阅读说明：本技术 用于保护印刷电路板中的电子元件的光导板 (Light guide plate for protecting electronic components in printed circuit board ) 是由 R·G·吉普森 B·维拉甘哈姆 于 2019-07-19 设计创作，主要内容包括：模制元件总成,包括具有第一面和相反朝向的第二面的印刷电路板。多个发光二极管安装在第一面的第一部分上。多个电子元件安装在所述第一面的第二部分上。半透光聚合材料的光导位于所述发光二极管和所述电子元件上。光导包括：接触面,除了在发光二极管的位置以外直接接触所述第一面的第一部分；腔,创建在所述接触面,当所述接触面直接接触所述第一面的第一部分时,电子元件位于所述腔内部；以及通孔,延伸通过所述光导主体并开设进腔中。(A molded component assembly includes a printed circuit board having a first side and an oppositely facing second side. A plurality of light emitting diodes are mounted on a first portion of the first face. A plurality of electronic components are mounted on the second portion of the first face. A light guide of a semi-light transmissive polymeric material is positioned over the light emitting diode and the electronic component. The light guide includes: a contact surface directly contacting a first portion of the first surface except at a location of the light emitting diode; a cavity created at the contact surface, an electronic component being located inside the cavity when the contact surface is in direct contact with the first portion of the first surface; and a through hole extending through the light guide body and opening into the cavity.)

用于保护印刷电路板中的电子元件的光导板

技术领域

本公开总体上涉及印刷电路板，该印刷电路板具有至少一个光生成元件和光导。

背景技术

本节陈述只提供涉及本公开的背景信息，可构成或不构成现有技术。

具有背光视觉元件的电子元件可采用几种工艺制造。最常见的是，用聚合材料树脂的塑料部分模制成某些部分为透明或半透明的塑料，其中包括一个或多个光源的电子元件在模制后机械地附接到该部件，使得通过该透明或半透明的部位可以看见光，从而产生背光效果。最近，已经开发了在模制塑料部件中嵌入一个或多个光源的方法。一种这样方法是：通过低压模制，将光源和相关电子元件(统称为“封装件”)包封在透明树脂中，然后在包封封装件上方或其周围注射模制塑料。由此，包装封装件被嵌入塑料中，且塑料的某些部分是透明或半透明的，使得来自包装封装件的光能够通过透明或半透明塑料可见，从而产生背光效果。

另一种这样的方法是：将光源和相关电子器件(“封装件”)安装到聚合物薄膜上，将薄膜形成为所需的形状，然后将成形的薄膜***具有大致相同形状的注射模具中。接下来，注射模制塑料到薄膜上，使得封装件嵌入薄膜(封装件安装在薄膜上)与塑料(塑料已模制到封装件上)之间，其中部分薄膜和/或塑料是透明或半透明的，使得来自光源的光从部件外部可见，从而产生背光效果。

电子元件也可以印刷在膜上。然后将薄膜***注射模具中；在注射模具中，塑料模制到薄膜上，电子元件嵌入模制塑料中，使得在塑料部件从模具中取出的时候，薄膜也从塑料部件上剥离，从而留下嵌入或附接至塑料部件表面的电子元件。

当在高温高压下注射塑料树脂进行包覆模制时，滞留在总成空腔内的空气可使系统设计出现许多故障。这些故障可为电气的、机械的和表面质量的故障。

因此，虽然当前印刷薄膜组件实现了其预期目的，但是需要一种新型和改进的系统和方式用于制备具有发光二极管的薄膜组件的光导。

发明内容

根据若干方面，模制元件总成包括具有第一面和相反朝向第二面的印刷电路板。发光二极管，安装在所述第一面的第一部分上。电子元件安装在所述第一面的第二部分上。半透光聚合材料的光导临近发光二极管。光导包括：接触面，直接接触第一面的第一部分；腔，创建在所述接触面中，且腔位于电子元件上方。

本公开的另一方面，光导包括通孔，所述通孔延伸穿过光导主体并开设进腔中。

本公开的另一方面，所述光导进一步包括：光出口，对准以接收从发光二极管发出的可见光；整体成型的光反射器，临近光出口。

本公开的另一方面，印刷电路板包括从第一面延伸至第二面的通孔，光出口与通孔对齐。光反射器的远端限定基本平面，该基本平面具有与各自通孔的几何形状基本匹配的几何形状，该远端定位成印刷电路板的第二面基本齐平。

本公开的另一方面，低压模制聚合材料注射穿过通孔、填充腔和光出口并且包封电子元件。

本公开的另一方面，聚合材料的层位于光导上方。对准孔完全延伸通过该层，与通孔对齐。

本公开的另一方面，聚合材料的贴片覆盖对准孔，贴片因此也覆盖通孔。

本公开的另一方面，贴片为排斥液态水但是允许水汽和空气穿过的膨化聚四氟乙烯材料，以允许空气进入所述腔和从所述腔逸出，但是防止液态水进入对准孔和通孔。

本公开的另一方面，通孔延伸穿过光导的主体并开设进腔中。低温低压模制聚合材料的保形填充层通过注射聚合材料穿过通孔进入部分腔而形成。

本公开的另一方面，保形填充层包括包覆模制部分，所述包覆模制部分包覆模制电子元件并覆盖在电子元件上，且直接接触所述主体的第一面。

本公开的另一方面，保形填充层包括与包覆模制部分共同模制的填充构件，所述填充构件通过桥构件同样地连接至包覆模制部分，并且所述填充构件回填限定光出口的腔。

本公开的另一方面，保形填充层为白色以反射当发光二极管通电时产生的可见光，从而防止可见光从光导逸出。

本公开的另一方面，光导包括凹陷入接触面的发光二极管接收盒，该盒的形状对应于发光二极管的形状，并尺寸设置为在接触面直接接触第一面的第一部分的时候接收发光二极管。

本公开的另一方面，该盒包括一个入射面，该入射面具有将可见光控制传输至光导的纹理。

根据若干方面，模制元件总成包括具有第一面和相反朝向的第二面的印刷电路板。多个发光二极管安装在第一面的第一部分上。多个电子元件安装在第一面的第二部分上。半透光材料的光导位于发光二极管和电子元件上方。光导包括：接触面，除了发光二极管的位置以外，所述接触面直接接触第一面的第一部分；腔，创建在接触面中，当接触面直接接触第一面的第一部分时，电子元件位于该腔内部。通孔，延伸通过光导主体并开设进腔中。

本公开的另一方面，光导进一步包括多个光出口，所述多个光出口各自与发光二极管的一个对齐以接收从发光二极管发出的可见光，每一个光出口限定孔，且每一个光出口具有定向为与光导外表面基本垂直的基本U型内壁。

本公开的另一方面，光导进一步包括多个整体成型的光反射器，各自临近光出口的一个，且多个光反射器的每一个相同地连接至光导，并且每一个都包括将该光反射器至少部分地延伸入印刷电路板中的多个通孔的一个的颈部部分。

本公开的另一方面，聚合材料层位于光导上方。对准孔完全延伸通过该层，与通孔对齐。聚合材料贴片覆盖对准孔，从而也覆盖通孔。贴片为排斥液态水但是允许水汽和空气穿过的膨化聚四氟乙烯材料，以允许空气进入所述腔和从所述腔逸出，但是防止液态水进入对准孔和通孔。

本公开的另一方面，第一聚合材料，注射穿过通孔并包覆第一面的第二部分，以包封电子元件。第二聚合材料位于印刷电路板的第二面上方，所述第二面具有在通孔的每一个上的半透明开口。该半透明开口限定连续数字对。

根据若干方面，模制元件总成包括印刷电路板，具有第一面和相反朝向的第二面。多个发光二极管安装在第一面的第一部分上。每个发光二极管限定为侧射型二极管，使得从发光二极管发射的可见光与第一面基本平行。多个电子元件安装在第一面的第二部分上。半透光聚合材料的光导位于发光二极管和电子元件上方。光导包括：接触面，除了发光二极管位置以外，接触面直接接触第一面的第一部分；腔，创建在接触面中，当接触面直接接触第一面的第一部分时，电子元件位于腔内部；通孔，延伸通过光导主体并开向腔；多个光出口，各自与发光二极管的一个对齐以接收从发光二极管发出的可见光，每一个光出口限定孔；多个整体成型的光反射器，各自临近一个光出口，每个光反射器包括多个斜面以反射可见光至光出口。

根据本文提供的描述，进一步的适用领域将变得显而易见。应当理解，说明书及具体示例仅用于说明目的，不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据示例性实施方案的模制元件总成的前部透视组装图；

图2是图1的模制元件总成组装后的俯视平面图；

图3是图1的模制元件总成组装后的底部平面图；

图4是从图2的剖面4处截取的横截面端部剖视图；

图5是根据另一示例性实施方案的模制元件总成的前部透视组装图；

图6是图5模制元件总成的俯视平面图；

图7是从图6的剖面7处截取的横截面端部剖视图；以及

图8是图1模制元件组装后的底部平面图。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。

参考图1，层压光导和元件载体所限定模制元件总成10包括模制聚合材料或金属主体12(例如印刷电路板，多个电子元件安装在其上)。根据若干方面，主体12限定为矩形，然而任何期望的几何形状都可使用。主体12包括第一侧面或第一面14和相反朝向的第二面15。包括电容器的多个电子元件16位于主体12的第一面14上，多个电子元件电气连接至多个第一电迹线18、19(为了清晰起见仅部分显示)，电迹线通过例如丝网印刷工艺印刷到第一面14。

多个发光二极管20、20'、20”、20”'、20””也分别安装到第一面14的第一部分21上，并连接到电迹线18、19。附加发光二极管22能可选择地设置在主体12第一面14的第一部分21的一端，以提供指示有电力可用于模制元件总成10的光亮指示。根据若干方面，多个电子元件16设置在主体12第一面14的第二部分23上。根据若干方面，发光二极管20、20'、20”、20”'20””、22限定为侧射型二极管，使得来自发光二极管的可见光被引导与第一面14基本平行。

多个形成在主体12内的通孔24、24、24'、24”、24”'、24””各自临近每个发光二极管20、20'、20”、20”'、20””、22。根据若干方面，每个通孔24、24'、24”、24”'、24””的形状为正方形或矩形，但是任何几何形状都可选择。单独的通孔26也可设置为临近发光二极管22，其在功能上类似通孔24、24'、24”、24”'、24””，但其可具有较小横截面。连接器28也位于主体12的第一面14上，该连接器连接至电迹线18、19。临近连接器28的空间封壳设置有多个电容式触摸薄膜触点30。多个通孔32设置为穿过主体12，其摩擦地容纳以下将要讨论的销。

光导34由光学透明的聚合材料例如透明或半透明的聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)经单次注射模制而成，以允许光通过光导34。限定光出口36、36'、36”、36”'、6””的多个基本U形腔通过光导34创建，当光导34的接触面38被放置成与主体12的第一面14直接接触时，每一个U形腔与通孔24、24'、24”、24”'、24””的各自一个对齐。由PMMA材料与光导34共同模制的多个光透镜或光反射镜40、40'、40”、40”'、40””，并同样地连接至光导34，且每一个延伸至光出口36、36'、36”、36”'、36””中的一个的上方或进入光出口36、36'、36”、36”'、36””中的一个。光反射器40、40'、40”、40”'、40””中的每一个包括与接触面38大致平行朝向的平面反射面42。在光导34位于主体12上的时候，光反射器40、40'、40”、40”'、40””的每一个基本上与通孔24、24'、24”、24”'、24””中的一个重叠，光导34的公销压配合在上文描述的、延伸通过主体12的第一面14的孔32中。光导34的一部分，单独的光反射器46同样由PMMA材料与光导34共同模制，且同样地连接至光导34，并当光导34放置在主体12上时与通孔26重叠。

根据若干方面，光导34覆盖主体12第一面14的大部分，且光导34的形状与第一面14的形状相似，以允许大面积覆盖。光导34还包括外表面(没有编号)，其总体为平面且与第一面14对齐。

如图1所示，限定第一销48、由PMMA材料与光导34共同模制且同样地连接至光导34的多个公突起向上朝着远离光导34的外表面50的方向延伸。也可以设置单独公突起，该单独公突起限定比第一销48更长的定位销52。除了从外表面50延伸的第一销48之外，限定第二销54的多个公突起(其中两个在该视图中仅部分可见)朝着远离接触面38的方向向下延伸。在光导34压配合在主体12的第一面14上的时候，每一个第二销54被摩擦地接收在这些形成在主体12中的通孔32的一个中。

每一个光出口36、36'、36”、36”'、36””'所限定的孔具有定向为与外表面50大致垂直的基本U形内壁56、56”、56”'、56”'。在每一个内壁56，56'，56”，56”'，56””中形成开口58、58'、58”、58”'、58””，当光导34的接触面38压配合在主体12的第一面14上时，为诸如电迹线19之类的电源提供用于电力供应的空隙以将电力提供至发光二极管20，20'，20”，20”'，20””中。如图1所示，部分腔60也朝下地设置在光导34中，限定了相对于接触面38成形的凹陷。根据若干方面，在将光导34用第二销54摩擦地安装在主体12的第一面14上后，低温低压模制聚合材料的保形填充层62通过注射聚合材料穿过通孔64，基本填满部分腔60创建而成，其中通孔64延伸穿过光导34进入部分腔60。

保形填充层62采用的低温低压模制聚合材料比如低压模制(LPM)树脂、环氧基树脂或者保形填充材料，当穿过通孔64注射低温低压模制聚合材料时，回填光出口36、36'、36”、36”'、36””的每一个。保形填充层62较低的第一表面66与主体12的第一面14直接接触，而在部分腔60中保形填充层62的相对较高的第二表面68与光导34的内壁70直接接触。保形填充层62的包覆模制部分72包覆模制在电子元件16上且覆盖电子元件16，并直接接触主体12的第一面的部分23。根据若干方面，保形填充层62为白色用于将发光二极管20、20'、20”、20”'、20””、22通电后产生的可见光(原本通过光导34逸出)反射回光导34。

保形填充层62还包括多个填充构件74、74'、74”、74”'、74””，所述填充构件与包覆模制部分72共同模制，并由各自的桥构件76相同地连接至包覆模制部分72。为节约重量和材料成本以及减小光或热传递，桥构件76的宽度小于任意包覆模制部分72或填充构件74、74'、74”、74”'、74””的宽度，厚度小于填充构件74、74'、74”、74”'、74””的厚度。每个填充构件74、74'、74”、74”'、74””回填限定延伸穿过光导34光出口36、36'、36”、36”'、36””的腔中的一个。填充构件74、74'、74”、74”'、74””的每一个包括U形开口78，U型开口78与每个光反射器40、40'、40”、40”'、40””的每一个的平面反射面42的几何形状相符合，并与下文详细描述的斜面反射镜表面形状相符。填充构件74、74'、74”、74”'、74””的每一个的向外面80可与光导34的外表面50共面。当保形填充层62的聚合材料在通孔64中凝固时形成塞82。塞82的向外面84也与光导34的外表面50共面。光导材料的颈部部分86、86'、86”、86”'、86””同样地将光导34连接到光反射器40、40'、40”、40”'、40””的每一个。

继续参考图1，从发光二极管20、20'、20”、20”'和20””发出的光线(如可见光)由每一个光反射器40的多个斜表面反射，该多个斜表面包括第一反射面88、第二反射面90和第三反射面92，它们定向为不与接触面38正交，并将该光线引导射出通孔24、24'、24”、24”'和24””。从发光二极管22射出的光线被引导通过通孔26。光线(如可见光)穿过产生在模制元件总成10的丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)塑料装饰层上的图形(参考图8所示和描述)。每一个斜表面88、90和92的角度都定向为相对于接触面38成大约45度角，接触面38定向为与光导34外表面50平行。斜表面88、90、92反射和引导光，以增强朝向光反射器40的每一个的中心的光。从发光二极管20、20'、20”、20”'、20””、22发散出的可见光也从每个填充构件74、74'、74”、74”'、74””反射回光导34和主体12，因此能够被多个斜表面88、90和92反射并从通孔24、24'、24”、24”'和24””出来。

参考图2再次参考图1，模制元件总成10的完整总成规定光导34使用第二销54摩擦地耦合在主体12的第一面14上。聚合材料低压注塑后形成保形填充层62，除了位于光导材料颈部部分86、86'、86'、86”'、86””之外，填充构件74、74'、74'、74”'、74””围绕光反射器40、40'、40”、40”'、40””的每一个，颈部部分86，86'，86'，86”'，86””同样地连接光导34至光反射器40、40'、40”、40”'、40””的每一个。与光导34的主体94相比，每个颈部部分86、86'、86”、86”'、86””具有更小的宽度和/或更小的横截面积，并传输发光二极管20、20'、20”、20”'、20””产生的可见光至光反射器40、40'、40”、40”'、40””的一个。在组装情况下，由每个发光二极管20、20'、20”、20”'、20””产生的可见光基本被引导进入光反射器40、40'、40”、40”'、40””。

每个光反射器40经由通孔24、24'、24”、24”'、24””中的一个将光散射出去。例如，来自发光二极管20的光通过光反射器40经由通孔24散射出去。在光导34中提供的、由围绕光反射器40的填充构件74填充的开口有助于限制光经由仅一个光反射器通过仅一个通孔散射，例如经由光反射器40穿过通孔24。

参考图3以及再次参考图1-2，当朝主体12的第二面15看时，光反射器40、40'、40”、40”'、40”'的每一个的一部分和部分围绕光反射器40、40'、40”、40”'、40”'的每一个的填充构件74、74'、74”、74”'、74””的每一个的一部分在每个通孔24、24'、24”、24”'、24””可见。根据若干方面，延伸进入每个通孔24、24'、24”、24”'、24””的光反射器40、40'、40”、40”'、40””的每一个的一部分的位置与第二面15基本平齐。根据其他方面，延伸进入每个通孔24、24'、24'、24”'、24””的每个光反射器40、40'、40”、40”'、40””的部分位于主体12的厚度范围内，因此与第二面15相隔开。

参考图4以及再次参考图1-3，所示多个填充构件74”的一个示例和反射器40”'的一个示例处于安装位置。因此，下面关于填充构件74”和光反射器40”的讨论同样适用于所有填充构件和光反射器。除了反射器40”'的位置之外，填充构件74”基本上填充在通孔24”'的周围。发光二极管20”'发出的光在图4观看者的方向进入光反射器40”'，因此与光导34的接触面38和主体12的第二面15的每一个平行。光反射器44”'的远端96限定具有几何形状基本与通孔24”'的几何形状匹配的基本平面，从而覆盖通孔24”'以创建光出口。根据若干方面，远端96的位置与主体12的第二面15齐平。根据其它方面，远端96的位置至少部分地在通孔24”'内而与主体12的第二面15相间隔。从发光二极管20”'生成的光进入光反射器44”'，经斜表面88(本视图不可见)、90、92的每一个反射，按照箭头98的方向从在通孔24”'中限定光出口的远端96散射射出。

大体参考图5，以及再次参考图1，根据其它方面，模制元件总成100是从模制元件总成10修改而来，包括了由撇号表示的相似组件，比如主体12'和光导34'。聚合材料如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)的层102设置在光导34'上方且与其直接接触。层102使用多个销48'的摩擦配合被保持与光导34'接触，销48'被创建在层102上的相对孔104容纳，或层102可被包覆模制至光导34'上。根据若干方面，层102为黑色，基本不透明且不透光。光导34的部分腔60用腔106替代，腔106具有相似尺寸且不用保形填充层62填充，因此留有空气。为将空气保持在光导34'和主体12'之间的腔106内，在图7详细讨论的贴片108放置于通孔64'和相似孔(参考图7描述)上方，该相似孔创建为贯穿层102且与通孔64'同轴对齐。根据若干方面，腔106同样包含发光二极管20、20'、20”、20”'、20””、22，或发光二极管20、20'、20”、20”'、20””、22可位于光导34内的单独的腔中。

参考图6和再次参考图5，具有覆盖孔的贴片108的、组装完成的模制元件总成100允许腔106内的电子元件16'上方出现空气气穴现象，且防止电子元件16'暴露在通常用于元件封装的高温高压树脂下。为了降低由在腔106内的受热的空气膨胀造成的损坏，通孔64'用作为排气孔，允许在模制期间受热膨胀的空气逸出腔106，从而在模制过程期间保护电子元件16'。

参考图7和再次参考图5以及图6，在层102的模制期间，在模制中使用的中空销(未显示)被***通孔64'并在注塑或包覆模制层102以后撤回，从而形成贯穿层102、与穿孔64'同轴对齐的对准孔110。当总成100受外部环境条件影响时，为防止水或湿气经由对准孔110和通孔64'回流进入腔106，贴片108放置在对准孔110上，从而又覆盖通孔64'。根据若干方面，贴片108为排斥液态水但允许水汽和空气穿过的膨化聚四氟乙烯材料，以允许空气进入和逸出腔106，但防止水或湿气进入对准孔110或通孔64'，这些水或湿气可损坏腔106内部的电子元件16'。

继续参考图7，不透光或不透明材料的膜112可以这样放置，例如通过粘合剂粘合在印刷电路板或主体12'的表面114上。膜112设置有一些位置，当发光二极管中的各自一个通电时，这些位置通过背光而发出信息，细节参考图8描述。根据若干方面，不透明膜112可为丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)塑料。基本透明或半透明的聚合材料(比如PMMA)的涂层116应用在膜110上，以在主体12'的面上提供一个透明的保护涂层。

参考图8以及再次参考图1-7，除了多个标记118的各自位置，主体12'的任何发光二极管20、20'、20”、20”'、20””产生的光受阻无法透过不透明薄膜112，标记118限定了半透明的开口，该半透明的开口限定连续数字对，其通过基本透明涂层116也是可见的。标记118是不透明薄膜112上的透光部分，其可呈现连续数字对，且各自对齐通孔24、24'、24”、24”'、24””中的一个，其中光增强最大化通过光反射器40、40'、40”、40”'和40””实现。可以为发光二极管22产生的光设置穿过不透明薄膜112的独立窗区域120。

限定本公开的模制元件总成10的模制元件提供几个优点。这些优点包括覆盖印刷电路板的透明聚合材料光导，其中光导具有位于安装在印刷电路板上的多个电子元件上的腔。通孔创建在通向腔的光导上。通孔可用于注射聚合材料以填充腔，从而包封电子元件。通孔还可用作为腔的排气孔，使得光导安装后空腔内留有空气容积。为防止水进入腔，聚合材料的贴片设置在通孔上。

在本质上，本公开的描述只示例性的，并且不脱离本公开的主旨的变化旨在落入本公开的范围内。这种变化不应被视为背离本公开的精神和范围。