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CN113796168B - 具有与热沉的导热连接的柔性的印制电路板 - Google Patents

具有与热沉的导热连接的柔性的印制电路板 Download PDF

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CN113796168B CN202080029882.8A CN202080029882A CN113796168B CN 113796168 B CN113796168 B CN 113796168B CN 202080029882 A CN202080029882 A CN 202080029882A CN 113796168 B CN113796168 B CN 113796168B
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Abstract

本发明涉及一种柔性的印制电路板，其包括：电绝缘的覆盖层；布置在覆盖层的上侧上的、具有电接触部的至少一个电构件，特别是发光二极管；布置在覆盖层的下侧上的、具有接触区域的导体迹线结构；在覆盖层中的开口，其中，接触部分别穿过其中一个开口与其中一个接触区域导电地连接；和热沉，其透过覆盖层与电构件导热地连接。为了改进发光二极管的排热性能，提出了如下解决方案，即，在发光二极管中产生的热量先有效地在导体迹线结构的导体迹线内部传播并且然后借助具有高热导率的层从导体迹线直接排出到热沉中。

Description

具有与热沉的导热连接的柔性的印制电路板
技术领域
本发明涉及一种柔性的印制电路板，其包括：
-电绝缘的覆盖层，
-布置在覆盖层的上侧上的、具有电接触部的至少一个电构件，
-布置在覆盖层的下侧上的、具有接触区域的导体迹线结构，
-在覆盖层中的开口，其中，接触部分别穿过其中一个开口与其中一个接触区域导电地连接，和
-热沉，其透过覆盖层与电构件导热地连接。
背景技术
作为硬质的印制电路板的替选使用例如基于聚酰亚胺膜或聚酯膜的薄而柔性的印制电路板，即所谓的柔性印制电路板。利用该柔性的印刷电路板构建的电路可以节省空间地被用在最窄的结构中。柔性的印制电路板例如用在汽车技术中。
由EP 2 548 419B1已知一种按类属的柔性的印制电路板，其可以被用于与发光二极管互连和联接。由于在极小的面积上的高功率，使得发光二极管的低阻挡层温度必不可少，这是因为如果阻挡层温度的升高会导致发光二极管的使用寿命和光功率减小。效率随着温度的升高将下降，从而视散热的类型而定地使得光输出下降。出于这个原因，特别重要的是，在发光二极管与热沉之间建立尽可能良好的热连接，以便尽可能有效地排出在发光二极管中产生的热量。
为了有效地排出热，由EP 2 548 419B1公知的柔性的印制电路板由膜系统制成，膜系统包括绝缘的载体层、金属膜和绝缘的覆盖层。金属膜用作用于与发光二极管联接和互连的电导体；金属膜被分成了不同的区域，从而产生了所需的导体迹线结构。在这种膜系统的覆盖层上施加有发光二极管。每个发光二极管的电接触部借助钎料或导电的粘接剂与导体迹线结构连接。绝缘的载体层层压到构造成热沉的三维的结构上。覆盖层和载体层在建立起发光二极管与热沉之间的热连接的部位处具有另外的开口。导热的粘接剂或钎料穿过所述另外的开口构成了在发光二极管和热沉之间的导热的连接。因此由每个发光二极管产生的热量均经由导热的粘接剂或钎料传导到热沉中。
发明内容
基于这个背景技术，本发明的任务是，创造一种本文开头所述类型的柔性的印制电路板，其具有针对安装于其上的电构件、特别是发光二极管的更好的排热性能。
该解决方案基于这样的思路，即，在发光二极管中产生的热量先有效地在导体迹线结构的导体迹线内部传播并且然后从导体迹线直接排出到热沉中。
详细而言，该任务通过具有权利要求1的特征的柔性的印制电路板解决。
为了避免导体迹线结构的导体迹线之间的短路，以如下方式来在通常是金属的热沉与覆盖层的其上布置有导体迹线结构的下侧之间布置有电绝缘层片，使得至少是布置在覆盖层上的导体迹线结构对热沉完全电绝缘。优选地，绝缘层片全面地在覆盖层的整个下侧上延伸。
电绝缘层片至少在导体迹线结构的与发光二极管的接触部对齐的接触区域下方由热导率至少为1W/(mK)、优选3W/(mK)的材料制成，以便提供接触区域与热沉的直接的热连接。在其余区域中，电绝缘层片至少部分、优选完全由具有粘接作用的材料制成，以便将覆盖层连同施加在其上的导体迹线结构紧固在热沉处。
根据本发明，电绝缘层片的材料在具有高热导率的热连接的区域中不需要具有粘接作用。紧固可以仅通过电绝缘层片的其余的区域完成。尽管如此，仍未排除的是，电绝缘层片在热连接的区域中由电绝缘的、导热的、具有在要求范围内的热导率的粘接剂形成。
通过使电绝缘层片在热连接的区域中具有至少1W/(mK)的所要求的热导率，使得根据本发明还可能的是，将传播到导体迹线结构中的热量从发光二极管的承受高热负荷的接触部有效且仅直接经由电绝缘层片排出到热沉中。为此，柔性的印制电路板特别是在发光二极管的接触部和导体迹线结构的与接触部对齐的接触区域下方完全取消了布置在导体迹线结构的下侧处的载体膜。取消阻碍热传导的、由热导率至多0.52W/(mK)的PI、PET或PEN制成的常用的载体膜，使得能实现直接经由电绝缘层片从发光二极管的接触区域直接和高效地排出热。
导体迹线结构例如由厚度为50μm～300μm的金属膜制成。为了在这种层厚下能实现导体迹线的高分辨率的结构化，取代现有技术中常用的铜地优选使用特别是铝制的自承载式金属膜作为原材料。但导体迹线结构也可以由铜和/或锡和/或前述金属的合金制成。
柔性的印制电路板的承载用的层是覆盖层，其布置在电构件与导体迹线结构之间。
可以通过如下方式来改进导体迹线结构的接触区域的钎焊性能，即，借助大气等离子体用能良好润湿的金属使接触区域金属化。若导体迹线结构由铝制成，那么通过例如用铜使接触区域金属化来建立接触区域的钎焊性能。
优选以如下方式来确定电绝缘层片的厚度，即，在覆盖层的下侧与热沉的表面之间的平行的间距是恒定不变的。
电绝缘层片的热导率至少为1W/(mK)的、用于建立热连接的区域优选具有比其余区域中的电绝缘层片略微更大的厚度。由此确保了，电绝缘层片的其余区域的粘接作用将所述热导率至少为1W/(mK)的、用于建立热连接的区域可靠地固定在导体迹线结构的下侧与热沉的表面之间并且由此改进了从接触区域到电绝缘层片中和从电绝缘层片到热沉中的热传递。
热导率至少为1W/(mK)的电绝缘层片在本发明的第一种实施方式中是导热的膜，该膜至少一方面直接贴靠在接触区域上并且另一方面直接贴靠在热沉的表面上，这就是说，没有在膜的单侧或双侧施加粘接剂层。
由具有粘接作用的材料制成的电绝缘层片在第一实施方式中优选同样由其表面的双侧至少部分、优选全面地具有粘接剂层的膜制成。该材料仅具有很小的热导率。
热导率至少为1W/(mK)的电绝缘层片在本发明的第二实施方式中是导热的膏，其至少一方面与接触区域触碰并且另一方面与热沉的表面触碰。
由具有粘接作用的材料制成的电绝缘层片在本发明的第二实施方式中优选仅是层厚在100μm～500μm范围内的粘接剂层。第二实施方式因此不同于现有技术地根本不需要在导体迹线结构与热沉之间的膜，由此降低了用于制造柔性的印制电路板的耗费。
热导率至少为1W/(mK)的电绝缘层片例如是陶瓷填充的导热膏或导热膜。
热沉优选是金属的散热体，粘接剂层施加在该金属的散热体的表面上。
附图说明
接下来借助实施例更为详细地阐释本发明。图中：
图1示出具有热沉的柔性的印制电路板的示意性侧视图；
图2A示出根据图1的柔性的印制电路板的具有导体迹线结构的覆盖层；
图2B示出根据图2A的具有导体迹线结构的覆盖层以及电绝缘层片；
图2C示出根据图2B的具有导体迹线结构和电绝缘层片的覆盖层以及布置在该覆盖层的上侧上的电构件；并且
图2D示出根据图2C的电绝缘层片的底视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的柔性的印制电路板1，其具有塑料制的、例如聚酰亚胺制的电绝缘的覆盖层2。覆盖层防止了操作柔性的印制电路板1时在导体迹线结构5的导体迹线之间的短路。在覆盖层2的上侧上例如布置有仅一个形式为发光二极管的电构件3。发光二极管在其下侧上具有两个电接触部4。电接触部4是发光二极管的阳极和阴极。
在覆盖层2的下侧上施加有包括多个导体迹线的导体迹线结构5。导体迹线结构5具有接触区域6，接触区域能用钎料8良好地润湿。根据导体迹线结构5的材料，可能需要使接触区域6金属化。
在覆盖层2中设有开口7，其中，发光二极管的电接触部4分别穿过其中一个开口7与导体迹线结构5的接触区域6导电地连接。每个开口7与发光二极管(电构件3)的电接触部4以及导体迹线结构5的接触区域6对齐。
在其上施加有导体迹线结构5的覆盖层2的下侧全面地配设有电绝缘层片9(图2B)，从而导体迹线结构5被完全电绝缘。
电绝缘层片9具有第一区域10和第二区域11，第一区域由热导率至少1W/mK的材料制成，第二区域由热导率明显更低、但起到了在其上施加有导体迹线结构5的覆盖层2的下侧与热沉12的表面之间的粘接作用的材料制成。
具有高热导率的第一区域10处在导体迹线结构5的接触区域6下方，以便建立起导体迹线结构5以及发光二极管(电构件3)的与该导体迹线结构处于接触、承受高热负荷的电接触部4到热沉12上的直接的热接驳。
此外，具有高热导率的第一区域10出于制造技术上的原因还可以布置在导体迹线结构5的导体迹线以及覆盖层2下方。在根据图2D并结合图2C的视图中可以看到，在图左边示出的具有更高热导率的第一区域10仅布置在接触区域6下方，而在图右边示出的具有更高热导率的第一区域10则布置在导体迹线结构5的两个接触区域6以及覆盖层2下方。
具有粘接作用的第二区域11包围具有更高热导率的第一区域10并且基于粘接作用将绝缘层片9和具有导体迹线结构5的覆盖层2接驳到被设计成散热体的热沉12的表面上。
为了将发光二极管的电接触部4与导体迹线结构5的接触区域6连接起来，先将例如形式为钎焊膏的钎料8涂敷在接触区域6上，然后将电构件3放到覆盖层2的上侧上(图2C)并且紧接着在钎焊炉中执行钎焊。
在所示实施例中，具有更高热导率的第一区域10由导热的陶瓷膏制成，该导热的陶瓷膏一方面直接贴靠在接触区域6上并且另一方面直接贴靠在热沉12的表面上。电绝缘层片9的具有粘接作用的第二区域11在所示实施例中仅由电绝缘的粘接剂层形成。电绝缘的粘接剂没有金属颗粒并且因此与第一区域10中的陶瓷膏相比明显导热更差。
基于柔性的印制电路板1的无载体的结构，使得热量经由发光二极管的电接触部4传播到导体迹线结构5中并且从那里经由电绝缘层片9的第一区域10导出到热沉12中。
由于将电绝缘层片分成了具有更高热导率的第一区域10和具有粘接作用的第二区域11，使得根据本发明，不需要经由在发光二极管的下侧处的、单独布置在电接触部旁的散热面间接地将发光二极管热接驳到热沉上。
附图标记列表
1 柔性的印制电路板
2 覆盖层
3 电构件
4 电接触部
5 导体迹线结构
6 接触区域
7 开口
8 钎料
9 电绝缘层片
10 第一区域
11 第二区域
12 热沉

Claims (13)

1.柔性的印制电路板(1)，所述印制电路板包括：
-电绝缘的覆盖层(2)，
-布置在所述覆盖层(2)的上侧上的、具有电接触部(4)的至少一个电构件(3)，
-布置在所述覆盖层(2)的下侧上的、具有接触区域(6)的导体迹线结构(5)，
-在所述覆盖层(2)中的开口(7)，其中，所述电接触部(4)分别穿过其中一个开口(7)与其中一个接触区域(6)导电地连接，
-热沉(12)，所述热沉透过所述覆盖层(2)与所述电构件(3)导热地连接，
其特征在于
-具有电绝缘层片(9)，所述电绝缘层片布置在所述热沉(12)与所述覆盖层(2)的其上布置有导体迹线结构(5)的下侧之间，使得至少所述导体迹线结构(5)对所述热沉(12)电绝缘，
-其中，所述电绝缘层片(9)至少在所述导体迹线结构(5)的接触区域(6)下方由热导率至少为1W/(mK)的材料制成，并且在其余的区域(11)中至少部分由具有粘接作用的材料制成，所述具有粘接作用的材料适用于将所述覆盖层(2)连同布置在其下侧上的导体迹线结构(5)紧固在所述热沉(12)上，
-热导率至少为1W/(mK)的电绝缘层片(9)是导热的膜，所述导热的膜一方面直接贴靠在所述接触区域(6)上并且另一方面直接贴靠在所述热沉(12)的表面上，即所述导热的膜没有施加到导热的膜的两侧的粘接剂层地形成，并且
-由具有粘接作用的材料制成的电绝缘层片(9)是其表面的双侧至少部分具有粘接剂层的膜。
2.根据权利要求1所述的印制电路板，其特征在于，所述导体迹线结构(5)由铝和/或铜和/或锡和/或前述金属的合金制成。
3.根据权利要求1或2所述的印制电路板，其特征在于，所述接触区域(6)是借助大气等离子体金属化的。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的印制电路板，其特征在于，所述电绝缘层片(9)的厚度被确定为使得所述覆盖层(2)和所述热沉(12)的表面彼此平行。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的印制电路板，其特征在于，具有粘接作用的电绝缘层片(9)仅是粘接剂层。
6.根据权利要求1所述的印制电路板，其特征在于，每个粘接剂层具有在100μm～500μm范围内的厚度。
7.根据权利要求1至2中任一项所述的印制电路板，其特征在于，所述电绝缘层片(9)至少在所述导体迹线结构(5)的接触区域(6)下方由热导率至少为3W/(mK)的材料制成。
8.根据权利要求1至2中任一项所述的印制电路板，其特征在于，所述电构件(3)是发光的。
9.根据权利要求1至2中任一项所述的印制电路板，其特征在于，所述热沉(12)是散热体。
10.根据权利要求1至2中任一项所述的印制电路板，其特征在于，所述导体迹线结构(5)包括至少一个金属膜。
11.根据权利要求10所述的印制电路板，其特征在于，所述金属膜具有在50μm～300μm范围内的厚度。
12.根据权利要求10所述的印制电路板，其特征在于，所述金属膜是自承载式的。
13.根据权利要求1至2中任一项所述的印制电路板，其特征在于，所述覆盖层(2)构造为在其上侧上施加有所述至少一个电构件(3)并且在其下侧上施加有所述导体迹线结构(5)的载体层。
CN202080029882.8A 2019-06-12 2020-05-29 具有与热沉的导热连接的柔性的印制电路板 Active CN113796168B (zh)

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