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Die
Erfindung betrifft eine Leiterplattenanordnung aus einer ersten
mit Bauteilen bestückten Leiterplatte und einer parallel
hierzu angeordneten zweiten Leiterplatte, die über Abstandshalter
miteinander verbunden sind.
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Parallele
Anordnungen von Leiterplatten sind in den verschiedensten Ausführungen
bekannt. Aus der
DE
10 2006 015 839 B4 ist eine Leuchte, insbesondere Kücheneinbauleuchte
zum Einbau in den Boden eines Schrankes, bekannt, bei der das Leuchtengehäuse
aus einem Gehäuseoberteil und einem Gehäuseunterteil
gebildet ist. In einer in dem Boden vorgesehenen Durchbruchöffnung
oder -vertiefung ist das Gehäuseunterteil eingefasst. In
dem Gehäuseunterteil ist ein Leuchtmittel angeordnet, welches auf
einer Platinenanordnung der Leuchtdioden gebildet wird und mit einer
in dem Gehäuseoberteil eingefassten, transparenten Scheibe
abgedeckt ist. Das Gehäuseoberteil ist lösbar
an dem Gehäuseunterteil befestigt. Das Gehäuseunterteil
ist zur Aufnahme von zwei unterschiedlichen Leuchtmitteln derart
ausgebildet, dass es die auf jeweils separaten Platinen angeordneten
Leuchtmittel aufnimmt, die über ein gemeinsames Reglungselement
jeweils separat ansteuerbar sind. Das eine Leuchtmittel besteht
aus spannungsgesteuerten RGB-LEDs und das andere Leuchtmittel aus
stromgesteuerten Power-LEDs. Die Power-LEDs sind radial auf einer
ringförmigen ersten Platine in dem Gehäuseunterteil
angeordnet. Die RGB-LEDs sind auf einer scheibenförmigen
zweiten Pla tine angeordnet, die in der Öffnung der ringförmigen
ersten Platine im Gehäuseunterteil angeordnet ist. Auf
den Platinen befinden sich zusätzlich auch die Schaltungsverknüpfungen
sowie die Steuerschaltungen. Mit diesem Aufbau sind unterschiedliche
Lichter mit einer Leuchte generierbar, ein helles Arbeitslicht sowie
eine emotionale Beleuchtung.
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Es
ist allgemein bekannt, bestückte Leiterplatten eng aneinander
anzufügen und durch Abstandshalter miteinander zu verbinden.
Solche Leiterplattenanordnungen werden beispielsweise in Fernsehgerätechassis
eingebaut, wobei beispielsweise auf einer Leiterplatte eine Bildsignalverarbeitung
und auf der anderen Seite eine Ansteuerschaltungsanordnung für
ein Display vorgesehen sind. Es ist ferner bekannt, für
solche Zwecke einseitig bedruckte Leiterplatten oder zweiseitig
bedruckte Leiterplatten oder auch Multilayer-Leiterplatten zu verwenden,
die ein- oder beidseitig bestückbar sind.
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Es
ist ferner bekannt, bei unterhaltungselektronischen Geräten
den IR-Empfänger einer Fernbedienungseinheit und gegebenenfalls
auch den Ansteuerprozessor für die Geräteschaltungen
auf einer kleinen Leiterplatte anzuordnen und diese in ein Gehäusefach
oder zusammen mit einem Gehäuse in ein Gerätegehäuse
einzubauen. Die Fotodiode zum Empfang der Infrarot-Fernbedienungssignale,
liegt dabei hinter einem transluzenten Abdeckfenster. Es ist ferner
bekannt, derartige Platinen mit Leuchtdioden zu bestücken,
die die Funktion des Gerätes anzeigen, beispielsweise eine
rote LED für den Standby-Betrieb und eine grüne
LED für den Normalbetrieb. Auf solchen Platinen werden
auch dreifarbige Leuchtdioden angebracht, die das Licht in einer
vorbestimmten Mischfarbe wiedergeben, um bestimmte Funktionen damit
auszudrücken. Alle diese Bauelemente werden auf einer einzelnen
Leiterplatte und in dem Gehäuse verbaut. Es ist darüber
hinaus bekannt, auch seit lich hierzu Mikroschalter auf der Leiterplatte
vorzusehen, die über einen Tastring oder einzelne Tastelemente
betätigbar sind und ein transluzentes Fenster umgeben oder
darin eingebettet sind.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Leiterplattenanordnung der gattungsgemäßen
Art weiterzubilden, so dass eine noch kleinere Bauweise bei gleichzeitiger
Verkürzung der Montage- und Lötzeit ermöglicht
wird.
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Die
Aufgabe löst die Erfindung durch Ausgestaltung der Leiterplattenanordnung
gemäß der im Anspruch 1 angegebenen technischen
Lehre. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen
Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben.
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Die
Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Leuchtdioden auf der
zweiten Leiterplatte hinter der ersten angeordnet sind und dass
die Leuchtdioden in Lichtleitern oder Lichtsammlern in Form übergestülpter
Hauben angeordnet sind, die aus Durchbrüchen in der ersten
Leiterplatte hervorstehen und stirnseitig das Licht mindestens partiell austreten
lassen. Die Ebene mit den Leuchtdioden ist gegenüber der
ersten Leiterplatte zurückversetzt angebracht, so dass
die Bauhöhe der benötigten Lichtsammler den gewünschten
geringen Abstand der ersten Leiterplatte gegenüber einem
transluzenten Fenster nicht zu beeinflussen vermag. Die Anordnung
hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Bestückung
der ersten Leiterplatte und auch die der zweiten Leiterplatte unabhängig
voneinander erfolgen können und diese dann auf einfache
Weise nach der Bestückung zusammensetzbar sind. Durch die
Bestückung ausschließlich mit SMD-Bauelementen
und Bauelementen, die in SMT-Technologie mit den Leiterplatten verbindbar
sind, ist es sodann möglich, beide Leiterplatten aufeinander
zu legen und die mechanische und elektronische Verbindung durch
Löten oder Aushärten von Klebern in einem Reflow-Lötofen herzustellen.
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Die
Hauben können grundsätzlich an der zweiten Leiterplatte
fixiert sein und werden dann in die Durchbrüche der ersten
Leiterplatte eingeführt. Sie können aber auch
mit einem Wulst oder an gegenüberliegenden Seiten mit Noppen
versehen sein und in die Ausnehmung in der ersten Leiterplatte eingeschoben
werden. Zuvor wird an der Kante der Ausnehmung mindestens ein Klebstoffpunkt
gesetzt, so dass beim späteren Durchlaufen des Reflow-Lötofens
eine feste Klebeverbindung entsteht.
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Bei
dem Verbund der beiden Leiterplatten kommt der Verwendung von Chipkondensatoren
als Abstandshalter besondere Bedeutung zu, da diese aus elektrisch
leitfähigem Material oder aus Chipkondensatoren bestehen
und sowohl mechanisch als auch elektrisch gleichzeitig verwendet
werden können. Die Chipkondensatoren stellen dabei eine
kostengünstige Alternative dar. Diese Art der Abstandsbindung
ist eine wesentlich preiswertere Verbindung als beispielsweise die
Verbindung mittels Kunststoffspritzteile. Darüber hinaus
lassen sich die Lötstützpunkte dieser Chipkondensatoren
so vorbereiten, dass die beiden Ebenen beim Durchlauf des Reflow-Ofens
miteinander verbindbar sind. Durch den Parallelaufbau der beiden
Leiterplatten ist es darüber hinaus möglich, die
erste Leiterplatte über die Umfangslinie der zweiten Leiterplatte
hinaus zu vergrößern und auf einer Umfangslinie
verteilt mehrere Mikroschalter oder Schaltkontakte anzubringen,
die mit Gegenschaltelementen oder Betätigungsmitteln zusammenwirken,
die an einem Tastelement oder einem Tastring, der am Gehäuse
befestigt ist, das die Leiterplattenanordnung aufnimmt, betätigbar
sind. Es ist ersichtlich, dass selbst durch diese Anordnung durch
die Verlagerung von Bauelementen in die zweite Ebene eine kompakte
Bauanordnung gegeben ist, die separat herstellbar ist und sogar
mit einem Gehäuse versehen werden kann oder aber auch in
eine Gerätegehäusekammer eines Gerätegehäuses,
z. B. in den Frontrahmen eines TV-Gerätes, auf einfache Weise
einsetzbar ist.
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Die
Hauben, die die Lichtleiter oder Lichtsammler bilden, bestehen in
vorteilhafter Weise aus Polycarbonat oder aus einem anderen lichtleitenden Kunststoff
und sind als Spritzteil entweder anklebbar, wobei der Kleber im
Reflow-Ofen aushärtet, oder sie können auch Rastzungen
aufweisen, die durch Durchbrüche in der zweiten Leiterplatte
rastend einschiebbar sind. Auf der zweiten Leiterplatte kann ferner
beispielsweise eine Fotodiode zum Empfang von infraroten Fernbedienungsbefehlen
von einem Fernbedienungsgeber angeordnet sein, die durch einen Durchbruch
in der ersten Leiterplatte hindurchgreift. Auf jeden Fall ist sichergestellt,
dass die vorstehende Bauhöhe der Bauelemente, nämlich
der Hauben und der Fotodiode sowie anderer, auf der ersten Leiterplatte
obenseitig angebrachten Bauelemente, nicht die Gesamtbauhöhe
beispielsweise der verwendeten Mikroschalter, die seitlich angeordnet
sind, übersteht, so dass der Betätigungsring mit
den Tastelementen und auch die Abdeckung aus transluzentem Material in
einem geringen Abstand angeordnet werden können, um sowohl
das von den funktions- und signalisierungsanzeigenden Dioden abgegebene
Licht durchlassen zu können als auch die mittels Infrarotträger übertragenen
Fernbedienungsimpulse. Der Benutzer eines solchen Systems kann also
durch die Leuchtdioden eine Einstell- oder Funktionsinformation
erhalten und gleichzeitig auch sein Gerät bedienen.
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Solche
Leiterplattenanordnungen können beispielsweise in unterhaltungselektronische
Geräte, wie Farbfernsehgeräte oder Harddisc-Recorder,
eingesetzt werden. Sie können dabei auch mit einem Betätigungsring
versehen sein, der als Tastelement ausgebildet ist. Die Leiterplattenanordnung ist
aber auch in eine vorgesehene Aufnahme in einem Gerätegehäuse
einsetzbar und auf einfache Weise über die Rückseite
kontaktierbar und kann dann mit einem solchen Ring mit einer solchen
Abdeckung aus transluzentem Material zusammenwirken, die nachträglich aufgesetzt
werden.
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Eine
besonders kompakte Ausführung wird erreicht, indem mindestens
vier Mikroschalter und/oder Schaltelemente auf einer Umfangsbahn verteilt
auf der ersten Leiterplatte angebracht sind und indem das Tastelement
ein federnd gelagerter oder federnd ausgebildeter Tastring ist und
in dem Freiraum des Ringes ein Einsatz eingelegt ist, der mindestens
partiell aus einem transluzenten Kunststoffmaterial besteht, wobei
die elektronischen Schaltungselemente an der ersten Leiterplatte
oder an der zweiten Leiterplatte angebracht sind und die Hauben oder
die Fotodiode in ein Durchgangsloch der ersten Leiterplatte durchsteckbar
sind und in diesem oder dahinter enden.
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Durch
die Anordnung der Leiterplatten ist es möglich, diese auf
rationelle Art und Weise einfach und preiswert herzustellen. Dabei
wird in einem ersten Verfahrensschritt die erste Leiterplatte mit
ihren elektronischen Bauelementen und Abstandshaltern und die zweite
Leiterplatte mit ihren Leuchtdioden und Bauteilen und Abstandshaltern
positioniert bestückt. In einem zweiten Verfahrensschritt
werden die Lichtleiter oder die die Lichtsammler bildenden Hauben über
die Leuchtdioden gesteckt und an die zweite Leiterplatte angeklebt
oder mit in Durchbrüche hindurchgreifenden Rastzungen angesteckt.
In einem dritten Verfahrensschritt werden die erste und die zweite
Leiterplatte durch die Abstandshalter miteinander verbunden, derart,
dass die Hauben aus den Durchbrüchen in der ersten Leiterplatte
hervorstehen. In einem vierten Verfahrensschritt durchläuft
die Leiterplattenanordnung im vormontierten Zustand einen Lötofen,
in dem alle Kontakte und Fixierflächen, die zuvor mit Lotpaste
belegt worden sind, im Reflow-Lötverfahren angelötet
werden und der Kleber an den angeklebten Bauelementen aushärtet.
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Wenn
die Hauben in der ersten Leiterplatte in den Durchbrüchen
fixiert sein sollen und eine erste Leiterplatte verwendet wird,
die beidseitig bestückbar ist, kann ein geändertes
Herstellungsverfahren zur Anwendung kommen, das sich durch folgende
Verfahrenschritte auszeichnet:
Die zweite Leiterplatte wird
gedruckt und mit den elektronischen Bauelementen, den Abstandshaltern und
den LEDs bestückt;
die erste Leiterplatte wird gedruckt
und mit elektronischen Bauelementen und mechanischen Bauelementen
an einer Seite bestückt;
die zweite Seite der ersten
Leiterplatte wird gedruckt und mit elektronischen Bauteilen und
den lichtleitenden Hauben bestückt und letztere geklebt;
nach
dem Zusammenfügen oder vor dem Zusammenfügen der
beiden Leiterplatten durchlaufen diese einen Reflow-Lötofen.
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Wenn
auf den Hauben Beschriftungen oder Symbole aufgebracht werden sollen,
die durch die Hinterleuchtung in Erscheinung treten, so können diese
auf der Stirnseite durch Laserstrukturierung oder Lackierung aufgebracht
werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiels ergänzend erläutert.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf die erste Leiterplatte der Leiterplattenanordnung,
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2 eine
schematische Schnittzeichnung durch die Leiterplattenanordnung mit
einer mit der ersten Leiterplatte verbundenen zweiten Leiterplatte und
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3 eine
schematische Zeichnung durch ein Gehäuse, in welchem die
Leiterplattenanordnung nach der Erfindung eingelegt ist.
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Wie
aus den 1, 2 und 3 ersichtlich,
besteht die Anordnung aus einer ersten Leiterplatte 1,
in der Durchbrüche 7, 8 für
die Aufnahme von lichtsammelnden Hauben 5, 6 eingebracht
sind. Des Weiteren ist ein Durchbruch 18 für die
Aufnahme mindestens einer Fotodiode 13 vorgesehen. Ein
weiteres Durchgangsloch 14 kann eine solche Diode ebenfalls
aufnehmen, aber auch für die Durchführung von
Einstellungselementen vorgesehen sein. Auf einer äußeren
Umfangsbahn sind konzentrisch Mikroschalter 10 auf der
ersten Leiterplatte 1 aufgebracht, ferner Federn 15,
die vorstehen und einen Tastring 12 an bestimmten Stellen
untergreifen oder die transluzente Abdeckung 17, wie aus 3 ersichtlich
ist, um diese zusammen mit den sie abstützenden Tastring 12 vorzuspannen.
Der Tastring 12 ist ein Tastelement und lässt
sich gegen die Kraft der Federn 15 nach innen bewegen,
wodurch die Betätigungsmittel 11 die Mikroschalter 10 bedienen.
Diese Mikroschalter können auch druckabhängige
Steuerelemente sein, die in Abhängigkeit von Betätigungszeit
und/oder des Druckes elektrische Signale abgeben, die von den nicht
dargestellten integrierten Schaltungen, die auf der ersten und/oder
auf der zweiten Leiterplatte 2 ebenfalls vorhanden sind,
ausgewertet werden.
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Bautechnisch
ist nun wichtig, dass die zweite Leiterplatte 2 mit der
ersten Leiterplatte 1 über Abstandselemente 9 verbunden
ist, die normalerweise für reine elektrische Zwecke eingesetzt
werden, nämlich Chipkondensato ren, die in SMT-Technologie aufgebracht
sind. Diese können sowohl elektrisch genutzt werden, als
auch rein mechanische Abstandsfunktionen beinhalten. Sie sind außerordentlich
preiswert und gleich dick und deshalb zum Einsatz vorteilhafterweise
geeignet. Ebenso können auch andere elektrisch leitfähige
Abstandshalter verwendet werden.
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Auf
der zweiten Leiterplatte 2 sind ferner die Leuchtdioden 3,
hier eine Dreifarben-Leuchtdiode oder mehrere ein- oder mehrfarbige
Leuchtdioden, in SMT-Technik aufgebracht, ebenfalls die Leuchtdiode 4,
die auch durch mehrere ersetzt werden kann. Über diese
werden die Hauben 5, 6 aus Polycarbonat gestülpt,
die obenseitig Lichtdurchtrittsflächen oder eingearbeitete
Symbole aufweisen, so dass diesen Anzeigeelementen eine Signalisierungsfunktion
zukommt. Die Hauben 5, 6 werden mittels Kleber
an der zweiten Leiterplatte 2 oder an der ersten Leiterplatte fixiert.
Wenn die Hauben 5, 6 an der ersten Leiterplatte 1 fixiert
werden, sollten sie mit einem umlaufenden Bund oder an zwei gegenüberliegenden
Seiten mindestens noppenartige Vorsprünge auf gleicher
Höhe aufweisen, die den Einschubweg beim Einsetzen in die
Durchbrüche 7, 8 begrenzen. Der Kleber
kann dabei vor dem Einsetzen, z. B. mittels der Bestückungsmaschine,
aufgebracht werden. Der Bund bzw. die Noppe taucht dann zumindest
abschnittsweise in den Kleber ein. Ebenso wird die Fotodiode 13 in SMT-Technologie
aufgebracht. Da diese Dioden 13 relativ hohe Bauhöhen
aufweisen, greifen sie durch Durchbrüche 14 oder 18 in
der ersten Leiterplatte 1 hindurch. Die Gesamtbauhöhe – bezogen
auf die erste Leiterplatte 1 – bleibt aber sehr
niedrig, so dass auch der Tastring 12 bei geringem Hub
betätigbar bleibt. Der Tastring 12 ist am Gehäuse 16 über
seitliche Ausformungen angebracht und trägt zugleich die transluzente
Abdeckung 17, die in gewisser Weise durch die Federkopplung über
die Federn 15 beim Nieder drücken des Tastelementes
(Tastringes) 12 an einer Seite geringfügig sich
mitbewegt.
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Das
Gehäuse 16 kann ein eigenständiges Gehäuse
oder aber auch Bestandteil eines Gerätegehäuses
sein. Die Federn 15 sind an der ersten Leiterplatte 1 befestigt.
Dies kann entweder ebenfalls durch Anlöten erfolgen oder
auch durch eine Vormontage derselben zusammen mit den Mikroschaltern 10.
Die Federn 15 untergreifen den Tastring 12.
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Es
ist ersichtlich, dass auf einfach Weise in SMT-Technologie alle
Bauelemente aufbringbar sind und sogar die Hauben 5, 6 mit
aufbringbar sind. Vor dem Aufbringen der Bauelemente wird die Lotpaste bzw.
der Kleber auf die entsprechenden Kontaktierungsflächen
aufgebracht, um die gewünschten Kontaktierungen mit den
Bauelementen oder die Befestigung der Hauben 5, 6 herstellen
zu können. Die so vormontierte Einheit kann in einem Reflow-Lötofen verlötet
werden. Gleichzeitig härtet auch der Kleber aus, so dass
nach dem Durchlaufen eines Reflow-Lötofens alle Bauelemente
und die beiden Leiterplatten 1, 2 miteinander
verbunden sind.
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- 1
- erste
Leiterplatte
- 2
- zweite
Leiterplatte
- 3
- Leuchtdiode
- 4
- Leuchtdiode
- 5
- Haube
- 6
- Haube
- 7
- Durchbruch
- 8
- Durchbruch
- 9
- Abstandshalter
- 10
- Mikroschalter
- 11
- Betätigungsmittel
- 12
- Tastelement
- 13
- Fotodiode
- 14
- Durchbruch
- 15
- Federn
- 16
- Gehäuse
- 17
- Abdeckung
- 18
- Durchbruch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006015839
B4 [0002]