DE10254662A1

DE10254662A1 - Montageträger für Lichtemissionsdioden, Verfahren zum Montieren von Lichtemissionsdioden und flexibles Lichtemissionsdioden-Modul

Info

Publication number: DE10254662A1
Application number: DE10254662A
Authority: DE
Inventors: Rainer Huber; Markus Hofmann
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2022-11-23
Also published as: DE10254662B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Montageträger für Lichtemissionsdioden mit zumindest einer starren Trägerplatte (12), die an einer ihrer Hauptoberflächen mit einer flexiblen Leiterplatte (14) verbunden ist, und zumindest einer Lichtemissionsdiode (16), die auf der flexiblen Leiterplatte (14) und der starren Trägerplatte (12) montiert ist. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Lichtemissionsdiode (16) Anschlussstifte (18) zur elektrischen Kontaktierung aufweist und die starre Trägerplatte (12) Bohrungen (20) aufweist, in die die Anschlussstifte (18) zusammen mit einem Leiterbahnabschnitt (22) der flexiblen Leiterplatte (14) gepresst sind.

Description

Montageträger für Lichtemissionsdioden, Verfahren zum Montieren von Lichtemissionsdioden und flexibles Lichtemissionsdioden-Modul
Die Erfindung betrifft einen Montageträger für Lichtemissionsdioden mit zumindest einer starren Trägerplatte, die an einer ihrer Hauptoberflächen mit einer flexiblen Leiterplatte verbunden ist, und zumindest einer Lichtemissionsdiode, die auf der flexiblen Leiterplatte und der starren Trägerplatte montiert ist. Die Erfindung betrifft ferner ein flexibles Lichtemissionsdioden-Modul, insbesondere für ein Leuchtengehäuse eines Kraftfahrzeugs, mit einer Mehrzahl starrer Trägerplatten, die jeweils an einer ihrer Hauptoberflächen mit einer flexiblen Leiterplatte mit einem Abstand voneinander verbunden sind, und einer Mehrzahl von Lichtemissionsdioden, die im Bereich der starren Trägerplatten auf der flexiblen Leiterplatte montiert sind. Die Erfindung betrifft auch zwei Verfahren zum Montieren von Lichtemissionsdioden mit Anschlußstiften.
Lichtemissionsdioden werden zunehmend im Bereich der Außen- und Innenbeleuchtung von Kraftfahrzeugen, vor allem für Rücklichter oder Bremsleuchten eingesetzt. Gegenüber herkömmlichen Glühlampen weisen Lichtemissionsdioden eine größere Lebensdauer, einen besseren Wirkungsgrad, eine geringere Wärmeentwicklung und einen reduzierten Platzbedarf auf. Aufgrund der vergleichsweise geringen Leuchtdichte jeder einzelnen Lichtemissionsdiode ist es allerdings in der Regel erforderlich, die Lichtemissionsdioden in einem Array aus einer Mehrzahl gleichartiger Lichtemissionsdioden anzuordnen.
Zur Herstellung eines derartigen Arrays sind verschiedene Ansätze vorgeschlagen worden. So ist beispielsweise in der Druckschrift US-A-5 404 282 ein LED (Light Emitting Diode)-Modul gezeigt und beschrieben, bei dem eine Mehrzahl von LEDs zwischen zwei parallelen, elektrisch leitenden Stäben fest montiert wird. Während die Montage eines solchen LED-Moduls schaltungstechnisch effizient ist, ist sie für den Einbau in ein Leuchtengehäuse nur bedingt geeignet, da sie nur schwer an gekrümmte Gehäuseformen angepaßt werden kann.
Aus der Druckschrift US-A-5 519 596 ist ein LED-Modul bekannt, welches aus einem metallischen Rahmen aufgebaut ist, der starre Abschnitte und flexible Abschnitte mit einer metallischen, kammartigen und verbiegbaren Struktur aufweist, die zwischen den starren Abschnitten eingesetzt sind. Die LEDs sind dabei in den starren Abschnitten zwischen elektrisch leitenden Stegen kontaktiert. Diese Anordnung liefert zwar die gewünschte Flexibilität des Moduls, birgt aber die Nachteile, daß die Herstellung des metallischen flexiblen Abschnitts aufwendig und schwierig ist und daß das Schaltungskonzept jeweils nur die Anordnung einer Reihe von LEDs in einem Modulabschnitt zuläßt.
Zur Überwindung der genannten Nachteile ist in der Druckschrift DE 199 09 399 C1 ein flexibles LED-Mehrfachmodul vorgeschlagen worden, welches eine Mehrzahl starrer Leiterplatten aufweist, die jeweils mit einer ihrer Hauptoberflächen mit einer flexiblen Leiterplatte mit einem Abstand voneinander verbunden sind, und eine Mehrzahl von LEDs, die im Bereich der starren Leiterplatten auf der flexiblen Leiterplatte montiert sind.
Allerdings können auch bei diesem LED-Modul nur SMD (Surface Mount Device) Bauteile montiert werden. Dies führt insgesamt zu einem aufwendigen und vergleichsweise kostspieligen Montageverfahren.
Hier setzt die Erfindung an. Der vorliegenden liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Montageträger der eingangs genannten Art anzugeben, der eine vereinfachte Montage der Lichtemissionsdioden ermöglicht. Insbesondere soll ein gat tungsgemäßes flexibles Lichtemissionsdioden-Modul so gestaltet werden, dass Lichtemissionsdioden mit Anschlußstiften montiert werden können.
Diese Aufgabe wird durch den Montageträger nach Anspruch 1, das flexible Lichtemissionsdioden-Modul nach Anspruch 7 und die Verfahren zum Montieren von Lichtemissionsdioden mit Anschlußstiften nach Anspruch 13 und Anspruch 14 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6 und 8 bis 12.
Erfindungsgemäß ist bei einem Montageträger der eingangs genannten Art vorgesehen, daß die Lichtemissionsdiode Anschlußstifte zur elektrischen Kontaktierung aufweist, und daß die starre Trägerplatte Bohrungen aufweist, in die die Anschlußstifte zusammen mit einem Leiterbahnabschnitt der flexiblen Leiterplatte gepreßt sind. Die elektrische Kontaktierung erfolgt dabei durch Klemmung des Leiterbahnabschnitts zwischen dem Anschlußstift und der Bohrungswand der Trägerplatte.
Bei dem erfindungsgemäßen Montageträger kann zur Positionierung und Kontaktierung der Lichtemissionsdioden auf einen Lötvorgang verzichtet werden. Der Montageprozess erfolgt ohne Verwendung von Blei. Darüber hinaus wird bei der Montage eine hohe Positioniergenauigkeit der Lichtemissionsdioden erreicht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Anschlußstifte zur Erleichterung der Montage einen kreisförmigen Querschnitt auf.
Es ist ebenfalls bevorzugt, wenn die Anschlußstifte mechanisch steif aufgebildet sind. Auch diese Maßnahme trägt zu einer einfachen und paßgenauen Montage bei.
Die Anschlußstifte sind zweckmäßig mit dem Leiterbahnabschnitt der flexiblen Leiterplatte und der starren Träger platte in einer Presspassung verbunden. Sowohl die mechanische Befestigung der Bauteile als auch ihre elektrische Kontaktierung wird in diesem Fall durch die Presspassung realisiert.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die starre Trägerplatte des Montageträgers aus Aluminium gebildet. Aluminium weist zum einen eine gute Wärmeableitung und ein niedriges spezifisches Gewicht auf, und ist zum anderen sehr gut zu bearbeiten.
Die flexible Leiterplatte ist zweckmäßig aus einem Kunststoff gebildet. Insbesondere kann die flexible Leiterplatte aus einer Polyester- oder Polyimidfolie bestehen. Bevorzugt ist sie durch eine mehrlagige Leiterplatte gebildet, die aus einer Mehrzahl von Polyimidträgerfolien aufgebaut ist.
Erfindungsgemäß weisen bei einem flexiblen Lichtemissionsdioden-Modul der eingangs genannten Art, insbesondere für ein Leuchtengehäuse eines Kraftfahrzeugs, die Lichtemissionsdioden Anschlußstifte zur elektrischen Kontaktierung auf, und weisen die starren Trägerplatten Bohrungen auf, in die die Anschlußstifte zusammen mit einem Leiterbahnabschnitt der flexiblen Leiterplatte gepreßt sind.
Wie bei dem oben beschriebenen Montageträger ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen des flexiblen Lichtemissionsdioden-Moduls dadurch, daß die Anschlußstifte einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, daß die Anschlußstifte mechanisch steif auf gebildet sind, daß die Anschlußstifte mit dem Leiterbahnabschnitt der flexiblen Leiterplatte und der starren Trägerplatte in einer Presspassung verbunden sind, daß die starre Trägerplatte aus Aluminium gebildet ist, und daß die flexible Leiterplatte aus einem Kunststoff, insbesondere aus Polyester oder Polyimid gebildet ist, bevorzugt, dass die flexible Leiterplatte aus mehreren Lagen aus Polyimid aufgebaut ist.
Das erfindungsgemäße flexible Lichtemissionsdioden-Modul eignet sich besonders für den Einbau in ein Leuchtengehäuse eines Kraftfahrzeugs, etwa eine Rück- oder Bremsleuchte.
Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zum Montieren von Lichtemissionsdioden mit Anschlußstiften, das folgende Schritte aufweist:

– Bereitstellen einer starren Trägerplatte mit Bohrungen, die ein Bestückungsmuster für die Lichtemissionsdioden bilden,
– Verbinden der starren Trägerplatte an einer ihrer Hauptoberflächen mit einer flexiblen Leiterplatte, und
– Pressen der Anschlußstifte der Lichtemissionsdioden zusammen mit einem Leiterbahnabschnitt der flexiblen Leiterplatte in die Bohrungen der starren Trägerplatte.

Ferner enthält die Erfindung ein Verfahren zum Montieren von Lichtemissionsdioden mit Anschlußstiften, mit den Schritten:

– Bereitstellen einer Mehrzahl starrer Trägerplatten mit Bohrungen, die ein Bestückungsmuster für die Lichtemissionsdioden bilden,
– Verbinden der starren Trägerplatten an einer ihrer Hauptoberflächen mit einer flexiblen Leiterplatte mit einem Abstand voneinander, und
– Pressen der Anschlußstifte der Lichtemissionsdioden zusammen mit einem Leiterbahnabschnitt der flexiblen Leiterplatte in die Bohrungen der starren Trägerplatten.

Mit bisherigen Konzepten konnten nur oberflächenmontierte Lichtemissionsdioden mit herkömmlichen Pick & Place Prozessen und mit herkömmlichen Lötprozessen auf flexiblen Leiterplatten montiert werden. Die Montage von Durchsteckbauformen auf flexiblen Leiterplatten war dagegen bislang nicht ohne weiteres möglich. Hier schafft die oben beschriebene Erfindung Abhilfe.
Das oben beschriebene erfindungsgemäße Montagekonzept eignet sich nicht nur für die Anwendung bei Lichtemissionsdioden, sondern auch zur Montage von anderen elektronischen Bauelementen, wie beispielsweise Treiber-Ics, Transistoren, Dioden, passive Bauelemente und dergleichen auf den jeweilig vorgesehenen Leiterplatten.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Zeichnungen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Es sind jeweils nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt. Es zeigt
1 eine Draufsicht auf ein flexibles Lichtemissionsdioden-Modul nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung;
2 eine schematische Schnittsdarstellung eines montierten Anschlußstifts einer Lichtemissionsdiode nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
3 eine schematische Schnittsdarstellung eines Rücklichtgehäuse eines Kraftfahrzeugs mit einem darin eingesetzten flexiblen Lichtemissionsdioden-Modul nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtemissionsdioden-Modul 10 enthält eine Mehrzahl von stabförmigen, starren Trägerplatten 12 aus Aluminium.
Die starren Trägerplatten 12 sind mit einem vorbestimmten Abstand voneinander an einer flexiblen Leiterplatte 14 befestigt, vorzugsweise aufgeklebt.
Bei der flexiblen Leiterplatte 14 kann es sich etwa um ein Flexboard handelt, wie es beispielsweise von H. Kober in der Zeitschrift F & M, Heft 5/96, S. 355f beschrieben ist. Die flexible Leiterplatte ist beispielsweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus Polyester oder Polyimid gebildet. Bevorzugt ist sie aus mehreren Lagen aus Polyimid aufgebaut.
Im Bereich der Trägerplatten 12 ist jeweils eine Mehrzahl von Lichtemissionsdioden 16 mit Anschlußstiften 18 auf der flexiblen Leiterplatte 14 angeordnet und befestigt.
Wie am besten in der schematischen Schnittsdarstellung eines montierten Anschlußstifts der 2 zu erkennen ist, weisen die Trägerplatten 12 dazu Ausnehmungen 20 in Form von Sacklöchern, vorzugsweise Sackbohrungen auf, in die die Anschlußstifte 18 zusammen mit einem Leiterbahnabschnitt 22 der flexiblen Leiterplatte 14 gepresst sind. Die elektrische Kontaktierung erfolgt somit durch Klemmung des Leiterbahnabschnitts 22 zwischen dem Anschlußstift 18 und der Wand der Ausnehmung 20 der Trägerplatte 12.
Die Presspassung der Anschlußstifte 18 in den Ausnehmungen 20 der Trägerplatte 12 führt zugleich zu einer stabilen und zuverlässigen mechanischen Befestigung der Lichtemissionsdiode 16 an der Trägerplatte 12.
Die Anschlußstifte 18 weisen vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt auf. Sie sind überdies bevorzugt mechanisch steif aufgebildet.
Die Anschlußstifte 18 sind mit den Leiterbahnabschnitten 22 und der starren Trägerplatte 12 mittels Presspassung verbunden, die einerseits den elektrischen Kontakt zwischen den Leiterbahnabschnitten 22 und den Anschlußstiften 18 herstellen und andererseits die Lichtemissionsdioden 16 auf dem Ver bund aus starrer Trägerplatte und flexibler Leiterplatte mechanisch fixieren.
3 zeigt eine Aufsicht auf ein Rücklichtgehäuse 30 eines Kraftfahrzeugs mit einem darin eingesetzten flexiblen Lichtemissionsdioden-Modul 10, wie es beispielsweise in der 1 beschrieben ist. Die starren Trägerplatten 12 sind in nicht dargestellte Nuten des Rücklichtgehäuses 30 eingeschnappt, um eine sichere Fixierung des Moduls 10 bezüglich seiner Abstrahlrichtung zu erreichen.
Die Lichtemissionsdioden 16 sind über ihre Anschlußstifte 18 und die Leiterbahnen 22 der flexiblen Trägerplatte 14 mit weiteren Baumelementen, wie etwa Widerständen sowie einer Stromversorgung verbunden. Im Betrieb wird das abgestrahlte Licht der Lichtemissionsdioden 16 durch Linsenelemente auf einer Frontfläche des Rücklichtgehäuses 30 oder durch zusätzliche optische Elemente im Inneren des Rücklichtgehäuses 30 gebündelt.
Während die Erfindung insbesondere mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben worden ist, versteht sich für den Fachmann, daß Änderungen in Gestalt und Einzelheiten gemacht werden können, ohne von dem Gedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend soll die Offenbarung der vorliegenden Erfindung nicht einschränkend sein. Statt dessen soll die Offenbarung der vorliegenden Erfindung den Umfang der Erfindung veranschaulichen, der in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegt ist.

Claims

Montageträger für mindestens eine Lichtemissionsdiode mit Anschlußstiften (18) mit – mindestens einer flexiblen Leiterplatte (14) und – zumindest einer starren Trägerplatte (12), die an einer ihrer Hauptflächen mit der flexiblen Leiterplatte (14) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß – die starre Trägerplatte (12) mindestens eine Ausnehmung (20), insbesondere eine Bohrung (20) aufweist, und – an dem Verbund aus Trägerplatte (12) und flexibler Leiterplatte (14) mindestens ein Leiterbahnabschnitt (22) zum elektrischen Anschließen der Lichtemissionsdiode vorgesehen ist, der beim Einstecken eines Anschlußstiftes (18) in die Ausnehmung (20) an den Anschlußstift (18) angepresst wird.
Montageträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstifte (18) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Montageträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstifte (18) mechanisch steif aufgebildet sind.
Montageträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstift (18) mit dem Leiterbahnabschnitt (22) und der starren Trägerplatte (12) mittels einer Presspassung verbunden sind.
Montageträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Trägerplatte (12) aus Aluminium gebildet ist.
Montageträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Leiterplatte (14) aus einem Kunststoff, insbesondere aus Polyester oder Polyimid gebildet ist, bevorzugt, dass die flexible Leiterplatte (14) aus mehreren Lagen aus Polyimid aufgebaut ist.
Flexibles Lichtemissionsdioden-Modul (10), insbesondere zum Einbau in ein Leuchtengehäuse (30) eines Kraftfahrzeugs, mit – einer Mehrzahl von starren Trägerplatten (12), die – jeweils an einer ihrer Hauptflächen mit einer flexiblen Leiterplatte (14) verbunden sind und – über die flexible Leiterplatte (14) untereinander verbunden sind, wobei die starren Trägerplatten (12) voneinander beabstandet sind, und – einer Mehrzahl von Lichtemissionsdioden (16), die im Bereich der starren Trägerplatten (12) montiert und elektrisch mit der flexiblen Leiterplatte verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß – die Lichtemissionsdioden (16) Anschlußstifte (18) zum elektrischen Anschließen aufweisen, und – die starren Trägerplatten (12) Ausnehmungen (20), insbesondere Bohrungen aufweisen, in die die Anschlußstifte (16) jeweils zusammen mit mindestens einem Leiterbahnabschnitt (22) des Verbundes aus Trägerplatte (12) und flexibler Leiterplatte (14) gepresst sind.
Lichtemissionsdioden-Modul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstifte (16) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Lichtemissionsdioden-Modul nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstifte (16) mechanisch steif aufgebildet sind.
Lichtemissionsdioden-Modul nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstifte (16) mit dem jeweiligen Leiterbahnabschnitt (22) und der starren Trägerplatte (12) mittels einer Presspassung verbunden sind.
Lichtemissionsdioden-Modul nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die starren Trägerplatten (12) aus Aluminium gebildet sind.
Lichtemissionsdioden-Modul nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Leiterplatte (14) aus einem Kunststoff, insbesondere aus Polyester oder Polyimid gebildet ist, bevorzugt, dass die flexible Leiterplatte (14) aus mehreren Lagen aus Polyimid aufgebaut ist.
Verfahren zum Montieren von Lichtemissionsdioden mit Anschlußstiften, das folgende Schritte aufweist: – Bereitstellen einer starren Trägerplatte mit Ausnehmungen (20), insbesondere Bohrungen, die ein Bestückungsmuster für die Lichtemissionsdioden bilden, – Verbinden der starren Trägerplatte an einer ihrer Hauptflächen mit einer flexiblen Leiterplatte, und – Pressen der Anschlußstifte zusammen mit jeweils mindestens einem Leiterbahnabschnitt zum elektrischen Anschließen der jeweiligen Lichtemissionsdiode in die Ausnehmungen.
Verfahren zum Herstellen eines Lichtemissionsdioden-Moduls mit Lichtemissionsdioden mit Anschlußstiften, das folgende Schritte aufweist: – Bereitstellen einer Mehrzahl starrer Trägerplatten mit Bohrungen, die ein Bestückungsmuster für die Lichtemissionsdioden bilden, – Verbinden der starren Trägerplatten jeweils an einer ihrer Hauptflächen mit einer flexiblen Leiterplatte, wobei die Trägerplatten voneinander beabstandet sind, und – Pressen der Anschlußstifte zusammen mit jeweils mindestens einem Leiterbahnabschnitt zum elektrischen Anschließen der jeweiligen Lichtemissionsdiode in die Ausnehmungen.