DE19907114A1 - Circuit board carrier for electronic equipment components - Google Patents
Circuit board carrier for electronic equipment componentsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Schaltungsträger für elektro nische Geräte mit auf einer Oberseite einer Leiterplatte angeordneten Bauteilen und mindestens einer Leuchtdiode, die Licht durch eine Durchtrittsöffnung der Leiterplatte in Richtung einer Unterseite der Leiterplatte abstrahlt, und daß der Durchtrittsöffnung in Abstrahlrichtung der Leucht diode ein Lichtleiter nachgeordnet ist zum Übertragen des abgestrahlten Lichtes an eine Gehäusevorderseite des Gerä tes.The invention relates to a circuit carrier for electro African devices with on a top of a circuit board arranged components and at least one light-emitting diode, the light through an opening in the circuit board Radiates towards a bottom of the circuit board, and that the passage opening in the direction of radiation of the light a light guide is arranged downstream to transmit the radiated light to a front of the device tes.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Schaltungsträgers für elektronische Geräte, daß eine Leiterplatte einseitig mit Leiterbahnen versehen wird, daß die Leiterplatte an einer Oberseite mit einer Mehrzahl von Bauteilen und mindestens einer Leuchtdiode bestückt wird, wobei die Leuchtdiode im Bereich einer Durchtrittsöffnung der Leiterplatte positioniert wird, so daß das von der Leuchtdiode ausgesandte Licht durch die Durchtrittsöffnung in Richtung einer Unterseite der Leiterplatte abgestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung durchkontaktiert wird, derart, daß Lichtstrahlen unter Re flexion an einer Innenwandung der Durchtrittsöffnung durch dieselbe durchgeleitet werden.The invention further relates to a method for manufacturing a circuit carrier for electronic devices that a Printed circuit board is provided on one side with conductor tracks that the circuit board on a top with a plurality of Components and at least one light-emitting diode, the light-emitting diode in the region of a passage opening the circuit board is positioned so that the of the Light emitting diode emits light through the passage opening radiated towards an underside of the circuit board is characterized in that the passage opening is plated through such that light rays under Re flexion on an inner wall of the passage opening the same are passed through.
Es sind Schaltungsträger für elektronische Geräte, bei spielsweise Personalcomputer oder dergleichen, bekannt, die jeweils aus einer mit einer Mehrzahl von elektronischen Bauteilen bestückten Leiterplatte bestehen. Die Leiterplat te kann unter anderem auch mit einer Leuchtdiode bestückt sein, beispielsweise zur Anzeige eines bestimmten Betriebs zustandes des Gerätes. Soll die Anzeige bei einseitig be stückten Leiterplatten auf einer der Bauteilen abgewandten Seite der Leiterplatte erfolgen, ist es bekannt, Leuchtdi oden einzusetzen, bei denen der Lichtaustritt auf einer Rückseite derselben erfolgt. Zu diesem weist die Leiter platte eine zu der Leuchtdiode korrespondierende Durch trittsöffnung auf, so daß das von der Leuchtdiode ausge sandte Licht durch die Durchtrittsöffnung auf einer den Bauteilen abgewandten Unterseite der Leiterplatte austreten und zu einer Vorderseite des Gerätes geführt werden kann.There are circuit boards for electronic devices, at for example personal computer or the like, known each with a plurality of electronic ones Components assembled PCB exist. The circuit board te can also be equipped with a light-emitting diode be, for example, to display a specific company condition of the device. If the display should be one-sided Pieced printed circuit boards facing away from one of the components Side of the circuit board, it is known, Leuchtdi to use or where the light emission on a Back of the same is done. The ladder points to this plate a through corresponding to the light emitting diode opening on, so that out of the light emitting diode sent light through the opening on one of the Exit the underside of the PCB facing away from the components and can be led to a front of the device.
Nachteilig an dem bekannten Schaltungsträger ist, daß durch die quasi punktförmige Lichtquelle und deren Abstand zu der Eintrittsfläche eines in Abstrahlrichtung der Unterseite der Leiterplatte nachgeordneten Lichtleiters, der die Lichtstrahlen zu einer Lichtaustrittsfläche an der Vorder seite des Gerätes überträgt, ein Teil des Lichtbündels ver loren geht. Dieser Teil des Lichtbündels kann nicht zur Be leuchtung eines Anzeigeteils an der Vorderseite des Gerätes beitragen.A disadvantage of the known circuit carrier is that the quasi point light source and its distance from the Entry surface of one in the direction of radiation of the underside the circuit board downstream light guide, the Rays of light to a light exit surface on the front side of the device transmits, part of the light beam ver loren goes. This part of the light beam cannot be used Illumination of a display part on the front of the device contribute.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Schaltungsträger für elektronische Geräte derart weiterzu bilden, daß auf einfache und zuverlässige Weise die Licht ausbeute der auf der Leiterplatte angeordneten Leuchtdiode verbessert wird.The object of the present invention is therefore a Circuit carriers for electronic devices continue to do so form that light in a simple and reliable way yield of the light-emitting diode arranged on the printed circuit board is improved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß eine Innen wandung der Durchtrittsöffnung als Reflexionsfläche ausge bildet ist zum Reflektieren des von der Leuchtdiode abge strahlten Lichtes in Richtung einer Lichteintrittsfläche des Lichtleiters. This object is inventively in connection with the Preamble of claim 1 solved in that an interior wall of the passage opening out as a reflection surface forms is for reflecting the abge by the light emitting diode shone light in the direction of a light entry surface of the light guide.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Schaltungsträ gers ist darin zu sehen, daß auch die unter einem größeren Austrittswinkel abgestrahlten Lichtstrahlen zur Beleuchtung beitragen können. Dadurch, daß eine Innenwandung der Durch trittsöffnung als Reflexionsfläche ausgebildet ist, tritt in die Eintrittsfläche des Lichtleiters nicht nur das di rekt abgestrahlte Licht sondern auch das unter einem größe ren Austrittswinkel abgestrahlte und an der Innenwandung der Durchtrittsöffnung reflektierte Licht in den Lichtlei ter ein. Die Durchtrittsöffnung dient somit für einen Teil des Lichtbündels als Lichtführungselement, das das Licht in Richtung der Eintrittsfläche des Lichtleiters hin ablenkt. Hierdurch kann die Lichtstromausbeute wesentlich erhöht werden.The particular advantage of the circuit according to the invention gers can be seen in the fact that even under a larger Beam angle emitted light rays for lighting can contribute. The fact that an inner wall of the through is formed as a reflection surface occurs not only the di in the entry surface of the light guide directly emitted light but also under one size Ren exit angle emitted and on the inner wall light reflected from the passage opening in the light guide ter a. The passage opening thus serves for part of the light beam as a light guiding element, which the light in Deflects towards the entry surface of the light guide. This can significantly increase the luminous flux yield become.
Nach einer besonderen Ausführungsform des Schaltungsträgers weist sowohl die Durchtrittsöffnung der Leiterplatte als auch der Lichtleiter eine zylindrische Form auf. Der Licht leiter ist koaxial zu der Durchtrittsöffnung und zu der Lichtquelle ausgerichtet. Durch diese symmetrische Anord nung wird eine homogene Lichtverteilung sowohl an der Lichteintrittsfläche des Lichtleiters als auch an der Lichtaustrittsfläche desselben bewirkt.According to a special embodiment of the circuit carrier has both the passage opening of the circuit board the light guide also has a cylindrical shape. The light the conductor is coaxial to the passage opening and to the Light source aligned. Through this symmetrical arrangement a homogeneous light distribution both at the Light entry surface of the light guide as well as on the Light exit surface of the same causes.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Reflexions fläche durch einen auf die Innenwandung der Durchtrittsöff nung aufgebrachten metallischen Überzug gebildet, der re flektierend wirkt und einfach auf den aus Glas bzw. Epoxid harz bestehenden Trägerwerkstoff der Leiterplatte aufge bracht werden kann.According to one embodiment of the invention, the reflection area through a on the inner wall of the passage opening metal coating formed, the right has a flexing effect and simply on the glass or epoxy resin existing carrier material of the printed circuit board can be brought.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird die Reflexionsfläche mittels einer Durchkontaktierung ge bildet, wie sie zur elektrischen Verbindung von Leiterbah nen in verschiedenen Ebenen durchgeführt wird. Vorteilhaft können hierdurch bekannte Fertigungsverfahren bei der Her stellung von Leiterplatten genutzt werden.According to a particular embodiment of the invention the reflection surface by means of a via ge Forms how they are used for the electrical connection of the conductor rail is carried out at different levels. Advantageous can hereby known manufacturing processes in the Her position of circuit boards can be used.
Nach einer Ausgestaltung des Schaltungsträgers ist die Lichtaustrittsfläche der Leuchtdiode unmittelbar auf der Oberseite der Leiterplatte angeordnet, so daß ein möglichst großer Teil des Lichtbündels direkt auf die Eintrittsfläche des Lichtleiters trifft.According to an embodiment of the circuit carrier Light exit surface of the LED directly on the Top of the circuit board arranged so that a possible large part of the light beam directly onto the entrance surface of the light guide.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Abstand der Eintrittsfläche des Lichtleiters zu der Unterseite der Lei terplatte bzw. der Durchmesser des Lichtleiters zu dem Durchmesser der Durchtrittsöffnung derart bemessen, daß ein direkter Grenzstrahl der Leuchtdiode auf die Eintrittsflä che trifft. Hierdurch wird gewährleistet, daß alle diejeni gen Lichtstrahlen, die nicht an der Durchtrittsöffnung re flektiert werden, in die Eintrittsfläche des Lichtleiters eingekoppelt werden.According to a development of the invention, the distance is Entry surface of the light guide to the underside of the Lei terplatte or the diameter of the light guide to the Dimension the diameter of the passage opening such that a direct boundary beam of the light-emitting diode on the entry surface che meets. This ensures that all diejeni against light rays that are not at the opening be inflected into the entry surface of the light guide be coupled.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin, ein Verfahren zum Herstellen eines Schaltungsträgers für elek tronische Geräte derart weiterzubilden, daß auf herstel lungstechnisch einfache Weise die Lichtausbeute einer auf einer einseitig bestückten Leiterplatte angeordneten Licht quelle erhöht wird.The object of the present invention is also a Method for producing a circuit carrier for elec to further develop tronic devices in such a way that on manufacture technically simple way the luminous efficacy of one a light arranged on one side of the printed circuit board source is increased.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 11 dadurch gelöst, daß die Durch trittsöffnung durchkontaktiert wird, derart, daß Licht strahlen unter Reflexion an einer Innenwandung der Durch trittsöffnung durch dieselbe durchgeleitet werden.This object is inventively in connection with the Preamble of claim 11 solved in that the through through hole is contacted, such that light shine under reflection on an inner wall of the through through the same opening.
Vorteilhaft wird die Reflexionsfläche an der Innenwandung der Durchtrittsöffnung durch eine bei der Herstellung von Leiterplatten üblichen Durchkontaktierung mit einem lichtreflektierenden Material durchgeführt. Somit läßt sich durch herstellungstechnisch geringem Mehraufwand auf einfa che Weise eine erhöhte Lichtausbeute verwirklichen.The reflection surface on the inner wall is advantageous the passage opening through a in the manufacture of Printed circuit board through-plating with a performed light reflecting material. So you can due to low additional manufacturing effort on simp way realize an increased light output.
Nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Durchtrittsöffnung durch Bohren erzeugt. Hierdurch wird eine maßgenaue Fertigung der Öffnung realisiert, so daß nach dem Aufbringen eines metallischen Überzugs eine glatte und homogene Reflexionsfläche gebildet werden kann.According to an embodiment of the method according to the invention the passage opening is created by drilling. Hereby if the opening is made to measure, so that after applying a metallic coating smooth and homogeneous reflection surface can be formed.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an hand einer Zeichnung näher erläutert.An embodiment of the invention will follow hand explained in more detail a drawing.
Die Figur zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Schaltungsträger mit einem sich an einer Unterseite dessel ben anschließenden Lichtleiter, der das Licht zu einer Vor derseite eines Gerätes leitet.The figure shows a schematic cross section through a Circuit carrier with one on the underside of the same ben subsequent light guide that directs the light to a front on the side of a device.
In der Figur ist ein erfindungsgemäßer Schaltungsträger 1 dargestellt, der aus einer Leiterplatte 2 und einer Mehr zahl von auf einer Oberseite 3 der Leiterplatte 2 angeord neten elektrischen Bauteilen 4 besteht. Die elektrischen Bauteile 4 können beispielsweise als SMD-Bauteile 4' ausge bildet sein, deren Anschlüsse durch ein Lötverfahren an Lötflecken 5 elektrisch und mechanisch verbunden sind. Wei terhin ist eine Leuchtdiode 4'' mit Anschlußdrähten 6 an der Oberseite 3 der Leiterplatte 2 durch Verlöten verbunden. Die elektrischen Bauteile 4, 4', 4'' sind durch auf der Oberseite 3 der Leiterplatte 2 verlaufende, nicht darge stellte Leiterbahnen miteinander verbunden und bilden eine elektrische Schaltung für eine Baugruppe eines elektroni schen Gerätes, beispielsweise eines Rechners bzw. Compu ters, und sind innerhalb desselben angeordnet. In the figure, a circuit carrier 1 according to the invention is shown, which consists of a circuit board 2 and a number of on an upper side 3 of the circuit board 2 angeord Neten electrical components 4 . The electrical components 4 can, for example, be formed as SMD components 4 ', the connections of which are electrically and mechanically connected to solder spots 5 by a soldering process. Wei terhin is a light emitting diode 4 '' with connecting wires 6 on the top 3 of the circuit board 2 by soldering. The electrical components 4 , 4 ', 4 ''are interconnected by running on the top 3 of the circuit board 2 , not Darge presented conductor paths and form an electrical circuit for an assembly of an electronic device, for example a computer or computer, and are arranged within the same.
Die Leuchtdiode 4'' weist auf einer Unterseite derselben ei ne zentrale Lichtaustrittsfläche 7 auf, die kreisförmig ausgebildet ist und an deren Rand sich eine Durchtrittsöff nung 8 der Leiterplatte 2 anschließt. Die Durchtrittsöff nung 8 ist zylindrisch ausgebildet und erstreckt sich koa xial zu der Leuchtdiode 4'' bzw. zu einer optischen Achse 9 der Leuchtdiode 4''.The light emitting diode 4 '' has on a bottom of the same egg ne central light exit surface 7 , which is circular and at the edge of which a passage opening 8 of the circuit board 2 connects. The passage opening 8 is cylindrical and extends coaxially to the light emitting diode 4 ″ or to an optical axis 9 of the light emitting diode 4 ″.
In einem Abstand zu einer Unterseite 10 der Leiterplatte 2 schließt sich ein Lichtleiter 11 an, der das von der Leuchtdiode 4'' ausgesandte Licht zu einer Gehäusevordersei te 12 des Gerätes führt.At a distance from an underside 10 of the circuit board 2 , a light guide 11 connects, which leads the light emitted by the light emitting diode 4 '' to a housing front 12 of the device.
Eine Lichteintrittsfläche 13 des Lichtleiters 11 ist derart von der Unterseite 10 der Leiterplatte 2 beabstandet ange ordnet, daß ein direkt einfallender Grenzstrahl 14 von der Lichteintrittsfläche 13 erfaßt und durch Totalreflexion an einer Mantelfläche 15 des zylindrisch ausgebildeten Licht leiters 11 in Richtung zu der Gehäusevorderseite weiterge leitet wird. Der Lichtleiter 11 ist stabförmig ausgebildet, wobei die Stirnseiten desselben als Lichteintrittsfläche 13 und als Lichtaustrittsfläche 16 eben ausgebildet sind. Der Lichtleiter 11 bildet somit ein einfach herzustellendes op tisches Element.A light entry surface 13 of the light guide 11 is spaced from the bottom 10 of the circuit board 2 is arranged that a directly incident boundary beam 14 is detected by the light entry surface 13 and forwarded by total reflection on a lateral surface 15 of the cylindrically shaped light guide 11 in the direction of the housing front becomes. The light guide 11 is rod-shaped, the end faces of which are flat as a light entry surface 13 and as a light exit surface 16 . The light guide 11 thus forms an easy to manufacture op tical element.
Zur Erhöhung der Lichtausbeute bildet die Innenwandung der Durchtrittsöffnung 8 eine Reflexionsfläche 17, an der Lichtstrahlen 18 in Abstrahlrichtung 19 hin reflektiert werden. Die Lichtstrahlen 18 werden unter dem gleichen Win kel, unter dem sie auf die Reflexionsfläche 17 auftreffen von dieser reflektiert, so daß sie nachfolgend auf die Ein trittsfläche 13 des Lichtleiters 11 treffen. Die Refle xionsfläche 17 bedeckt die Innenwandung der Durchtrittsöff nung 8 gleichmäßig und ist koaxial zu der optischen Achse 9 ausgerichtet. Der Durchmesser des Lichtleiters 11 ist um einen solchen Betrag größer gewählt als der Durchmesser der Reflexionsfläche 17, daß ein in einem zu der Oberseite 3 der Leiterplatte 2 nahen Bereich der Reflexionsfläche 17 reflektierter Lichtstrahl noch von der Eintrittsfläche 13 des Lichtleiters 11 erfaßt wird. Hierdurch wird gewährlei stet, daß auch alle an der Reflexionsfläche 17 reflektier ten Lichtstrahlen von der Lichteintrittsfläche 13 erfaßt werden. Die mit der Reflexionsfläche 17 ausgebildete Durch trittsöffnung 8 bildet somit ein Lichtführungselement, das mit einem unter einem größeren Raumwinkelbereich ausgesand ten Teil des Lichtbündels zur Beleuchtung eines sich an der Lichtaustrittsfläche 16 des Lichtleiters 11 anschließenden Anzeigeelementes 20 beiträgt. Das Anzeigeelement 20 kann als transparentes farbiges Kunststoffteil ausgebildet sein, das in einer Öffnung an der Gehäusevorderseite 12 eingefaßt ist.To increase the light yield, the inner wall of the passage opening 8 forms a reflection surface 17 on which light rays 18 are reflected in the direction of radiation 19 . The light rays 18 are under the same angle under which they hit the reflection surface 17 from this reflected, so that they subsequently meet the entrance surface 13 of the light guide 11 . The reflection surface 17 covers the inner wall of the opening 8 evenly and is aligned coaxially to the optical axis 9 . The diameter of the light guide 11 is chosen to be larger than the diameter of the reflection surface 17 such that a light beam reflected in a region of the reflection surface 17 close to the top 3 of the printed circuit board 2 is still detected by the entry surface 13 of the light guide 11 . As a result, it is ensured that all light rays reflected on the reflection surface 17 are detected by the light entry surface 13 . The formed with the reflection surface 17 through the opening 8 thus forms a light guide element, which contributes with a portion of the light beam emitted under a larger solid angle range to illuminate a display element 20 adjoining the light exit surface 16 of the light guide 11 . The display element 20 can be designed as a transparent colored plastic part which is enclosed in an opening on the front side 12 of the housing.
Der Lichtleiter 11 ist als transparentes Kunststoffteil ausgebildet. Alternativ kann es auch aus einem Glasmaterial hergestellt sein.The light guide 11 is designed as a transparent plastic part. Alternatively, it can also be made from a glass material.
Die Reflexionsfläche 17 wird vorzugsweise durch einen lichtreflektierenden metallischen Überzug gebildet.The reflection surface 17 is preferably formed by a light-reflecting metallic coating.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Reflexionsfläche 17 wird diese mittels einer bei der Fertigung von Schal tungsträgern 1 üblichen Durchkontaktierung gebildet. Die Reflexionsfläche 17 kann daher mit herstellungstechnisch geringem Aufwand ausgebildet werden. Diese Durchkontaktie rung erfolgt nach dem Ausbilden der Durchtrittsöffnung 8 durch Bohren. In einem darauffolgenden Schritt kann die Leuchtdiode 4'', wie auch die anderen SMD-Bauteile 4', auf der Oberseite 3 an den entsprechenden Anschlußflächen bzw. Lötflecken 5 durch Verlöten elektrisch und mechanisch kon taktiert werden.According to a preferred embodiment of the reflection surface 17 , this is formed by means of a through-contacting device 1 which is usual in the manufacture of scarf. The reflection surface 17 can therefore be formed with little manufacturing effort. This Durchkontaktie tion takes place after the formation of the passage opening 8 by drilling. In a subsequent step, the light-emitting diode 4 '', like the other SMD components 4 ', can be electrically and mechanically contacted by soldering on the top 3 at the corresponding connection areas or soldering pads 5 .
In einer alternativen Ausführungsform kann die Reflexions fläche 17 auch als hülsenförmiges Einsatzstück nachträglich von der Unterseite 10 der Leiterplatte 2 her in die Durch trittsöffnung 8 eingesetzt werden.In an alternative embodiment, the reflection surface 17 can also be used as a sleeve-shaped insert from the underside 10 of the printed circuit board 2 into the through opening 8 .
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