DE112014004403B4

DE112014004403B4 - Flexible Leiterplatte für Elektronikanwendungen, diese enthaltende Lichtquelle, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtquelle

Info

Publication number: DE112014004403B4
Application number: DE112014004403.2T
Authority: DE
Inventors: Adam M. Scotch; Jeffery J. Serre; Richard S. Speer; Sridharan Venk
Original assignee: Osram Sylvania Inc
Current assignee: Osram Sylvania Inc
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2014-09-23
Publication date: 2023-12-21
Anticipated expiration: 2034-09-24
Also published as: DE112014004403T5; US9335034B2; US20150092429A1; WO2015048044A1; CN105557074B; CN105557074A

Abstract

Leiterplatte, die umfasst:
ein flexibles Substrat (201), das eine Schaltung aufweist,
wobei die Schaltung elektrische Leiterbahnen (203) zum elektrischen Ankoppeln an eine Elektronikkomponente in einem Komponentenmontagebereich (211) umfasst; und
einen Grat (218), der dem Komponentenmontagebereich (211) benachbart im Substrat (201) eine Biegezone (210) definiert,
wobei der Grat (218) den Komponentenmontagebereich (211) umgibt, wobei die Biegezone (210) ausgelegt ist, den Komponentenmontagebereich (211) von einer auf das Substrat (201) aufgebrachten Kraft zu isolieren, und wobei der Grat aus einer Oberfläche des Substrats hervorsteht.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft flexible Substrate für Beleuchtungs- und Elektronikanwendungen, Komponenten derselben, sowie Verfahren zu deren Herstellung.
HINTERGRUND
Lichtquellen, wie etwa Glühlicht- und Leuchtstofflichtquellen, werden zunehmend durch Leuchtdiodenlichtquellen (im Folgenden LED oder LEDs) ersetzt. In vielen Fällen umfasst eine LED-Lichtquelle mehrere LED-Gehäuse, wobei jedes Gehäuse einen oder mehrere LED-Chips umfasst. Das LED-Gehäuse kann einen Kunststoffkörper umfassen, der ein Leadframe umgibt, welches ausgelegt ist, elektrische Verbindungen mit dem LED-Chip oder den LED-Chips zu ermöglichen. Der Körper kann so ausgelegt sein, dass über dem LED-Chip ein Volumen verbleibt. In manchen Fällen kann dieses Volumen mit einem Wellenlängenkonversionsmaterial (z. B. einem Leuchtstoff) oder einem anderen Material, das die Wellenlänge oder andere Charakteristiken des aus dem LED-Chip emittierten Lichts beeinflussen kann, gefüllt sein.
In vielen Fällen werden LED-Gehäuse auf einem Schaltungssubstrat montiert, das aus einem relativ steifen Material wie etwa faserverstärktem Epoxid (z. B. FR4) oder Polyimid hergestellt ist. Das Schaltungssubstrat wird im Allgemeinen bearbeitet, um auf einer Oberfläche desselben leitfähige Leiterbahnen und/oder andere Komponenten einer gedruckten Schaltung zu tragen. LED-Gehäuse können auf den Leiterbahnen montiert oder anderweitig mit diesen gekoppelt werden, um ein Beleuchtungsarray zu produzieren. Solche Beleuchtungsarrays sind zwar nützlich, die Verwendung von relativ steifen Schaltungssubstraten kann jedoch Konstruktionsbeschränkungen auferlegen. Es wurden daher Techniken entwickelt, um die Verwendung von aus flexiblen Materialien wie Kunststoffen hergestellten Schaltungssubstraten zu ermöglichen.
In vielen Fällen kann ein leitfähiges Epoxid oder ein anderer leitfähiger Klebstoff verwendet werden, um das LED-Gehäuse am Substrat festzukleben und den elektrischen Kontakt zwischen dem LED-Gehäuse und den Leiterbahnen auf dem Substrat aufrechtzuerhalten. Dieser Lösungsansatz ist zwar nützlich in Anwendungen mit geringer mechanischer Beanspruchung, ein Biegen des Substrats kann jedoch zu einer Rissbildung im Klebstoff führen, wodurch möglicherweise die elektrische Verbindung zwischen dem LED-Gehäuse und den entsprechenden elektrischen Leitern beeinträchtigt wird. Es bleibt dementsprechend im Stand der Technik ein Bedarf an verbesserten Techniken zum Befestigen von LED-Gehäusen auf flexiblen Substraten.
Des Weiteren können, obwohl das Einhäusen von LED-Chips in ein LED-Gehäuse wohlbekannt ist, die Kosten des Einhäusens die Kosten der Endprodukte, in welche die LED-Gehäuse eingebaut werden, erheblich erhöhen. Es wäre daher ein Fortschritt im Stand der Technik, wenn die Notwendigkeit des Einhäusens von LED-Chips beseitigt werden könnte. Auch eine vereinfachte Platzierung von LED-Gehäusen und/oder LED-Chips auf flexiblen Substraten kann wünschenswert sein.
Die Druckschrift WO 2013 / 082 537 A1 beschreibt eine Festkörperbeleuchtungsvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Die Druckschrift DE 699 20 280 T2 beschreibt ein passives elektrisches Element und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Die Druckschrift US 2006 / 0 183 342 A1 beschreibt eine strukturierte Vorrichtung aus Metall und Metalloxid.
Die Druckschrift DE 603 02 463 T2 beschreibt eine biaxial orientierte Polyesterfolie und Laminate davon mit Kupfer.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile des Standes der Technik zu verhindern.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine flexible Leiterplatte zum Montieren von elektrischen Komponenten wie etwa Leuchtdioden bereitzustellen, und insbesondere ein flexibles Substrat, das in Rolle-zu-Rolle-Herstellungsprozessen verwendet werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lichtquelle bereitzustellen, die eine flexible Leiterplatte umfasst, und insbesondere eine Lichtquelle, die LED-Chips umfasst, welche innerhalb eines geschützten Montagebereichs montiert sind, in dem die elektrischen Verbindungen von Kräften isoliert sind, die angelegt werden, wenn das Substrat gebogen wird.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte bereitzustellen.
Gemäß einer Aufgabe der Erfindung wird eine Leiterplatte bereitgestellt, die ein flexibles Substrat mit einer Schaltung umfasst, wobei die Schaltung elektrische Leiterbahnen zum elektrischen Ankoppeln an Elektronikkomponenten in einem Komponentenmontagebereich umfasst; und einen Grat, der dem Komponentenmontagebereich benachbart im Substrat eine Biegezone definiert, wobei der Grat den Komponentenmontagebereich umgibt, wobei die Biegezone ausgelegt ist, den Komponentenmontagebereich von einer auf das Substrat aufgebrachten Kraft zu isolieren, und wobei der Grat aus einer Oberfläche des Substrats hervorsteht.
Gemäß einer anderen Aufgabe der Erfindung wird eine Lichtquelle bereitgestellt, die eine Leiterplatte umfasst, welche ein flexibles Substrat mit wenigstens einer Schaltung und wenigstens einem Komponentenmontagebereich umfasst, wobei die wenigstens eine Schaltung wenigstens einen ersten und zweiten elektrischen Leiter umfasst, wobei das Substrat ferner einen Grat umfasst, der dem Komponentenmontagebereich benachbart im Substrat eine Biegezone definiert, wobei der Grat den Komponentenmontagebereich umgibt, wobei die Biegezone ausgelegt ist, den Komponentenmontagebereich von einer auf das Substrat aufgebrachten Kraft zu isolieren; und eine lichtemittierende Komponente, die innerhalb des wenigstens einen Komponentenmontagebereichs positioniert und elektrisch mit dem ersten und zweiten elektrischen Leiter gekoppelt ist, und wobei der Grat aus einer Oberfläche des Substrats hervorsteht.
Gemäß einer anderen Aufgabe der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtquelle bereitgestellt, das umfasst:

einen Grat auszubilden, der einem Komponentenmontagebereich benachbart in einer Leiterplatte eine Biegezone definiert, wobei der Grat den Komponentenmontagebereich umgibt, wobei die Leiterplatte ein flexibles Substrat mit wenigstens einer dazugehörigen Schaltung umfasst, wobei der Komponentenmontagebereich einen ersten und zweiten elektrischen Leiter umfasst; und
eine lichtemittierende Komponente innerhalb des Komponentenmontagebereichs zu positionieren und die lichtemittierende Komponente elektrisch mit dem ersten und zweiten elektrischen Leiter zu koppeln;
wobei der Grat durch mechanisches Verformen des flexiblen Substrats ausgebildet wird, um den Komponentenmontagebereich zu definieren, und die Biegezone ausgelegt ist, den Komponentenmontagebereich von einer auf das Substrat aufgebrachten Kraft zu isolieren, und wobei der Grat aus einer Oberfläche des Substrats hervorsteht.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird der Grat durch mechanisches Verformen des flexiblen Substrats ohne Anwendung von Wärme auf das Substrat ausgebildet. Das Substrat besteht vorzugsweise aus biaxial orientiertem Polyethylenterephthalat.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es wird nun auf die folgende, in Verbindung mit den folgenden Figuren zu lesende, ausführliche Beschreibung Bezug genommen.

1 ist eine Querschnittsansicht eines auf einem Schaltungssubstrat nach dem Stand der Technik montierten LED-Gehäuses;
2 ist eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Lichtquelle, die ein auf einem Schaltungssubstrat nach der vorliegenden Offenbarung montiertes LED-Gehäuse umfasst;
3 ist eine Querschnittsansicht einer anderen beispielhaften Lichtquelle nach der vorliegenden Offenbarung;
4 und 5 sind Draufsichten auf Montagestellen auf Substraten nach der vorliegenden Offenbarung;
6 zeigt einen Rolle-zu-Rolle-Herstellungsprozess nach der vorliegenden Offenbarung; und
7 zeigt ein Laminatsubstrat nach der vorliegenden Offenbarung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im hier verwendeten Sinn bedeuten die Begriffe „etwa“ und „im Wesentlichen“, wenn diese in Verbindung mit einem Zahlenwert oder -bereich verwendet werden, +/- 5% des angeführten Zahlenwerts oder -bereichs.
Ein oder mehrere Aspekte der vorliegenden Offenbarung können unter Verwendung von Zahlenbereichen beschrieben sein. Sofern vorliegend nichts anderes angegeben ist, ist jeder angeführte Bereich so auszulegen, dass er jegliche und sämtliche sich wiederholende Werte zwischen angegebenen Endpunkten umfasst, als wären diese sich wiederholenden Werte ausdrücklich angeführt. Solche Bereiche sind auch so auszulegen, dass sie jegliche und sämtliche innerhalb oder zwischen solche sich wiederholenden Werte und/oder angeführten Endpunkte fallende Bereiche umfassen, als wären solche Bereiche ausdrücklich angeführt.
Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung versteht es sich, dass, wenn ein Element oder eine Schicht (erstes Element) als „auf“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht (zweites Element), oder als mit einem anderen Element oder einer anderen Schicht „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, das erste Element direkt auf dem zweiten Element oder direkt mit dem zweiten Element verbunden oder gekoppelt sein kann, oder ein oder mehrere Zwischenelemente oder -schichten zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu sind, wenn ein erstes Element als „direkt auf“ einem zweiten Element oder mit einem zweiten Element „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ bezeichnet wird, keine Zwischenelemente oder -schichten zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden.
Im hier verwendeten Sinn umfasst der Begriff „und/oder“ jegliche und sämtliche Kombinationen von einem oder mehreren Objekten einer zugeordneten Liste.
Der Klarheit halber können die Begriff „erste(r)“, „zweite(r)“, „dritte(r)“ usw. verwendet werden, um diverse Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben. Es versteht sich, dass dies nur der Erläuterung dient, und dass solche Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte durch solche Begriffe nicht eingeschränkt werden sollen. So könnte, zum Beispiel, ein erstes Element, eine erste Komponente, Region, Schicht oder ein erster Abschnitt als zweites Element, zweite Komponente, Region, Schicht oder zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne vom Schutzumfang und den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Begriffe, die eine räumliche Relation ausdrücken, wie zum Beispiel „unter“, „unterhalb“, „obere(r)“, „untere(r)“, „über“, „oberhalb“ und dergleichen, können vorliegend zur einfacheren Beschreibung verwendet werden, um das in den Zeichnungen dargestellte Verhältnis eines Elements oder Merkmals zu einem anderen Element bzw. anderen Elementen oder einem anderen Merkmal bzw. anderen Merkmalen zu beschreiben.
Diese, eine räumliche Relation ausdrückenden Begriffe sollen verschiedene Ausrichtungen der verwendeten oder betriebenen Vorrichtung zusätzlich zu der in den Zeichnungen gezeigten Ausrichtung umfassen. Falls zum Beispiel die Vorrichtung in den Zeichnungen umgedreht wird, wären als „unter“ oder „unterhalb von“ anderen Elementen oder Merkmalen beschriebene Elemente dann „über“ den oder „oberhalb“ der anderen Elemente oder Merkmale ausgerichtet. Der beispielhafte Begriff „unter“ oder „unterhalb“ kann somit eine Ausrichtung sowohl über als auch unter umfassen. Die Vorrichtung kann anderweitig ausgerichtet (um 90 Grad gedreht oder in anderen Ausrichtungen) sein, und die Bezeichnungen, die sich auf eine räumliche Relation beziehen, sind entsprechend auszulegen.
Die hier verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll nicht einschränkend sein. Zum Beispiel sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“, „die“, „das“ auch deren Pluralformen einschließen, sofern aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht.
Ein LED-„Die“ (auch als LED-„Chip“ bezeichnet) ist eine LED in ihrer grundlegendsten Form, d.h. in der Form der kleinen einzelnen Stücke, die durch Vereinzeln des viel größeren Wafers produziert werden, auf dem die halbleitenden Schichten abgeschieden wurden. Das LED-Die kann Kontakte umfassen, die für die Anwendung elektrischer Leistung geeignet sind.
Bezugnahmen auf die Farbe eines Leuchtstoffs, einer LED oder eines Konversionsmaterials beziehen sich, sofern nichts anderes angegeben ist, allgemein auf deren Emissionsfarbe. Eine blaue LED emittiert somit ein blaues Licht, ein gelber Leuchtstoff emittiert ein gelbes Licht usw.
Im hier verwendeten Sinn bedeutet der Begriff „flexibles Substrat“, dass das Substrat in der Lage ist, sich mechanisch so weit zu biegen, dass es auf einen Zylinder mit 2 Zoll Durchmesser aufgerollt werden kann, ohne Risse zu entwickeln oder zu brechen.
Es wird nun auf 1 Bezug genommen, die eine Querschnittsansicht einer Lichtquelle 100 nach dem Stand der Technik ist. Die gezeigte Lichtquelle 100 umfasst ein LED-Gehäuse 102, das auf einem Substrat 101 montiert ist. Das Substrat 101 umfasst auf einer Oberfläche desselben Leiterbahnen 103. Im Allgemeinen können die Leiterbahnen aus elektrisch leitfähigem Material, wie etwa Kupfer, Silber usw. ausgebildet werden, und können gemäß einer elektrischen Schaltung, wie sie in Verbindung mit dem LED-Gehäuse 102 verwendet werden kann, auf dem Substrat 101 strukturiert und/oder abgeschieden werden.
In der dargestellten Ausführungsform umfasst das LED-Gehäuse 102 einen isolierenden Gehäusekörper 105, der aus Kunststoff oder einem anderen isolierenden Material hergestellt sein kann. Das Leadframe 106 kann sich durch den Körper 105 erstrecken, um einen elektrischen Kontakt zwischen den Leiterbahnen 103 und Komponenten innerhalb des Körpers 105, in diesem Fall dem LED-Chip 107, zu ermöglichen. In diesem Fall ist der LED-Chip 107 so dargestellt, dass er über Drahtbondungen 108 elektrisch mit dem Leadframe 106 verbunden ist. Das Leadframe 106 wiederum ist elektrisch mit den Leiterbahnen 103 gekoppelt, z. B. über einen elektrisch leitfähigen Klebstoff 104. Ein Volumen (nicht bezeichnet) über dem LED-Chip 107 und innerhalb des Körpers 105 kann mit Wellenlängenkonversionsmaterial 109 gefüllt sein. Das Wellenlängenkonversionsmaterial kann zum Beispiel ein Silikonbindemittel mit darin eingebundenen Leuchtstoffteilchen umfassen. Im Allgemeinen kann das Wellenlängenkonversionsmaterial 109 wenigstens einen Teil des aus dem LED-Chip 107 emittierten Lichts konvertieren, z. B. indem es ein solches Licht aus einer ersten Wellenlänge oder einem ersten Wellenlängenbereich in wenigstens eine zweite Wellenlänge oder wenigstens einen zweiten Wellenlängenbereich konvertiert.
Wie zuvor beschrieben, sind Lichtquellen, wie die in 1 gezeigte, in Anwendungen mit geringer mechanischer Beanspruchung nützlich, in denen die Bondverbindung zwischen dem Klebstoff 104 und einem oder beiden von Leiterbahnen 103 und Leadframe 106 keiner wesentlichen mechanischen Beanspruchung unterliegt. Solche Anwendungen können zum Beispiel typisch sein, wenn ein Substrat 101 aus einem relativ steifen Material, wie etwa einem faserverstärkten Epoxid, Glas, Silikon und dergleichen ist. Wenn das Substrat 101 jedoch flexibel ist, können durch Bewegung des Substrats übertragene mechanische Beanspruchungen dazu führen, dass die Bondverbindung zwischen dem Klebstoff 104 und einem oder beiden von Leiterbahnen 103 und Leadframe 106 Risse entwickelt und/oder versagt. Dies kann besonders problematisch sein in Fällen, in denen das Substrat 101 Biegekräften wie der in 1 gezeigten Biegekraft A unterliegt. Solche Kräfte tendieren dazu, die Bondverbindung zwischen dem Klebstoff 104 und einem oder beiden von Leiterbahnen 103 und Leadframe 106 mechanisch sehr zu beanspruchen, was möglicherweise zu Rissbildung in der und/oder Versagen der Bondverbindung führen kann. Dies kann zu einem Verlust der elektrischen Konnektivität zwischen dem LED-Gehäuse 102 und den Leiterbahnen 103 führen, was die Betriebsfähigkeit des LED-Chips 107 beeinträchtigen kann.
Die Herstellung einer LED-Lichtquelle, wie etwa der in 1 gezeigten, kann auch zahlreiche und zeitaufwändige Schritte erfordern. Die Herstellung der Lichtquelle 100 kann zum Beispiel erfordern: den Gehäusekörper 105 innerhalb des/um den Leadframe 106 herum zu formen; den LED-Chip 107 in den Körper 105 drahtzubonden; den Körper 105 mit Wellenlängenkonversionsmaterial 109 zu füllen; die Gehäuse 102 zu testen und in Behälter einzulagern; die Gehäuse 102 für einen Endverbraucher auf eine Rolle zu laden; und die Gehäuse 102 eines nach dem anderen an ihre richtige Stelle auf dem Substrat 101 zu platzieren. Dadurch können sich die Kosten und Komplexität der Herstellung erhöhen und somit die Kosten des fertigen Produkts, in das die Lichtquelle 100 eingebaut werden kann.
In Anbetracht des Vorstehenden betrifft ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung allgemein flexible Substrate für Elektronikkomponenten und insbesondere flexible Substrate zum Montieren von Beleuchtungskomponenten, wie einem LED-Gehäuse oder -Chip. Wie nachstehend beschrieben wird, können in manchen Ausführungsformen die Substrate der vorliegenden Offenbarung eingerichtet sein, den Gehäusekörper und/oder das Leadframe, die in Bauelementen aus dem Stand der Technik oft zur Aufnahme von Elektronikkomponenten wie LED-Chips verwendet werden, zu ersetzen. In solchen Fällen kann das Substrat selbst eine oder mehrere Montagestellen für elektrische Komponenten wie etwa LED-Chips bereitstellen, die mit elektrischen Leiterbahnen auf einer Oberfläche des oder innerhalb des Substrats verbunden werden können. Alternativ dazu oder zusätzlich können die hier beschriebenen Substrate Montagestellen für ein oder mehrere Komponentengehäuse, wie etwa ein LED-Gehäuse, bereitstellen, in welchem Fall das Gehäuse über Drahtbonden, Verlöten, oder eine andere Technik mit Kontakten auf einer Oberfläche des Substrats gekoppelt werden können.
In jedem Fall können in den Substraten der vorliegenden Offenbarung eine oder mehrere Biegezonen ausgebildet werden, z.B. an einer, eine Montagestelle für eine elektrische Komponente umgebenden oder dieser anderweitig benachbarten Stelle. Solche Biegezonen können ausgelegt sein, den Halt einer Elektronikkomponente innerhalb eines Montagebereichs auch dann zu verbessern, wenn das Substrat gebogen wird oder anderweitig Biege- oder anderen Kräften unterliegt. Die hier beschriebenen Substrate können auch die Herstellung zügiger gestalten, z. B. indem die Anzahl von Schritten reduziert wird, die nötig sind, um eine elektrische Komponente auf einem flexiblen Substrat zu platzieren und mit diesem zu bonden.
Es wird nun auf 2 Bezug genommen, die eine Querschnittsdarstellung einer beispielhaften Lichtquelle nach der vorliegenden Offenbarung zeigt. Die gezeigte Lichtquelle 200 umfasst ein flexibles Substrat 201 mit Leiterbahnen 203, die wenigstens einer Schaltung auf einer Oberfläche desselben entsprechen. Das Substrat 201 umfasst einen Grat 218, der eine entsprechende innere und äußere Oberfläche (nicht bezeichnet) aufweist. Wie im Folgenden ausführlich beschrieben wird, kann der Grat 218 einen Komponentenmontagebereich 211 (im Folgenden „Montagebereich“ genannt) definieren, in diesem Fall für das LED-Gehäuse 102. Das LED-Gehäuse 102 kann innerhalb des Montagebereichs 211 platziert und mit den Leiterbahnen 203 gebondet werden, z. B. unter Verwendung eines leitfähigen Klebstoffs 204. Dieses Konzept ist in 2 gezeigt, wobei das Leadframe des Gehäuses 102 über den leitfähigen Klebstoff 204 mit den Leiterbahnen 203 gebondet ist.
Das Substrat 201 kann ein beliebiges Substrat sein, das zur Verwendung als flexibles Substrat für eine Lichtquelle oder ein anderes elektronisches Bauelement geeignet ist. Das Substrat 201 kann daher in Form einer flexiblen Bahn, eines Webstoff- und/oder Vliesmaterials, eines flexiblen Verbundwerkstoffs, von Kombinationen davon und dergleichen vorliegen. In jedem Fall können die Substrate aus einem beliebigen, geeignet flexiblen Material, wie etwa einem Polymer, einem Polymer-Verbundwerkstoff, einem Polymer-Faserverbundwerkstoff, einem Metall, einem Laminat oder einer Kombination davon ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die hier beschriebenen Substrate aus einem Polymermaterial oder anderem elektrisch isolierenden Material ausgebildet. Nicht einschränkende Beispiele von geeigneten Polymermaterialien, die dazu verwendet werden können, solche Bahnen auszubilden, umfassen formbare Polymere, wie etwa Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyetheretherketon (PEEK), Polyimid (PI), Polyamide, Kombinationen davon und dergleichen. Ohne darauf beschränkt zu sein, liegt das Substrat 201 vorzugsweise in Form einer Polymerbahn, wie einer PET- oder Polyimidbahn vor. In manchen Ausführungsformen ist das Substrat 201 eine Bahn aus biaxial oder monoaxial orientiertem PET.
Der Begriff „formbar“, wenn er in Zusammenhang mit einem Substrat verwendet wird, gibt an, dass das Substrat verformt werden kann (z.B. durch Prägen, Hohlprägen, Formpressen, Thermoformen, Kombinationen davon und dergleichen), um eine oder mehrere Vertiefungen darin und/oder Erhebungen darauf auszubilden. Ohne darauf beschränkt zu sein, sind die hier beschriebenen Substrate vorzugsweise aus Materialien ausgebildet, die leitfähige Leiterbahnen tragen können und die geformt werden können, ohne die Leitfähigkeit und/oder Konnektivität der leitfähigen Leiterbahnen zu beeinträchtigen oder wesentlich zu beeinträchtigen.
In manchen Ausführungsformen kann das Substrat 201 ein hohes Reflexionsvermögen bezüglich des aus dem LED-Chip 107 emittierten Lichts zeigen. So kann zum Beispiel das Substrat 201 größer oder gleich etwa 80%, 85%, 90%, 95%, 99% oder sogar 100% des aus dem LED-Chip 107 emittierten Lichts reflektieren. Ohne darauf beschränkt zu sein, reflektiert das Substrat 201 vorzugsweise größer oder gleich etwa 95%, 99% oder sogar 100% des aus dem LED-Chip 107 emittierten Lichts. Als nicht einschränkende Beispiele von Substratmaterialien, die eine solche Reflexivität zeigen können, sind Polyolefine wie Polyethylen und Polypropylen, sowie Polyester wie PET zu nennen.
In manchen Ausführungsformen kann das Substrat 201 ein Laminatsubstrat sein. Es wird diesbezüglich auf 7 Bezug genommen, die ein beispielhaftes Laminatsubstrat nach der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das gezeigte Substrat 700 umfasst eine oder mehrere zwischen elektrisch isolierende Schichten 715 eingelegte Schaltungskomponenten (z. B. Leiterbahnen 703). Die Isolierschichten 715 können aus einem beliebigen elektrisch isolierenden Material, wie etwa, aber nicht darauf beschränkt, nicht leitenden Polymeren und Verbundwerkstoffen ausgebildet sein. In manchen Ausführungsformen sind die Isolierschichten jeweils aus demselben nicht leitenden Polymermaterial ausgebildet. Nicht einschränkende Beispiele von nicht leitenden Polymermaterialien, die dazu verwendet werden können, die Isolierschichten 715 auszubilden, umfassen Polyolefine, wie etwa Polyethylen und Polypropylen, Polyester wie PET, Polyimide und Kombinationen davon. Ohne darauf beschränkt zu sein, sind die Isolierschichten 715 vorzugsweise aus PET ausgebildet.
In jedem Fall können die Isolierschichten 715 Schaltungszugangsöffnungen 716 umfassen, die den Zugang zu und/oder elektrischen Kontakt mit den Leiterbahnen 703 ermöglichen können. Alternativ dazu oder zusätzlich können auf dem Substrat 701 zu montierende Komponenten Montagepunkte umfassen, um eine oder beide Isolierschichten 715 zu durchdringen, um elektrischen Kontakt mit den Leiterbahnen 703 herzustellen.
In jedem Fall sind die hier beschriebenen Substrate vorzugsweise aus einem Material ausgebildet, das verformt werden kann, um wenigstens einen Grat und wenigstens einen Montagebereich zu umfassen, wie später noch beschrieben wird.
Um nochmals auf 2 zurückzukommen, so können die Leiterbahnen 203 aus einem beliebigen Material mit einer für elektrische Anwendungen, z. B. zur Verwendung als leitfähige Leiterbahnen einer Schaltung, ausreichenden Leitfähigkeit ausgebildet sein. So können zum Beispiel die Leiterbahnen 203 aus einem Metall wie etwa Kupfer, Silber, Gold, Aluminium oder dergleichen ausgebildet sein, die auf eine Oberfläche des Substrats 101 aufgedruckt, abgeschieden und/oder aufplattiert sein können, um einer gewünschten Struktur einer Schaltung zu entsprechen. Alternativ dazu oder zusätzlich können die Leiterbahnen 203 durch Aufdrucken oder Abscheiden einer leitfähigen Tinte auf einer Oberfläche des Substrats 101 ausgebildet werden. In manchen Ausführungsformen kann die leitfähige Tinte ein mit Teilchen aus leitfähigem Material wie etwa Silber, Gold, Kupfer, Aluminium und dergleichen versetztes Bindemittelmaterial umfassen. Ohne darauf beschränkt zu sein, sind die Leiterbahnen 203 vorzugsweise durch Abscheiden einer leitfähigen Silbertinte auf einer Oberfläche des Substrats 101, z. B. wie in 2 gezeigt, ausgebildet.
Der Klebstoff 204 kann jeder geeignete Klebstoff zum elektrischen Koppeln und/oder physischen Bonden der Leiterbahnen 203 mit entsprechenden Kontakten des Gehäuses 102 sein. Es kann dabei jeder geeignete elektrisch leitfähige Klebstoff verwendet werden. Ohne darauf beschränkt zu sein, liegt der Klebstoff 204 vorzugsweise in Form eines leitfähigen Epoxids vor. In solchen Fällen kann das leitfähige Epoxid ein Epoxidbindemittel umfassen, das leitfähige Teilchen wie Silber-, Gold- oder Kupferteilchen oder dergleichen enthält. Die Teilchen können im Epoxid in einer ausreichenden Menge vorliegen, um den Klebstoff 204 leitfähig zu machen.
Da die Ausführungsform von 2 beispielhaft ist, versteht es sich, dass der Klebstoff 204 kein leitfähiger Klebstoff sein muss, und dass andere Mechanismen zum elektrischen Verbinden des Gehäuses 102 mit den Leiterbahnen 203 verwendet werden können. Beispielsweise kann der Klebstoff 204 jeder geeignete Klebstoff zum physischen Bonden des Gehäuses 102 mit den Leiterbahnen 203 und/oder dem Substrat 201 sein, wie etwa ein Epoxid- oder Silikonklebstoff. Kontakte (nicht bezeichnet) des Gehäuses 102 können in solchen Ausführungsformen unter Verwendung beliebiger geeigneter Mittel, wie etwa Drahtbonden, Chipbonden, Löten, Kombinationen davon und dergleichen (alle nicht gezeigt) elektrisch mit den Leiterbahnen 203 gekoppelt werden. Unabhängig von dessen Art, kann der Klebstoff 104 dazu dienen, das Gehäuse 102 innerhalb des Montagebereichs 211 des Substrats 201 zu bonden.
Das LED-Gehäuse 102 kann jedes geeignete LED-Gehäuse sein. Beispielshalber ist das Gehäuse 102 in 2 in Form eines Duris-E5-LED-Gehäuses gezeigt, das von OSRAM Opto Semiconductors erhältlich ist. Selbstverständlich ist diese Darstellung nur beispielhaft und es kann jedes geeignete LED-Gehäuse verwendet werden. Es versteht sich auch, dass das Gehäuse 102 nicht auf LED- oder andere Beleuchtungsgehäuse beschränkt ist, und eine beliebige Elektronikkomponente (z. B. eine oberflächenmontierte Komponente) sein kann, für die eine Montage auf einem flexiblen Substrat gewünscht sein kann.
Der Montagebereich 211 kann ausgelegt sein, ein Elektronikgehäuse, wie etwa ein LED-Gehäuse 102, und/oder eine ungehäuste Elektronikkomponente, wie etwa einen LED-Chip, aufzunehmen. In manchen Ausführungsformen kann der Montagebereich 211 so ausgelegt sein, dass er in der Draufsicht eine gewünschte Geometrie aufweist. Somit kann zum Beispiel der Montagebereich 211 in der Draufsicht ein kreisförmiges, nicht kreisförmiges (z. B. rechteckiges) und/oder unregelmäßiges Profil aufweisen, wie allgemein in 4 und 5 gezeigt. Selbstverständlich sind solche Profile nur beispielhaft, und es versteht sich, dass der Montagebereich 211 jede gewünschte Form und jedes gewünschte Profil aufweisen kann.
In manchen Ausführungsformen können ein oder mehrere Teile des Montagebereichs 211 ausgelegt sein, entsprechende Teile eines Elektronikgehäuses und/oder einer ungehäusten Elektronikkomponente zu kontaktieren, mit diesen zusammenzupassen und/oder an diese anzukoppeln. So kann zum Beispiel der Montagebereich 211 eine oder mehrere Ecken umfassen, die ausgelegt sind, mechanisch mit einem Elektronikgehäuse, wie etwa dem LED-Gehäuse 102, und/oder einer ungehäusten Komponente, wie etwa dem LED-Chip 307 in 3, in Eingriff zu kommen. In solchen Fällen kann der mechanische Eingriff des Montagebereichs 211 mit dem Gehäuse und/oder der Komponente den Halt des Gehäuses und/oder der Komponente innerhalb des Montagebereichs 211 verbessern.
Der Grat 218 kann in manchen Ausführungsformen einen Komponentenmontagebereich 211, z. B. für das Gehäuse 102 wie oben beschrieben, definieren. Der Grat 218 kann daher so ausgelegt sein, dass er einen Montagebereich 211 definiert, der für das Gehäuse oder die Elektronikkomponente, das oder die er enthalten soll, ausreichend dimensioniert ist. In manchen Ausführungsformen kann der Grat 218 so dimensioniert sein, dass der Montagebereich groß genug ist, um das Gehäuse der Elektronikkomponente, wie etwa das LED-Gehäuse 102, zu enthalten. Alternativ dazu oder zusätzlich kann der Grat 218 so platziert und/oder dimensioniert sein, dass er einen für eine ungehäuste Elektronikkomponente, wie etwa einen LED-Chip (z.B. den in 3 gezeigten LED-Chip 307) geeigneten Montagebereich definiert. In jedem Fall kann der Grat 218 so ausgelegt sein, dass er den Montagebereich 211 umgibt oder im Wesentlichen umgibt, z.B. wie in 4 und 5 allgemein gezeigt.
Außer den Montagebereich 211 zu definieren, kann der Grat 218 auch eine oder mehrere Biegezonen definieren und/oder diesen benachbart sein, die Komponenten innerhalb des Montagebereichs 211 von Kräften isolieren oder anderweitig vor Kräften schützen können, die auf das Substrat 201 ausgeübt werden können. Dieses Konzept ist in der Ausführungsform von 2 dargestellt, wobei das Substrat 201 so gezeigt ist, dass es die Biegezone 210 umfasst. Die Biegezone 210 kann so ausgelegt sein, dass sie sich um, oder im Wesentlichen um, einen Umfang des Montagebereichs 211 erstreckt, z.B. wie in 4 und 5 allgemein gezeigt.
Ohne darauf beschränkt zu sein, können die Biegezonen eine oder mehrere Winkelstücke oder Bogenstücke umfassen, die sich in Reaktion auf eine oder mehrere auf das Substrat 201 ausgeübte Kräfte biegen können. Beispielsweise umfasst die Biegezone 210 in der Ausführungsform von 2 drei Winkelstücke 220. Wenn das Substrat 201 Kräften (z.B. der Biegekraft A in 1) ausgesetzt wird, können sich eines oder mehrere der Winkelstücke 220 ausdehnen, zusammenziehen, biegen, oder anderweitig bewegen, um den Montagebereich 211, das Gehäuse 102 (und insbesondere die Bondverbindung zwischen dem Klebstoff 204 und einem oder mehreren von Gehäuse 102 und Leiterbahnen 203) von solchen Kräften zu isolieren. Zum Beispiel können die Biegezonen an einem oder mehreren Winkelstücken der Verbindungsstellen derselben eine auf das Substrat 201 (z. B. während eines Biegens) aufgebrachte mechanische Beanspruchung isolieren, um ein Verschieben einer solchen mechanischen Beanspruchung auf Bondverbindungen innerhalb des Montagebereichs 211 zu verhindern. Auf diese Weise können die Biegezonen 210 Schäden an der Bondverbindung zwischen dem Klebstoff 204 und einem oder mehreren von Gehäuse 102 und Substrat 201 verhindern, z. B. wenn das Substrat 201 verbogen oder gebogen wird.
Die Biegezonen 210, der Montagebereich 211 und der Grat 218 können im Substrat 201 unter Verwendung jedes geeigneten Prozesses, wie etwa Prägen, Tiefprägen, Ätzen, dreidimensionales Drucken, Thermoformen, Kombinationen davon und dergleichen ausgebildet werden. Ohne darauf beschränkt zu sein, sind die Biegezonen 210, der Montagebereich 211 und der Grat 218 vorzugsweise durch Prägen oder Tiefprägen einer Bahn aus formbarem Material, wie etwa PET, ausgebildet. In solchen Fällen kann die Bahn vorbearbeitet worden sein, um die Leiterbahnen 203 zu enthalten, z. B. durch Bedrucken, Plattieren, Ätzen oder andere Abscheidungsprozesse. Alternativ dazu kann das Bahnmaterial bearbeitet werden, um die Biegezone 210, den Montagebereich 211 und/oder den Grat 218 zu umfassen, wonach die Leiterbahnen 203 auf einer Oberfläche desselben ausgebildet werden können. Ohne darauf beschränkt zu sein, können die Biegezone 210, der Montagebereich 211 und der Grat 218 durch Prägen in einem Rolle-zu-Rolle-Herstellungsprozess ausgebildet werden, wie später in Verbindung mit 6 beschrieben wird.
Es wird nun auf 3 Bezug genommen, die eine andere beispielhafte Lichtquelle nach der vorliegenden Offenbarung zeigt. Die gezeigte Lichtquelle 300 umfasst das Substrat 301, das die Biegezone 310, den Montagebereich 311 und den Grat 318 umfasst. Das Substrat 301 weist auch Leiterbahnen 303 einer auf einer Oberfläche desselben ausgebildeten Schaltung auf. Allgemein sind der Typ, die Art und die Funktion des Substrats 301, der Leiterbahnen 303, der Biegezone 310, des Montagebereichs 311 und des Grats 318 dieselben wie die der entsprechenden Komponenten der oben beschriebenen 2. Eine ausführliche Beschreibung solcher Komponenten wird deshalb der Kürze halber nicht wiederholt.
In der Ausführungsform von 3 ist das Substrat 301 so ausgelegt, dass der Körper und das Leadframe des Gehäuses 102 entfallen können. Das heißt, das Substrat 301 in 3 ist so ausgelegt, dass es eine ungehäuste Elektronikkomponente, in diesem Fall einen LED-Chip 307, aufnehmen und halten kann. Tatsächlich ist der gezeigte LED-Chip 307 in dieser Ausführungsform direkt auf einer Oberfläche einer der Leiterbahnen 303 montiert. Selbstverständlich muss der LED-Chip 307 nicht auf der Leiterbahn 203 montiert sein und kann in jeder geeigneten Weise innerhalb des Montagebereichs 311 montiert sein. Beispielsweise kann der LED-Chip direkt auf einer Oberfläche des Substrats 301 innerhalb des Montagebereichs 311 montiert sein. In beiden Fällen kann der LED-Chip 307 in jeder geeigneten Weise, wie etwa durch Drahtbondungen 308, wie in 3 gezeigt, elektrisch mit den Leiterbahnen 303 gekoppelt sein. Selbstverständlich ist die Verwendung von Drahtbondungen nicht notwendig und es können andere elektrische Kopplungsmechanismen, wie etwa Chipbonden, Löten usw. verwendet werden, um den LED-Chip 307 elektrisch mit den Leiterbahnen 303 zu koppeln.
Zu Illustrationszwecken ist das Substrat 301 in 3 so dargestellt, dass es ein Innenvolumen 309 von ähnlicher Form und Größe wie das Innenvolumen eines von OSRAM Opto Semiconductors erhältlichen Duris-E5-Gehäuses aufweist. Es versteht sich, dass diese Darstellung beispielhaft ist, und dass das Volumen 309 jede gewünschte Form und Größe besitzen kann.
Wie in 3 gezeigt, kann das Substrat 301 so ausgelegt sein, dass es ein Volumen 309 über einer oder mehreren und/oder um eine oder mehrere Oberflächen der Elektronikkomponente, in diesem Fall des LED-Chips 307, herum innerhalb des Montagebereichs 311 umfasst. Dieses Volumen kann zwar, falls gewünscht, leer bleiben, es kann aber auch ganz oder teilweise mit einem Füllstoff gefüllt werden. Der Füllstoff kann zum Beispiel den Halt von Komponenten wie dem LED-Chip 307 innerhalb des Montagebereichs 311 verbessern und/oder andere vorteilhafte Eigenschaften verleihen. Beispielsweise kann der Halt des LED-Chips 307 dadurch verbessert werden, dass das Volumen 309 mit einem Füllstoff gefüllt wird, der Hafteigenschaften aufweist. In jedem Fall ist der Füllstoff vorzugsweise transparent für aus dem LED-Chip 307 emittiertes Licht. Als nicht einschränkende Beispiele von solchen Materialien sind Silikone, Epoxide, andere optische Kapselungsmaterialien, Kombinationen davon und andere Materialien, die zumindest teilweise für aus dem LED-Chip 307 emittiertes Licht transparent sein können, zu nennen. Ohne darauf beschränkt zu sein, wird vorzugsweise ein Material, das für wenigstens etwa 90%, 95%, 99% oder sogar 100% des aus dem LED-Chip 307 emittierten Lichts transparent ist, verwendet, um das Volumen 309 ganz oder teilweise zu füllen.
In manchen Ausführungsformen kann das zum Füllen des Volumens 309 verwendete Material Wellenlängenkonversionseigenschaften aufweisen. Beispielsweise kann der Füllstoff ein oder mehrere Wellenlängenkonversionsmaterialien umfassen oder daraus ausgebildet sein, die wenigstens eine erste Wellenlänge oder einen ersten Wellenlängenbereich des aus dem LED-Chip 307 emittierten Lichts in wenigstens eine zweite Wellenlänge oder einen zweiten Wellenlängenbereich konvertieren können. Als nicht einschränkende Beispiele von Wellenlängenkonversionsmaterialien sind sogenannte Leuchtstoffin-Bindemittel-Materialien zu nennen. Solche Materialien umfassen ein Bindemittelmaterial, wie etwa Silikon, das mit Teilchen eines oder mehrerer wellenlängenkonvertierender Leuchtstoffe, z. B. mit Cer aktiviertem Yttrium-Aluminium-Granat (YAG:Ce), versetzt ist. Alternativ dazu oder zusätzlich kann der Füllstoff in Form von einem oder mehreren keramischen Wellenlängen-Konvertern vorliegen, die bearbeitet oder anderweitig ausgebildet sein können, in das Volumen 309 zu passen. In jedem Fall kann das vollständige oder teilweise Füllen des Volumens 309 mit einem Wellenlängenkonversionsmaterial auch den Halt des LED-Chips 307 innerhalb des Montagebereichs 311 verbessern, insbesondere in Fällen, in denen der Konverter aus einem Phosphorteilchen enthaltenden Silikon- und/oder Epoxidbindemittel ausgebildet ist.
In einer nicht einschränkenden bevorzugten Ausführungsform ist das Volumen 309 ganz oder teilweise mit einem Silikonbindemittel gefüllt, das Teilchen eines Leuchtstoffs enthält, der in der Lage ist, das Spektrum des aus dem LED-Chip 307 emittierten Lichts zu beeinflussen. Zum Beispiel kann der LED-Chip 307 in der Lage sein, Licht in der blauen und/oder UV-Region des elektromagnetischen Spektrums zu emittieren. In einem solchen Fall können die Leuchtstoffteilchen im Füllstoff durch das vom LED-Chip 307 emittierte blaue und/oder UV-Licht angeregt werden und gelbes Licht, z. B. durch Phosphoreszenz, emittieren. Das aus der Lichtquelle 300 abgegebene Licht kann daher eine Kombination von blauem und gelbem Licht umfassen, das von einem Benutzer als weißes Licht empfunden werden kann. Andere Kombinationen von LED-Chip und Wellenlängenkonversionsmaterial sind selbstverständlich möglich.
Das Volumen 309 kann selbstverständlich ganz oder teilweise mit anderen Materialien gefüllt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, thermisch leitfähiger Materialien. Beispielsweise kann das Volumen 309 ganz oder teilweise mit einem thermisch leitfähigen Klebstoff, wie etwa einem thermisch leitfähigen Epoxid, gefüllt werden. Alternativ dazu oder zusätzlich kann der Füllstoff thermisch leitfähige aber nichtklebende Materialien, wie etwa, aber nicht beschränkt darauf, eine thermisch leitfähige Paste umfassen. Nicht einschränkende Beispiele von solchen Pasten umfassen thermisch leitfähige Silber-, Kupfer- und/oder Polymerpasten.
Da die Ausführungsform von 3 kein Leadframe umfasst, kann ein Mechanismus nötig sein, um den LED-Chip 307 elektrisch mit den Leiterbahnen 303 zu verbinden. In der dargestellten Ausführungsform sind zu diesem Zweck Drahtbondungen 308 verwendet. Es versteht sich jedoch, dass die Drahtbondungen 308 nicht erforderlich sind, und dass jeder geeignete Mechanismus zum elektrischen Verbinden der Leiterbahnen 203 mit dem LED-Chip 307 verwendet werden kann, einschließlich Löten, Chipbonden, Kombinationen davon und dergleichen.
In den Ausführungsformen von 2 und 3 sind die Grate 218, 318 jeweils in Form eines erhöhten Grats dargestellt, der eine Spitze umfasst, welche über einer Ebene einer entsprechenden Montagefläche liegt. Die Grate 218, 318 können somit als erhöhte Grate verstanden werden, die aus einer Oberfläche ihres entsprechenden Substrats hervorstehen. Es versteht sich, dass die Grate 218, 318 keine erhöhten Grate sein müssen, und dass andere Gratkonfigurationen möglich und von der vorliegenden Offenbarung vorgesehen sind. Beispielsweise können die hier beschriebenen Grate in Form von vertieften Graten vorliegen, die eine Spitze umfassen, welche unter einer Ebene der durch den Grat definierten Montageoberfläche liegt. Mit anderen Worten, ein erhöhter Grat kann einen Montagebereich definieren, der sich in einer Vertiefung (z. B. einer Senkung) innerhalb des Umfangs des Grats befindet. Im Gegensatz dazu kann ein vertiefter Grat einen Montagebereich ausbilden, der auf einer Vorwölbung definiert ist, welcher sich aus einer Oberfläche eines Substrats erstreckt.
4 und 5 zeigen Draufsichten auf zwei Substrate, die bearbeitet wurden, um einen Montagebereich und eine Biegezone nach der vorliegenden Offenbarung zu umfassen. Der Klarheit halber zeigen diese Figuren Substrate, die einen einzelnen Montagebereich für eine einzelne Elektronikkomponente, wie etwa einen LED-Chip oder ein LED-Gehäuse, umfassen. Diese Darstellungen sind nur beispielhaft und es versteht sich, dass die hier beschriebenen Substrate ausgebildet sein können, mehrere Montagebereiche zu umfassen, die jeweils eine oder mehrere Elektronikkomponenten enthalten können. Darüber hinaus können die Montagebereiche jeweils durch eine oder mehrere Biegezonen definiert und/oder von diesen umgeben sein, wie zuvor beschrieben. Auf diese Weise kann ein durch Biegekomponenten definiertes Array von Montagebereichen in einem einzigen Substrat definiert werden, wobei einander benachbarte Biegezonen durch einen im Wesentlichen flachen Teil des Substrats getrennt sind.
Insbesondere zeigt 4 eine Draufsicht auf das Substrat 401, das Leiterbahnen 403 umfasst, die einer Schaltung zum Ansteuern von auf demselben montierten Elektronikkomponenten entsprechen. Das Substrat 401 umfasst ferner einen ersten Grat 418, der den Montagebereich 411 für den LED-Chip 407 definiert, der auf den Leiterbahnen 403 montiert ist. Wie allgemein gezeigt ist, ist der erste Grat 418 ausgelegt, den Umfang des Montagebereichs 411 zu definieren, der eine abgerundete rechteckige Form aufweist. Diese Form ist natürlich nur beispielhaft und der erste Grat 418 kann ausgelegt sein, den Montagebereich 411 mit einem eine beliebige Form aufweisenden Umfang zu definieren. Dieses Konzept ist in 5 dargestellt, wo das Substrat 501 so dargestellt ist, dass es einen ersten Grat 518 umfasst, welcher einen Montagebereich 511 mit einem eine Kreisform aufweisenden Außenumfang umfasst. Selbstverständlich sind auch andere Umfangsformen möglich, einschließlich ovaler, elliptischer, trapezförmiger, unregelmäßger, und mit mehrfachen Krümmungen geformter.
Wie in 4 und 5 ferner gezeigt ist, können die Substrate 401, 501 wahlweise zusätzliche Grate, wie die wahlweisen Grate 418', 418", 518' und 518" umfassen. Solche wahlweisen Grate können Montagebereiche für andere Elektronikkomponenten definieren und/oder können zusätzliche Biegezonen in ihren entsprechenden Substraten definieren. Solche zusätzlichen Biegezonen können zum Beispiel innerhalb der Montagebereiche 411, 511 montierte Komponenten vor auf die Substrate 401, 501 übertragenen Kräften schützen. Zum Beispiel die ersten Grate 418, 518. Von daher können die wahlweisen Grate 418', 418", 518' und 518" den Halt der LED-Chips 407, 507 innerhalb der jeweiligen Montagebereiche 411, 511 weiter verbessern.
Selbstverständlich ist die Anzahl der in 4 und 5 dargestellten Grate nur beispielhaft, und es versteht sich, dass jeder Typ und jede Anzahl von Graten um einen oder mehrere Montagebereiche herum verwendet werden kann. Tatsächlich sieht die vorliegende Offenbarung Ausführungsformen vor, in denen wenigstens etwa 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15 oder sogar 20 Grate und entsprechende Biegezonen um 1, 2, 3, 4 oder sogar fünf oder mehr Montagezonen herum eingesetzt werden, um solche Zonen und die darin montierten Komponenten vor auf das Substrat ausgeübten Kräften, z. B. wenn das Substrat gebogen oder anderweitig verbogen wird, zu schützen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft Verfahren zur Herstellung von Substraten nach der vorliegenden Offenbarung, sowie elektronische Komponentenarrays (z. B. ein Beleuchtungsarray), die solche Substrate einsetzen. Es wird diesbezüglich Bezug auf 6 genommen, die einen beispielhaften Rolle-zu-Rolle-Prozess für die Herstellung von Substraten nach der vorliegenden Offenbarung zeigt. Wie dargestellt, kann ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats nach der vorliegenden Offenbarung umfassen, eine Bahn 650 von Substratmaterial in einen ersten Satz von Rollen 651 einzuführen. Die Bahn 650 kann aus einem beliebigen, für ein Substrat nach der vorliegenden Offenbarung geeigneten Material ausgebildet sein, einschließlich den zuvor beschriebenen. Ohne darauf beschränkt zu sein, ist die Bahn 650 eine Polyester(PET)- oder Polyimidbahn.
Die ersten Rollen 651 können ausgelegt sein, elektrische Leiterbahnen auf eine Oberfläche der Bahn 650 aufzudrucken, um Strukturen elektrischer Leiterbahnen und anderer Elemente einer oder mehrerer Schaltungen 652 auszubilden. Wie zuvor beschrieben, können die Schaltungen 652 ausgelegt sein, elektrische Komponenten zu steuern oder anzusteuern, die auf der Oberfläche eines Substrats nach der vorliegenden Offenbarung montiert sein können, wie etwa ein LED-Gehäuse oder -Chip. Insbesondere können die Schaltungen 652 einen oder mehrere elektrische Leiter für eine Elektronikkomponente, wie etwa ein LED-Gehäuse oder -Chip, umfassen, wie zuvor in Verbindung mit 2 und 3 beschrieben.
Nachdem die Schaltungen 652 auf der Bahn 650 ausgebildet sind, kann die Bahn 650 in einer Maschinenlaufrichtung auf einen zweiten Satz von Rollen 653 verschoben werden. Allgemein können die zweiten Rollen 653 ausgelegt sein, die Bahn 650 zu verformen, um wenigstens einen Grat zu produzieren, der eine Montagestelle für eine Elektronikkomponente definiert. Diesbezüglich können die zweiten Rollen 653 zum Beispiel zusammenpassende konvexe und konkave Pressformen 654 umfassen, die ausgelegt sein können, die Bahn 650 zu prägen oder hohlzuprägen, um einen oder mehrere Grate und entsprechende Montagestellen auszubilden. Dieses Konzept ist in 6 gezeigt, in der Montagestellen 655 den zweiten Rollen 653 nachgelagert gezeigt sind.
Sobald wenigstens ein Grat und eine Montagestelle in der Bahn 650 bereitgestellt worden sind, kann das resultierende Substrat zur Bestückung mit elektronischen Komponenten, wie LED-Gehäusen und/oder -Chips, in andere Maschinen verschoben oder weitergegeben werden. Zum Beispiel kann die Bahn 650 weiter verschoben werden, zu Pick-and-Place-Maschinen benachbart, die die Elektronikkomponenten auf Montagestellen 655 platzieren und bonden können. Anschließend kann die Bahn, die die gebondeten Elektronikkomponenten trägt, in Füll-/Bondingmaschinen verschoben werden, die Klebstoff und/oder Wellenlängenkonversionsmaterial auf- oder einbringen können wie gewünscht.
Es wurden hier zwar die Prinzipien der Erfindung beschrieben, für den Fachmann versteht es sich jedoch, dass diese Beschreibung nur beispielhaft erfolgt und nicht als eine Einschränkung hinsichtlich des Schutzbereichs der Erfindung. Es ist vorgesehen, dass zusätzlich zu den hier gezeigten und beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen andere Ausführungsformen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen. Modifikationen und Substitutionen durch einen Durchschnittsfachmann werden als innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegend angesehen, der außer durch die folgenden Ansprüche nicht eingeschränkt sein soll.

Claims

Leiterplatte, die umfasst: ein flexibles Substrat (201), das eine Schaltung aufweist, wobei die Schaltung elektrische Leiterbahnen (203) zum elektrischen Ankoppeln an eine Elektronikkomponente in einem Komponentenmontagebereich (211) umfasst; und einen Grat (218), der dem Komponentenmontagebereich (211) benachbart im Substrat (201) eine Biegezone (210) definiert, wobei der Grat (218) den Komponentenmontagebereich (211) umgibt, wobei die Biegezone (210) ausgelegt ist, den Komponentenmontagebereich (211) von einer auf das Substrat (201) aufgebrachten Kraft zu isolieren, und wobei der Grat aus einer Oberfläche des Substrats hervorsteht.
Leiterplatte nach Anspruch 1, wobei das Substrat (201) wenigstens eines von einem Polyester und einem Polyimid umfasst.
Leiterplatte nach Anspruch 1, wobei das Substrat (201) aus biaxial orientiertem Polyethylenterephthalat ausgebildet ist.
Leiterplatte nach Anspruch 1, wobei die elektrischen Leiterbahnen (203) eine leitfähige Tinte umfassen.
Leiterplatte nach Anspruch 1, wobei die Biegezone (210) wenigstens ein Bogenstück umfasst, wobei sich das Bogenstück in Reaktion auf eine ausgeübte Kraft ausdehnen oder zusammenziehen kann, um wenigstens einen Teil der Kraft abzuleiten.
Leiterplatte nach Anspruch 1, wobei sich die elektrischen Leiterbahnen (203) in die Biegezone (210) erstrecken.
Leiterplatte nach Anspruch 1, wobei das Substrat (201) ferner einen zweiten Grat (218) umfasst, der dem Komponentenmontagebereich (211) benachbart im Substrat (201) eine Biegezone (210) definiert, und der zweite Grat (218) den Komponentenmontagebereich (211) umgibt.
Lichtquelle (200), die umfasst: eine Leiterplatte, welche ein flexibles Substrat (201) mit wenigstens einer Schaltung und wenigstens einem Komponentenmontagebereich (211) umfasst, wobei die wenigstens eine Schaltung wenigstens einen ersten und zweiten elektrischen Leiter umfasst, wobei das Substrat (201) ferner einen Grat (218) umfasst, der dem Komponentenmontagebereich (211) benachbart im Substrat (201) eine Biegezone definiert, wobei der Grat (218) den Komponentenmontagebereich (211) umgibt, wobei die Biegezone (210) ausgelegt ist, den Komponentenmontagebereich (211) von einer auf das Substrat (201) aufgebrachten Kraft zu isolieren; und eine lichtemittierende Komponente, die innerhalb des wenigstens einen Komponentenmontagebereichs (211) positioniert und elektrisch mit dem ersten und zweiten elektrischen Leiter gekoppelt ist, und wobei der Grat aus einer Oberfläche des Substrats hervorsteht.
Lichtquelle (200) nach Anspruch 8, wobei die lichtemittierende Komponente ein lichtemittierender Dioden-Chip ist.
Lichtquelle (200) nach Anspruch 8, wobei der erste elektrische Leiter in der Biegezone (210) angeordnet ist.
Lichtquelle (200) nach Anspruch 10, wobei der erste elektrische Leiter in der Biegezone (210) der Form des Grats folgt.
Lichtquelle (200) nach Anspruch 8, wobei die Schaltung aus einer leitfähigen Tinte ausgebildete Leiterbahnen umfasst.
Lichtquelle (200) nach Anspruch 8, wobei die Biegezone (210) wenigstens ein Bogenstück umfasst, wobei sich das Bogenstück in Reaktion auf eine ausgeübte Kraft ausdehnen, zusammenziehen oder ausdehnen und zusammenziehen kann, um wenigstens einen Teil der Kraft abzuleiten.
Lichtquelle (200) nach Anspruch 8, wobei der Grat (218) ein erhöhter Grat, ein vertiefter Grat oder eine Kombination davon ist.
Lichtquelle (200) nach Anspruch 8, wobei der Grat (218) über dem Komponentenmontagebereich (211) ein Volumen (309) definiert, und das Volumen (309) zumindest teilweise mit einem Klebstoff (204) , einem Wellenlängenkonversionsmaterial oder einer Kombination davon gefüllt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtquelle (200), das umfasst: einen Grat (218) auszubilden, der einem Komponentenmontagebereich (211) benachbart in einer Leiterplatte eine Biegezone definiert, wobei der Grat (218) den Komponentenmontagebereich (211) umgibt, wobei die Leiterplatte ein flexibles Substrat (201) mit wenigstens einer dazugehörigen Schaltung umfasst, wobei der Komponentenmontagebereich (211) einen ersten und zweiten elektrischen Leiter umfasst; und eine lichtemittierende Komponente innerhalb des Komponentenmontagebereichs (211) zu positionieren und die lichtemittierende Komponente elektrisch mit dem ersten und zweiten elektrischen Leiter zu koppeln; wobei der Grat (218) durch mechanisches Verformen des flexiblen Substrats (201) ausgebildet wird, um den Komponentenmontagebereich (211) zu definieren, und die Biegezone (210) ausgelegt ist, den Komponentenmontagebereich (211) von einer auf das Substrat (201) aufgebrachten Kraft zu isolieren, und wobei der Grat aus einer Oberfläche des Substrats hervorsteht.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die lichtemittierende Komponente in einem lichtemittierenden Diodengehäuse enthalten ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die lichtemittierende Komponente ein lichtemittierender Dioden-Chip ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Substrat (201) wenigstens eines von einem Polyester und einem Polyimid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Substrat (201) aus biaxial orientiertem Polyethylenterephthalat ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Grat (218) durch mechanisches Verformen des flexiblen Substrats (201) ohne Anwendung von Wärme auf das Substrat (201) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Grat (218) über dem Komponentenmontagebereich (211) ein Volumen (309) definiert, und das Verfahren ferner umfasst, das Volumen zumindest teilweise mit einem Klebstoff (204), einem Wellenlängenkonversionsmaterial oder einer Kombination davon zu füllen.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei Wärme angewendet wird, während das flexible Substrat (201) mechanisch verformt wird, um den Grat (218) auszubilden.