用於相互連接攜帶大電流的電纜與金屬薄膜的互連裝置和方法

2023-08-09 02:47:41

專利名稱:用於相互連接攜帶大電流的電纜與金屬薄膜的互連裝置和方法
技術領域：
本專利申請總的涉及相互連接攜帶大電流的電子部件的領域，所
述電子部件尤其是在OLED照明設備中。
技術背景
固態照明已經變成照明市場的一個重要的部分。固態照明(SSL) 單元，例如有機發光二極體(OLED),提供低成本照明，因此註定要 用於通用照明市場。為了提供具有高輸出的有機發光二極體照明單元， 必須針對大電流對於包括其相互連接在內的相應照明單元的部件進行 設計。相應地，單個的部件和它們相應的相互連接這兩者的^f氐歐姆電 阻是至關重要的。具體來說，這對於在有機發光二極體和它的驅動單 元之間的電相互連接同樣是成立的。
現在從現有技術已知有兩種類型的相互連接。
第一種類型是焊接。如一般公知的，焊接使用一個熱條的熱量熔 化焊料，該焊料在導線和印刷電路板的接觸區之間提供相互連接。
第二種類型的相互連接是熱密封。 一般來說，熱密封工藝是在柔 性的和剛性的電路板、玻璃板顯示器和柔性薄箔之間產生導電的粘結 結合。這種工藝的基本特徵是粘結劑在壓力下的加熱和冷卻。各向異 性的導電粘合劑，如各向異性的導電薄膜(ACF)，包含小的導電顆 粒，這些導電顆粒當受到壓力作用並被加熱時在各個部分之間形成電 的相互連接。粘結劑廣泛用於經過帶有導電軌道的柔性電路連接液晶 顯示器(LCD)上的導電區到印刷電路板(PCB)。
焊接工藝和熱密封工藝兩者的主要問題都是它們需要在高於有機 發光二極體中的有機材料的蒸發溫度的溫度處操作。進而，當前設計 的有機發光二極體在玻璃基板上包含極薄的鉻層或MAM (鉬-鋁-鉬)層(每層大約250納米)。因為熱量不可能被帶走，所以將導線 焊接到這樣 一 個薄層上的嘗試不可避免地要導致相應層的剝落 (flaking )。
4如以上所述，熱密封廣泛地用於顯示應用。但熱密封不可能有效 地用於照明應用。此外，在大電流傳導的情況下，熱密封相互連接不 足夠穩定。

發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種互連裝置，用於在絕緣基板 上相互連接攜帶大電流的電纜與金屬薄膜，這個裝置在大電流條件下 是節省成本的和充分穩定的。本發明的另一個目的是提供用於在絕緣 基板上相互連接攜帶大電流的電纜與金屬薄膜的方法，這種方法避免 過多地裝載與這個工藝有關的材料。本發明的下一個目的是提供一種 照明設備，這種照明設備的特徵是高發光強度和緊湊的設計，同時節 省成本。
這些目的以及其它的目的是通過一種互連裝置解決的，所述的互 連裝置用於在透明絕緣基板上相互連接攜帶大電流的電纜與金屬薄 膜，其中將攜帶大電流的電纜設計成扁平電纜，在扁平電纜和金屬薄 膜之間的相互連接是超聲焊接接頭。
在這個連接中，優選地將薄膜稱為亞微米膜，如IOO-250納米厚的膜。
按照本發明的互連裝置的一個優點是，用作攜帶大電流的電纜的 扁平電纜是具有標準尺寸的、消費型電子電路中通常使用的低成本部 件。而且，扁平電纜保證了大面積的接觸，這種接觸附帶地還降低了 歐姆電阻。通過使用超聲焊接，可靠地避免了高溫，這種高溫不可避 免地會引起有機發光二極體中的有機材料的退化。另外，超聲焊接工 藝是快速準確的，因此使生產成本減至最低。
根據現有技術(例如US3650454 )已知了超聲焊接。在US5043716 中，描述了用於組裝發光二極體矩陣顯示器的方法，其中的每一個單 個的發光二極體管芯都藉助一個結合線連接到一個導電墊(conductive pad)上，結合線的一部分通過超聲焊接相互連接到管芯和導電墊上。由 於發光二極體顯示器是典型的小電流應用，所以這種各個相互連接相 對於大電流條件下的穩定性和低電阻來說不是最佳的。US2005 / 0270757A1描述了 一種裝配方法，在一個載體基板上將多個晶片裝配在 一起。這種載體基板是由塑料、織物、或金屬製成的，所以在載體上
5並未設置金屬薄膜。此外，這種裝配用在小電流顯示應用中。
按照本發明的一個實施例，超聲焊接接頭可以是點焊接頭。點焊 接頭能在使用市場上能夠得到的自動化的焊接設備的快速程序中產 生。此外，超聲焊接接頭可以是一種線焊接頭。
按照本發明的另一個實施例，透明絕緣基板是一個玻璃基板。用 於各種各樣的照明應用的玻璃基板都可以以低成本、高精度和高透明 度得到。作為替換，基板還可以由透明絕緣的塑料材料製成。
由於所述的互連裝置是為大電流應用(如有機發光二極體照明) 設計的，有關的每個部件的低歐姆電阻是特別重要的。因此，使用具 有最小電阻率的電纜材料是有益的。因此，合適的材料是銅、鋁或銀。
雖然超聲焊接接頭的本身代表了極其牢固的相互連接類型，但在 機械上進一 步強化扁平電纜和金屬薄膜之間的相互連接也是實際的。 這按照本發明的一個有益的實施例通過用膠至少部分地覆蓋超聲焊接 接頭和超聲焊接接頭周圍的區域來實現，其中的膠可以是紫外可固化 的膠或包含矽或其它合適材料的膠。在這裡，覆蓋超聲焊接接頭和其
周圍區域的膠用作才凡械應變釋》文(mechanical strain relief)。
如以上所述，金屬薄膜的金屬可以包括銅。按照本發明的另一個 實施例，金屬薄膜可以包括鉻或鉬-鋁-鉬層系統。在一般情況下， 具有低電阻率特點的任何金屬對於金屬薄膜都是適用的。
本申請的另一方面是用於在透明絕緣基板上相互連接攜帶大電流 的電纜與金屬薄膜的方法，包括如下步驟提供扁平電纜，以此作為 攜帶大電流的電纜；以及通過超聲焊接相互連接扁平電纜與金屬薄膜。 本申請的下一方面是包括一個有機發光二極體照明裝置和驅動單 元的照明設備，所述的有機發光二極體照明裝置包括在一個玻璃基板 上的金屬薄膜，所述驅動單元藉助於大電流電纜相互連接到有機發光 二極體照明裝置，其中將大電流電纜設計成一個扁平電纜，所述的扁 平電纜藉助至少一個超聲焊接接頭相互連接到有機發光二極體照明裝 置的金屬薄膜。
本申請的另一方面是上迷的用於相互連接太陽能電池組的互連裝 置的使用。
本申請的這些和其它方面根據下面的附圖將變得清楚明白，並參 考附圖進行闡述。


圖1說明有機發光二極體照明設備的頂視圖；
圖2說明圖1設備的側視圖，與圖1中觀察方向II相對應；
圖3說明按照本發明的互連裝置的一個實施例的剖面圖。
具體實施方式
圖1表示有機發光二極體照明設備的頂視圖。該設備包括由玻璃 製成的透明絕緣基板l。在玻璃基板l的表面上安排一疊有機層2，用 來形成照明設備的發光區域。疊層2由每個的厚度約為250納米的金 屬薄膜的平面部分3、 4封閉。所述金屬薄膜可以包括各種金屬，例如 銅、鉻、或甚至於層系統，例如鉬-鋁-鉬的層系統。在圖1所示的 實施例中，金屬薄膜由銅製成。
按照本發明，照明設備進一步包括一個扁平電纜5，以此作為攜帶 大電流的電纜，它將照明設備連接到驅動單元(未示出)。扁平電纜 的特殊優點是， 一方面它是消費型電子電路中通常使用的低成本部件， 另一方面，它保證了大面積接觸，這樣的大面積接觸額外地降低了歐 姆電阻。當前，將扁平電纜5設計成具有由鋁製成的電纜芯6、 7的4 線扁平電纜。任何其它具有低的電阻率的金屬也是適用的，如銅或銀。 每個電纜芯6、 7的寬度約lmm，厚度約0.2mm。扁平電纜5的電纜間 距約1.5m。應該理解，使用具有任何其它合適寬度和厚度的電纜芯以 及具有任何其它合適的電纜間距的扁平電纜對於本領域的普通技術人 員是顯而易見的。
扁平電纜5的外電纜芯6與驅動單元的正極相互連接，內電纜芯7 與驅動單元的負極相互連接。在照明設備的側面，外電纜芯6與照明 設備的平面部分3相互連接，內電纜芯7與照明設備的平面部分4相 互連接。
按照本發明，扁平電纜5的電纜芯6、 7的各個端部藉助超聲焊接 接頭，在這裡藉助點焊接頭6a、 7a,與照明設備的平面部分3、 4相互 連接。這樣做的好處是，在焊接工藝期間可靠地避免了在有機發光二 極管中引起有機材料退化的高溫。超聲焊接工藝進而可以快速地和準 確地實現，因此可使生產成本降至最低。
7在圖3中，表示按照本發明的照明設備的另一個有益的實施例。 按照這個實施例，用膠8覆蓋超聲焊接接頭6a、 7a及該超聲焊接接頭 6a、 7a周圍的區域。這額外地增強了扁平電纜5和平面部分3、 4的金 屬薄膜之間的相互連接，並且用做機械應變釋放。因此，安全地避免 了扁平電纜的剝離。所述膠可以是紫外可固化膠或者是包含矽或其它 合適材料的膠。
按照根據本發明的照明設備的另一個有益的實施例(未示出)， 在扁平電纜和印刷電路板之間的相互連接也是超聲焊接接頭，這種超 聲焊接接頭在電纜的兩側進行統一的處理。
雖然已經表示、描述和指出了本發明應用到它的優選實施例的根 本的新穎特徵，但應該理解，在所述的設備和方法的形式和細節上的 各種各樣的省略、替換、和改變都可由本領域的普通技術人員進行而 不會偏離本發明的構思。例如，顯然可以期望，以實現相同結果的基 本上相同的方式實現基本上相同的功能的那些元件和/或步驟的所有 組合也都在本發明的範圍之內。而且應該認識到，結合本發明任何公 開的形式或實施例而表示和/或描述的結構和/或元件和/或方法步 驟，都可以加入到任何其它7>開或描述或建議的形式或實施例中，以 此作為設計選擇的通用原則。因此，本發明只由所附的權利要求
書的 範圍限制。還要認識到，任何附圖標記都不得被認為是對於權利要求
的限制。
權利要求
1、用於在透明絕緣基板上(1)相互連接攜帶大電流的電纜與金屬薄膜(3、4)的互連裝置，其中將攜帶大電流的電纜設計成一個扁平電纜(5)，並且在扁平電纜和金屬薄膜(3、4)之間的相互連接是超聲焊接接頭(6a、7a)。
2、 權利要求
l的互連裝置，其中所述超聲焊接接頭是點焊接頭 (6a、 7a)或線焊接頭。
3、 權利要求
1的互連裝置，其中所述扁平電纜(5)是銅電纜 或鋁電纜或銀電纜。
4、 權利要求
l的互連裝置，其中所述超聲焊接接頭(6a、 7a) 及該超聲焊接接頭周圍的區域至少部分地用膠(8)覆蓋。
5、 權利要求
4的互連裝置，其中所述膠是紫外可固化膠或矽膠。
6、 權利要求
l的互連裝置，其中所述金屬薄膜(3、 4)的金屬 包4舌銅和/或4各和/或鉬-鋁-鉬的層系統。
7、 一種用於在絕緣基板上相互連接攜帶大電流的電纜與金屬薄膜 (3、 4)的方法，包括-提供用作攜帶大電流的電纜的扁平電纜(5)， -通過超聲焊接相互連接扁平電纜(5)與金屬薄膜83， 4)。
8、 權利要求
7的方法，其中所述超聲焊接是作為點焊或線焊實 現的。
9、 權利要求
7的方法，其中所述超聲焊接接頭(6a、 7a)及該 超聲焊接接頭周圍的區域至少部分地用膠(8)覆蓋。
10、 照明設備，包括-在透明絕緣基板(1)上包括金屬薄膜(3、 4)的有機發光二極 管照明裝置；-藉助大電流電纜相互連接到有機發光二極體照明裝置的驅動單元；其中將大電流電纜設計成扁平電纜(5)，所述的扁平電纜藉助 於至少一個超聲焊接接頭(6a、 7a)相互連接到有機發光二極體照明 裝置的金屬薄膜(3、 4)。
11、 權利要求
10的照明設備，其中所述的透明絕緣基板是玻璃 基板(1)或由塑料材料製成。
12、 權利要求
10的照明設備，其中將驅動單元安排在印刷電路板上。
13、 權利要求
ll的照明設備，其中在扁平電纜和印刷電路板之 間的相互連接是超聲焊接接頭。
14、 權利要求
l的互連裝置的使用，用於相互連接太陽能電池組。
專利摘要
用於在透明絕緣基板上(1)相互連接攜帶大電流的電纜與金屬薄膜(3、4)的互連裝置。按照本發明，將攜帶大電流的電纜設計成一個扁平電纜(5)，並且扁平電纜和金屬薄膜(3、4)之間的相互連接是超聲焊接接頭(6a、7a)。
文檔編號GKCN101455132SQ200780018946
公開日2009年6月10日 申請日期2007年5月11日
發明者C·W·A·弗詹斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan