CN101455132A - 用于相互连接携带大电流的电缆与金属薄膜的互连装置和方法 - Google Patents

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Abstract

用于在透明绝缘基板上(1)相互连接携带大电流的电缆与金属薄膜(3、4)的互连装置。按照本发明，将携带大电流的电缆设计成一个扁平电缆(5)，并且扁平电缆和金属薄膜(3、4)之间的相互连接是超声焊接接头(6a、7a)。

Description

用于相互连接携带大电流的电缆与金属薄膜的互连装置和方法
技术领域
本专利申请总的涉及相互连接携带大电流的电子部件的领域，所述电子部件尤其是在OLED照明设备中。
背景技术
固态照明已经变成照明市场的一个重要的部分。固态照明(SSL)单元，例如有机发光二极管(OLED)，提供低成本照明，因此注定要用于通用照明市场。为了提供具有高输出的有机发光二极管照明单元，必须针对大电流对于包括其相互连接在内的相应照明单元的部件进行设计。相应地，单个的部件和它们相应的相互连接这两者的低欧姆电阻是至关重要的。具体来说，这对于在有机发光二极管和它的驱动单元之间的电相互连接同样是成立的。
现在从现有技术已知有两种类型的相互连接。
第一种类型是焊接。如一般公知的，焊接使用一个热条的热量熔化焊料，该焊料在导线和印刷电路板的接触区之间提供相互连接。
第二种类型的相互连接是热密封。一般来说，热密封工艺是在柔性的和刚性的电路板、玻璃板显示器和柔性薄箔之间产生导电的粘结结合。这种工艺的基本特征是粘结剂在压力下的加热和冷却。各向异性的导电粘合剂，如各向异性的导电薄膜(ACF)，包含小的导电颗粒，这些导电颗粒当受到压力作用并被加热时在各个部分之间形成电的相互连接。粘结剂广泛用于经过带有导电轨道的柔性电路连接液晶显示器(LCD)上的导电区到印刷电路板(PCB)。
焊接工艺和热密封工艺两者的主要问题都是它们需要在高于有机发光二极管中的有机材料的蒸发温度的温度处操作。进而，当前设计的有机发光二极管在玻璃基板上包含极薄的铬层或MAM(钼-铝-钼)层(每层大约250纳米)。因为热量不可能被带走，所以将导线焊接到这样一个薄层上的尝试不可避免地要导致相应层的剥落(flaking)。
如以上所述，热密封广泛地用于显示应用。但热密封不可能有效地用于照明应用。此外，在大电流传导的情况下，热密封相互连接不足够稳定。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种互连装置，用于在绝缘基板上相互连接携带大电流的电缆与金属薄膜，这个装置在大电流条件下是节省成本的和充分稳定的。本发明的另一个目的是提供用于在绝缘基板上相互连接携带大电流的电缆与金属薄膜的方法，这种方法避免过多地装载与这个工艺有关的材料。本发明的下一个目的是提供一种照明设备，这种照明设备的特征是高发光强度和紧凑的设计，同时节省成本。
这些目的以及其它的目的是通过一种互连装置解决的，所述的互连装置用于在透明绝缘基板上相互连接携带大电流的电缆与金属薄膜，其中将携带大电流的电缆设计成扁平电缆，在扁平电缆和金属薄膜之间的相互连接是超声焊接接头。
在这个连接中，优选地将薄膜称为亚微米膜，如100-250纳米厚的膜。
按照本发明的互连装置的一个优点是，用作携带大电流的电缆的扁平电缆是具有标准尺寸的、消费型电子电路中通常使用的低成本部件。而且，扁平电缆保证了大面积的接触，这种接触附带地还降低了欧姆电阻。通过使用超声焊接，可靠地避免了高温，这种高温不可避免地会引起有机发光二极管中的有机材料的退化。另外，超声焊接工艺是快速准确的，因此使生产成本减至最低。
根据现有技术(例如US3650454)已知了超声焊接。在US5043716中，描述了用于组装发光二极管矩阵显示器的方法，其中的每一个单个的发光二极管管芯都借助一个结合线连接到一个导电垫(conductivepad)上，结合线的一部分通过超声焊接相互连接到管芯和导电垫上。由于发光二极管显示器是典型的小电流应用，所以这种各个相互连接相对于大电流条件下的稳定性和低电阻来说不是最佳的。US2005/0270757A1描述了一种装配方法，在一个载体基板上将多个芯片装配在一起。这种载体基板是由塑料、织物、或金属制成的，所以在载体上并未设置金属薄膜。此外，这种装配用在小电流显示应用中。
按照本发明的一个实施例，超声焊接接头可以是点焊接头。点焊接头能在使用市场上能够得到的自动化的焊接设备的快速程序中产生。此外，超声焊接接头可以是一种线焊接头。
按照本发明的另一个实施例，透明绝缘基板是一个玻璃基板。用于各种各样的照明应用的玻璃基板都可以以低成本、高精度和高透明度得到。作为替换，基板还可以由透明绝缘的塑料材料制成。
由于所述的互连装置是为大电流应用(如有机发光二极管照明)设计的，有关的每个部件的低欧姆电阻是特别重要的。因此，使用具有最小电阻率的电缆材料是有益的。因此，合适的材料是铜、铝或银。
虽然超声焊接接头的本身代表了极其牢固的相互连接类型，但在机械上进一步强化扁平电缆和金属薄膜之间的相互连接也是实际的。这按照本发明的一个有益的实施例通过用胶至少部分地覆盖超声焊接接头和超声焊接接头周围的区域来实现，其中的胶可以是紫外可固化的胶或包含硅或其它合适材料的胶。在这里，覆盖超声焊接接头和其周围区域的胶用作机械应变释放(mechanical strain relief)。
如以上所述，金属薄膜的金属可以包括铜。按照本发明的另一个实施例，金属薄膜可以包括铬或钼-铝-钼层系统。在一般情况下，具有低电阻率特点的任何金属对于金属薄膜都是适用的。
本申请的另一方面是用于在透明绝缘基板上相互连接携带大电流的电缆与金属薄膜的方法，包括如下步骤：提供扁平电缆，以此作为携带大电流的电缆；以及通过超声焊接相互连接扁平电缆与金属薄膜。
本申请的下一方面是包括一个有机发光二极管照明装置和驱动单元的照明设备，所述的有机发光二极管照明装置包括在一个玻璃基板上的金属薄膜，所述驱动单元借助于大电流电缆相互连接到有机发光二极管照明装置，其中将大电流电缆设计成一个扁平电缆，所述的扁平电缆借助至少一个超声焊接接头相互连接到有机发光二极管照明装置的金属薄膜。
本申请的另一方面是上述的用于相互连接太阳能电池组的互连装置的使用。
本申请的这些和其它方面根据下面的附图将变得清楚明白，并参考附图进行阐述。
附图说明
图1说明有机发光二极管照明设备的顶视图；
图2说明图1设备的侧视图，与图1中观察方向II相对应；
图3说明按照本发明的互连装置的一个实施例的剖面图。
具体实施方式
图1表示有机发光二极管照明设备的顶视图。该设备包括由玻璃制成的透明绝缘基板1。在玻璃基板1的表面上安排一叠有机层2，用来形成照明设备的发光区域。叠层2由每个的厚度约为250纳米的金属薄膜的平面部分3、4封闭。所述金属薄膜可以包括各种金属，例如铜、铬、或甚至于层系统，例如钼-铝-钼的层系统。在图1所示的实施例中，金属薄膜由铜制成。
按照本发明，照明设备进一步包括一个扁平电缆5，以此作为携带大电流的电缆，它将照明设备连接到驱动单元(未示出)。扁平电缆的特殊优点是，一方面它是消费型电子电路中通常使用的低成本部件，另一方面，它保证了大面积接触，这样的大面积接触额外地降低了欧姆电阻。当前，将扁平电缆5设计成具有由铝制成的电缆芯6、7的4线扁平电缆。任何其它具有低的电阻率的金属也是适用的，如铜或银。每个电缆芯6、7的宽度约1mm，厚度约0.2mm。扁平电缆5的电缆间距约1.5m。应该理解，使用具有任何其它合适宽度和厚度的电缆芯以及具有任何其它合适的电缆间距的扁平电缆对于本领域的普通技术人员是显而易见的。
扁平电缆5的外电缆芯6与驱动单元的正极相互连接，内电缆芯7与驱动单元的负极相互连接。在照明设备的侧面，外电缆芯6与照明设备的平面部分3相互连接，内电缆芯7与照明设备的平面部分4相互连接。
按照本发明，扁平电缆5的电缆芯6、7的各个端部借助超声焊接接头，在这里借助点焊接头6a、7a，与照明设备的平面部分3、4相互连接。这样做的好处是，在焊接工艺期间可靠地避免了在有机发光二极管中引起有机材料退化的高温。超声焊接工艺进而可以快速地和准确地实现，因此可使生产成本降至最低。
在图3中，表示按照本发明的照明设备的另一个有益的实施例。按照这个实施例，用胶8覆盖超声焊接接头6a、7a及该超声焊接接头6a、7a周围的区域。这额外地增强了扁平电缆5和平面部分3、4的金属薄膜之间的相互连接，并且用做机械应变释放。因此，安全地避免了扁平电缆的剥离。所述胶可以是紫外可固化胶或者是包含硅或其它合适材料的胶。
按照根据本发明的照明设备的另一个有益的实施例(未示出)，在扁平电缆和印刷电路板之间的相互连接也是超声焊接接头，这种超声焊接接头在电缆的两侧进行统一的处理。
虽然已经表示、描述和指出了本发明应用到它的优选实施例的根本的新颖特征，但应该理解，在所述的设备和方法的形式和细节上的各种各样的省略、替换、和改变都可由本领域的普通技术人员进行而不会偏离本发明的构思。例如，显然可以期望，以实现相同结果的基本上相同的方式实现基本上相同的功能的那些元件和/或步骤的所有组合也都在本发明的范围之内。而且应该认识到，结合本发明任何公开的形式或实施例而表示和/或描述的结构和/或元件和/或方法步骤，都可以加入到任何其它公开或描述或建议的形式或实施例中，以此作为设计选择的通用原则。因此，本发明只由所附的权利要求书的范围限制。还要认识到，任何附图标记都不得被认为是对于权利要求的限制。

Claims (14)

1、用于在透明绝缘基板上(1)相互连接携带大电流的电缆与金属薄膜(3、4)的互连装置，其中：
将携带大电流的电缆设计成一个扁平电缆(5)，并且在扁平电缆和金属薄膜(3、4)之间的相互连接是超声焊接接头(6a、7a)。
2、权利要求1的互连装置，其中：所述超声焊接接头是点焊接头(6a、7a)或线焊接头。
3、权利要求1的互连装置，其中：所述扁平电缆(5)是铜电缆或铝电缆或银电缆。
4、权利要求1的互连装置，其中：所述超声焊接接头(6a、7a)及该超声焊接接头周围的区域至少部分地用胶(8)覆盖。
5、权利要求4的互连装置，其中：所述胶是紫外可固化胶或硅胶。
6、权利要求1的互连装置，其中：所述金属薄膜(3、4)的金属包括铜和/或铬和/或钼-铝-钼的层系统。
7、一种用于在绝缘基板上相互连接携带大电流的电缆与金属薄膜(3、4)的方法，包括：
-提供用作携带大电流的电缆的扁平电缆(5)，
-通过超声焊接相互连接扁平电缆(5)与金属薄膜83，4)。
8、权利要求7的方法，其中：所述超声焊接是作为点焊或线焊实现的。
9、权利要求7的方法，其中：所述超声焊接接头(6a、7a)及该超声焊接接头周围的区域至少部分地用胶(8)覆盖。
10、照明设备，包括：
-在透明绝缘基板(1)上包括金属薄膜(3、4)的有机发光二极管照明装置；
-借助大电流电缆相互连接到有机发光二极管照明装置的驱动单元；
其中：将大电流电缆设计成扁平电缆(5)，所述的扁平电缆借助于至少一个超声焊接接头(6a、7a)相互连接到有机发光二极管照明装置的金属薄膜(3、4)。
11、权利要求10的照明设备，其中：所述的透明绝缘基板是玻璃基板(1)或由塑料材料制成。
12、权利要求10的照明设备，其中：将驱动单元安排在印刷电路板上。
13、权利要求11的照明设备，其中：在扁平电缆和印刷电路板之间的相互连接是超声焊接接头。
14、权利要求1的互连装置的使用，用于相互连接太阳能电池组。
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