DE102007046639A1 - Electrical printed circuit board arrangement i.e. LED-illumination device, for illuminating objects, has carrier plate sections bent in angular position along material attenuation regions i.e. material bridges - Google Patents

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Abstract

The arrangement has electrical circuit foils provided with a middle foil section (21) and an outer foil section (22) that overlie on carrier plate sections (11, 12). The electrical circuit foils exhibit overstretching regions that stretch over material attenuation regions i.e. material bridges (13). Multiple electrical components i.e. LEDs (3) are fitted on the circuit foils. The carrier plate sections are bent in a desired angular position along the material attenuation regions. A carrier plate (1) is made of a sheet metal i.e. aluminum, where the carrier plate serves as a heat sink. An independent claim is also included for a method for producing an electrical printed circuit board arrangement.

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.The The invention relates to a process for economical production of three-dimensional populated electrical circuit board assemblies and according to this method manufactured printed circuit board assemblies. In particular, the Invention LED lighting devices in the form of spatial Arrangements of LEDs equipped Printed circuit board assemblies and a method for their production.

Elektrische Leiterplatten sind bekannt. Ebenso ist es bekannt, LEDs auf Leiterplatten anzuordnen.electrical PCBs are known. Likewise, it is known LEDs on printed circuit boards to arrange.

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.To the Construction of LED lighting devices for illuminating objects with light from different angles is a three-dimensional Arrangement of mutually angled electrical circuit boards necessary, which are each equipped with a number of LEDs. Such lighting devices are used particularly in manufacturing and assembly processes related to optical probes for control or control purposes, and for example the correct orientation or location of components or the correct presence of holes, Incisions or the like. It is depending on the application provided an individual lighting task that required it makes, the relative angles of the various, the lighting device individually selectable electrical circuit boards.

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.One Construction of such lighting devices from conventional electrical circuit boards, which are under the respective angles arranged to each other, not only requires the mechanical Fixing each individual circuit board to a corre sponding Circuit board carrier, which is prepared in the appropriate orientation, but also the production of electrical connections between the individual circuit boards. This is relatively expensive, which is why the creation of a simpler, more expedient and more economical as well as technically optimized solution to strive for.

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.These The object is achieved by the solved in claim 1 arrangement. Advantageous embodiments This arrangement and a method for the production of LED lighting devices and other spatial Buildings from stocked electrical circuit boards are the subject of further claims.

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.According to the invention is a preferably metal carrier plate used, all the plate elements of the produced spatial Made in one piece Configuration includes. In this carrier plate bend lines due to linear material weakenings, namely Thickness reductions, manufactured, namely by cutting mechanical Incorporation or by pressing or punching or the like.

Die metallene Trägerplatte kann aus Aluminium bestehen und hat den Vorteil, dass sie zugleich als Wärmeableiter für im Betrieb erzeugte Wärme dient.The metal support plate Can be made of aluminum and has the advantage that it is also known as heat sink for im Operation generated heat is used.

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.On the so prepared carrier plate a flexible printed circuit designed as a foil is glued on, on which then applied the components, namely the LEDs can be. As the carrier plate with the glued, containing the printed circuit film still a flat structure, is a light automatic Stückung with pick and place machines possible. The printed electrical circuit is in one piece so except the equipment do not make any electrical connections except the external connections are.

Erst nach fertiger Bestückung erfolgt das Biegen der durch Biegelinien getrennten Trägerplattenteile der Trägerplatte in die gewünschte räumliche Konfiguration.First after finished assembly Bending the separated by bending lines carrier plate parts the carrier plate in the desired spatial configuration.

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.It is understood that produced in this way spatial Circuit board assemblies not on LED lighting devices of the type described above, but also in shape other electrical circuitry, Messfühlanan orders and the like can be realized wherever a three-dimensional Arrangement of several individual, mechanically and electrically connected Circuit board parts required in a spatial configuration is.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigt:The Invention will be described below with reference to the appended Drawings explained in more detail, in which shows:

1 eine Draufsicht auf eine Trägerplatte mit vorbereiteten Biegelinien, mit aufgeklebter Schaltungsfolie und aufgesetzten LEDs, 1 a top view of a carrier plate with prepared bending lines, with glued circuit foil and attached LEDs,

2 einen vergrößerten Schnitt längs der in 1 eingezeichneten Schnittlinie, und 2 an enlarged section along the in 1 drawn section line, and

3 einen vergrößerten Schnitt ähnlich 2 nach Biegen der Anordnung in die vorgesehene relative Winkellage. 3 similar to an enlarged section 2 after bending the assembly in the intended relative angular position.

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. 1 shows in plan view a planar support plate 1 made of metal, preferably aluminum sheet, consisting of a central plate section 11 and subsequent plate sections 12 be which are all punched or cut out of a flat sheet metal material, and in each case by a material bridge serving as a bending line 13 reduced thickness are integrally connected to each other.

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.On the carrier plate 1 with their plate sections 11 and 12 is also a one-piece printed electrical circuit 2 glued, in turn, from a central area 21 standing on the plate section 11 rests, and integrally adjoining sections 22 that exists on the plate sections 12 rest. This printed circuit 2 consists of a carrier foil, on the top of which electrical conductor tracks and connecting points are arranged and which is flexible.

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.On the printed circuit are electrical components, namely LEDs 3 arranged as in 1 indicated schematically. Such components are both on the middle section 21 as well as on the outer sections 22 applied to the printed circuit.

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.As you can easily imagine, it is in the 1 illustrated arrangement to an LED lighting device consisting of a spatial lighting screen with a through the plate portion 11 formed mid-part and arranged in a wreath, to be bent in an angled to the middle part position, by the plate parts 12 formed shell segments, so that then by the arranged on the individual plate sections LEDs 3 the finished lighting device light can be thrown from several directions on an object to be illuminated.

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.It is understood that in the same way, spatial circuit board assemblies can be made with other electrical components than LEDs, wherein the carrier plate 1 may consist of metal or non-metallic material depending on the application.

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.The initially planar configuration of the carrier plate with all its plate parts and the glued or otherwise fixed printed circuit 2 allows to populate the printed circuit with components 3 with insertion machines, so that an economical production of this arrangement is possible.

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. 2 shows an enlarged section along the in 1 drawn section line over a region of the middle plate part 11 and an outer panel part 12 the support plate with the thinner material bridge formed therebetween 13 , This thinner material bridge 13 is preferably produced by the fact that on the support plate upper side, to which the printed circuit is adhered, a groove 14 machined, for example, by milling. This groove 14 Optionally, it could also be made by crimping or stamping, but the chisel-like incorporation of the chute is more advantageous because it does not cause warping or internal stress on the backing plate and leaves its plate parts in the desired planar configuration. The arrangement is there, like 2 shows, so struck that the standing dilute material bridge 13 at the of the printed circuit 2 distant side of the carrier plate 1 is located, so the printed circuit 2 with its carrier foil the opening of the gutter 14 with a foil section 23 spans.

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. 3 shows a section similar 2 in the finished position of the arrangement, ie with respect to the middle plate section 11 bent outer panel section 12 , The thinned material bridge 13 lies on the outside of the bend, the opening of the gutter 14 on the other hand, on the inside of the bending arc, so that the opening is narrowed by the bending process. This causes a compression of the opening of the gutter 14 bridging film section 23 and as a result a bulge of this film section 23 inside (or outside). Thus, an expansion arc is now formed in the printed circuit film and the electrical conductor tracks running over it, so that thermal expansion occurring during operation can cause no damage.

Claims (6)

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.From assembled relative to each other angled plate sections populated electrical circuit board assembly, in particular LED lighting device consisting of a support plate ( 1 ) with integrally connected, originally in a common plane lying plate sections ( 11 . 12 ), the line-like material weakening areas forming by bending lines ( 13 ) are connected to each other, further on a printed in the originally planar configuration glued or otherwise fixed printed electrical circuit foil on the support plate sections ( 11 . 12 ) resting foil sections ( 21 . 22 ) and the weakening areas ( 13 ) spans ( 23 ), and from on the printed circuit film mounted electrical components, in particular LEDs ( 3 ), wherein the carrier plate sections ( 11 . 12 ) along their material weakening areas ( 13 ) are bent in the desired relative angular position. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die linienförmigen Materialschwächungsbereiche (13) verdünnte Wandbereiche sind.Arrangement according to claim 1, wherein the linear material weakening regions ( 13 ) are dilute wall areas. 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.Arrangement according to claim 2, wherein the ver thin wall areas ( 13 ) by cutting or otherwise incorporating a channel ( 14 ) are made in the carrier plate side on which the printed circuit film ( 2 ) is glued. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Trägerplatte (1) aus Metallblech, insbesondere Aluminium, besteht und als Wärmeableiter dient.Arrangement according to one of claims 1 to 3, wherein the carrier plate ( 1 ) made of sheet metal, in particular aluminum, and serves as a heat sink. 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).Method for producing an arrangement according to one of Claims 1 to 4, with the following steps: preparation of a carrier plate with integrally connected plate sections lying in planar configuration (US Pat. 11 . 12 ), Incorporation of linear material weakening areas ( 13 ) for forming a bending line between adjacent support plate sections (US Pat. 11 . 12 ), Gluing or otherwise applying a printed continuous circuit foil ( 2 ) on the lying in planar configuration carrier plate with on the individual carrier plate sections ( 11 . 12 ) lying on film areas ( 21 . 22 ) and the linear weakening areas ( 13 ) spanning film areas ( 23 ), Loading the printed circuit film with electrical components ( 3 ), while the composite of support plate ( 1 ) and printed circuit foil ( 2 ) is in a planar configuration, and bending the support plate sections ( 11 . 12 ) in the desired angular orientation after mounting with electrical components ( 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.Method according to claim 5, wherein the line-shaped weakening areas ( 13 ) by cutting or otherwise incorporating gutters ( 14 ) are made in the carrier plate side, on which the printed circuit film ( 2 ) is applied to stand remaining dilute wall sections ( 13 ).
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