DE102014225487A1

DE102014225487A1 - Leiterplatte, Vorrichtungen damit und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102014225487A1
Application number: DE102014225487.6A
Authority: DE
Inventors: Lambert Frye; Erich Pede; Karin Braunwarth
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2016-06-16

Abstract

Die Leiterplatte (1) weist mindestens eine Metallschicht (4) und mindestens ein Loch (7), das von mindestens einer Außenseite (6) der Leiterplatte (1) bis zu der Metallschicht (4) reicht, auf, wobei mindestens eine Metallschicht (4) mindestens einen Kontaktbereich (10) aufweist, der sich in das Loch (7) erstreckt. Ein LED-Modul (M) und eine Beleuchtungsvorrichtung (L) weisen die Leiterplatte (1) auf. Ein Verfahren dient zum Herstellen einer Leiterplatte (1), wobei die Leiterplatte (1) mit mindestens einer Metallschicht (4) bereitgestellt wird, die Leiterplatte (1) bis zu der Metallschicht (4) lokal unter Bildung mindestens eines Lochs (7) freigelegt wird und mindestens ein freiliegender Bereich (8) der Metallschicht (4) in ein jeweiliges Loch (7) hinein plastisch umgeformt wird. Die Erfindung ist beispielsweise anwendbar auf Leiterplatten für Beleuchtungsvorrichtungen, insbesondere auf mit Lichtquellen wie LEDs usw. versehenen Leiterplatten, vorzugsweise für Lampen, insbesondere Retrofitlampen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte mit mindestens einer Metallschicht. Die Erfindung betrifft auch ein LED-Modul, aufweisend eine Leiterplatte mit mindestens einer Metallschicht an einer Oberseite und aufweisend mindestens eine Lichtquelle, die an der oberseitigen Metallschicht elektrisch kontaktierend angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend mindestens ein LED-Modul, das mit einer Unterseite auf einer Wärmesenke aufliegt. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte, bei dem die Leiterplatte mit der mindestens einen Metallschicht bereitgestellt wird. Die Erfindung ist beispielsweise anwendbar auf Leiterplatten für Beleuchtungsvorrichtungen, insbesondere auf mit Lichtquellen wie LEDs usw. versehenen Leiterplatten, vorzugsweise für Lampen, insbesondere Retrofitlampen.
Es ist bekannt, zwei Leiterplatten einer LED-Lampe mittels einer Lötverbindung (mit oder ohne Kabel oder Draht), mittels einer Steckverbindung, mittels einer Krimpverbindung oder mittels einer Klemmpassung elektrisch miteinander zu verbinden. Jedoch können diese Verbindungsarten mit einem hohen herstellungs- und montagetechnischen Aufwand verbunden sein, insbesondere in räumlich engen Beleuchtungsvorrichtungen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Möglichkeit zur elektrischen Verbindung einer Leiterplatte insbesondere einer Beleuchtungsvorrichtung bereitzustellen, die einen verringerten herstellungs- und montagetechnischen Aufwand bei sicherer Kontaktierung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leiterplatte, aufweisend mindestens eine Metallschicht und mindestens ein Loch, das von mindestens einer Außenseite der Leiterplatte bis zu der Metallschicht reicht, wobei mindestens eine Metallschicht mindestens einen Kontaktbereich aufweist, der sich in das Loch erstreckt.
Diese Leiterplatte kann über die sich in das Loch erstreckenden Bereiche (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als "Kontaktbereiche" bezeichnet) der Metallschicht ohne weitere Verbindungselemente wie Stecker, Krimpkontakte usw. und ohne weitere Montageschritte wie Löten, Stecken, Krimpen usw. eine mechanische und elektrische Kontaktierung herstellen. Löcher lassen sich preiswert mit massentauglichen, automatisierbaren Verfahren in die Leiterplatte einbringen. Das Erstrecken der Metallschicht in das Loch hinein bzw. das Formen der Kontaktbereiche aus einer insbesondere ursprünglich ebenen Metallschicht kann durch eine einfache Umformung einer insbesondere freiliegenden Metallschicht im Bereich eines zugehörigen Lochs erreicht werden.
Der sich in das mindestens eine Loch hinein erstreckende Kontaktbereich der Metallschicht ist aufgrund seiner metallischen Materialeigenschaften elastisch oder federnd, insbesondere gegenüber einer in das Loch wirkenden Andrückkraft. Dadurch kann ein besonders sicherer Presskontakt bereitgestellt werden. Der Kontaktbereich mag beispielsweise becherförmig oder napfförmig sein.
Die Leiterplatte ist insbesondere plattenförmig mit einer ebenen oder gekrümmten Plattenebene. Die Außenseite der Leiterplatte entspricht insbesondere einer äußeren Flachseite einer plattenförmigen Leiterplatte.
Die Leiterplatte mag auch als eine Platine bezeichnet werden und weist allgemein mindestens eine Metallschicht und mindestens eine Isolierlage auf. Die mindestens eine Metallschicht mag z.B. aus Kupfer oder Aluminium bestehen. Mehrere Metallschichten mögen auf dem gleichen Metall oder aus unterschiedlichem Metall bestehen. Beispielsweise mag eine als Metallkernplatine (auch als "Metal Core Printed Circuit Board", MCPCB bezeichnet) ausgebildete Leiterplatte eine Metallschicht aus Aluminium als Kern und mindestens eine außenseitige Metallschicht aus Kupfer aufweisen.
Eine Metallschicht liegt insbesondere auf mindestens einer Isolierlage auf. Die Isolierlage mag beispielsweise aus Keramik oder einem üblichen Leiterplatten-Grundmaterial wie FR4 bestehen.
Das Loch mag von einer Außenseite an durch alle Metallschichten und Isolierlagen bis zu dem zugehörigen Kontaktbereich ragen.
Die mindestens eine Metallschicht mag eine zusammenhängende oder einteilige Metallschicht sein. Sie mag alternativ elektrisch voneinander getrennte Teilbereiche aufweisen oder mehrteilig sein. Die mindestens eine Metallschicht mag eine Leitungsstruktur aufweisen, beispielsweise aufweisend mindestens eine Leiterbahn und/oder mindestens ein Kontaktfeld (auch als "Kontaktpad" bezeichnet). Der in das Loch ragende Kontaktbereich mag also beispielsweise ein Teilbereich einer Leiterbahn oder eines Kontaktfelds sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass mindestens eine Metallschicht mindestens einen Kontaktbereich aufweist, der sich durch das mindestens eine Loch hindurch bis vor eine Außenseite der Leiterplatte erstreckt. Dies erleichtert eine Positionierung eines Gegenkontakts oder Gegenkontaktelements mit dem Kontaktbereich und erschwert vorteilhafterweise eine unerwünschte mechanische Kontaktierung der restlichen Leiterplatte. Zudem kann die Leiterplatte dadurch sicher Gegenkontakte kontaktieren, welche Gegenkontakte sich auf einer Ebene mit einer Auflagefläche der Leiterplatte (aus welcher die Kontaktbereiche vorstehen) befinden.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass mindestens eine Metallschicht an einer Außenseite der Leiterplatte angeordnet ist und sich mindestens ein Kontaktbereich in ein durch die restliche Leiterplatte durchgehendes Loch erstreckt. Dadurch kann eine außenseitige Kontaktierung mindestens eines Funktionselements an der Leiterplatte auf einfache Weise durchgeführt werden, z.B. mittels Anlötens an die Metallschicht. Das Loch erstreckt sich also durchgehend von der außenseitigen Metallplatte durch mindestens eine Isolierlage und ggf. durch mindestens eine weitere Metallschicht zu der anderen Außenseite der Leiterplatte.
Die Leiterplatte mag an einer oder an beiden Außenseiten eine Metallschicht aufweisen. Nur eine Metallschicht oder beide Metallschichten mögen mindestens einen in (insbesondere durch) ein Loch in der Leiterplatte ragenden Kontaktbereich aufweisen. Falls die Leiterplatte nur einseitig mit einer so ausgebildeten Metallschicht ausgerüstet ist, mag sie insbesondere an nur einer Außenseite mittels mindestens eines Kontaktbereichs kontaktierbar sein. Für den Fall, dass die Leiterplatte an beiden Außenseiten bzw. beidseitig so ausgebildete Metallschichten aufweist, kann sie insbesondere an beiden Außenseiten mittels mindestens eines Kontaktbereichs kontaktierbar sein.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Leiterplatte genau eine Isolierlage aufweist, an deren Vorderseite oder Oberseite eine Metallschicht angeordnet ist. Eine solche Leiterplatte kann besonders flach sein und damit z.B. auch einen besonders geringen Wärmewiderstand in Dickenerstreckung aufweisen. Beispielsweise mag sich mindestens ein Kontaktbereich der Metallschicht durch mindestens ein Loch bis vor eine Rückseite oder Unterseite der Isolierlage und damit auch der Leiterplatte erstrecken.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass mindestens eine Metallschicht eine Zwischenschicht der Leiterplatte darstellt. Zur Ausprägung mindestens eines Kontaktbereichs an einer solchen metallischen Zwischenschicht können insbesondere von beiden Außenseiten der Leiterplatte ausgehende, sich zumindest teilweise seitlich überdeckend (beispielsweise zueinander fluchtend) zu dieser Metallschicht erstreckende Löcher vorhanden sein. Durch eines dieser beiden Löcher mag die ursprünglich freiliegende Metallschicht lokal in das andere Loch hinein (insbesondere durch das andere Loch hindurch) umgeformt werden, um einen Kontaktbereich zu bilden. Die Metallschicht bzw. deren mindestens eine Kontaktbereich erstreckt sich dann also in das jeweils andere Loch, vorteilhafterweise bis vor eine Außenseite der Leiterplatte. Die metallische Zwischenlage mag z.B. mittels einer elektrischen Durchkontaktierung ("Via") elektrisch mit einer Außenseite der Leiterplatte verbunden sein.
Die Leiterplatte mag eine oder mehrere Zwischenschichten aufweisen, wobei für den Fall mehrerer Zwischenschichten eine oder mehrere dieser Zwischenschichten mindestens einen in ein Loch ragenden Kontaktbereich aufweisen.
Die metallische Zwischenschicht mag zusätzlich oder alternativ zu mindestens einer außenseitigen Metallschicht vorhanden sein, welche mit mindestens einem in ein Loch ragenden Kontaktbereich ausgerüstet ist.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein LED-Modul, aufweisend eine Leiterplatte wie oben beschrieben, insbesondere mit mindestens einer Metallschicht an einer ihrer Flachseiten (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als "Oberseite" bezeichnet), welche Metallschicht mindestens einen Kontaktbereich aufweist, der sich in ein jeweiliges Loch in der Leiterplatte erstreckt. Das LED-Modul weist ferner mindestens eine Lichtquelle auf, die an der oberseitigen Metallschicht elektrisch kontaktierend angeordnet ist. Die mindestens eine Lichtquelle kann also oberseitig Licht abstrahlen und mittels einer unterseitigen Auflage der Leiterplatte elektrisch kontaktiert werden.
Der mindestens eine Kontaktbereich erstreckt sich zur besonders einfachen und sicheren elektrischen Kontaktierung insbesondere durch ein jeweiliges Loch bis vor eine Unterseite der Leiterplatte.
An der oberseitigen Metallschicht mag außer der mindestens einen Lichtquelle auch ein elektrisches oder elektronisches Bauteil angebracht sein.
Die Leiterplatte des LED-Moduls mag in der Erstreckungsebene der Leiterplatte eine beliebige Außenkontur aufweisen, z.B. eine rechteckige oder kreisrunde Außenkontur.
Die mindestens eine Lichtquelle mag mindestens eine Halbleiterlichtquelle aufweisen. Insbesondere umfasst die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein ("Remote Phosphor"). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.
Zusätzlich mag die Leiterplatte auch beidseitig mit Lichtquellen bestückt sein, so dass zusätzlich mindestens eine Lichtquelle auch an einer unterseitigen Metallschicht angeordnet ist, welche Metallschicht mindestens einen Kontaktbereich aufweist, der sich durch mindestens ein Loch in der Leiterplatte bis vor eine Oberseite der Leiterplatte erstreckt.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die oberseitige und ggf. die unterseitige Metallschicht mindestens zwei elektrisch voneinander getrennte Teilbereiche aufweist, zumindest zwei der Teilbereiche jeweils mindestens einen Kontaktbereich aufweisen, der sich in ein jeweiliges Loch in der Leiterplatte erstreckt. Die mindestens eine Lichtquelle mag insbesondere jeweils zwei dieser Teilbereiche brücken. Dadurch lässt sich auf einfache Weise einfache Anbringung und/oder eine Reihen- und/oder Parallelschaltung der mindestens einen Lichtquelle erreichen.
Es ist eine Weiterbildung, dass zumindest zwei der Teilbereiche jeweils mindestens einen Kontaktbereich aufweisen, der sich durch ein jeweiliges Loch in der Leiterplatte hindurch bis vor eine andere Flachseite (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als "Unterseite" bezeichnet) der Leiterplatte erstreckt.
Die elektrische Kontaktierung der Lichtquelle kann direkt mit einem Teilbereich der oberseitigen Metallschicht erfolgen, z.B. durch Oberflächenmontage oder SMT. Alternativ oder zusätzlich mag die mindestens eine Lichtquelle z.B. auch durch Bonddrähte usw. elektrisch kontaktiert werden.
Es ist eine Weiterbildung, dass das LED-Modul zwei Kontaktbereiche aufweist, über die z.B. eine elektrische Signalquelle (Stromquelle, Spannungsquelle usw.) anschließbar ist. Das LED-Modul mag noch mindestens einen weiteren Kontaktbereich aufweisen, der z.B. als eine Signalleitung dienen kann.
Falls das LED-Modul außer der mindestens einen Lichtquelle eine elektronische Schaltung oder einen Teil einer elektronischen Schaltung (z.B. einer Treiberschaltung) aufweist, mag es auch als Lichtmaschine oder "Light Engine" bezeichnet werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend mindestens ein oberseitig mit mindestens einer Lichtquelle bestücktes LED-Modul wie oben beschrieben, bei dem das LED-Modul unterseitig über seine Kontaktbereiche der (oberseitigen) Metallschicht elektrisch angeschlossen ist.
Insbesondere mag das LED-Modul an einen Treiber der Beleuchtungsvorrichtung angeschlossen sein. Dazu mag eine Treiberplatine, die mit elektrischen und/oder elektronischen Treiberbausteinen bestückt ist, die Kontaktbereiche der Metallschicht des LED-Moduls direkt (d.h. mechanisch und elektrisch) kontaktieren. Die Treiberplatine und das LED-Modul mögen senkrecht zueinander angeordnet sein. Eine Kontaktierung der Kontaktbereiche der Metallschicht des LED-Moduls mit der Treiberplatine mag dann beispielsweise über laterale ("Kontakt-")Vorsprünge oder ("Kontakt-")Verlängerungen der Treiberplatine umgesetzt sein, welche Kontaktvorsprünge an die Kontaktbereiche anpressbar sind.
Es ist eine thermisch vorteilhafte, robuste und kompakte Ausgestaltung, dass das LED-Modul mit seiner Unterseite auf einer Wärmesenke der Beleuchtungsvorrichtung aufliegt und die (insbesondere vor der Unterseite der Leiterplatte vorstehenden) Kontaktbereiche der oberseitigen Metallschicht durch mindestens eine Aussparung in der Wärmesenke auf Gegenkontakte gedrückt sind. Die Gegenkontakte mögen Gegenkontakte eines Treibers oder direkt mit einem Sockel verbunden sein. Durch die Aussparung(en) mag der jeweilige Gegenkontakt oder der jeweilige Kontaktbereich der Metallschicht ragen. Auch mögen beide Kontaktelemente in die Aussparung ragen und sich z.B. dort treffen.
Die Wärmesenke mag z.B. ein Kühlkörper sein. Der Kühlkörper mag einen Teil einer Treiberkavität darstellen, in welcher der Treiber untergebracht ist. Allgemein mag das LED-Modul unterseitig auch auf einem Teil der Beleuchtungsvorrichtung aufliegen, die keine Wärmesenke darstellt.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Ersatz- oder "Retrofit"-Halbleiterlampe ist. Sie kann insbesondere zum Ersatz herkömmlicher Glühlampen oder Halogenlampen verwendet werden.
Die Beleuchtungsvorrichtung mag beispielsweise eine Lampe, ein LED-Modul oder eine Leuchte sein.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte, insbesondere wie oben beschrieben, bei dem die Leiterplatte mit mindestens einer Metallschicht bereitgestellt wird, die Leiterplatte bis zu der Metallschicht lokal unter Bildung mindestens eines Lochs freigelegt wird und mindestens ein freiliegender Bereich der Metallschicht in ein jeweiliges Loch hinein (insbesondere durch das freigelegte Loch hindurch) plastisch umgeformt wird. Das Verfahren kann analog zu der Leiterplatte ausgestaltet werden und weist die gleichen Vorteile auf.
Die Leiterplatte oder Platine ist insbesondere eine plattenförmige und ebene Leiterplatte. Zum Einbringen eines Kontaktbereichs wird die Leiterplatte bis zu der Metallschicht lokal freigelegt, beispielsweise durch Einbringen mindestens eines entsprechenden Lochs. Bei einer außenseitigen Metallschicht braucht nur von der anderen Außenseite her ein Loch eingebracht zu werden, das in Dickenrichtung durch die Leiterplatte bis zu der Metallschicht führt, also durch alle anderen Schichten oder Lagen der Leiterplatte. Bei einer metallischen Zwischenschicht wird von jeder Außenseite der Leiterplatte aus jeweils ein Loch bis zu der Zwischenschicht eingebracht (die Zwischenschicht also beidseitig freigelegt). Die Metallschicht folgt nach ihrer Freilegung noch der Form der Leiterplatte und ist z.B. eben.
Durch die folgende plastische Umformung erstreckt sich der freiliegende Bereich der Metallschicht dauerhaft in (insbesondere durch) das jeweils freigelegte Loch.
Die plastische Umformung mag mittels beliebiger geeigneter Umformungsverfahren durchgeführt werden. Es ist eine zur präzisen und einfachen Umformung vorteilhafte Weiterbildung, dass der mindestens eine freiliegende Bereich der Metallschicht mittels eines Prägestempels plastisch umgeformt wird.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
1 zeigt in einer Ansicht von schräg oben ein LED-Modul mit einer Leiterplatte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel noch ohne Kontaktbereiche;
2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus dem LED-Modul mit der Leiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 zeigt in einer Ansicht von schräg oben das LED-Modul mit der Leiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit eingebrachten Kontaktbereichen;
4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen zu 2 analogen Ausschnitt aus dem LED-Modul mit der Leiterplatte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
5 zeigt als Schnittdarstellung in einer Ansicht von schräg oben Komponenten einer Beleuchtungsvorrichtung mit dem noch nicht montierten LED-Modul aus 3;
6 zeigt als Schnittdarstellung in einer Ansicht von schräg oben die Komponenten der Beleuchtungsvorrichtung aus 5 mit dem nun montierten LED-Modul aus 5;
7 zeigt als Schnittdarstellung in einer Ansicht von schräg oben einen Ausschnitt aus der Beleuchtungsvorrichtung mit dem montierten LED-Modul aus 6;
8 zeigt in einer Ansicht von schräg oben Komponenten einer Beleuchtungsvorrichtung mit einer Light Engine mit einer montierten Leiterplatte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
9 zeigt als Schnittdarstellung in einer Ansicht von schräg oben einen Ausschnitt aus der Beleuchtungsvorrichtung aus 8 im Umfeld eines Kontaktbereichs der Leiterplatte gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
1 zeigt eine Leiterplatte 1 mit einer plattenförmigen dielektrischen Lage oder Isolierlage 2, z.B. aus FR4. Die Isolierlage 2 weist in Plattenebene eine kreisförmige Außenkontur auf. Auf einer Oberseite 3 der Leiterplatte 1 befindet sich eine Metallschicht 4 auf Kupfer, die aus vier großflächigen, aber voneinander elektrisch getrennten Kontaktfeldern 4a bis 4d als Teilbereiche besteht. Die Kontaktfelder 4a und 4b, 4b und 4c bzw. 4c und 4d sind durch jeweils einen LED-Chip 5 gebrückt. Die Leiterplatte 1 und die LED-Chips 5 bilden ein LED-Modul M.
Jeder LED-Chip 5 weist hier jeweils zwei unterseitige elektrische Kontakte (o. Abb.) auf, die mit jeweils einem Kontaktfeld 4a oder 4b, 4b oder 4c bzw. 4c oder 4d mechanisch und elektrisch verbunden sind. Dadurch ergibt sich eine elektrische Reihenschaltung der LED-Chips 5. Alternativ mag z.B. auch eine elektrische Verbindung mittels eines Bonddrahts (o. Abb.) hergestellt werden. Die Kontaktfelder 4a bis 4d ermöglichen durch ihre große Fläche eine effektive Wärmespreizung und Wärmeabfuhr der durch die LED-Chips 5 erzeugte Verlustwärme.
Unter den zwei Kontaktfeldern 4a und 4c sind in die Isolierlage 2 jeweils von der Unterseite 6 her Löcher 7 eingebracht worden, wie in 2 in einem in radialer Richtung mittig durch das Loch 7 des Kontaktfelds 4c durchgeführten Schnitts anhand eines auch in 1 angedeuteten Ausschnitts A gezeigt ist. Das in 2 gezeigte Loch 7 reicht von der Unterseite 6 der Leiterplatte 1 bzw. von der Isolierlage 2 bis zu der Metallschicht 4, 4c, so dass also ein freiliegender Bereich 8 der Metallschicht 4 bereitgestellt wird. Dieser ist in 2 noch nicht umgeformt worden, sondern folgt der ebenen Form der Leiterplatte 1.
Bereits jetzt oder später kann an die Unterseite 6 der Isolierlage 2 eine Haftschicht 9 aufgebracht werden, um die Leiterplatte 1 und damit das LED-Modul M an seiner Unterseite 6 zu befestigen. Die Haftschicht 9 mag z.B. ein doppelseitiges Klebeband sein und lässt das Loch 7 frei.
3 zeigt das LED-Modul M mit in die Kontaktfelder 4a und 4c eingebrachten Kontaktbereichen 10. Und zwar sind dazu die Kontaktfelder 4a und 4c der Metallschicht 4 an den freiliegenden Bereichen 8 durch das jeweilige Loch 7 eingedrückt worden, und zwar unter plastischer Verformung der freiliegenden Bereiche 8 zu napfförmig umgeformten Kontaktbereichen 10. Diese Kontaktbereiche 10 ragen, wie in 4 gezeigt, durch das jeweilige Loch 7 bis vor die Unterseite 6 der Isolierlage 2 und damit hier auch der Leiterplatte 1. Die Spitzen der Kontaktbereiche 10 stehen also über die Unterseite 6 der restlichen Leiterplatte 1 vor. Durch die metallische Zusammensetzung der Metallschicht 4 und damit auch der Kontaktbereiche 10 (z.B. aus Kupfer) ist der Kontaktbereich 10 elastisch rückfedernd und kann so sicher mittels einer Presspassung kontaktiert werden.
Das Umformen der freiliegenden Bereiche 8 zu Kontaktbereichen 10 kann an einer noch unbestückten Leiterplatte 1 oder – wie gezeigt – an einer bereits zumindest teilweise bestückten Leiterplatte 1 durchgeführt werden.
5 zeigt als Schnittdarstellung in einer Ansicht von schräg oben Komponenten einer Beleuchtungsvorrichtung in Form einer Halogenlampen-Retrofitlampe L mit einem noch nicht montierten LED-Modul M.
Die Halogenlampen-Retrofitlampe L zeigt hier außer dem LED-Modul M als eine weitere Komponente ein unteres Gehäuseteil 11 z.B. aus Kunststoff, das an seinem rückwärtigen Ende als ein Stift- oder Bipin-Sockel 12 (z.B. vom Typ GU10) mit zwei metallischen Anschlussstiften 13 ausgebildet ist. Das untere Gehäuseteil 11 weist einen inneren Hohlraum oder eine "Treiberkavität" 16 auf, in dem ein parallel zu einer Längsachse Z der Halogenlampen-Retrofitlampe L bzw. senkrecht stehender Treiber 14 mit einer Treiberplatine 15 untergebracht ist.
Das untere Gehäuseteil 11 und damit auch dessen Treiberkavität 16 sind vorderseitig offen und durch einen umgekehrt schalenförmigen Deckel abgedeckt. Der Deckel besteht aus Metall (z.B. aus Aluminium) und dient als Wärmesenke 17, z.B. als Kühlkörper und/oder als Wärmespreizelement. Die Wärmesenke 17 mag z.B. in dem unteren Gehäuseteil 11 eingeklemmt und/oder eingeklebt sein. In einer ebenen Oberseite 18 der Wärmesenke 17 befinden sich zwei Aussparungen 19. In jede der Aussparungen 19 ragt eine schmalseitig von der Treiberplatine 15 abgehende Kontaktverlängerung 20, die an ihrer oberseitigen Schmalseite eine Metallisierung 21 aufweist. Die Metallisierung 21 geht in mindestens eine elektrische Leitungsstruktur der Treiberplatine 15 über oder gehört dazu. Über die beiden Metallisierungen 21 werden Betriebssignale für die LED-Chips 5 ausgegeben, die der Treiber 14 aus Versorgungssignalen erzeugt hat, die über die Anschlussstifte 13 eingespeist wurden.
Zur Montage wird das LED-Modul M, wie durch den Pfeil angedeutet, mit seiner Unterseite 6 auf die Oberseite 18 der Wärmesenke 17 aufgelegt und mittels der Haftschicht 9 daran angeklebt.
Wie in 6 gezeigt, werden die Leiterplatte 1 und damit das LED-Modul M folgend auf die Oberseite 18 der Wärmesenke 17 angedrückt. Dies mag auch dauerhaft erfolgen, beispielsweise durch weitere, nicht gezeigte Komponenten der Halogenlampen-Retrofitlampe L, z.B. mittels einer lichtdurchlässigen Abdeckscheibe.
7 zeigt anhand eines in 6 eingezeichneten Ausschnitts B genauer, dass im montierten Zustand des LED-Moduls M der Kontaktbereich 10 die Metallisierung 21 der als Kontaktgegenelement dienenden Kontaktverlängerung 20 elektrisch und mechanisch kontaktiert, und zwar in der Aussparung 19 aufeinandergedrückt. Da der Kontaktbereich 10 elastisch rückfedernd ist, wird der Kontakt sicher an der Kontaktverlängerung 20 gehalten. Es ergibt sich der weitere Vorteil, dass der Kontaktbereich 10 dicht ist und dadurch beispielsweise eine Verbindung der Treiberkavität 16 mit der Umgebung verhindert. Die Aussparung 19 in der Wärmesenke 17 braucht also nicht zusätzlich abgedichtet zu werden.
8 zeigt in einer Ansicht von schräg oben Komponenten einer Beleuchtungsvorrichtung D mit einer vorderseitig montierten Leiterplatte 31 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Beleuchtungsvorrichtung D weist rückwärtig eine Steckverbindung 32 zur Einspeisung von elektrischen Versorgungssignalen und in einem vorderen Bereich eine Wärmesenke in Form eines deckelartigen Kühlkörpers 33 auf. Auf einer ebenen Vorderfläche des Kühlkörpers 33 liegt die Leiterplatte 31 auf, z.B. indem sie angeklebt worden ist und/oder durch eine Verschraubung usw. Die Leiterplatte 31 weist auch hier eine Isolierlage 2 mit einer ober- oder vorderseitigen Metallschicht 34 auf. Die Leiterplatte 31 weist an ihrer Vorderseite 3 zusätzlich zu zwei LEDs 35 die elektrischen und/oder elektronischen Bausteine einer Treiberelektronik 36 auf, welche mit der Metallschicht 34 verbunden sind. Die Leiterplatte 31 zusammen mit den LEDs 35 und der Treiberelektronik 36 mag auch als Light Engine E bezeichnet werden. Ggf. mag auch die Beleuchtungsvorrichtung D als Light Engine bezeichnet werden. Auf eine eigenständige Treiberplatine kann verzichtet werden.
Von der Metallschicht 34 sind hier zwei Teilbereiche 34a und 34b gezeigt, die jeweils einen sich in eine rückwärtige Richtung erstreckenden Kontaktbereich 10 aufweisen. Die Teilbereiche 34a und 34b mögen z.B. als Leiterbahnen ausgebildet sein. Die Metallschicht 34 mag als eine Leiterbahnstruktur ausgebildet sein.
9 zeigt die Beleuchtungsvorrichtung D anhand eines in 8 eingezeichneten Ausschnitts C im Umfeld des Kontaktbereichs 10 des Teilbereichs 34b der Metallschicht 34. Der Kontaktbereich 10 ragt auch hier durch ein Loch 7 in der Isolierschicht 2 bis vor eine Unterseite 6 der Isolierschicht 2 bzw. der Leiterplatte 31 vor. Der Kontaktbereich 10 kontaktiert mit seiner vorstehenden Spitze ein elektrisches Gegenkontaktelement 37, das z.B. direkt aus der Steckverbindung 32 herausgeführt ist.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste

1: Leiterplatte
2: Isolierlage
3: Oberseite der Leiterplatte
4: Metallschicht
4a–d: Kontaktfelder der Metallschicht
5: LED-Chip
6: Unterseite der Leiterplatte
7: Loch
8: Freiliegender Bereich der Metallschicht
9: Haftschicht
10: Kontaktbereich
11: Unteres Gehäuseteil
12: Bipin-Sockel
13: Anschlussstift
14: Treiber
15: Treiberplatine
16: Treiberkavität
17: Wärmesenke
18: Oberseite der Wärmesenke
19: Aussparung
20: Kontaktverlängerung
21: Metallisierung
31: Leiterplatte
32: Steckverbindung
33: Kühlkörper
34: Metallschicht
34a–b: Teilbereiche der Metallschicht
35: LED
36: Treiberelektronik
37: Gegenkontaktelement
A: Ausschnitt
B: Ausschnitt
C: Ausschnitt
D: Beleuchtungsvorrichtung
E: Light Engine
L: Halogenlampen-Retrofitlampe
M: LED-Modul
Z: Längsachse

Claims

Leiterplatte (1; 31), aufweisend – mindestens eine Metallschicht (4; 34) und – mindestens ein Loch (7), das von mindestens einer Außenseite (6) der Leiterplatte (1; 31) bis zu der Metallschicht (4; 34) reicht, wobei – mindestens eine Metallschicht (4; 34) mindestens einen Kontaktbereich (10) aufweist, der sich in das Loch (7) erstreckt.
Leiterplatte (1; 31) nach Anspruch 1, wobei mindestens eine Metallschicht (4; 34) mindestens einen Kontaktbereich (10) aufweist, der sich durch das mindestens eine Loch (7) bis vor eine Außenseite (6) der Leiterplatte (1; 31) erstreckt.
Leiterplatte (1; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Metallschicht (4; 34) an einer Außenseite (3) der Leiterplatte (1; 31) angeordnet ist und sich mindestens ein Kontaktbereich (10) in ein durch die restliche Leiterplatte (1; 31) durchgehendes Loch (7) erstreckt.
Leiterplatte (1; 31) nach Anspruch 3, wobei die Leiterplatte genau eine Isolierlage (2) aufweist, an deren Oberseite (3) eine Metallschicht (4; 34) angeordnet ist.
Leiterplatte (1; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – mindestens eine Metallschicht (4; 34) eine Zwischenschicht der Leiterplatte darstellt, – sich Löcher (7) zueinander fluchtend von beiden Außenseiten (3, 6) der Leiterplatte zu dem mindestens einen Kontaktbereich (10) der Metallschicht (4; 34) erstrecken und – sich der mindestens eine Kontaktbereich (10) in eines der zugehörigen Löcher (7) erstreckt.
LED-Modul (M; E), aufweisend – eine Leiterplatte (1; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens einer Metallschicht (4; 34) an einer Oberseite (3), welche Metallschicht (4; 34) mindestens einen Kontaktbereich (10) aufweist, der sich in mindestens ein Loch (7) in der Leiterplatte (1; 31) erstreckt, und aufweisend – mindestens eine Lichtquelle (5; 35), die an der oberseitigen Metallschicht (4; 34) elektrisch kontaktierend angeordnet ist.
LED-Modul (M) nach Anspruch 6, bei dem – die oberseitige Metallschicht (4; 34) mindestens zwei elektrisch voneinander getrennte Teilbereiche (4a–4d; 34a–34b) aufweist, – zumindest zwei der Teilbereiche (4a, 4c; 34a–34b) jeweils mindestens einen Kontaktbereich (10) aufweisen, der sich in ein jeweiliges Loch (7) in der Leiterplatte (1; 31) erstreckt, und – die mindestens eine Lichtquelle (5) jeweils zwei der voneinander getrennten Teilbereiche (4a–4d) brückt.
Beleuchtungsvorrichtung (L; D), aufweisend mindestens ein LED-Modul (M; E) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem das LED-Modul (M; E) mit einer Unterseite (6) auf einer Wärmesenke (17; 33) aufliegt und die Kontaktbereiche (10) der oberseitigen Metallschicht (4; 34) durch mindestens eine Aussparung in der Wärmesenke (17) auf Gegenkontakte (21; 37) insbesondere eines Treibers (14, 15) gedrückt sind.
Beleuchtungsvorrichtung (L) nach Anspruch 8, bei dem die Beleuchtungsvorrichtung (L) eine Retrofit-Halbleiterlampe ist.
Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte (1; 31), bei dem – die Leiterplatte (1; 31) mit mindestens einer Metallschicht (4; 34) bereitgestellt wird, – die Leiterplatte (1; 31) bis zu der Metallschicht (4; 34) lokal unter Bildung mindestens eines Lochs (7) freigelegt wird und – mindestens ein freiliegender Bereich (8) der Metallschicht (4; 34) in ein jeweiliges Loch (7) hinein plastisch umgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der mindestens eine freiliegende Bereich (8) der Metallschicht (4; 34) mittels eines Prägestempels plastisch umgeformt wird.