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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem Bauteil-Element und einem Träger, welche über eine Bondverbindung elektrisch miteinander verbunden sind.
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Die Ansteuerung und Versorgung des Bauteil-Elements, welches üblicherweise auf dem Träger montiert ist, erfolgt über Leitungspfade auf den Träger.
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Ein Bauteil-Element kann beispielsweise ein so genannter Submount (Unter- oder Zwischenträger) sein, das heißt eine Platine mit einem oder mehreren Chips, dessen beziehungsweise deren Terminals mit Leiterbahnen auf der Platine verbunden sind. Eine Platine oder Leiterplatte ist ein Träger für elektronische Bauteile. Sie dient der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung von Bauteilen. Die Leiterplatte umfasst elektrisch isolierendes Material, üblicherweise plattenförmig ausgebildet, mit daran angebrachten leitenden Verbindungen oder Leiterbahnen, beispielsweise ausgebildet als strukturierte Metallschicht. Die Leiterbahnen des Submounts werden mit Leiterbahnen auf dem Träger, auf dem das Submount angeordnet ist, über Bondverbindungen elektrisch verbunden, um über den Träger den Submount zu versorgen und anzusteuern. Eine Leiterbahn auf dem Submount kann mit einem oder auch mit mehreren Terminals verbunden sein. Letzteres ist beispielsweise der Fall, wenn die Terminals mehrerer Chips gleiches Potenzial haben sollen. Derartige Submounts können beispielsweise mit LED-Chips bestückt werden und zu Beleuchtungszwecken eingesetzt werden. Natürlich können die Terminals auch nur mit jeweils einer Leiterbahn verbunden sein, was erlaubt an mehrere Terminal verschiedene Potenziale anzulegen.
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Reicht bei der Kontaktierung des Bauteil-Elements eine einzelne Bondverbindung nicht aus, den für den Betrieb des Bauteil-Elements erforderlichen Strom zu einer der Leiterbahnen auf dem Submount zu übertragen, können mehrere, parallel geschaltete Wire- oder Drahtbondverbindungen verwendet werden, die zwei Leiterbahnen, eine auf dem Submount und eine auf dem Träger, verbinden. Fällt eine dieser Bondverbindungen aus, beispielsweise wenn der Bonddraht zerstört wird oder sich ablöst, und wird daraufhin die Stromzufuhr nicht abgeschaltet oder der Strom reduziert, können die anderen noch intakten Bondverbindungen überlastet werden und ebenfalls ausfallen, sodass es zum Totalausfall des Bauteil-Elements kommen kann. Dies bedeutet im Fall eines Bauteil-Elements mit LED-Chips, das als Lichtquelle dient, den Totalausfall dieser Lichtquelle.
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Die Verwendung mehrerer parallel geschalteter Bondverbindungen kann die Wahrscheinlichkeit für einen Feldausfall, das heißt eines verzögerten Ausfalls nach der Produktion und Endkontrolle beim späteren Einsatz, eines solchen Bauteil-Elements erhöhen, da der Totalausfall erst zeitlich verzögert nach dem Ausfall der ersten Bondverbindung eintritt. Fällt bei einer defekten einzelnen Bondverbindung ein Bauteil-Element mit LED-Chips bereits am Ende der Produktion aus, kann das Bauteil-Element vor dem Feldeinsatz ersetzt werden. Verhindert jedoch eine weitere Bondverbindung kurzfristig den Ausfall des Bauteil-Elements mit LED-Chips, so wird der Ausfall des Bauteil-Elements nur verzögert, bis auch die nunmehr überlasteten weiteren, parallel geschalteten Bondverbindungen ausfallen. Dies führt dazu, dass der Ausfall des Bauteil-Elements verzögert im Feld passiert, da das Bauteil-Element üblicherweise, in der geschilderten speziellen Konfiguration nicht darauf ausgelegt ist, über nur eine Bondverbindung langfristig versorgt zu werden. Feldausfälle verursachen signifikant höhere Kosten in Bezug auf Austausch, Rückrufe und Imageverluste.
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Der bisherige Ansatz, bei einem Strompfad zwischen Träger und Bauteil-Element mehrere parallele Bondverbindungen zu verwenden, um den erforderlichen Strom zum Betrieb des Bauteil-Elements zu übertragen, führt zu oben geschilderten Problemen. Da ein Ausfall einer einzelnen dieser parallelen Bondverbindungen nur sehr schlecht getestet werden kann, ohne das Bauteil-Element vorzuschädigen, werden in der Regel drei oder mehr Bondverbindungen gesetzt, um statistisch das Ausfallrisiko zu reduzieren. Ein solcher Ansatz beruht auf dem redundanten Vorsehen von Bondverbindungen, die zum eigentlichen Betrieb nicht unbedingt benötigt werden, sodass beispielsweise bei Ausfall einer Bondverbindung der erforderliche Strom auch über die verbleibenden Verbindungen übertragen werden kann ohne diese zu schädigen.
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Im Fall eines Ausfalls eines Bauteil-Elements mit LED-Chips, das in einem Kfz-Scheinwerfer eingesetzt wird, kann über ein Steuergerät nur der Totalausfall detektiert und an das Bordnetz gemeldet werden, was dem Fahrer oder der Fahrerin wiederum als Fehlermeldung angezeigt wird, dass der Kfz-Scheinwerfer oder Teile davon ausgetauscht oder repariert werden muss. Der Ausfall nur einzelner redundanter Bondverbindungen kann derart aber nicht detektiert werden.
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Es stellt sich die Aufgabe, eine alternative Schaltungsanordnung mit einem Bauteil-Element bereitzustellen, bei der das Risiko eines Totalausfalls des Bauteil-Elements nach Ausfall einer Bondverbindung reduziert wird.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, der gerichtet ist auf: eine Schaltungsanordnung mit einem Bauteil-Element umfassend einen Elementkontaktbereich sowie einem Träger umfassend einen ersten Leitungspfad mit einem ersten Trägerkontaktbereich, der über eine erste Bondverbindung mit dem Elementkontaktbereich verbunden ist, und einen zweiten Leitungspfad, separat vom ersten Leitungspfad, mit einem zweiten Trägerkontaktbereich, der über eine zweite Bondverbindung mit dem Elementkontaktbereich verbunden ist.
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Unter Bauteil-Element, welches ein als Einheit betrachteter Bestandteil einer Schaltung ist, kann sowohl ein diskretes Bauteil als auch ein Modul oder eine Baugruppe mit einem oder mehreren Bauteilen verstanden werden, die beispielsweise auf einem Zwischenträger montiert sind. Ein Beispiel für letzteres ist ein Submount, bei dem ein oder mehrere diskrete Bauteile, zum Beispiel LED-Chips, auf eine Platine montiert werden.
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Die Bondverbindung umfasst einen Draht oder ein Bändchen, der bzw. das von einem Kontaktbereich zu einem anderen Kontaktbereich führt und mit beiden Kontaktbereichen elektrisch und mechanisch verbunden, beispielsweise verschweißt, ist. Der Querschnitt des Bonddrahtes kann rund sein oder eine andere Form haben. Üblicherweise hat ein Draht (engl. "wire") einen runden oder ovalen Querschnitt. Unter einem Bändchen (engl. "ribbon") wird ein Draht verstanden, der einen rechteckigen oder im Wesentlichen rechteckigen Verschnitt hat. Entsprechende Bondverbindungen können auch als Drahtbondverbindung oder Wire-Bondverbindung bzw. als Bändchenbondverbindung oder Ribbon-Bondverbindung bezeichnet werden. Die Kontaktbereiche sind Anschlussflächen zur Fixierung des Bondrahtes oder -bändchens, die auch als Bondinseln bezeichnet werden.
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Die Strompfade dienen zur Zuleitung der Teilströme zu den Bondverbindungen, welche auf den Elementkontaktbereich führen, sodass die Teilströme getrennt voneinander zu den Bondverbindungen geführt werden und erst auf dem Elementkontaktbereich des Bauteil-Elements zusammengeführt werden. Die Strompfade können auf dem Träger als separate, das heißt sich nicht berührende, Leiterbahnstrukturen ausgebildet sein. Es ist natürlich auch denkbar, dass mehr als zwei Strompfade und Bondverbindungen zum selben Elementkontaktbereich führen.
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Die Zuführung der Stromversorgung über einen ersten und zweiten Leitungspfad, welche über eine erste beziehungsweise zweite Bondverbindung mit einem selben Modulkontaktbereich verbunden sind, erlaubt es zu detektieren, ob eine oder beide dieser Bondverbindungen ausgefallen sind, indem überprüft wird, ob oder inwiefern über die zu den Bondverbindungen führenden Leitungspfaden noch Strom fließt. Werden im Falle mehrerer Bondverbindungen auf einen Elementkontaktbereich die Strompfade zu den Bondverbindungen einzeln, beispielsweise über Leitungsbahnen, Steck- oder Lötverbindungen oder anderen Leitungen, zu einem Steuergerät geführt, kann im Steuergerät der Stromfluss über die einzelnen Leitungspfade erfasst werden. Dies kann beispielsweise über einen niederohmigen Messwiderstand erfolgen. Die einzelnen gemessenen Ströme sollten gleich sein oder innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegen, z.B. ±5% oder ±10%, sodass eine gleichmäßige Belastung der Bondverbindungen erfolgt. Erkennt nun das Steuergerät eine Diskrepanz (das heißt die Ströme sind ungleich oder liegen teilweise außerhalb des Bereichs) hervorgerufen, beispielsweise durch den Ausfall einer Leitung oder einer Bondverbindung, kann eine Steuereinrichtung oder ein Steuergerät den Gesamtstrom so weit reduzieren, dass dieser für die verbleibenden Bondverbindungen unkritisch ist, da die einzelnen Teilströme über die noch intakten Bondverbindungen nicht signifikant erhöht werden. Das hätte zur Folge, dass zwar im beispielhaften Fall einer Lichtquelle als Bauteil-Element der Lichtstrom entsprechend des reduzierten Stromes abfällt, aber die Lichtquelle nicht ganz abgeschaltet wird oder ausfällt, was einer Notfallbeleuchtung entspricht. Gleichzeitig kann das Steuergerät auch in diesem Fall einen Fehler anzeigen, der zum Beispiel über das Bordnetzsystem eines Fahrzeugs an den Fahrer oder die Fahrerin gemeldet wird.
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Statt eines Totalausfalls der Lichtquelle kann diese mit reduzierter Helligkeit weiter betrieben werden, was gerade in sicherheitsrelevanten Bereichen oder bei größerem Wartungsaufwand Vorteile bietet. Einsatzbereiche sind beispielsweise die Beleuchtung im Kfz-Bereich, die Beleuchtung in medizinischen Bereichen oder Notfallbeleuchtung in allgemeinen Beleuchtungsanwendungen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den untergeordneten Patentansprüchen angegeben.
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Bei einer Ausgestaltung umfasst der Träger ein Trägersubstrat, auf dem eine erste Leiterbahnstruktur umfassend den ersten Trägerkontaktbereich angeordnet ist und eine zweite Leiterbahnstruktur umfassend den zweiten Trägerkontaktbereich angeordnet ist. Die Leiterbahnstrukturen, die langgestreckte, Distanz überwindende Leiterbahnbereiche, die in Bondinseln münden, umfassen können, dienen zur Zuführung der Teilströme zu den Bondverbindungen.
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Bei einer Ausgestaltung ist ein erster Anschlusskontakt mit der ersten Leiterbahnstruktur verbunden und ein zweiter Anschlusskontakt mit der zweiten Leiterbahnstruktur verbunden. Die Anschlusskontakte können auch Teil der Leiterbahnstrukturen sein. Über die Anschlusskontakte kann beispielsweise eine externe Steuerschaltung mit der Schaltungsanordnung verbunden werden, um das Bauteil-Element anzusteuern und/oder zu versorgen.
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Bei einer Ausgestaltung weist das Bauteil-Element noch mindestens einen weiteren Elementkontaktbereich auf, der nur über eine Bondverbindung mit einem weiteren Trägerkontaktbereich des Trägers elektrisch verbunden ist. Der Strom, der zu diesem weiteren Elementkontaktbereich fließt, kann über eine einzelne Bondverbindung geführt werden ohne diese zu überlasten.
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Eine Ausgestaltung weist ferner eine Vergleichseinrichtung mit einem ersten Terminal, elektrisch verbunden mit dem ersten Trägerkontaktbereich, und einem zweiten Terminal, elektrisch verbunden mit dem zweiten Trägerkontaktbereich, auf, wobei die Vergleichseinrichtung ausgebildet ist, zu detektieren, ob die an dem ersten und zweiten Terminal anliegenden Potenziale oder Ströme sich um weniger als einen vorgegebenen Wert unterscheiden. Mittels einer solchen Vergleichseinrichtung, beispielsweise einem Controller, wird detektiert, ob die Bondverbindungen intakt sind. Das erste und zweite Terminal der Vergleicheinrichtung kann mit dem ersten beziehungsweise zweiten Anschlusskontakt verbunden sein, beispielsweise durch Löt- oder Steckverbindungen. Erstere erlauben eine sichere und einfache Verbindung; letztere erlauben mehr Flexibilität.
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Eine alternative Vergleichseinrichtung umfasst wenigstens einen ersten Terminal elektrisch verbunden über wenigstens einen Trägerkontaktbereich mit dem Elementkontaktbereich und wenigstens einen zweiten Terminal elektrisch verbunden über wenigstens einen Trägerkontaktbereich mit einem weiteren Elementkontaktbereich, wobei die Vergleichseinrichtung ausgebildet ist zu detektieren, ob sich die Summe der über die ersten Terminals fließenden Ströme und die Summe der über die zweiten Terminals fließenden Ströme um weniger als einen vorgegebenen Wert unterscheiden.
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Eine Ausgestaltung weist ferner eine Steuereinrichtung auf, die ausgebildet ist, den Stromfluss zu reduzieren, wenn die Potenziale oder Ströme sich um mehr als den vorgegebenen Wert unterscheiden. Dies erlaubt, das Bauteil-Element trotz defekter Bondverbindung weiter zu betreiben ohne die intakten Bondverbindungen zu überlasten. Vorteilhafterweise ist die Vergleichseinrichtung integraler Bestandteil der als Steuereinrichtung dienenden Schaltung, sodass dass die Ansteuerung über dieselben Terminals erfolgt, welche auch die Potenziale oder Ströme detektieren.
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In einer Ausgestaltung umfasst das Bauteil-Element mindestens ein LED-Bauteil und dient beispielsweise als Beleuchtungseinrichtung. Das Bauteil-Element kann eine Vielzahl von LED-Bauteilen jeweils mit einem ersten und einem zweiten Bauteilterminal aufweisen, wobei eine Leiterbahnstruktur den Elementkontaktbereich umfasst und elektrisch leitend mit den ersten Bauteilterminals verbunden ist sowie die zweiten Bauteilterminals jeweils über eine weitere Leiterbahnstruktur mit einem weiteren Elementkontaktbereich elektrisch leitend verbunden sind.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erklärt.
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Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung mit einem Träger und einem darauf angeordneten Bauteil-Element,
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2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung mit einem Träger und einem darauf angeordneten Bauteil-Element,
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3 das Ausführungsbeispiel aus 1 ferner aufweisend eine Vergleichseinrichtung und eine Steuereinrichtung,
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4 einen Ausschnitt aus einem weiteren Ausführungsbeispiel umfassend eine Schaltungsanordnung mit einem Träger und einem darauf angeordnetem Bauteil, und
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5 das Ausführungsbeispiel aus 4 ferner aufweisend eine alternative Vergleichseinrichtung und Steuereinrichtung.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung mit einem Träger 1 und einem darauf angeordneten Bauteil-Element 9. Der Träger 1 kann beispielsweise eine Metallkernplatine sein, welche als Substrat 2 dient. Auf dem Substrat 2 sind Leitungspfade vorgesehen, über die Ströme zum Bauteil-Element 9 verlaufen. Jeder dieser Leitungspfade umfasst Anschlusskontakte 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, von denen sich jeweils Leiterbahnstrukturen oder Leiterbahnen 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37 mit Trägerkontaktbereichen 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370 an deren Ende in Richtung des Bauteil-Elements 9 erstrecken. Die Leitungspfade auf dem Substrat 2 sind voneinander separat, das heißt räumlich getrennt, angeordnet.
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Ein erster Leitungspfad verläuft von einem ersten Anschlusskontakt 41 über eine erste Leiterbahn 31 zu deren Ende mit einem ersten Trägerkontaktbereich 310. Ein zweiter Leitungspfad verläuft von einem zweiten Anschlusskontakt 42 über eine zweite Leiterbahn 32 zu deren Ende mit einem zweiten Trägerkontaktbereich 310. In ähnlicher Weise verlaufen in diesem Ausführungsbeispiel ein dritter bis siebter Leitungspfad.
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Die Anschlusskontakte 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 können beispielsweise als Lötpads zur elektrischen Kontaktierung ausgebildet sein.
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Auf dem Träger 1 ist das Bauteil-Element 9 vorgesehen, welches als Zwischenträger ausgebildet ist und ebenfalls ein Substrat 10 umfasst, auf dem eine Mehrzahl von diskreten Bauteilen 83, 84, 85, 86, 87, in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet als LED-Chips, angeordnet und auf dem Substrat 10 fixiert ist. Ferner sind Leiterbahnstrukturen 61, 63, 64, 65, 66 vorgesehen mittels derer Versorgungsspannungen und Ströme über das Substrat 10 an die Bauteile 83, 84, 85, 86, 87 geführt werden. In einem Ausführungsbeispiel dient eine Metallkernplatine als Zwischenträger.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel haben die Bauteile 83, 84, 85, 86, 87 jeweils zwei Terminals, über die die Versorgung und Steuerung erfolgt. Die ersten Terminals (nicht dargestellt) der Bauteile 83, 84, 85, 86, 87 sind mit einem gemeinsamen Anodenkontakt 611 einer ersten Leiterbahn 61 verbunden. Die erste Leiterbahn 61 verläuft vom Anodenkontakt 611 zu einem ersten Modulkontaktbereich 610. Die zweiten Terminals 830, 840, 850, 860, 870 werden jeweils über separate weitere Leiterbahnen 63, 64, 65, 66, 67 mit einem Modulkontaktbereich 630, 640, 650, 660, 670 versorgt. Die Verbindung zwischen den weiteren Leiterbahnen 63, 64, 65, 66, 67 und den zweiten Terminals 830, 840, 850, 860, 870 erfolgt beispielsweise über Bondverbindungen 73, 74, 75, 76, 77.
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Die Versorgung und Ansteuerung des Bauteilmoduls 10 und der darauf befindlichen Bauteile 83, 84, 85, 86, 87 erfolgt über Bondverbindungen zwischen den Trägerkontaktbereichen 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370 der Leiterbahnen 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37 auf den Träger 1 und den Elementkontaktbereichen 630, 640, 650, 660, 670 auf dem Bauteil-Element 9.
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Da über den gemeinsamen Anodenkontakt 611, über den alle ersten Terminals versorgt werden, deutlich mehr Strom geführt werden muss als über die weiteren Leiterbahnen 63, 64, 65, 66, 67 auf dem Bauteil-Element 9, die zu den zweiten Terminals 830, 840, 850, 860, 870 führen, ist es erforderlich, mehr als eine Bondverbindung zwischen der Elementleiterbahn 61 für den Anodenkontakt 611 und den Träger 1 vorzusehen. Der Strom für den gemeinsamen Anodenkontakt 611 wird in diesem Ausführungsbeispiel über zwei Leitungspfade, das heißt über die erste und zweite Leiterbahn 31, 32 mit einer ersten und zweiten Bondverbindung 51, 52 auf den Elementkontaktbereich 610 geführt.
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Die Ströme für die zweiten Terminals 830, 840, 850, 860, 870 werden über einzelne Leitungspfade mit jeweils der dritten bis siebten Leiterbahn 33, 34, 35, 36, 37 mit ihrem Trägerkontaktbereich 330, 340, 350, 360, 370 über eine Bondverbindung 53, 54, 55, 56, 57 zum Elementkontaktbereich 630, 640, 650, 660, 670 der entsprechenden Leiterbahn 63, 64, 65, 66, 67 auf dem Bauteil-Element 9 geführt.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das sich von dem Ausführungsbeispiel in 1 dadurch unterscheidet, dass die Zuführung der Versorgungsspannung zu den Versorgungskontakten 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 auf dem Träger 1 durch einzeln herausgeführte Steckerpole eines Steckers 11 erfolgt, sodass die Kontaktierung der Schaltungsanordnung durch Steckverbindungen erfolgt. Auf den Anschlusskontakten 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 ist eine Steckerleiste beispielsweise durch Löten befestigt, deren einzelne Stecker mit Kupplungen verbunden werden können, sodass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Kupplung und Anschlusskontakten 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 entsteht.
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3 veranschaulicht die Überwachung des Stroms in einer wie in 1 oder 2 gezeigten Schaltungsanordnung für die erste und zweite Bondverbindung 51, 52, die auf denselben Elementkontaktbereich 610 führen mittels eines Steuergeräts mit Steuereinrichtung 12 und einer als Controller ausgebildeten Vergleichseinrichtung 13, die im Steuergerät integriert ist.
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Die Vergleichseinrichtung 13 weist Terminals 131, 132 auf, die über den ersten und zweiten Anschlusskontakt 41, 42 elektrisch mit den Trägerkontaktbereichen 310, 320 verbunden sind. In 3 sind exemplarisch und der Anschaulichkeit halber nur diese Verbindungen gezeigt. Natürlich kann das Steuergerät auch mit den anderen Anschlusskontakten 43, 44, 45, 46, 47 elektrisch verbunden sein.
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Die Vergleicheinrichtung 13 ist ausgebildet zu detektieren, ob die an dem ersten und zweiten Anschlusskontakt 41, 42 und damit auch an der ersten und zweiten Bondverbindung 51, 52 anliegenden Potenziale und Ströme I1, I2 sich um weniger als einen vorgegebenen Wert unterscheiden. Eine solche Strommessung kann beispielsweise geräteintern über einen kleinen Messwiderstand erfolgen.
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Idealerweise sind die gemessenen Werte gleich, da der Strom I1, I2 in gleichen Teilen über beide Bondverbindungen 51, 52 zum Bauteilmodul 9 geführt werden soll. Starke Abweichungen deuten darauf hin, dass eine der Bondverbindungen 51, 52 defekt oder unterbrochen ist. In diesem Fall würde ein unveränderter Versorgungsstrom für den Anodenkontakt 611 nahezu unweigerlich zur Überlastung der noch intakten Bondverbindung führen.
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Die Steuereinrichtung 12 ist ausgebildet, wenn die Potenziale und Ströme I1, I2 sich um mehr als den vorgegebenen Wert unterscheiden, den Versorgungsstrom derart zu reduzieren, dass es nicht zu einer Überlastung der noch intakten Bondverbindung kommt. Eine Dimensionierung kann beispielsweise derart erfolgen, dass der maximale Versorgungsstrom proportional zu den als intakt detektierten Bondverbindungen 51, 52 ist.
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Obwohl das Bauteil-Element 9 in einem solchen Fall nur noch mit einem reduzierten Strom versorgt wird, kann es weiter betrieben werden, wenn auch in einem heruntergefahrenen Betriebsmodus, was beispielsweise einer Notfallbeleuchtung entspricht.
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Vergleicheinrichtung 13 und Steuereinrichtung 12 können auch für den Vergleich und die Ansteuerung von mehr als zwei Potenzialen oder Strömen ausgelegt sein. Die Vergleicheinrichtung 13 kann beispielsweise ausgebildet sein zu detektieren, ob drei oder mehr Potenziale und Ströme sich um weniger als einen vorgegebenen Wert unterscheiden.
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4 zeigt einen Ausschnitt aus einem Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung mit einem Träger 1 und einem darauf angeordneten Bauteil-Element 9, das sich vom in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass das Bauteil-Element 9 in diesem Ausführungsbeispiels als diskretes Bauteil 8, d.h. ohne Submount, ausgebildet ist.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Bauteil 8 ein als ersten Elementkontaktbereich 800 dienendes Terminal und ein als zweiten Elementkontaktbereich 810 dienendes Terminal, über die die Versorgung und Steuerung des Bauteils 8 erfolgt. Das Bauteil 8 kann beispielsweise ein optoelektronisches Bauteil zur Emission oder Detektion elektromagnetischer Strahlung, z.B. ein LED-Chip oder eine Fotodiode, sein. In diesem Fall dient eines der Terminals als Anodenkontakt; das andere dient als Kathodenkontakt.
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Das Bauteil 8 ist auf einen Träger 1 montiert, der in 4 nur ausschnittsweise dargestellt ist und beispielsweise eine Metallkernplatine sein kann, welche als Substrat 2 dient. Auf dem Substrat 2 sind Leitungspfade vorgesehen, über die Ströme zum Bauteil 8, insbesondere zu dessen Terminals, verlaufen. Jeder dieser Leitungspfade umfasst Anschlusskontakte 41, 42, 43, 44 (nicht in 4, jedoch in 5 gezeigt), von denen sich jeweils Leiterbahnstrukturen oder Leiterbahnen 31, 32, 33, 34 mit Trägerkontaktbereichen 310, 320, 330, 340 an deren Ende in Richtung der Terminals des Bauteils 8 erstrecken. Die Leitungspfade auf dem Substrat 2 sind voneinander separat, das heißt räumlich getrennt, angeordnet.
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Gerade große Chips oder Chips mit hoher Strahlungsleistung können mehr Versorgungsstrom benötigen als über eine einzige Bondverbindung je Terminal zugeführt werden kann. Deshalb ist es erforderlich, mehr als eine Bondverbindung zwischen dem als ersten Elementkontaktbereich 800 dienenden Terminal und dessen Stromzufuhr und dem als zweiten Elementkontaktbereich 810 dienenden Terminal und dessen Stromzufuhr vorzusehen. Der Strom für jedes der Terminals wird in diesem Ausführungsbeispiel über zwei Leitungspfade 31, 32 sowie 33, 34 zugeführt. Auf jedes der Terminals führen zwei Bondverbindungen 51, 52 bzw. 53, 54, um ausreichende Stromzufuhr zu jedem der Terminals im Normalbetrieb zu ermöglichen. Auf das als erster Elementkontaktbereich 800 dienende Terminal führen eine erste und zweite Bondverbindung 51, 52, und auf das als zweiter Elementkontaktbereich 810 dienende Terminal führen eine dritte und vierte Bondverbindung 53, 54.
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5 veranschaulicht die Überwachung der Ströme der in 4 gezeigten Schaltungsanordnung über die erste und zweite Bondverbindung 51, 52, die auf den ersten Elementkontaktbereich 800 führen, sowie über die dritte und vierte Bondverbindung 53, 54, die auf den zweiten Elementkontaktbereich 810 führen, mittels eines Steuergeräts mit Steuereinrichtung 12 und einer als Controller ausgebildeten Vergleichseinrichtung 13, die im Steuergerät integriert ist.
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Die Vergleichseinrichtung 13 weist Terminals 131, 132 auf, die über einen ersten und zweiten Anschlusskontakt 41, 42 elektrisch mit den Trägerkontaktbereichen 310, 320 verbunden sind, über welche der erste Elementkontaktbereich 800 versorgt wird. Die Vergleichseinrichtung 13 weist ferner Terminals 133, 134 auf, die über einen dritten und vierten Anschlusskontakt 43, 44 elektrisch mit den Trägerkontaktbereichen 330, 340 verbunden sind, über welche der zweite Elementkontaktbereich 810 versorgt wird. Über den ersten Anschlusskontakt 41 wird ein erster Strom I1 geführt. Über den zweiten Anschlusskontakt 42 wird ein zweiter Strom I2 geführt. Über den dritten Anschlusskontakt 43 wird ein dritter Strom I3 geführt. Über den vierten Anschlusskontakt 44 wird ein erster Strom I4 geführt.
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Die Vergleicheinrichtung 13 ist ausgebildet zu detektieren, ob die Summe der über den ersten Elementkontaktbereich 800 geführten Ströme I1, I2 gleich der Summe der über den zweiten Elementkontaktbereich 820 geführten Ströme ist, d.h. ob die Bedingung I1 + I2 = I3 + I4 erfüllt ist, oder sich um weniger als einen vorgegebenen Wert unterscheiden. Starke Abweichungen deuten darauf hin, dass eine der Bondverbindungen 51, 52, 53, 54 defekt oder unterbrochen ist. In diesem Fall würde ein unveränderter Versorgungsstrom für die Terminals nahezu unweigerlich zur Überlastung der noch intakten Bondverbindung führen.
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Die Steuereinrichtung 12 ist ausgebildet, den Versorgungsstrom derart zu reduzieren, dass es nicht zu einer Überlastung der noch intakten Bondverbindungen kommt. Eine Dimensionierung kann beispielsweise derart erfolgen, dass der Strom so verringert wird, dass bei Ausfall einer der beiden Bondverbindungen zu einem Terminal die verbleibende Bondverbindung nicht überlastet wird.
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Obwohl das Bauteil-Element 9 in einem solchen Fall nur noch mit einem reduzierten Strom versorgt wird, kann es weiter betrieben werden, wenn auch in einem heruntergefahrenen Betriebsmodus, was beispielsweise einer Notfallbeleuchtung entspricht. Der Fall kann an das Bordnetz gemeldet werden, und dem Fahrer signalisiert werden.
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Vergleicheinrichtung 13 und Steuereinrichtung 12 können auch für den Vergleich der Summen von mehr als zwei Strömen ausgelegt sein.
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Es sei bemerkt der Vergleich der Summe der dem Bauteil-Element 9 zufließenden Ströme mit der Summe der abfließenden Ströme nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel mit einem Bauteil 8 beschränkt ist sondern auch bei einem Sub-Mount mit mehreren Bauteilen angewandt werden kann, selbst wenn sich die Anzahl der Anschlusskontakte, über die Strom zu- und abfließt, unterscheidet.
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Alternativ können die über mehrere Bondverbindungen zu einem einzigen Terminal geführten Ströme und Potenziale auch in der Weise überwacht werden, die beim in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist.
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Es sei bemerkt, dass die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele und Ausführungen untereinander kombiniert werden können.
