CN102573296A - 用于驱动至少一个光源的电路布置和其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于驱动至少一个具有至少一个金属芯电路板的光源的电路布置。根据本发明提出一种布图电路板(10)，其中布图电路板(10)的导体层(14)的至少一个接触垫(18)通过共同的焊点与金属芯电路板的导体层的至少一个接触垫彼此耦合。此外，本发明涉及一种用于制造相应的电路布置的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于驱动至少一个光源的电路布置，所述电路布置具有至少一个金属芯电路板、多个设置在第一导体层上的接触垫和与多个接触垫中的至少两个耦合的至少一个光源，其中所述金属芯电路板具有层结构，所述层结构带有至少一个金属芯、与金属芯的第一侧耦合的第一绝缘层和与第一绝缘层的背离金属芯的一侧耦合的第一导体层。此外，本发明涉及一种用于制造这种电路布置的方法。
背景技术
为了更好地理解本发明，在下面的示例中使用具有SMD(表面贴装器件)构造形式的大功率发光二极管作为光源。如源于下面的实施形式，本发明还能够有利地应用于其他种类的光源。
通常为了确保合适的散热，具有SMD构造形式的大功率发光二极管大多数情况下安装在具有金属芯的电路板上，即所谓的金属芯电路板。金属芯电路板仅能够以高的耗费配设有一个以上的带状导线平面(布线层，Routinglayer)。因此，通常在装配侧上仅存在一个平面，即所谓的顶层。当安装的LED的数量增加并且需要时应该额外地安装例如电流驱动器的其他的、复杂的元件时，不再能够在无附加的措施的情况下进行电路板的布图。
因此，为了布图经常必须插入0欧姆电阻形式的电桥，以便确保导线交叉。每个电桥需要独有的元件并且因此产生材料和时间的相应的耗费。用于这种电路布置已知的实例是在色彩混合实施方式(Colormix-Ausführung)中的称为DRAGONchain的用于实现彩色RGB效果光的已知LED模块。因此，能够产生强的色彩效果和特别的色调。通过侧向发出的光借助少量模块甚至也能够有效地并且均匀地背景照明大的面积。这种LED模块由具有24个Golden DRAGON大功率LED和设计冷却体的金属芯电路板组成。RGB光链的核心部件是六个分别具有四个Golden DRAGON Argus LED的金属芯电路板。
然而，在全部电路板上设有总共49个0欧姆电桥并且在单个电路板上单独设有11个。因为电流驱动器是色彩特定的，所以导线必须从第一电路板穿至最后的电路板。驱动器组件分布在六个电路板上。0欧姆电桥的设置导致高的耗费并且因此导致不期望的高制造成本。
作为代替方案已知的是，例如在具有Osram Optotronic OTDMX2CC标志的调光器中，设有具有多个层的金属芯电路板。然而，这些金属芯电路板具有变差的热特性并且需要用于形成穿通接触部的特别的钻孔技术和构造技术。
发明内容
因此本发明的目的在于，改进一种电路布置，使得即便在安装多个光源和/或复杂的元件时也实现制造成本的降低。此外，本发明的目的在于提供一种用于制造这种电路布置的方法。
这些目的通过一种用于驱动至少一个光源的电路布置以及一种用于制造用于驱动至少一个光源的电路布置的方法来实现。
本发明基于下述认识，即，很大一部分制造成本来源于在现有技术中用于电路板的布图所必需的耗费。因此为了降低布图耗费，根据本发明，此外设有布图电路板(Entflechtungsplatine)，其中布图电路板包括绝缘芯、与绝缘芯的第一侧耦合的第一导体层和与绝缘芯的第二侧耦合的第二导体层。在布图电路板的第一导体层和第二导体层上设有多个接触垫，其中布图电路板的第一导体层的至少一个接触垫与金属芯电路板的第一导体层的至少一个接触垫通过共同的焊点彼此耦合。
布图问题能够以这种方式能够转到布图电路板上，所述布图电路板通过共同的焊点固定地与金属芯电路板连接。因此，保留单层金属芯电路板的突出的热特性和电特性并且降低用于0欧姆电桥的空间需求。对于给定数量的导体，布图问题能够集中在金属芯电路板的限定的、空间限制的位置上。
布图电路板的第一导体层的至少一个接触垫和金属芯电路板的第一导体层的至少一个接触垫优选在相应的导体层上电绝缘。因此，这些接触垫仅仅用于布图电路板在金属芯电路板上的位置固定的固定。
布图电路板优选包括布线行和布线列的矩阵，其中布线行设置在两个导体层的第一个上并且布线列设置在两个导体层的第二个上。因此通常开启如下可能性，即，任意的布线行与任意的布线列导电地连接。
此外，布图电路板包括穿过布图电路板的绝缘层的穿通接触部，其中布线行和布线列的每个交叉点与这样的穿通接触部相关联。换而言之，多个0欧姆电桥以这种方式在一定程度上组成唯一的元件。因此，不再需要具有更多带状导线平面的金属芯电路板。同样，由此能够省去多个0欧姆电桥单独的安装。对于给定数量的导体，布图问题集中到金属芯电路板的点上。
优选每个穿通接触部与在布图电路板的相同的导体层上的第一和第二内接触垫相关联，其中第一内接触垫与相关联的布线行导电地耦合并且第二内接触垫与相关联的布线列导电地耦合。在此，第一内接触垫和第二内接触垫优选彼此设置成，使得它们在第一状态下彼此电绝缘。第一和第二内接触垫能够彼此导电地连接，以用于形成第二状态。
优选的是，为了形成在所述第一和第二内接触垫之间的导电的连接，在金属芯电路板的第一导体层上设有第三接触垫，所述第三接触垫与第一和第二内接触垫相关联。在此，第三接触垫优选构成为，使得其能够通过焊接过程与第一和第二内接触垫导电地连接。由此，鉴于将垫单纯放置在金属芯电路板上以用于布图电路板的矩阵的布线行和布线列的连接，减少了用于布图的耗费。这个问题的复杂性小到使得其还能够通过未经训练的用户瞬间在头脑内解决。对于具有大量的布局行和布局列的布图电路板，能够设有使布局自动化的算法。
布图电路板优选构成为FR4电路板。优选的是，用于布图电路板的材料的热膨胀系数匹配于例如铝的金属芯电路板的热膨胀系数。由此，能够在由金属芯电路板和布图电路板组成的复合体变热时避免布图电路板的劈开。
优选的是，每个布线行和每个布线列与在布图电路板上的至少各一个外接触垫连接，其中为了形成导电的连接，这些外接触垫中的至少两个与在金属芯电路板的第一导体层上的相应的接触垫相关联。首先，布线行和布线列彼此独立，然而通过尤其是第三接触垫的垫能够导电地连接。特别的是，通过第三接触垫在焊接工艺中将布图电路板的两个临近的内接触垫彼此导电地连接。存在由行和列组成的矩阵，所述行和列通过在金属芯电路板上的第三接触垫的插入，一方面与金属芯电路板的电路连接并且另一方面彼此连接。待布图的信号连接到布图电路板的外接触垫上，使得这些信号在承载的金属芯电路板的电路图中不再交叉。为了布图的目的，每个待布图的信号在一个外接触垫上引入到布图电路板内并且在另一外接触垫上再次引出。因此，用于五个信号布图的元件例如需要具有十个外部接触垫形式的十个外部接头。现在，这些接头的一半在布图电路板内耦合在每个布线行上。另一半耦合在每个布线列上。因此在实例中，五个带状导线在第一方向上延伸并且五个带状导线与之正交地在第二方向上延伸。每个布线行与每个布线列交叉。通过在交叉点上的所提及的穿通接触部能够形成从相交叉的带状导线到两个相关联的外接触垫的导电的连接。
虽然能够通过任意的电桥产生两个临近的内接触垫的触点接通，但是优选的是，通过金属芯电路板的在之前已经提及的第三接触垫进行这个触点接通，所述第三接触垫覆盖布图电路板的两个内接触垫。由此不需要在金属芯电路板上的其他带状导线。因此，通过在金属芯电路板上使用在那里不继续连接的接触垫来连接布图电路板的两个临近的内接触垫，能够在布图电路板的任意布线行和布线列之间形成连接。
根据优选的改进形式，至少在布图电路板的导体层的一个上，尤其在背离金属芯电路板的导体层上，设有其他的接触垫。这些其他的接触垫能够设置成，使得能够插入其他的元件，尤其是SMD元件。这处了改进布图外也实现其他元件在另一平面内的最狭窄的空间上的布置。那么，因为非金属的布图元件相对于金属芯电路板更差地导热，这些其他的元件具有更低的温度水平。
由此能够延长在复杂的电路中的敏感元件的寿命。因此，尤其驱动器元件和电容器能够在分开的温度水平上工作。
当实现具有两个以上平面的布图电路板时，能够实现更复杂和更紧密的布图。
如已经提及，至少一个的光源为LED，尤其是大功率LED。
此外，布图电路板能够包括具有至少三个导体层的层结构，其中在每两个导体层之间设置绝缘层。在本文中，布线行和布线列设置在导体层上，所述导体层由绝缘层从两侧包围。由此能够实现在布图电路板的和金属芯电路板的带状导线之间的提高了的抗电强度，因为布图电路板的布线平面以这种方式铺设在内电路板层中。因此相对于仅使用焊漆来绝缘的情况，能够达到显著提高了的抗电强度和明显改进了的爬电强度，因为带状导线完全面由绝缘体包围，所述绝缘体的绝缘特性相对于阻焊漆明显地提高。
根据另一优选的实施形式，布图电路板的朝向金属芯电路板的表面具有至少一个用于排气的沟槽。这个措施考虑到如下情况，即，在以回流工艺进行焊接时可能必须顾及在布图电路板下方增加的气体形成。如果如已提及，在布图电路板的内层中进行布线，那么能够通过借助于铣刀沿一个方向在布图电路板的底侧的切入设置用于排气的至少一个这样的沟槽，而不影响布图电路板的功能。
可代替的是，布图电路板包括用于排气的直通孔，其中直通孔优选穿过接触垫设置在布图电路板的第一导体层上，所述接触垫与金属芯电路板的第一导体层的至少一个接触垫通过共同的焊点彼此耦合。由此，同样能够可靠地避免布图电路板与金属芯电路板的劈开。
由从属权利要求获得其他有利的实施形式。
有关根据本发明的电路布置提出的优选的实施形式和它们的优点，只要可应用的话，也相应地适用于根据本发明的方法。
附图说明
下面参考附图详细地说明本发明的实施例。
图1示出布图电路板的一个实施例的示意的透视图，其中为了容易理解，以透视的方式示出布图电路板的电路板材料。
具体实施方式
图1示出布图电路板10的一个实施例示意图，所述布图电路板与电路布置的金属芯电路板固定地连接，以用于形成根据本发明的电路布置。为了提高清晰性而去掉金属芯电路板。此外，为了容易理解，以透视的方式示出布图电路板。其包括绝缘芯12以及与绝缘芯12的第一侧耦合的第一导体层14，和与绝缘芯12的第二侧耦合的第二导体层16。
布图电路板10在金属芯电路板上的固定优选通过布图电路板10的第一导体层14的接触垫来进行，所述接触垫与金属芯电路板的第一导体层的接触垫通过共同的焊点彼此耦合。优选的是，在布图电路板10的第一导体层14上的这样的接触垫和在金属芯电路板的第一导体层上的相应的接触垫分别电绝缘。例如标明了接触垫18，其中为了安全的保持，在布图电路板上能够设有多个这样的接触垫18，然而为了清晰起见，在图1的图中没有示出所述接触垫。
在布图电路板10上设有从Z1到Zn的布线行和从S1到Sn的布线列的矩阵，其中在所述实例中n选为5。布线行Z1至Zn设置在布图电路板10的导体层16上，而布线列S1至Sn设置在布图电路板10的导体层14上。布线行Z1至Zn和布线列S1至Sn的每个交叉点与穿过布图电路板10的绝缘层12的穿通接触部D11、D12、Dnn相关联。每个穿通接触部D11、D12、Dnn与在当前为布图电路板10的导体层14的相同的导体层上的第一内接触垫IKZ1S1和第二内接触垫IKS1Z1相关联，其中第一内接触垫IKZ1S1与相关联的布线行Z1并且第二内接触垫IKS1Z1与关联的布线列S1具有传导能力地耦合。为了清晰起见，在图1中只是用于交叉点S1、Z1的内接触垫设有附图标记。
首先，第一内接触垫IKZ1S1和第二内接触垫IKS1Z1彼此电绝缘。通过安置第三接触垫，第一内接触垫IKZ1S1和第二内接触垫IKS1Z1能够导电地彼此连接，其中所述第三接触垫优选设置在金属芯电路板的第一导体层上并且与第一内接触垫IKZ1S1和第二内接触垫IKS1Z1相关联。这尤其通过焊接过程实现。
每个布线行与一个外接触垫AKZ1、AKZn连接。每个布线列与一个外接触垫AKS1、AKSn连接。现在，如果例如内接触垫IKZ1S1与内接触垫IKS1Z1导电地连接，那么得到在外接触垫AKS1和外接触垫AKZ1之间的导电的连接。因此，通过外接触垫AKS1与在金属芯电路板上的一个接触垫相应的连接以及外接触垫AKZ1与在金属芯电路板上的另一接触垫的相应的连接，能够形成在金属芯电路板的这两个接触垫之间的具有传导能力的连接。
如果其他内接触垫导电地彼此连接并且在所属的外接触垫上进行到在金属芯电路板上的其他接触垫的导电的连接，那么能够通过示出的布图电路板10以简单的方式进行这些信号的布图。在布图电路板10的导体层14、16上能够设有其他的接触垫，使得能够插入尤其是SMD元件的其他元件。
布图电路板10优选构成为FR4电路板。在没有示出的实施例中，布图电路板10能够包括具有至少三个导体层的层结构，其中在每两个导体层之间设置绝缘层。然后，优选在导体层上设置布线行和布线列，所述导体层由绝缘层从两侧包围。
在朝向金属芯电路板的表面上，能够设有用于排气的沟槽20。还可以设有用于排气的直通孔22，其中直通孔22优选穿过至少一个接触垫18设置在布图电路板10上，所述接触垫与金属芯电路板的第一导体层的至少一个接触垫通过共同的焊点彼此耦合。
Claims (19)
1.一种用于驱动至少一个光源的电路布置，具有：
-至少一个金属芯电路板，其具有带有至少一个金属芯、第一绝缘层和第一导体层的层结构，所述第一绝缘层与所述金属芯的第一侧耦合，所述导体层与所述第一绝缘层的背离所述金属芯的一侧耦合；
-多个设置在所述第一导体层上的接触垫；和
-至少一个光源，其与所述多个接触垫中的至少两个耦合；
其特征在于，所述电路布置还包括布图电路板(10)，其中所述布图电路板(10)包括绝缘芯(12)、与所述绝缘芯(12)的第一侧耦合的第一导体层(14)和与所述绝缘芯(12)的第二侧耦合的第二导体层(16)，其中在所述布图电路板(10)的所述第一导体层(14)和所述第二导体层(16)上设有多个接触垫，其中所述布图电路板(10)的所述第一导体层(14)的至少一个接触垫(18)与所述金属芯电路板的所述第一导体层的至少一个接触垫通过共同的焊点彼此耦合。
2.根据权利要求1所述的电路布置，其特征在于，所述布图电路板(10)的所述第一导体层(14)的所述至少一个接触垫(18)和所述金属芯电路板的所述第一导体层的所述至少一个接触垫在相应的导体层(14，16)上电绝缘。
3.根据权利要求1或2之一所述的电路布置，其特征在于，所述布图电路板(10)包括布线行(Z1，Zn)和布线列(S1，Sn)的矩阵，其中所述布线行(Z1，Zn)设置在所述两个导体层(14，16)的所述第一个(14)上并且所述布线列(S1，Sn)设置在所述两个导体层(14，16)的所述第二个(16)上。
4.根据权利要求3所述的电路布置，其特征在于，所述布图电路板(10)包括穿过所述布图电路板(10)的所述绝缘层的穿通接触部(D11，Dnn)，其中布线行(Z1，Zn)和布线列(S1，Sn)的每个交叉点(Z1，S1；Zn，Sn)与所述穿通接触部(D11，Dnn)相关联。
5.根据权利要求5所述的电路布置，其特征在于，每个穿通接触部(D11，Dnn)与在所述布图电路板(10)的相同的导体层(14；16)上的第一内接触垫(IKZ1S1)和第二内触点(IKS1Z1)相关联，其中所述第一内接触垫(IKZ1S1)与所述相关联的布线行(Z1)导电地耦合并且所述第二内触点(IKS1Z1)与所述相关联的布线列(S1)导电地耦合。
6.根据权利要求5所述的电路布置，其特征在于，所述第一内接触垫(IKZ1S1)和所述第二内触点(IKS1Z1)彼此设置成，使得它们在第一状态下彼此电绝缘。
7.根据权利要求6所述的电路布置，其特征在于，所述第一内接触垫(IKZ1S1)和所述第二内触点(IKS1Z1)能够彼此导电地连接，以用于形成第二状态。
8.根据权利要求6或7之一所述的电路布置，其特征在于，为了形成在所述第一内接触垫(IKZ1S1)和所述第二内触点(IKS1Z1)之间的导电的连接，在所述金属芯电路板的所述第一导体层上设有第三接触垫，所述第三接触垫与所述第一内接触垫(IKZ1S1)和所述第二内触点(IKS1Z1)相关联。
9.根据权利要求8所述的电路布置，其特征在于，所述第三接触垫构成为，使得其能够通过焊接过程与所述第一内接触垫(IKZ1S1)和所述第二内触点(IKS1Z1)导电地连接。
10.根据上述权利要求之一所述的电路布置，其特征在于，每个布线行(Z1，Zn)和每个布线列(S1，Sn)与在所述布图电路板(10)上的至少各一个外接触垫(AKS1，AKSn，AKZ1，AKZn)连接，其中为了形成导电的连接，这些外接触垫中的至少两个与在所述金属芯电路板的所述第一导体层上的相应的接触垫相关联。
11.根据上述权利要求之一所述的电路布置，其特征在于，至少在所述布图电路板(10)的所述导体层(14，16)的一个上，尤其在背离所述金属芯电路板的所述导体层上，设有其他的接触垫。
12.根据权利要求11所述的电路布置，其特征在于，这些其他的接触垫设置成，使得能够插入其他的元件，尤其是SMD元件。
13.根据上述权利要求之一所述的电路布置，其特征在于，所述布图电路板(10)构成为FR4电路板。
14.根据上述权利要求之一所述的电路布置，其特征在于，所述至少一个的光源为LED，尤其是大功率LED。
15.根据上述权利要求之一所述的电路布置，其特征在于，所述布图电路板(10)包括具有至少三个导体层的层结构，其中在每两个导体层之间设置绝缘层。
16.根据权利要求15所述的电路布置，其特征在于，所述布线行(Z1，Zn)和所述布线列(S1，Sn)设置在导体层上，所述导体层由绝缘层从两侧包围。
17.根据权利要求16所述的电路布置，其特征在于，所述布图电路板(10)的朝向所述金属芯电路板的表面具有至少一个用于排气的沟槽(20)。
18.根据上述权利要求之一所述的电路布置，其特征在于，所述布图电路板(10)包括用于排气的直通孔(22)，其中所述直通孔(22)优选穿过所述接触垫(18)设置在所述布图电路板(10)的所述第一导体层(14)上，所述接触垫与所述金属芯电路板的所述第一导体层的至少一个接触垫通过共同的焊点彼此耦合。
19.一种用于制造用于驱动至少一个光源的电路布置的方法，所述电路布置具有至少一个金属芯电路板、多个设置在所述第一导体层上的接触垫和与所述多个接触垫中的至少两个耦合的至少一个光源，所述金属芯电路板具有层结构，所述层结构带有至少一个金属芯、与所述金属芯的第一侧耦合的第一绝缘层和与所述第一绝缘层的背离所述金属芯的一侧耦合的第一导体层；
所述方法包括下述步骤：
a)提供布图电路板(10)，其中所述布图电路板(10)包括绝缘芯(12)、与所述绝缘芯(12)的第一侧耦合的第一导体层(14)和与所述绝缘芯(12)的第二侧耦合的第二导体层(16)，其中在所述布图电路板(10)的所述第一导体层(14)和所述第二导体层(16)上设有多个接触垫；以及
b)通过共同的焊点将所述布图电路板(10)的所述第一导体层(14)的至少一个接触垫(18)与所述金属芯电路板的所述第一导体层的至少一个接触垫耦合。
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