DE102007046639A1

DE102007046639A1 - Dreidimensionale bestückte elektrische Leiterplattenanordnungen, insbesondere LED-Beleuchtungseinrichtungen, und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102007046639A1
Application number: DE102007046639A
Authority: DE
Inventors: Thomas Buechner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2009-04-02

Abstract

Aus relativ zueinander abgewinkelten Plattenabschnitten bestehende bestückte elektrische Leiterplattenanordnung insbesondere LED-Beleuchtungseinrichtung, bestehend aus einer Trägerplatte (1) mit einstückig zusammenhängigen, ursprünglich in einer gemeinsamen Ebene liegenden Plattenabschnitten (11, 12), die durch Biegelinien bildende linienartige Materialschwächungsbereiche (13) miteinander verbunden sind, weiter einer darauf in der ursprünglich ebenen Konfiguration aufgeklebten oder anderweitig fixierten gedruckten elektrischen Schaltungsfolie mit auf den Trägerplattenabschnitten (11, 12) aufliegenden Folienabschnitten (21, 22) und die Schwächungsbereiche (13) überspannenden Bereichen (23) und aus auf die gedruckte Schaltungsfolie aufgesetzten elektrischen Bauelementen, insbesondere LEDs (3), wobei die Trägerplattenabschnitte (11, 12) entlang ihrer Materialschwächungsbereiche (13) in die gewünschte relative Winkelposition abgebogen sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung von dreidimensionalen bestückten elektrischen Leiterplattenanordnungen und nach diesem Verfahren hergestellte Leiterplattenanordnungen. Insbesondere betrifft die Erfindung LED-Beleuchtungseinrichtungen in Gestalt räumlicher Anordnungen von mit LEDs bestückten Leiterplattenanordnungen und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Elektrische Leiterplatten sind bekannt. Ebenso ist es bekannt, LEDs auf Leiterplatten anzuordnen.
Zum Aufbau von LED-Beleuchtungseinrichtungen zum Beleuchten von Objekten mit Lichteinfall aus unterschiedlichen Winkeln ist eine dreidimensionale Anordnung von zueinander abgewinkelten elektrischen Leiterplatten notwendig, die jeweils mit einer Anzahl von LEDs bestückt sind. Derartige Beleuchtungseinrichtungen werden insbesondere in Fertigungs- und Montageprozessen im Zusammenhang mit optischen Messfühlern für Kontroll- oder Steuerzwecke eingesetzt, und beispielsweise die korrekte Orientierung oder Lage von Bauteilen oder das korrekte Vorhandensein von Bohrungen, Einschnitten, oder dergleichen zu erfassen. Dabei ist je nach Anwendungsfall eine individuelle Beleuchtungsaufgabe gestellt, die es erforderlich macht, die relativen Winkel der diversen, die Beleuchtungseinrichtung bildenden elektrischen Schaltungsplatten individuell zu wählen.
Ein Aufbau solcher Beleuchtungseinrichtungen aus herkömmlichen elektrischen Schaltungsplatten, die unter den jeweiligen Winkeln zueinander angeordnet werden, erfordert nicht nur die mechanische Fixierung jeder einzelnen Schaltungsplatte an einem entspre chenden Schaltungsplattenträger, der in der entsprechenden Orientierung vorbereitet ist, sondern auch die Herstellung der elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen Schaltungsplatten. Dies ist relativ aufwendig, weshalb das Schaffen einer einfacheren, zweckmäßigeren und wirtschaftlicheren sowie technisch optimierten Lösung anzustreben ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebene Anordnung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Anordnung sowie ein Verfahren zur Herstellung von LED-Beleuchtungseinrichtungen und anderen räumlichen Gebilde aus bestückten elektrischen Leiterplatten sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.
Erfindungsgemäß wird eine vorzugsweise metallene Trägerplatte verwendet, die alle Plattenelemente des herzustellenden räumlichen Gebildes in ebener einstückiger Konfiguration umfasst. In dieser Trägerplatte werden Biegelinien durch linienförmige Materialschwächungen, nämlich Dickenverringerungen, hergestellt, nämlich durch spangebendes mechanisches Einarbeiten oder auch durch Einpressen oder Stanzen oder dergleichen.
Die metallene Trägerplatte kann aus Aluminium bestehen und hat den Vorteil, dass sie zugleich als Wärmeableiter für im Betrieb erzeugte Wärme dient.
Auf die so vorbereitete Trägerplatte wird eine als Folie ausgebildete flexible gedruckte Schaltung aufgeklebt, auf welcher dann die Bauelemente, nämlich die LEDs aufgebracht werden können. Da die Trägerplatte mit der aufgeklebten, die gedruckte Schaltung enthaltenden Folie immer noch ein ebenes Gebilde darstellt, ist eine leichte automatische Stückung mit Bestückungsmaschinen möglich. Die gedruckte elektrische Schaltung liegt in einem einzigen Stück vor, so dass außer der Bestückung keinerlei elektrische Verbindungen mit Ausnahme der externen Anschlüsse herzustellen sind.
Erst nach fertiger Bestückung erfolgt das Biegen der durch Biegelinien getrennten Trägerplattenteile der Trägerplatte in die gewünschte räumliche Konfiguration.
Es versteht sich, dass auf diese Weise hergestellte räumliche Schaltungsplattenanordnungen nicht auf LED-Beleuchtungseinrichtungen der oben beschriebenen Art beschränkt sind, sondern auch in Gestalt anderer elektrischer Schaltungsanordnungen, Messfühleran ordnungen und dergleichen realisierbar sind, wo immer eine dreidimensionale Anordnung mehrerer einzelner, mechanisch und elektrischer verbundener Schaltungsplattenteile in einer räumlichen Konfiguration erforderlich ist.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigt:
1 eine Draufsicht auf eine Trägerplatte mit vorbereiteten Biegelinien, mit aufgeklebter Schaltungsfolie und aufgesetzten LEDs,
2 einen vergrößerten Schnitt längs der in 1 eingezeichneten Schnittlinie, und
3 einen vergrößerten Schnitt ähnlich 2 nach Biegen der Anordnung in die vorgesehene relative Winkellage.
1 zeigt in Draufsicht eine ebene Trägerplatte 1 aus Metall, vorzugsweise Aluminiumblech, die aus einem mittigen Plattenabschnitt 11 und sich daran anschließenden Plattenabschnitten 12 besteht, die alle zusammenhängend aus einem ebenen Blechmaterial ausgestanzt oder ausgeschnitten sind und jeweils durch eine als Biegelinie dienende Materialbrücke 13 verringerter Dicke miteinander einstückig verbunden sind.
Auf die Trägerplatte 1 mit ihren Plattenabschnitten 11 und 12 ist eine ebenfalls einstückige gedruckte elektrische Schaltung 2 aufgeklebt, die wiederum aus einem mittigen Bereich 21, der auf dem Plattenabschnitt 11 aufliegt, und sich einstückig daran anschließenden Abschnitten 22 besteht, die auf den Plattenabschnitten 12 aufliegen. Diese gedruckte Schaltung 2 besteht aus einer Trägerfolie, auf deren Oberseite elektrische Leiterbahnen und Anschlusspunkte angeordnet sind und die flexibel ist.
Auf der gedruckten Schaltung sind elektrische Bauelemente, nämlich LEDs 3 angeordnet, wie in 1 schematisch angedeutet. Solche Bauelemente sind sowohl auf dem mittleren Abschnitt 21 als auch auf den äußeren Abschnitten 22 der gedruckten Schaltung aufgebracht.
Wie man sich leicht vorstellen kann, handelt es sich bei der in 1 dargestellten Anordnung um eine LED-Beleuchtungseinrichtung, die aus einem räumlichen Beleuchtungsschirm mit einem durch den Plattenabschnitt 11 gebildeten mittleren Teil und kranzartig angeordneten, in eine zum mittleren Teil abgewinkelte Position abzubiegenden, durch die Plattenteile 12 gebildeten Mantelsegmenten besteht, so dass dann durch die auf den einzelnen Plattenabschnitten angeordneten LEDs 3 der fertigen Beleuchtungseinrichtung Licht aus mehreren Richtungen auf ein zu beleuchtendes Objekt geworfen werden kann.
Es versteht sich, dass in gleicher Weise räumliche Schaltungsplattenanordnungen mit anderen elektrischen Bauelementen als LEDs hergestellt werden können, wobei die Trägerplatte 1 je nach Anwendungsfall aus Metall oder auch aus nichtmetallischem Werkstoff bestehen kann.
Die zunächst ebene Konfiguration der Trägerplatte mit allen ihren Plattenteilen und der aufgeklebten oder auf andere Weise fixierten gedruckten Schaltung 2 ermöglicht das Bestücken der gedruckten Schaltung mit Bauelementen 3 mit Bestückungsautomaten, so dass eine wirtschaftliche Herstellung dieser Anordnung möglich ist.
2 zeigt einen vergrößerten Schnitt entlang der in 1 eingezeichneten Schnittlinie über einen Bereich des mittleren Plattenteils 11 und eines äußeren Plattenteils 12 der Trägerplatte mit der dazwischen gebildeten dünneren Materialbrücke 13. Diese dünnere Materialbrücke 13 ist vorzugsweise dadurch hergestellt, dass an der Trägerplattenoberseite, auf welche die gedruckte Schaltung aufgeklebt ist, eine Rinne 14 spangebend eingearbeitet ist, beispielsweise durch Einfräsen. Diese Rinne 14 könnte gegebenenfalls auch durch Einpressen oder Stanzen hergestellt sein, jedoch ist die spangebende Einarbeitung der Rinne vorteilhafter, weil dadurch kein Verzug und keine innere Verspannung der Trägerplatte auftritt und ihre Plattenteile in der gewünschten ebenen Konfiguration bleiben. Die Anordnung ist dabei, wie 2 zeigt, so getroffen, dass die stehen bleibende verdünnte Materialbrücke 13 an der von der gedruckten Schaltung 2 entfernten Seite der Trägerplatte 1 gelegen ist, so dass die gedruckte Schaltung 2 mit ihrer Trägerfolie die Öffnung der Rinne 14 mit einem Folienabschnitt 23 überspannt.
3 zeigt einen Schnitt ähnlich 2 in der Fertigposition der Anordnung, also mit Bezug auf den mittleren Plattenabschnitt 11 abgebogenen äußerem Plattenabschnitt 12. Die verdünnte Materialbrücke 13 liegt an der Außenseite des Biegebogens, die Öffnung der Rinne 14 dagegen auf der Innenseite des Biegebogens, so dass die Öffnung durch den Biegevorgang schmaler wird. Dadurch tritt eine Stauchung des die Öffnung der Rinne 14 überbrückenden Folienabschnitts 23 und infolgedessen eine Ausbauchung dieses Folienabschnitts 23 nach innen (oder auch nach außen) auf. Damit ist nun ein Dehnungsbogen in der gedruckten Schaltungsfolie und den darüber laufenden elektrischen Leiterbahnen gebildet, so dass im Betrieb auftretende Wärmedehnungen keinen Schaden anrichten können.

Claims

Aus relativ zueinander abgewinkelten Plattenabschnitten bestehende bestückte elektrische Leiterplattenanordnung insbesondere LED-Beleuchtungseinrichtung, bestehend aus einer Trägerplatte (1) mit einstückig zusammenhängigen, ursprünglich in einer gemeinsamen ebene liegenden Plattenabschnitten (11, 12), die durch Biegelinien bildende linienartige Materialschwächungsbereiche (13) miteinander verbunden sind, weiter einer darauf in der ursprünglich ebenen Konfiguration aufgeklebten oder anderweitig fixierten gedruckten elektrischen Schaltungsfolie mit auf den Trägerplattenabschnitten (11, 12) aufliegenden Folienabschnitten (21, 22) und die Schwächungsbereiche (13) überspannenden Bereichen (23), und aus auf die gedruckte Schaltungsfolie aufgesetzten elektrischen Bauelementen, insbesondere LEDs (3), wobei die Trägerplattenabschnitte (11, 12) entlang ihrer Materialschwächungsbereiche (13) in die gewünschte relative Winkelposition abgebogen sind.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die linienförmigen Materialschwächungsbereiche (13) verdünnte Wandbereiche sind.
Anordnung nach Anspruch 2, wobei die verdünnten Wandbereiche (13) durch spangebendes oder anderweitiges Einarbeiten einer Rinne (14) in diejenige Trägerplattenseite hergestellt sind, auf welcher die gedruckte Schaltungsfolie (2) aufgeklebt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Trägerplatte (1) aus Metallblech, insbesondere Aluminium, besteht und als Wärmeableiter dient.
Verfahren zum Herstellen einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit folgenden Schritten: Vorbereiten einer Trägerplatte mit einstückig zusammenhängenden, in ebener Konfiguration liegenden Plattenabschnitten (11, 12), Einarbeiten von linienförmigen Materialschwächungsbereichen (13) zur Bildung einer Biegelinie zwischen benachbarten Trägerplattenabschnitten (11, 12), Aufkleben oder anderweitiges Aufbringen einer gedruckten durchgehenden Schaltungsfolie (2) auf die in ebener Konfiguration liegende Trägerplatte mit auf den einzelnen Trägerplattenabschnitten (11, 12) aufliegenden Folienbereichen (21, 22) und die linienförmigen Schwächungsbereiche (13) überspannenden Folienbereichen (23), Bestücken der gedruckten Schaltungsfolie mit elektrischen Bauelementen (3), während sich der Verbund aus Trägerplatte (1) und gedruckter Schaltungsfolie (2) in ebener Konfiguration befindet, und Abbiegen der Trägerplattenabschnitte (11, 12) in die gewünschte winkelmäßige Orientierung nach dem Bestücken mit elektrischen Bauelementen (3).
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die linienförmigen Schwächungsbereiche (13) durch spangebendes oder anderweitiges Einarbeiten von Rinnen (14) in diejenige Trägerplattenseite hergestellt werden, auf welche die gedruckte Schaltungsfolie (2) aufgebracht wird, um stehen bleibende verdünnte Wandabschnitte (13) herzustellen.