要通过焊接或利用粘合剂或机械紧固件将电子部件固定到基板，由此降低了制造步骤的数目。这使得更为简单并且更为经济的制造工艺变得可能。此外，在电子部件和基板之间的接口的数目可以得到降低，其可能导致增加的热传导性从而允许热经由基板从电子部件更为有效地去除。
[0011]基板可以例如是塑料薄膜或诸如钢板或铝板的金属板。基板可以包括绝缘材料。基板可以为透明或不透明的，并且其可以为柔软或硬性的。可以使用多个基板材料的事实进一步增加了基板的可能用处。例如，基板可以是灯具的壳体的一部分并且/或提供SSL器件的冷却。基板可以是诸如在FR1基板上的铝膜的叠层。基板可以是薄膜，类似于塑料薄膜或铝膜，其具有粘合剂层从而基板可以层叠在另一个基板之上或是层叠在灯具壳体的部分上。基板可以是诸如白色涂漆金属板或膜、或覆盖有绝缘层的金属板或膜的叠层。采用金属板或膜的形式的基板优选地覆盖有可以应对高固化温度的绝缘层从而在导电材料被印刷之后对其进行固化，例如Si02、SiN3或聚酰胺层。导电材料的更高的固化温度可以导致增加的导电路径的传导性，其可以允许提供更薄或更小的导电路径。由于需要较少的导电材料，这反过来又降低了印刷电路板组件的成本。
[0012]至少一个电子部件可以包括SSL裸片，其可以包括例如半导体发光二极管、有机发光二极管、聚合物发光二极管以及/或激光二极管。至少一个电子部件具有提供到导电材料的一个或多个电气接口的一个或多个电气连接部分。
[0013]导电材料可以是包括在固化后形成绝缘体的绝缘材料的复合物的一个部分。该复合物可以是在印刷后形成了层的悬浮物。绝缘材料可以帮助将至少一个电子部件机械地固定到基板。使用具有不同属性的材料的复合物扩大了制造良好地适于特定应用的印刷电路板的可能性。
[0014]在印刷之后，复合物中的材料形成基本上平行于基板平面的至少两个层。这些层在垂直于基板平面的方向上定位于彼此顶部上。所述至少两个层包括导电层和绝缘层。底部层形成所述至少一个电气连接。通过提供这种层，印刷电路板可以更好地适于在特定应用中的使用。例如，绝缘层可以遮盖形成所述至少一个电气连接的层，由此提供可以帮助印刷电路板组件的可靠性的增加以及/或使得满足特定法定要求的电气安全性屏障。安全性屏障的提供可以帮助降低短路的风险并且由此有助于在灯具中使用非隔离的驱动器。
[0015]所述至少两个层可以提供镜面反射和漫反射中的一个。为了这个目的，复合物可以包括透明光折射颗粒和光反射颗粒中的一种。这种颗粒可以包含在由此用作主体材料的一个或多个复合物材料内。例如，第二材料可以是主体材料。透明光折射颗粒具有与相对应的主体材料不同的折射率。光反射颗粒可以是镜面反射或漫反射。
[0016]在所述至少两个层之间可以存在排斥力。这种力可以帮助将一个或多个电子部件固定到基板并且/或者增加复合物根据印刷后所希望的顺序形成层的可能性。这种力的结果可以是例如形成电气连接的层的底部层被推向基板以及/或电子部件的电气连接部分。这种力可以导致例如绝缘层的顶部层被推离基板和/或电子部件的电气连接部分。
[0017]形成电气连接和绝缘层的层可以彼此相排斥。例如，形成电气连接的导电层以及基板可以是亲水的，而绝缘层为疏水的。通过这种配置，导电层可以形成在基板上而绝缘层可以被推向顶部，遮盖住导电路径。另一种变化是绝缘层和基板是疏水的并且导电层为亲水的。通过这种配置，绝缘层可以形成在基板上，其可以是金属基板，并且导电层可以形成在绝缘体层的顶部上从而绝缘体层提供了导电路径和金属基板之间的电气绝缘。
[0018]可以利用丝网印刷技术或喷墨印刷技术将电路图案印刷在基板上。利用捡拾-放置机器将至少一个电子部件布置在印刷电路图案上。这些都是有效并且适宜的用于制造印刷电路板组件的方法，并且其特别地适于本发明。
[0019]为了改善制造工艺和/或得到的印刷电路板组件，所述复合物可以包括添加剂。例如，第二材料可以包括形式为胶体(colloid)的添加剂。进一步，上面所描述的制造方法可以包括一个步骤，其中提供诸如粘合剂、螺钉、夹具以及/或焊料的附加机械固定从而帮助将电子部件固定到基板。
[0020]可以根据上面的描述来制造印刷电路板组件。这种印刷电路板组件的导电材料同时提供了至少一个电子部件的机械固定和电气连接。复合物的所有或一些其他部分可以帮助将至少一个电子部件机械地固定到基板。
[0021]根据第二方面，提供了一种印刷电路板组件，其包括基板，印刷的导电材料的底部层和绝缘材料的顶部层，以及布置在顶部层上的具有至少一个电气连接部分的至少一个电子部件，其中所述至少一个电子部件的电气连接部分形成与导电材料的底部层的至少一个电气连接。通过这种配置，至少一个电子部件通过印刷的导电材料机械固定到基板。由于不再需要提供附加的紧固件，可以通过有效且经济的过程来制造这种印刷电路板。至少一个电子部件可以包括SSL裸片，诸如半导体发光二极管、有机发光二极管、聚合物发光二极管以及激光二极管中的一种。
[0022]注意到本发明涉及记载在权利要求中的特征的所有可能的组合。
【附图说明】
[0023]现在将参照示出了本发明实施例的附图更为详细地描述本发明的这些和其他方面。
[0024]图1为印刷电路板组件的示意性侧视图。
[0025]图2为用于制造印刷电路板组件的方法的流程图。
[0026]图3a-图3c为图2中描述的方法的一些步骤的示意性描述。
[0027]如在图中所描述的，为了描述性的目的，层和区域的尺寸被放大，并由此被提供用于描述本发明实施例的大致结构。相同的参考标号始终指代相同的元素。
【具体实施方式】
[0028]下面将参照附图更为全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的当前优选实施例。然而，本发明可以实施为许多不同的形式并且不应当被解释为限于这里所列举出的实施例；相反，这些实施例被提供用于完全性和完整性，并且将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。
[0029]图1示出了用于诸如LED光引擎、LED灯和LED灯具的SSL器件以及其他电子产品和/或子组件的印刷电路板组件1的示意性侧视图。印刷电路板组件1具有基板2，其可以是透明的或不透明的。可以使用柔软的和硬性的基板2二者。基板2可以是层叠的结构。基板2可以例如用玻璃、陶瓷、钢铁、铝、塑料、木材、纸板或纸制成。基板2可以是例如用钢铁或铝制成的板或膜。基板2可以是FR1板或类似。基板2可以包括电气绝缘的材料3，诸如Si02层、SiN3层以及/或聚合物层。电气绝缘材料可以是层叠的膜或带。例如，基板2可以是遮盖有PET膜的金属板、遮盖有Si02层的铝膜或者白色涂漆金属板。
[0030]例如通过包括丝网印刷或喷墨印刷的方法在基板2上布置至少两个层4a、4b。图1中所示出的实施例具有两个层4a、4b，其中底部层4a为导电材料7的层并且顶部层4b为第二材料8的层。导电材料7的层4a在基板2上形成导电电路。第二材料8的层4b可以是绝缘的，由此提供电气安全性屏障。第二材料8的层4b可以提供保护性屏障从而防止层4a被例如水的大气污染物腐蚀。如果层4a、层4b已经被丝网印刷，其组合的厚度典型地约为20 μ m或更少，虽然有可能具有更厚的层。如果层4a、层4b已经利用喷墨技术被印刷，其组合的厚度典型地约为3 μ m或更少。导电材料7可以从包括Ag、Cu以及Ag和Cu的导电混合物的群组中选择。第二材料8可以从由丙烯酸酯、聚氨酯、聚酰亚胺、三聚氰胺树脂和三聚氰胺甲醛构成的群组中选择。两个层4a和4b可以彼此相排斥。
[0031]印刷电路组件1具有至少一个电子部件5，其通过导电材料7的层4a固定到基板
2。在图1中示出了三个电子部件5。第二材料8的层4b可以帮助将电子部件5机械地固定到基板2。