CN111771428A - 用于高功率构件的电子电路板构件组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子模块（40），包括至少一个第一类型的电路板（称作“电路板A”），该电路板以重叠的方式装备有至少一个第二类型的电路板（称作“电路板B”），其中电路板B装备有至少一个具有特殊要求（19）的电子构件，并且相互连接的电路板A和B形成阶梯状的电路板复合体（100、200、300、400、500），其中所述电路板复合体（100、200、300、400、500）至少局部地通过如下端部区域（16）来限定，所述端部区域通过至少一个电路板A的区段来形成，并且所述电路板复合体（100、200、300、400、500）被安置在冷却体（20）上，其中至少一个电路板B的固定侧（15）面状地支承在冷却体（20）的支承面（21）上，其中，所述冷却体（20）的支承面（21）如此确定尺寸和定位，使得该支承面至少部分地横向地超过所述至少一个电路板B的固定侧（15）分别在所形成的端部区域（16）的方向延伸，并且其中在所述冷却体的支承面（21）上构造有支撑元件（23、24、25、26）以用于机械地支撑所述端部区域（16）。此外，本发明涉及一种用于制造这种电子模块的方法。

Description

用于高功率构件的电子电路板构件组

技术领域

本发明涉及一种电子模块，其包括至少一个必要时在两侧装备的第一类型的电路板（称作“电路板A”），该电路板以重叠的方式装备有至少一个第二类型的电路板（称作“电路板B”），其中，电路板B装备有至少一个具有特殊要求的电子构件，并且相互连接的电路板A和B形成阶梯状的电路板复合体，其中，阶梯状的电路板复合体至少局部地通过由至少一个电路板A的区段形成的端部区域来限定，并且阶梯状的电路板复合体安置在冷却体上，其中，至少一个电路板B的固定侧面状地支承在冷却体的支承面上。

此外，本发明涉及一种用于在构件装备线中制造根据本发明的电子模块的方法，其中，电子模块包括阶梯状的电路板复合体和冷却体，该阶梯状的电路板复合体具有至少一个带有特殊要求的电子构件。

背景技术

电路板在现有技术中也作为印刷电路板（PCB）或印刷布线板（PWB）而公知并且用于节省空间地并且稳定地将电的、然而尤其是电子的组件相互连接。为此目的，电路板具有布置在绝缘层上的导电层，这些导电层被结构化用于将组件连接成印制导线并且由绝缘层彼此分离。在此，这些组件可以布置在电路板的表面上或者嵌入到电路板中。电路板的逐渐小型化为了在小型设备中为了提供大量的功能而导致对在从组件散发的热量的消散方面的并非不显著的约束，并且必须有效地消散和辐射开以用于保护组件和电路板。高功率构件、像比如散发特别多热量的组件是特别有问题的；因此，例如越来越多地用在机动车照明技术中的功率晶体管和LED （发光二极管）则需要对于电路板的彻底的热管理，以便避免过热和因此随之而来的对于电路板或结构元件的损坏。

例如，对于高功率构件、例如热临界的构件如功率晶体管和LED，使用IMS -电路板。但是必要的热相关面积大多明显小于最终生产的IMS –平面电路板（Flachbaugruppe）的面积。这尤其是由于，在各个电子结构组件之间需要最小间距，例如在LED的情况下基于光学技术要求。然而，出于简单且公差稳定的装配的原因，适宜的是，所有LED位于一个电路板上。此外，插头和接触部出于结构上的原因与电路板上的高功率构件有一定间距。此外，电路板通常也用作结构构件，在所述结构构件上除了高功率构件之外还对准和固定其他组件（例如光学构件，如在用于机动车照明装置的LED构件组中的反射器或主光学器件）；这些定向点和固定点必然位于与高功率构件相距一定距离处。所有这些原因导致IMS电路板尺寸明显大于它们出于热原因必须具有的尺寸。在IMS电路板上设计这种附加面积意味着浪费了昂贵的材料。

存在电路板制造商将用于高功率构件的电路板（例如IMS -电路板）集成到成本更有利的电路板或具有其它特性的电路板（例如传统的FR4多层电路板）中的方案。一种方案例如寻求获得混合型的FR4/IMS组合电路板的目标，这种电路板一方面具有IMS电路板的散热特性并且同时具有FR4电路板的灵活性、分辨率和多层能力。然而，迄今公知的解决方案在价格上并不吸引人，与在IMS部分的形状和大小方面的制造技术上的限制相联系，或者获得的基于混合型的电路板的电子模块在机械上并不足够稳定，以便作为唯一的刚性的、传统的平面电路板在进一步的加工过程（组装、装配等）中使用。

发明内容

因此，本发明的任务是，消除上述缺点并且提供一种电子模块，该电子模块一方面满足高功率构件的所有前提条件，另一方面仅仅在所需的程度上包含昂贵的、对于高功率构件必要的电路板材料，在符合标准的装备过程中、例如在SMT （表面装配技术）装备过程中生产并且可以在进一步加工或装配中如唯一的刚性的传统的平面电路板那样操作。

该任务通过提供如开头所述的电子模块由此实现，即根据本发明，冷却体的支承面如此确定尺寸和定位，使得该支承面至少部分地横向地超过至少一个电路板B的固定侧分别在由至少一个电路板A的区段形成的端部区域的方向上延伸，并且在冷却体的支承面上构造有支撑元件以用于机械地支撑由至少一个电路板A的区段形成的端部区域。

此外，该任务通过一种用于在构件装备线中制造电子模块的方法来解决，该电子模块包括阶梯状的电路板复合体和冷却体，该阶梯状的电路板复合体具有至少一个带有特殊要求的电子构件，其中，该方法包括：

以重叠的方式装备至少一个必要时在两侧装备或待装备的第一类型的电路板（称作“电路板A”）与至少一个第二类型的电路板（称作“电路板B”），其中，电路板B装备或装备有带有特殊要求的至少一个电子构件，以获得阶梯状的电路板复合体，其中，所述阶梯状的电路板复合体至少局部地通过如下端部区域来限定，所述端部区域通过至少一个电路板A的区段来形成，和

将所获得的阶梯状的电路板复合体如此安置到冷却体上，使得所述至少一个电路板B的固定侧面状地支承在冷却体的支承面上，其中，冷却体的支承面被如此确定尺寸和定位，使得其至少部分地横向地超过至少一个电路板B的固定侧分别在由至少一个电路板A的区段形成的端部区域的方向上延伸，并且其中，在冷却体的支承面上构造支撑元件以用于机械地支撑由至少一个电路板A的区段形成的端部区域。

借助于本发明实现了一种具有混合型的电路板复合体的电子模块，该电子模块一方面适合于高功率构件，其仅仅以实际上所需的程度包含大多昂贵的、对于高功率构件必要的电路板材料并且因此成本被优化，并且另一方面在机械上如此稳定，使得该电子模块在进一步加工（例如组装、装配、制造）中可以如唯一的刚性的传统的平面电路板那样操作。因此可以利用两种不同类型的电路板的优点，而不必放弃简单的操作传统的平面电路板的优点：例如可以在用于许多标准应用的、成本有利的FR4电路板上实现复杂的电路和设计，而对于在高频领域中的应用而言，由其他电路板类型满足的热和/或电的前提条件是最重要的。借助于本发明，例如可以将控制电子器件（例如FR4电路板上的触头）和高功率构件（例如IMS电路板上的热临界的LED）紧密地集成在唯一的机械稳定的模块上。此外，电子模块可以简单地在现有的SMT工艺中或在用于在两侧装备的构件组的常见的SMT构件装备线中制造。此外，由于金属含量较低，根据本发明的电子模块更轻。

在此同义地使用的术语“具有特殊要求的电子构件”和“高功率构件”在此涉及如下构件，所述构件在电路板或电路板基底（在此称作“电路板B”）方面具有特殊要求，所述构件固定在所述电路板或电路板基底上。如上面在导言中已经提到的那样，在此例如可以涉及产生非常多热量的构件（例如LED）并且因此需要具有高的散热能力的电路板（例如IMS电路板）或者具有对热延展的相应的适配能力的电路板。本领域技术人员充分已知电路板的不同基础材料和它们的特性以及相应的高功率构件的电路板特性的要求。

例如，在因特网链接http: //www.contag.de/uploads/pi_ti/materialien_b.pdf和http://wiki.fe.de/index.php/Basismaterialarten下可以获知关于电路板-基础材料和对应的高功率构件的大量信息。对于本领域技术人员已知的来自机动车照明技术领域的高功率构件连同所属的电路板和理由的代表性的示例在下面的表1中给出：

表1：

高功率构件	电路板材料	理由
			功率晶体管	Al-IMS	散热，比Cu-IMS更成本有利
HF/处理器	HDI-FR4	集成密度
			高功率LED（陶瓷组）	Cu-IMS	散热，相比于Al-IMS在热延展（CTE）方面更小的误差适配
半导体激光器	陶瓷	在热延展（CTE-适配）时的精确的适配，高的导热能力，长的使用寿命和可靠性
			微波放大器（雷达）	PTFE（Teflon ®）	高频特性
阀，泵，测量通道，通风装置	微流体的电路板，例如ALine，Elveflow	集成：化学/光学/电子器件

在一种变型方案中，电路板A可以是指FR4电路板。在另一种变型方案中，电路板B可以是指IMS电路板（金属芯电路板）。在一种特殊的变型方案中，电路板A可以是指FR4电路板并且电路板B可以是指IMS电路板（金属芯电路板）。

具有特殊要求的电子构件尤其能够是光电子构件。光电子构件例如能够是激光二极管、LED、LED组件、光电二极管或DLP构件。

用于制造电子模块的方法可以在SMT （表面装配技术）-构件装备线中予以执行。

在一种变型方案中，冷却体的支承面如此确定尺寸和定位，使得其基本上延伸直至由至少一个电路板A的区段形成的端部区域。冷却体的支承面的端部区域和电路板A的端部区域能够至少局部地彼此对齐。在本发明的一种改进方案中，冷却体的支承面和阶梯状的电路板复合体的面在其面形状和面延展方面基本上可以是相等同的。

在一种可简单实现的变型方案中，至少一个电路板A具有至少一个凹部，并且至少一个电路板B以重叠的方式如此与至少一个电路板A连接，使得各一个电路板B分别至少局部地、优选完全地遮盖电路板A的一个凹部。

优选地，至少一个凹部基本上是窗口形的，也就是说，凹部的边缘完全通过电路板A限定。窗口形的凹部的形状可以自由选择并且可以例如是正方形、矩形、四边形、圆形、倒圆等。然而典型地，凹部是矩形的或正方形的。在该子变型方案中，获得在机械上特别稳定的电子模块。此外，电路板A和B可以以各种各样的方式相互接触并且实现复杂的设计和接触。

在一种变型方案中，至少一个电路板A具有恰好一个凹部，其中恰好一个电路板B以重叠的方式如此与至少一个电路板A之一连接，使得电路板B至少局部地、优选完全地遮盖电路板A的凹部。优选地，电路板B完全遮盖电路板A的凹部。优选地，阶梯状的电路板复合体具有带有恰好一个凹部的恰好一个电路板A，其中，恰好一个电路板B以重叠的方式与电路板A以如下方式连接，即，电路板B完全地遮盖电路板A的凹部。

例如，电路板A（例如FR4电路板）与电路板B（例如IMS电路板）如此装备，使得电路板B遮盖窗口形的凹部并且沿着凹部的边界线与电路板A重叠。布置在电路板B上的高功率构件（例如LED组件）在此被如此布置和定位，使得其延伸穿过电路板A中的凹部（例如在LED组件固定在电路板B上的情况下LED穿过电路板A中的凹部进行辐射）。

在特定的变型方案中，（至少一个）凹部可以基本上为U形的。在特殊的变型方案中，两个或多个彼此间隔开的电路板A能够以重叠的方式分别与一个电路板B连接，从而获得具有串联交替连接的电路板A和B的、在纵向方向上阶梯状的电路板复合体，其中，两个或多个电路板A基本上布置在一个平面中，并且电路板B基本上布置在一个平面中，其中，电路板复合体的端部区域通过分别位于端部的电路板A的区段形成。这两种所提及的变型方案形成特殊的设计方案，其可以在特别的设计中得到使用。然而，优选是具有窗口形的凹部的上述变型方案，因为由此产生机械上特别稳定的电子模块，并且此外，电路板A和B以各种各样的方式相互接触并且实现复杂的设计和接触。

支撑元件可以施加在冷却体的支承面上或者必要时一体式地成型在冷却体的支承面上，其中，支撑元件设置用于支撑电路板复合体的通过至少一个电路板A的区段形成的端部区域。

在特定的实施变型方案中，支撑元件可以利用呈结构性的粘接剂形式的“缝隙填充剂”实现，所述结构性的粘接剂以粘接点形式施加在冷却体的支承面上。这些粘接点机械地支撑/稳定电路板复合体的通过至少一个电路板A的区段形成的端部区域。该变型方案例如在如下情况下适用，即，没有值得注意的外力作用在至少一个电路板A的端部区域上并且至少一个电路板B（例如IMS电路板）利用粘接剂（例如能导热的粘接物）已经以其固定面固定在冷却体的支承面上。

在另一种实施变型方案中，在冷却体的支承面上在电路板复合体的端部区域的区域中可以成型有阶梯作为支撑元件。电路板复合体的端部区域位于这些阶梯上并且机械地支持/稳定。呈阶梯形式的支撑元件的设计方案在外观上形成一种简单的解决方案，但具有的缺点是，阶梯高度必须精确地与装备过程（例如焊膏厚度、粘接物量、在回流钎焊时的收缩等）相协调。在实践中，该实施可能被证明是困难的。此外，在使用热界面材料（TIM）时，像比如在电路板B和冷却体之间使用能导热的粘接物（TIM粘接物）时，TIM厚度也必须归为对于阶梯高度的确定中；因此，在使用TIM时，这种变型方案仅在有限的程度上适用于实际应用。

在特别有利的实施变型方案中，在电路板复合体的通过至少一个电路板A的区段形成的端部区域的区域中，由电路板B材料构成的垫片作为支撑元件被施加在冷却体的支承面上，其中电路板复合体的端部区域位于垫片上并且通过垫片支撑，并且其中用于垫片的电路板B材料选自用于至少一个电路板B的电路板B材料所来自的同一批次。该变型方案的优点是，对于垫片可以使用与电路板B相同的连接技术。因此，可以以简单的方式消除电路板B的厚度上的公差以及在装备过程中的长期-偏差，因为垫片的电路板B材料来自与电路板B的电路板B材料相同的批次。

在上述变型方案的一种特别有利的改进方案中，至少一个电路板A具有对准孔，并且垫片在至少一个电路板A的对准孔的下方定位在冷却体的支承面上，从而相应的垫片的表面区域通过对准孔暴露。虽然该装备机可以为了侧向定位根据本身已知的方式和方法在电路板A上考虑配合标记/孔，但是z位置由电路板B的表面产生，高功率构件定位在该表面上。所有的对准孔都可以布置在成本更有利的电路板A上，因此成本更高的电路板B可以保持非常小。此外，该改进方案的一个重要优点在于，实现了精确的z参照并且因此实现了至少一个高功率构件的高精度定位。

高精度的定位对于例如在机动车前照灯应用中的光技术上的应用，特别是在光电子的高功率构件、例如LED中，是非常重要的。混合型的阶梯状的电路板复合体的可实现的装备精度因此与在“正常的”整体式的电路板中相同。

在特定的实施变型方案中能够规定，支撑元件设置用于，将热能从至少一个电路板A导出到冷却体上和/或实现在至少一个电路板A和冷却体之间的电势均衡。这可以通过选择用于支撑元件的相应材料来实现，例如通过导热和/或导电的材料、如铜或铝来实现。

为了进一步机械稳定，电路板复合体的通过至少一个电路板A的区段形成的端部区域可以例如通过粘接固定在支撑元件上。

在特定的实施方式中，至少一个电路板A和至少一个电路板B在其重叠区域中通过球栅阵列（BGA）技术而彼此接触。BGA接触技术是本领域技术人员公知的，并且能够实现更高数量的接头和改进的热传输。在BGA技术中使用的焊球（“球体”）可以在此根据本身已知的方式在待连接的电路板之一上，大多在电路板B上被施加到规定的接触垫上。替代地，也可以通过焊膏的涂覆和随后的以回流工艺的熔化将焊球施加在接触垫上，据此焊膏在冷却时收缩成焊球。另一种已知的用于施加焊球的方法是在自动装备机中借助小型喷嘴将预制的BGA焊球单独地施加到电路板的接触垫上。

如在此所述，本发明涉及一种用于制造根据本发明的电子模块的方法。在该方法的第一优选变型方案中，该方法包括以下步骤：

a）提供至少一个具有装备侧（顶）和背离装备侧的散热侧（底）的电路板B，以及提供至少一个具有特殊要求的电子构件，

b）在至少一个电路板B的装备侧上装备（顶-上）和固定至少一个具有特殊要求的电子构件，并且随后翻转电路板B，

c）提供至少一个电路板A，所述电路板具有第一装备侧（顶）和背离第一装备侧的第二装备侧（底），以及提供电子构件元件，

d）在至少一个电路板A的第一装备侧上装备（顶-上）和固定电子构件元件，并且然后翻转电路板A，

e）将电子构件元件装备（底-上）和固定在至少一个电路板A的第二装备侧上，以及以重叠的方式将步骤b）的至少一个经装备的电路板B装备（底-上）和固定在至少一个电路板A的第二装备侧上，以获得阶梯状的电路板复合体，其中，阶梯状的电路板复合体至少局部地通过如下端部区域来限定，所述端部区域通过至少一个电路板A的区段形成，和

f）将获得的阶梯状的电路板复合体如此安置到冷却体上，使得至少一个电路板B的散热侧面状地支承在冷却体的支承面上，其中，冷却体的支承面如此确定尺寸和定位，使得该支承面至少部分地横向地超过至少一个电路板B的散热侧分别在由至少一个电路板A的区段形成的端部区域的方向上延伸，并且在冷却体的支承面上构造有支撑元件以用于机械地支撑由至少一个电路板A的区段形成的端部区域。

根据本发明的方法的另一种、但不那么优选的变型方案包括以下步骤：

g）提供至少一个电路板A，所述电路板具有第一装备侧（顶）和背离第一装备侧的第二装备侧（底），以及提供电子构件元件，

h）在至少一个电路板A的第二装备侧上装备（底-上）和固定电子构件元件，

i）提供至少一个电路板B，所述电路板具有装备侧（顶）和背离装备侧的散热侧（底），

j）以重叠的方式在至少一个电路板A的第二装备侧上装备（底-上）和固定至少一个电路板B，以获得阶梯状的电路板复合体，其中，所述阶梯状的电路板复合体至少局部地通过如下端部区域限定，所述端部区域通过至少一个电路板A的区段形成，并且随后翻转所述阶梯状的电路板复合体，

k）在至少一个电路板B的装备侧上装备（顶-上）和固定至少一个所提供的具有特殊要求的电子构件以及在步骤j）的阶梯状的电路板复合体的至少一个电路板B的第一装备侧上装备（顶-上）和固定电子构件元件，以获得在两侧装备的阶梯状的电路板复合体，和

l）将所获得的阶梯状的电路板复合体如此安置到冷却体上，使得至少一个电路板B的散热侧面状地支承在冷却体的支承面上，其中，冷却体的支承面如此确定尺寸和定位，使得该支承面至少部分地横向地超过至少一个电路板B的散热侧分别在由至少一个电路板A的区段形成的端部区域的方向上延伸，并且在冷却体的支承面上构造有支撑元件以用于机械地支撑由至少一个电路板A的区段形成的端部区域。

在步骤k）中，借助于在至少一个电路板A上定位的参照标记，有利地在电路板B上定位具有特殊要求的至少一个电子构件。

本发明的另一主题涉及一种电子模块，其根据在此描述的根据本发明的方法制造。

此外，本发明的另一主题涉及一种用于机动车的照明装置、尤其是机动车前照灯，其包括根据本发明和如在此所公开的电子模块。

本发明的另一个主题是根据本发明的电子模块的应用，并且如在此所公开的那样用作机动车的照明装置的应用或在机动车的照明装置中的应用。

术语“机动车”（KFZ）涉及单辙或多辙的机动的陆用车辆，诸如摩托车、乘用车、卡车等。

用于机动车的照明装置可以是机动车前照灯、尾灯或者机动车内部灯或外部灯。机动车前照灯根据本身已知的前照灯结构原理构造并且典型地包括具有光出射口的壳体，该光出射口被散光玻璃遮盖，其中，根据本发明至少一个根据本发明的电子模块布置在壳体中。

在特定的变型方案中，机动车前照灯具有前部照灯的形状。前部照灯的结构对于相关领域的技术人员来说是已知的。前部照灯通过包括多个光模块（Lichtmodul）、例如日间行车灯单元、近光灯单元、远光灯单元和转向灯单元等。与之相应地，前部照灯的相应的光模块可以形成近光灯、远光灯、日间行车灯、转向灯等的光分布（Lichtverteilung）。所提及的用于前部照灯的光模块可以包括一个根据本发明的电子模块，其例如具有一个LED组件作为高功率构件和作为光源起作用。

在其他变型方案中，机动车前照灯具有尾灯的形状。尾灯的结构为本领域技术人员来说是已知的。尾灯通常包括多个光模块，例如尾灯单元、制动灯单元、转向灯单元等。与之相应地，尾灯的相应的光模块可以形成尾灯、制动灯、转向灯等的光分布。所提及的用于尾灯的光模块可以包括根据本发明的电子模块，其例如具有LED组件作为高功率构件并且作为光源起作用。

在其它变型方案中，根据本发明的电子模块也可以是独立的机动车灯的构件，例如轮廓标志灯，其除了轮廓标志灯功能之外不包含其它光功能或光模块。为此有利的是，独立的机动车灯包括带有光出射口的壳体，该光出射口被遮盖盘片遮盖，其中，至少一个根据本发明的电子模块（例如带有LED组件作为高功率构件和作为光源起作用）布置在壳体中。独立的机动车灯例如可实现为独立的前灯、独立的尾灯、独立的侧标记灯或机动车客舱灯。

附图说明

下面将借助于非限定性示例和附图更详细地描述本发明及其它优点，其中附图示出：

图1至图4示出了根据本发明的用于制造电子模块的方法，

图5示出了电路板复合体的端部区域通过冷却体实现的机械支撑的一种变型方案，

图6示出了电路板复合体的端部区域通过冷却体实现的机械支撑的另一种变型方案，

图7示出了电路板复合体的端部区域通过冷却体实现的机械支撑的另一种变型方案，

图8示出了电路板复合体的端部区域通过冷却体实现的机械支撑的另一种变型方案并且说明了z参照的可能性，

图9示出图8的变型方案，补充了主光学器件和用于主光学器件的保持框架，

图10和图11示出了用于制造根据本发明的电子模块的另一种替代性的方法，

图12示出了根据本发明的电子模块的电路板复合体的结构的示意图，

图13示出了根据本发明的电子模块的电路板复合体的另一结构的示意图，

图14示出了根据本发明的电子模块的电路板复合体的另一结构的示意图，

图15示出图14的结构的一种改进方案，并且

图16示出了使用球栅阵列（BGA）技术的根据本发明的电子模块的电路板复合体的另一结构的示意图。

具体实施方式

应当理解，本文所描述的实施方式和变型方案仅用于说明的目的，而不应被解释为限制本发明；相反，本领域技术人员根据说明书可以得到的所有设计方案都属于本发明的保护范围，其中，保护范围通过权利要求来确定。

在附图中，为了简化说明和图示，相同的附图标记用于相同的或类似的元件。此外，在权利要求中使用的附图标记应当仅使权利要求的可读性和对本发明的理解变得容易，并且绝不具有对本发明的保护范围产生不利影响的特征。

在图1-16中描述的变型方案和示例中，第一类型的电路板（称作“电路板A”或在图1-16中用“ A”表示）可以是FR4电路板。第二种类型的电路板（称作“电路板B”或在图1-16中以“ B”表示）可以是IMS电路板。高功率构件可以是光电子构件，像比如激光二极管、LED、LED组件、光电二极管或DLP构件。仅仅通过施加焊膏和回流钎焊或者施加粘接点将各个组件和构件元件装备和固定成为平面电路板借助于SMT -构件装备的充分已知的并且符合标准地使用的技术来进行。

图1至图4示意性地示出了在符合标准的SMT构件装备线中制造根据本发明的电子模块的第一种方法。在图1-图4中示出的方法变型方案在此包括以下步骤：

第一步骤：提供电路板A，该电路板A具有第一装备侧12 （顶）和背离第一装备侧12的第二装备侧13 （底）。此外，提供了不同的电子构件元件11以用于装备电路板A。图1示出了穿过电路板A的垂直截面，该电路板A在中间具有凹部10。

第二步骤：通过回流钎焊在电路板A的第二装备侧13上装备（底-上）和固定不同的电子构件元件11。此外，电路板A的第二装备侧13设有焊膏17以及用于随后固定电路板B的粘接物18。在第二步骤中获得的、在一侧装备有构件元件11的电路板A在图1中示出。

第三步骤：接下来，提供电路板B，其具有装备侧14 （顶）和背离装备侧14的固定侧15 （底）。

第四步骤：以重叠的方式在电路板A的第二装备侧13上装备（底-上）和固定电路板B。在此，如图2所示，获得由电路板A和电路板B构成的阶梯状的电路板复合体，其中，电路板A的凹部10被电路板B遮盖。通过电路板B的底-上的装备，装备侧14面向装备侧13或凹部10；固定侧15相应地背离。如在图2中可见，阶梯状的电路板复合体通过如下端部区域16限定，所述端部区域通过电路板A的区段形成。在第四步骤中获得的阶梯状的电路板复合体随后如在双侧装备中常见的那样翻转。

第五步骤：在电路板B的装备侧14上装备（顶-上）和固定所提供的具有特殊要求的电子构件（下面称作高功率构件19）以及在阶梯状的电路板复合体的电路板B的第一装备侧12上装备（顶-上）和固定电子构件元件11。在此，获得在两侧装备的阶梯状的电路板复合体，其在图3中示出。高功率构件19可以如上面已经提到的那样是光电子构件，像比如激光二极管、LED、LED组件、光电二极管或DLP构件。在LED的情况下，所述LED通过电路板A的凹部10进行辐射。

第六步骤：将在前面的步骤中获得的经装备且阶梯状的电路板复合体（参见图3中的结构）安置到冷却体20上。这通过如下方式实现，即，电路板复合体以电路板B的固定侧15面状地固定在冷却体20的支承面21上，从而固定侧15支承在支承面21上（参见图4）。冷却体20的支承面21如此确定尺寸并且如此定位，使得所述支承面侧向地超过电路板B的固定侧15分别在通过电路板A的区段形成的端部区域16的方向上延伸。在图4中所示的图示中，支承面21在横向上基本上延伸直至端部区域16的最外端。支承面21也可以具有凹陷部，由此固定在电路板A的第二装备侧13上的构件元件找到位置。电路板A根据常见的方式具有用于侧向定位各个构件元件11和高功率构件19的对准孔9。如现在在图4中可非常清楚地看到的那样，电路板A的端部区域16悬在空气中并且因此遭受由于冲击或振动引起的损坏。

端部区域16的具有振动和冲击危险的区域通过虚线框表示。根据本发明，现在在冷却体20的支承面21上构造有支撑元件以用于机械地支撑通过电路板A的区段形成的并且有冲击和振动危险的端部区域16 （参见图5至9中的示例性实施方案），由此获得根据本发明的具有混合型的电路板的电子模块40。

在下面的图5-9中示出了用于这种支撑元件的不同的示例性的变型方案。图5-9示出图4中的电子模块40的结构的简化图，其具有支撑元件的不同变型方案。

电路板复合体的端部区域16的机械支撑的第一变型方案在图5中示出。在该变型方案中，在冷却体的支承面21上成型有阶梯23作为支撑元件。阶梯23一体式地成型在冷却体上。电路板A在其端部区域16中以其第二装备侧13位于阶梯23上，由此端部区域16机械地得到稳定和支撑。端部区域16可以例如利用粘接剂固定在阶梯23上。

图6示出了电路板复合体的端部区域16的机械支撑的另一种变型方案。在该变型方案中，在冷却体的支承面21上固定有垫片状的阶梯24作为支撑元件。电路板A在其端部区域16中以其第二装备侧13位于垫片24上，由此端部区域16机械地得到稳定和支撑。垫片24可以由与电路板B（例如，IMS电路板）相同的材料（例如，IMS材料）制成并且具有相同的厚度；优选地，垫片24和电路板B来自相同批次，以消除厚度上的公差和在装备过程中的长期-偏差。垫片24尤其可以由如下材料制成，该材料能够将热能从电路板A导出到冷却体20上和/或实现在电路板A和冷却体之间的电势均衡。为了这些目的，垫片24可以由导热和/或导电材料、例如铜或铝制成。

图7示出了电路板复合体的端部区域16的机械支撑的另一种变型方案。在该变型方案中，支撑元件利用呈结构性的粘接剂形式的“缝隙填充剂”实现，所述结构性的粘接剂以粘接点25的形式施加在冷却体20的支承面21上。这些粘接点25机械地支撑/稳定电路板复合体的通过电路板A的区段形成的端部区域16。该变型方案例如在如下情况下适用，即，没有值得一提的外力作用在电路板A的端部区域16上并且电路板B（例如IMS电路板）利用粘接剂（例如能导热的粘接物）已经以其固定面15固定在冷却体20的支承面21上。

图8示出了电路板复合体的端部区域16通过冷却体20的机械支撑的另一变型方案，并且还说明了z参照的可能性。与图6中描述的变型方案类似，在该变型方案中，同样将垫片状的阶梯26作为支撑元件固定在冷却体20的支承面21上。电路板A在其端部区域16中以其第二装备侧13位于垫片26上，由此端部区域16机械地稳定和支撑。垫片26在该示例中由与电路板B（例如，IMS电路板）相同的材料（例如，IMS材料）制成并且具有基本上相同的厚度；优选地，垫片26和电路板B来自相同批次，以消除厚度上的公差和在装备过程中的长期-偏差。如上所述，电路板A具有对准孔22，并且垫片26在电路板A的对准孔22的下方被定位在冷却体20的支承面21上，使得相应的垫片26的表面区域26a通过对准孔22予以暴露。虽然为了侧向定位，该装备机可以根据本身已知的方式和方法考虑电路板A上的对准孔22，但是z位置由电路板B的表面产生，高功率构件19定位在该表面上。相应的垫片26的暴露的表面区域26a因此可以用于z参照（在图8中通过垂直箭头示出）。如在图8中所示，对准孔22布置在成本更有利的电路板A上，因此成本较高的电路板B可以保持非常小。但是该变型方案的附加的和重要的优点尤其在于，实现高功率构件19的精确的z参照和因此高精度的定位。高精度的定位对于例如在机动车前照灯应用中的光技术上的应用，特别是在光电子的高功率构件、例如LED中，是非常重要的。混合型的阶梯状的电路板复合体的、可实现的装备精度因此与在“正常的”整体式的电路板中相同。

图9示出图8的变型方案，在假设高功率构件19是LED组件的情况下，补充了主光学器件30和用于主光学器件的保持框架31。通过精确的z参照（通过垂直的对准表面区域26a的箭头象征）的可能性，可以相对于高功率构件19（LED组件）高精度地定位主光学器件30。

图10和图11示出了在符合标准的SMT构件装备线中制造根据本发明的电子模块的另一种替代性的方法的初始步骤。该方法变型方案在此包括以下步骤：

步骤1：提供具有装备侧14 （顶）和背离装备侧14的固定侧15 （底）的电路板B以及提供具有特殊要求的电子构件19 （下面称作高功率构件19）。高功率构件19可以如上面已经提到的那样是光电子构件，像比如激光二极管、LED、LED组件、光电二极管或DLP构件。

步骤2：通过回流钎焊将电子的高功率构件19装备（顶-上）和固定在电路板B的装备侧15上。高功率构件19附加地借助于粘接点18固定在电路板B上。这种布置方式在图10中示出。随后将装备有高功率构件19的电路板B翻转。

步骤3：提供电路板A，该电路板具有第一装备侧12 （顶）和背离第一装备侧12的第二装备侧13 （底）。如在图11中可见，电路板A在中间具有凹部10。此外，提供了不同的电子构件元件11以用于装备电路板A。

步骤4：在电路板A的第一装备侧12上装备（顶-上）和固定电子构件元件11并且随后翻转电路板A。

步骤5：在电路板A的第二装备侧13上装备（底-上）和固定电子构件元件11，以及在电路板A的第二装备侧13上以重叠的方式装备（底-上）和固定步骤2中的装备有高功率构件19的电路板B，以获得阶梯状的电路板复合体，其中，阶梯状的电路板复合体至少局部地通过如下端部区域限定，这些端部区域通过至少一个电路板A的区段形成。在此，如在图11中所示，获得由电路板A和电路板B构成的阶梯状的电路板复合体，其中电路板A的凹部10通过电路板B遮盖。通过电路板B的底-上的装备，装备侧14 （电路板B）面向装备侧13 （电路板A）或凹部10；固定侧15相应地背离电路板B。如在图11中可见，阶梯状的电路板复合体通过如下端部区域16限定，所述端部区域通过电路板A的区段形成。

步骤6：该方法变型方案的步骤6相应于上面所描述的其它方法变型方案的步骤6并且在图4中示出。将在前面的步骤中获得的经装备且阶梯状的电路板复合体（参见图11中的结构）安置到冷却体20上。这通过如下方式实现，即，电路板复合体以电路板B的固定侧15面状地固定在冷却体20的支承面21上，从而固定侧15支承在支承面21上（参见图4）。冷却体20的支承面21如此确定尺寸并且如此定位，使得所述支承面侧向地超出电路板B的固定侧15分别在通过电路板A的区段形成的端部区域16的方向上延伸。在图4中所示的图示中，支承面21在横向上基本上延伸直至端部区域16的最外端。

支承面21也可以具有凹陷部，由此固定在电路板A的第二装备侧13上的构件元件找到位置。电路板A根据常见的方式具有用于侧向定位各个构件元件11和高功率构件19的对准孔9。如现在在图4中可非常清楚地看到的那样，电路板A的端部区域16悬在空气中并且因此遭受由于冲击或振动引起的损坏。

端部区域16的具有振动和冲击危险的区域通过虚线框表示。根据本发明，现在在冷却体20的支承面21上构造有支撑元件以用于机械地支撑通过电路板A的区段形成的并且有冲击和振动危险的端部区域16，由此获得根据本发明的具有混合型的电路板的电子模块40。

在图5至图9中示出的并且上面结合其它方法变型描述的支撑元件的不同示例性变型方案以相同的方式应用于这些替代性的方法变型方案。参照支撑元件的在图5-9中示出的实施例的上述描述。

图12-16示出了作为根据本发明的电子模块的组成部分的混合型的阶梯状的电路板复合体的结构的不同的示例。混合型的阶梯状的电路板复合体如在此详细描述的那样通过如下方式获得，即，至少一个必要时在两侧装备的第一类型的电路板（称作“电路板A”，例如FR4电路板）以重叠的方式装备有至少一个第二类型的电路板（称作“电路板B”，例如IMS电路板）。电路板B在装备侧14装备具有特殊要求的电子构件（称作高功率构件19，例如光电子构件、如LED组件）。接下来将分别在图12-16中以不同的变型方案示出的阶梯状的电路板复合体安置在冷却体上，其中，电路板B的固定侧15面状地支承在冷却体的支承面上。根据本发明，电路板复合体的由至少一个电路板A的区段形成的端部区域16通过如下支撑元件机械地支撑，这些支撑元件构造在冷却体的支承面上（参见图4）；在图12至16中示出的示例性的电路板复合体可以与在图5至9中示出的支撑元件的示例组合。电路板A在图12-16中示出的示例中在两侧装备有电子构件元件11。

图12以两个透视图（从下方和从上方）示出根据本发明的电子模块的电路板复合体100的有利的结构的示意图。在图12中示出的电路板复合体100的结构示出作为电子模块40的组成部分的上面关于两种制造方法（参见图1-11）描述的电路板复合体的俯视图。该变型方案包括在两侧装备有构件元件11的、具有凹部10的电路板A和电路板B。凹部10基本上是窗口形的并且在所示的示例中具有矩形的形状。本领域技术人员将理解，窗口形的凹部10的形状可以自由选择，并且可以采用除了矩形形状之外的其他形状，例如正方形、矩形、四边形、圆形、倒圆形等。然而在实际的实施中，凹部10典型地选择为矩形的或正方形的。电路板B以重叠的方式如此与电路板A连接，使得电路板B完全地遮盖电路板A的凹部。此外，电路板B装备有高功率构件19，该高功率构件延伸穿过电路板A中的凹部10。

在图12所示的变型方案中，得到了在机械上特别稳定的电子模块。此外，构成电路板复合体100的电路板A和B能够以各种各样的方式彼此接触并且能够实现复杂的设计和接触。例如，电路板A（例如FR4电路板）与电路板B（例如IMS电路板）被如此装备，使得电路板B遮盖窗口形的凹部10并且沿着凹部10的边界线与电路板A重叠。布置在电路板B上的高功率构件19 （例如LED组件）在此被如此布置和定位，使得其延伸穿过电路板A中的凹部（例如在LED组件固定在电路板B上的情况下LED穿过电路板A中的凹部进行辐射）。

图13以两个透视图（从下方和从上方）示出根据本发明的电子模块的电路板复合体200的另一结构的示意图。与在图12中示出的电路板复合体100不同，在电路板复合体200中凹部是U形的。电路板复合体200形成一种特殊的设计方案，其可以在特别的设计中使用。

图14以两个透视图（从上方和从下方）示出根据本发明的电子模块的电路板复合体300的另一结构的示意图。在该变型方案中，两个彼此间隔开的电路板A以重叠的方式与电路板B连接，从而获得具有串联交替连接的电路板A和B的、在纵向方向上阶梯状的电路板复合体300。两个电路板A基本上布置在一个平面中，并且电路板B布置在通过重叠部形成的另一个平面中。电路板复合体300的端部区域16通过分别位于端部的电路板A的区段形成。

图15以从上方的透视图示出电路板复合体400的示意图。电路板复合体是图14中的电路板复合体300的一种改进方案，其中总共三个电路板A以串联交替的方式与两个电路板B重叠地连接。获得在纵向方向上阶梯状的、具有串联交替连接的电路板A和B的电路板复合体400。三个电路板A基本上布置在一个平面中，并且两个电路板B基本上布置在通过重叠部形成的另一个平面中。电路板复合体400的端部区域16通过分别位于端部的电路板A的区段形成。

电路板复合体300和电路板复合体400形成特殊的设计方案，所述设计方案能够在特别的设计中应用。

图16以从上方看的透视和分解的形式示出了根据本发明的电子模块的电路板复合体500的示意图。在图16中示出的电路板复合体500形成在图12中示出的电路板复合体100的一种变体，区别在于，在电路板复合体500中，设有窗口形的凹部10的电路板A和装备有高功率构件19的电路板B在其重叠区域501中借助于球栅阵列（BGA）技术来彼此接触。BGA接触技术是本领域技术人员公知的，并且能够实现更高数量的接头和改进的热传输。在BGA技术中使用的焊球（“球体”，在图16中用附图标记502表示）可以以本身已知的方式在有待连接的电路板之一（在这里是在电路板B上）上被施加在规定的接触垫上。替代地，也可以通过焊膏的涂覆和随后的以回流工艺的熔化将焊球施加在接触垫上，据此焊膏在冷却时收缩成焊球。另一种已知的用于施加焊球的方法是在自动装备机中借助于小型喷嘴将预制的BGA焊球单独地施加到电路板的接触垫上。

本发明可以以本领域技术人员已知的任何方式进行修改并且不限于所示出的实施方式。本发明的各个方面也可以被采用并且在很大程度上相互组合。重要的是本发明所基于的构思，所述构思在考虑到该教导的情况下可以由本领域技术人员以多种多样的方式实施并且尽管如此仍保持这样的构思。

附图标记列表

A 第一类型的电路板

B 第二类型的电路板

10 凹部

11 构件元件

12 电路板A的第一装备侧（顶）

13 电路板A的第二装备侧（底）

14 电路板B的装备侧（顶）

15 电路板B的固定侧（底）

16 电路板A的端部区域

17 焊膏

18 粘接物

19 高功率构件

20 冷却体

21 冷却体的支承面

22 对准孔

23 冷却体上的阶梯

24 垫片状的阶梯

25 粘接点

26垫片状的阶梯

26a 垫片26的表面区域

30 主光学器件

31 保持框架

40 电子模块

100 电路板复合体

200 电路板复合体

300 电路板复合体

400 电路板复合体

500 电路板复合体

501 重叠区域

502 BGA-焊球。

Claims (15)

1. 电子模块（40），包括至少一个必要时在两侧装备的第一类型的电路板（称作“电路板A”），该电路板以重叠的方式装备有至少一个第二类型的电路板（称作“电路板B”），其中电路板B装备有至少一个具有特殊要求（19）的电子构件，并且相互连接的电路板A和B形成阶梯状的电路板复合体（100、200、300、400、500），其中所述阶梯状的电路板复合体（100、200、300、400、500）至少局部地通过如下端部区域（16）来限定，所述端部区域通过至少一个电路板A的区段来形成，并且所述阶梯状的电路板复合体（100、200、300、400、500）被安置在冷却体（20）上，其中至少一个电路板B的固定侧（15）面状地支承在冷却体（20）的支承面（21）上，

其特征在于

所述冷却体（20）的支承面（21）如此确定尺寸和定位，使得该支承面至少部分地横向地超过所述至少一个电路板B的固定侧（15）分别沿通过所述至少一个电路板A的区段形成的端部区域（16）的方向延伸，并且在所述冷却体的支承面（21）上构造有支撑元件（23、24、25、26）以用于机械地支撑通过所述至少一个电路板A的区段形成的端部区域（16）。

2.根据权利要求1所述的电子模块，其特征在于，所述至少一个电路板A具有至少一个凹部（10），并且所述至少一个电路板B以重叠的方式如此与所述至少一个电路板A连接，使得相应一个电路板B至少局部地、优选完全地分别遮盖所述电路板A的一个凹部（10）。

3.根据权利要求1或2所述的电子模块，其特征在于，所述至少一个凹部（10）基本上是窗口形的。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子模块，其特征在于，所述支撑元件（24、25、26）施加在所述冷却体（20）的支承面（21）上，或者所述支撑元件（23）必要时一体式地成型在所述冷却体（20）的支承面（21）上，并且所述支撑元件（21）被设置用于支撑所述电路板复合体（100、200、300、400、500）的通过所述至少一个电路板A的区段形成的端部区域（16）。

5.根据权利要求4所述的电子模块，其特征在于，在所述电路板复合体（100、200、300、400、500）的通过所述至少一个电路板A的区段形成的端部区域（16）的区域中，由电路板B材料制成的垫片（24、26）作为支撑元件被施加在所述冷却体（20）的支承面（21）上，并且所述电路板复合体（100、200、300、400、500）的端部区域（16）位于所述垫片（24、26）上并且通过所述垫片予以支撑，其中用于所述垫片（24、26）的电路板B材料选自与用于所述至少一个电路板B的电路板B材料所来自的批次相同的批次。

6.根据权利要求5所述的电子模块，其特征在于，所述至少一个电路板A具有对准孔（22），并且所述垫片（26）在所述至少一个电路板A的对准孔的下方被定位在所述冷却体的支承面上，使得相应的垫片（26）的表面区域（26a）通过所述对准孔（22）暴露。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电子模块，其特征在于，所述支撑元件（23、24、25、26）设置用于将热能从所述至少一个电路板A导出到所述冷却体上和/或实现所述至少一个电路板A与所述冷却体之间的电势均衡。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电子模块，其特征在于，所述至少一个电路板A和所述至少一个电路板B在其重叠区域（501）中借助于球栅阵列（BGA）技术来相互接触。

9. 用于在构件装备线中制造电子模块的方法，所述电子模块包括阶梯状的电路板复合体和冷却体，该阶梯状的电路板复合体具有带有特殊要求的至少一个电子构件，其中所述方法包括：

以重叠的方式装备至少一个必要时在两侧装备的或待装备的第一类型的电路板（称作“电路板A”）与至少一个第二类型的电路板（称作“电路板B”），其中，电路板B装备或装备有具有特殊要求的至少一个电子构件，以获得阶梯状的电路板复合体，其中，阶梯状的电路板复合体至少局部地通过如下端部区域来限定，所述端部区域通过至少一个电路板A的区段来形成，和

将获得的阶梯状的电路板复合体如此安置到冷却体上，使得至少一个电路板B的固定侧面状地支承在冷却体的支承面上，其中，冷却体的支承面如此确定尺寸和定位，使得该支承面至少部分地横向地超过至少一个电路板B的固定侧分别在由至少一个电路板A的区段形成的端部区域的方向上延伸，并且其中，在冷却体的支承面上构造有支撑元件以用于机械地支撑由至少一个电路板A的区段形成的端部区域。

10.根据权利要求9所述的用于制造电子模块的方法，其中该方法包括如下步骤：

a）提供至少一个具有装备侧（顶）和背离装备侧的固定侧（底）的电路板B以及提供具有特殊要求的至少一个电子构件，

b）在至少一个电路板B的装备侧上装备（顶上）和固定具有特殊要求的至少一个电子构件并且随后翻转电路板B，

c）提供至少一个电路板A，所述电路板A具有第一装备侧（顶）和背离第一装备侧的第二装备侧（底），以及提供电子构件元件，

d）在至少一个电路板A的第一装备侧上装备（顶-上）和固定电子构件元件并且随后翻转电路板A，

e）以重叠的方式将电子构件元件装备（底-上）和固定在至少一个电路板A的第二装备侧上，以及将步骤b）中的至少一个经装备的电路板B以重叠的方式装备（底-上）和固定在至少一个电路板A的第二装备侧上，以获得阶梯状的电路板复合体，其中，阶梯状的电路板复合体至少局部地通过如下端部区域限定，所述端部区域通过至少一个电路板A的区段形成，和

f）将获得的阶梯状的电路板复合体如此安置到冷却体上，使得至少一个电路板B的固定侧面状地支承在冷却体的支承面上，其中，冷却体的支承面如此确定尺寸和定位，使得该支承面至少部分地横向地超过至少一个电路板B的固定侧分别在由至少一个电路板A的区段形成的端部区域的方向上延伸，并且在冷却体的支承面上构造有支撑元件以用于机械地支撑由至少一个电路板A的区段形成的端部区域。

11.根据权利要求9所述的用于制造电子模块的方法，其中该方法包括以下步骤：

g）提供至少一个电路板A，所述电路板A具有第一装备侧（顶）和背离第一装备侧的第二装备侧（底），以及提供电子构件元件，

h）在至少一个电路板A的第二装备侧上装备（底-上）和固定电子构件元件，

i）提供至少一个电路板B，所述电路板B具有装备侧（顶）和背离装备侧的固定侧（底），

j）在至少一个电路板A的第二装备侧上以重叠的方式装备（底-上）和固定至少一个电路板B，以获得阶梯状的电路板复合体，其中，所述阶梯状的电路板复合体至少局部地通过如下端部区域限定，所述端部区域通过至少一个电路板A的区段形成，并且随后翻转所述阶梯状的电路板复合体，

k）在至少一个电路板B的装备侧上装备（顶-上）和固定至少一个所提供的具有特殊要求的电子构件元件以及在步骤j）的阶梯状的电路板复合体的至少一个电路板B的第一装备侧上装备（顶-上）和固定电子构件元件，以获得在两侧装备的阶梯状的电路板复合体，和

l）将所获得的阶梯状的电路板复合体如此安置到冷却体上，使得至少一个电路板B的固定侧面状地支承在冷却体的支承面上，其中，冷却体的支承面如此确定尺寸和定位，使得该支承面至少部分地横向地超过至少一个电路板B的固定侧分别在由至少一个电路板A的区段形成的端部区域的方向上延伸，并且在冷却体的支承面上构造有支撑元件以用于机械地支撑由至少一个电路板A的区段形成的端部区域。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在步骤k）中，借助于定位在至少一个电路板A上的参照标记将具有特殊要求的至少一个电子构件定位在电路板B上。

13.电子模块（40），其根据权利要求9至12中任一项所述来制造。

14.用于机动车的照明装置、尤其是机动车前照灯，包括根据权利要求1至9中任一项和13所述的电子模块（40）。

15.根据权利要求1至9中任一项和13所述的电子模块作为机动车的照明装置的应用或者其在机动车的照明装置中的应用。

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