專利名稱:用于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(shù)領(lǐng)域：
本專利申請(qǐng)總的涉及相互連接攜帶大電流的電子部件的領(lǐng)域，所
述電子部件尤其是在OLED照明設(shè)備中。
技術(shù)背景
固態(tài)照明已經(jīng)變成照明市場(chǎng)的一個(gè)重要的部分。固態(tài)照明(SSL) 單元，例如有機(jī)發(fā)光二極管(OLED),提供低成本照明，因此注定要 用于通用照明市場(chǎng)。為了提供具有高輸出的有機(jī)發(fā)光二極管照明單元， 必須針對(duì)大電流對(duì)于包括其相互連接在內(nèi)的相應(yīng)照明單元的部件進(jìn)行 設(shè)計(jì)。相應(yīng)地，單個(gè)的部件和它們相應(yīng)的相互連接這兩者的^f氐歐姆電 阻是至關(guān)重要的。具體來說，這對(duì)于在有機(jī)發(fā)光二極管和它的驅(qū)動(dòng)單 元之間的電相互連接同樣是成立的。
現(xiàn)在從現(xiàn)有技術(shù)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(gè)熱條的熱量熔 化焊料，該焊料在導(dǎo)線和印刷電路板的接觸區(qū)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(chǎn)生導(dǎo)電的粘結(jié) 結(jié)合。這種工藝的基本特征是粘結(jié)劑在壓力下的加熱和冷卻。各向異 性的導(dǎo)電粘合劑，如各向異性的導(dǎo)電薄膜(ACF)，包含小的導(dǎo)電顆 粒，這些導(dǎo)電顆粒當(dāng)受到壓力作用并被加熱時(shí)在各個(gè)部分之間形成電 的相互連接。粘結(jié)劑廣泛用于經(jīng)過帶有導(dǎo)電軌道的柔性電路連接液晶 顯示器(LCD)上的導(dǎo)電區(qū)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于有機(jī) 發(fā)光二極管中的有機(jī)材料的蒸發(fā)溫度的溫度處操作。進(jìn)而，當(dāng)前設(shè)計(jì) 的有機(jī)發(fā)光二極管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?yàn)闊崃坎豢赡鼙粠ё?，所以將?dǎo)線 焊接到這樣 一 個(gè)薄層上的嘗試不可避免地要導(dǎo)致相應(yīng)層的剝落 (flaking )。
4如以上所述，熱密封廣泛地用于顯示應(yīng)用。但熱密封不可能有效 地用于照明應(yīng)用。此外，在大電流傳導(dǎo)的情況下，熱密封相互連接不 足夠穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種互連裝置，用于在絕緣基板 上相互連接攜帶大電流的電纜與金屬薄膜，這個(gè)裝置在大電流條件下 是節(jié)省成本的和充分穩(wěn)定的。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用于在絕緣 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(gè)工藝有關(guān)的材料。本發(fā)明的下一個(gè)目的是提供一種 照明設(shè)備，這種照明設(shè)備的特征是高發(fā)光強(qiáng)度和緊湊的設(shè)計(jì)，同時(shí)節(jié) 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 連裝置用于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(shè)計(jì)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(gè)連接中，優(yōu)選地將薄膜稱為亞微米膜，如IOO-250納米厚的膜。
按照本發(fā)明的互連裝置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，用作攜帶大電流的電纜的 扁平電纜是具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸的、消費(fèi)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(huì)引起有機(jī)發(fā)光二極管中的有機(jī)材料的退化。另外，超聲焊接工 藝是快速準(zhǔn)確的，因此使生產(chǎn)成本減至最低。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)(例如US3650454 )已知了超聲焊接。在US5043716 中，描述了用于組裝發(fā)光二極管矩陣顯示器的方法，其中的每一個(gè)單 個(gè)的發(fā)光二極管管芯都借助一個(gè)結(jié)合線連接到一個(gè)導(dǎo)電墊(conductive pad)上，結(jié)合線的一部分通過超聲焊接相互連接到管芯和導(dǎo)電墊上。由 于發(fā)光二極管顯示器是典型的小電流應(yīng)用，所以這種各個(gè)相互連接相 對(duì)于大電流條件下的穩(wěn)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(gè)載體基板上將多個(gè)芯片裝配在 一起。這種載體基板是由塑料、織物、或金屬制成的，所以在載體上
5并未設(shè)置金屬薄膜。此外，這種裝配用在小電流顯示應(yīng)用中。
按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，超聲焊接接頭可以是點(diǎn)焊接頭。點(diǎn)焊 接頭能在使用市場(chǎng)上能夠得到的自動(dòng)化的焊接設(shè)備的快速程序中產(chǎn) 生。此外，超聲焊接接頭可以是一種線焊接頭。
按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，透明絕緣基板是一個(gè)玻璃基板。用 于各種各樣的照明應(yīng)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制成。
由于所述的互連裝置是為大電流應(yīng)用(如有機(jī)發(fā)光二極管照明) 設(shè)計(jì)的，有關(guān)的每個(gè)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(jī)械上進(jìn)一 步強(qiáng)化扁平電纜和金屬薄膜之間的相互連接也是實(shí)際的。 這按照本發(fā)明的一個(gè)有益的實(shí)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(qū)域來實(shí)現(xiàn)，其中的膠可以是紫外可固化 的膠或包含硅或其它合適材料的膠。在這里，覆蓋超聲焊接接頭和其
周圍區(qū)域的膠用作才凡械應(yīng)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(fā)明的另一個(gè) 實(shí)施例，金屬薄膜可以包括鉻或鉬-鋁-鉬層系統(tǒng)。在一般情況下， 具有低電阻率特點(diǎn)的任何金屬對(duì)于金屬薄膜都是適用的。
本申請(qǐng)的另一方面是用于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(qǐng)的下一方面是包括一個(gè)有機(jī)發(fā)光二極管照明裝置和驅(qū)動(dòng)單 元的照明設(shè)備，所述的有機(jī)發(fā)光二極管照明裝置包括在一個(gè)玻璃基板 上的金屬薄膜，所述驅(qū)動(dòng)單元借助于大電流電纜相互連接到有機(jī)發(fā)光 二極管照明裝置，其中將大電流電纜設(shè)計(jì)成一個(gè)扁平電纜，所述的扁 平電纜借助至少一個(gè)超聲焊接接頭相互連接到有機(jī)發(fā)光二極管照明裝 置的金屬薄膜。
本申請(qǐng)的另一方面是上迷的用于相互連接太陽能電池組的互連裝 置的使用。
本申請(qǐng)的這些和其它方面根據(jù)下面的附圖將變得清楚明白，并參 考附圖進(jìn)行闡述。


圖1說明有機(jī)發(fā)光二極管照明設(shè)備的頂視圖；
圖2說明圖1設(shè)備的側(cè)視圖，與圖1中觀察方向II相對(duì)應(yīng)；
圖3說明按照本發(fā)明的互連裝置的一個(gè)實(shí)施例的剖面圖。
具體實(shí)施方式
圖1表示有機(jī)發(fā)光二極管照明設(shè)備的頂視圖。該設(shè)備包括由玻璃 制成的透明絕緣基板l。在玻璃基板l的表面上安排一疊有機(jī)層2，用 來形成照明設(shè)備的發(fā)光區(qū)域。疊層2由每個(gè)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、或甚至于層系統(tǒng)，例如鉬-鋁-鉬的層系統(tǒng)。在圖1所示的 實(shí)施例中，金屬薄膜由銅制成。
按照本發(fā)明，照明設(shè)備進(jìn)一步包括一個(gè)扁平電纜5，以此作為攜帶 大電流的電纜，它將照明設(shè)備連接到驅(qū)動(dòng)單元(未示出)。扁平電纜 的特殊優(yōu)點(diǎn)是， 一方面它是消費(fèi)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(dāng)前，將扁平電纜5設(shè)計(jì)成具有由鋁制成的電纜芯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(gè)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(yīng)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(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員是顯而易見的。
扁平電纜5的外電纜芯6與驅(qū)動(dòng)單元的正極相互連接，內(nèi)電纜芯7 與驅(qū)動(dòng)單元的負(fù)極相互連接。在照明設(shè)備的側(cè)面，外電纜芯6與照明 設(shè)備的平面部分3相互連接，內(nèi)電纜芯7與照明設(shè)備的平面部分4相 互連接。
按照本發(fā)明，扁平電纜5的電纜芯6、 7的各個(gè)端部借助超聲焊接 接頭，在這里借助點(diǎn)焊接頭6a、 7a,與照明設(shè)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(jī)發(fā)光二 極管中引起有機(jī)材料退化的高溫。超聲焊接工藝進(jìn)而可以快速地和準(zhǔn) 確地實(shí)現(xiàn)，因此可使生產(chǎn)成本降至最低。
7在圖3中，表示按照本發(fā)明的照明設(shè)備的另一個(gè)有益的實(shí)施例。 按照這個(gè)實(shí)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(qū)域。這額外地增強(qiáng)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，并且用做機(jī)械應(yīng)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硅或其它 合適材料的膠。
按照根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備的另一個(gè)有益的實(shí)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(cè)進(jìn)行統(tǒng)一的處理。
雖然已經(jīng)表示、描述和指出了本發(fā)明應(yīng)用到它的優(yōu)選實(shí)施例的根 本的新穎特征，但應(yīng)該理解，在所述的設(shè)備和方法的形式和細(xì)節(jié)上的 各種各樣的省略、替換、和改變都可由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員進(jìn)行而 不會(huì)偏離本發(fā)明的構(gòu)思。例如，顯然可以期望，以實(shí)現(xiàn)相同結(jié)果的基 本上相同的方式實(shí)現(xiàn)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(fā)明的范圍之內(nèi)。而且應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，結(jié)合本發(fā)明任何公 開的形式或?qū)嵤├硎竞?或描述的結(jié)構(gòu)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?qū)嵤├?，?此作為設(shè)計(jì)選擇的通用原則。因此，本發(fā)明只由所附的權(quán)利要求
書的 范圍限制。還要認(rèn)識(shí)到，任何附圖標(biāo)記都不得被認(rèn)為是對(duì)于權(quán)利要求
的限制。
權(quán)利要求
1、用于在透明絕緣基板上(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(shè)計(jì)成一個(gè)扁平電纜(5)，并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(quán)利要求
l的互連裝置，其中所述超聲焊接接頭是點(diǎn)焊接頭 (6a、 7a)或線焊接頭。
3、 權(quán)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(quán)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(qū)域至少部分地用膠(8)覆蓋。
5、 權(quán)利要求
4的互連裝置，其中所述膠是紫外可固化膠或硅膠。
6、 權(quán)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(tǒng)。
7、 一種用于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(quán)利要求
7的方法，其中所述超聲焊接是作為點(diǎn)焊或線焊實(shí) 現(xiàn)的。
9、 權(quán)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(qū)域至少部分地用膠(8)覆蓋。
10、 照明設(shè)備，包括-在透明絕緣基板(1)上包括金屬薄膜(3、 4)的有機(jī)發(fā)光二極 管照明裝置；-借助大電流電纜相互連接到有機(jī)發(fā)光二極管照明裝置的驅(qū)動(dòng)單元；其中將大電流電纜設(shè)計(jì)成扁平電纜(5)，所述的扁平電纜借助 于至少一個(gè)超聲焊接接頭(6a、 7a)相互連接到有機(jī)發(fā)光二極管照明 裝置的金屬薄膜(3、 4)。
11、 權(quán)利要求
10的照明設(shè)備，其中所述的透明絕緣基板是玻璃 基板(1)或由塑料材料制成。
12、 權(quán)利要求
10的照明設(shè)備，其中將驅(qū)動(dòng)單元安排在印刷電路板上。
13、 權(quán)利要求
ll的照明設(shè)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(quán)利要求
l的互連裝置的使用，用于相互連接太陽能電池組。
專利摘要
用于在透明絕緣基板上(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(fā)明，將攜帶大電流的電纜設(shè)計(jì)成一個(gè)扁平電纜(5)，并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(hào)GKCN101455132SQ200780018946
公開日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年5月11日
發(fā)明者C·W·A·弗詹斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan