DE20300626U1 - Leiterkarte, Anordnung aus Leiterkarte, Bauteil und/oder Kühlelement sowie Hochleistungs-LED-Anordnung - Google Patents

Leiterkarte, Anordnung aus Leiterkarte, Bauteil und/oder Kühlelement sowie Hochleistungs-LED-Anordnung

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Description

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Leiterkarte, Anordnung aus Leiterkarte, Bauteil und/oder Kühlelement sowie
Hochleistungs-LED-Anordnung
Die Erfindung betrifft eine Leiterkarte, eine Anordnung aus Leiterkarte, Bauteil und/oder Kühlelement sowie eine Hochleistungs-LED-Anordnung .
Bei der industriellen Fertigung von elektronischen Schaltkreisen stellt sich regelmäßig die Aufgabe, Wärme erzeugende Bauteile günstig anzuordnen, sodass kein Hitzestau entsteht. Ein Hitzestau kann zum funktioneilen Versagen insbesondere von Halbleiterbauelementen und sogar dazu führen, dass sich Lötstellenkontakte lösen.
Um dies zu vermeiden, werden Leistungshalbleiter häufig auf spezielle Kühlsockel aufgebracht, über welche dann eine Wärmeableitung erfolgt. Dabei werden die Kühlsockel auf der Leiterkarte angeschlossen.
Übliche Leuchtdioden (LEDs) haben nur eine unkritische Wärmeleistung. Im Rahmen der zunelimenden Verwendung von LEDs in vielen Bereichen der Lichterzeugung sind jedoch Hochleistungs-LEDs entwickelt worden, die sowohl in der Lichtleistung als auch in der Wärmeleistung herkömmliche LEDs um ein Vielfaches übertreffen.
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Hochleistungs-LEDs wandeln ca. 20 % der aufgenommenen elektrischen Energie in Licht um, der Rest wird in Wärme umgesetzt. Dabei entsteht die Wärme direkt am Halbleiterchip der Hochleistungs-LED und muss von dort durch einen günstigen Aufbau möglichst schnell abgeführt werden. Hierzu haben Hochleistungs-LEDs in der Regel eine Kühlfläche, die an der der Hauptabstrahlrichtung des Lichts gegenüberliegenden Seite der LED angeordnet ist. Die LED selbst hat dabei eine im Wesentlichen zylindrische Form mit seitlich abgehenden Anschlusskontakten.
Wegen der großen entstehenden Wärme an der Kühlfläche der Hochleistungs-LED können Standard-Leiterkarten nicht schadlos verwendet werden. Auch die Verwendung der bei Leistungshalbleitern üblichem Kühlsockel ist nicht ohne weitere konstruktive Maßnahmen möglich, da sich die Kühlsockel vor allem zur Aufnahme von Bauteilen eignen, die nach unten gerichtete Anschlusskontakte haben. Außerdem ist eine solche Anordnung mit Kühlsockeln in der Praxis aus ästhetischen Gründen oft inakzeptabel.
Zur Aufnahme von Hochleistungs-LEDs kommt daher in der Regel eine Metallkern-Leiterkarte zum Einsatz. Diese besteht im Wesentlichen aus einer flächigen herkömmlichen Leiterkarte, die mit ihrer Unterseite auf eine dünne Aluminiumschicht aufgebracht ist, während die Oberseite der Leiterkarte mit Leiterbahnen aus Kupfer und gegebenenfalls weiteren elektronischen Bauteilen bestückt ist. Die Hochleistungs-LED wird mit ihrer Kühlfläche unmittelbar auf die Leiterkarte aufgesetzt und mit ihren seitlichen
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Anschlüssen an die Kupfer-Leiterbahnen angeschlossen. Wenn die Wärme, die an der Kühlfläche entsteht und dort punktförmig in die Leiterkarte eingebracht wird, diese durchdrungen hat, breitet sie sich im Aluminium flächig aus und sorgt für eine Kühlung der Schaltung.
Leider ist nach dieser Technik oft der Wärmeübergang von der LED zum Kühlelement nur unzureichend groß, sodass eine schnelle Alterung oder sogar die frühzeitige Zerstörung der Hochleistungs-LED zu beobachten ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kühlprinzip für Leiterkarten zu entwickeln, welches mit einfachen Mitteln die Schadensgefahr durch Hitzestau weitgehend reduzieren kann.
Diese Aufgabe löst in hervorragendem Maße eine Leiterkarte mit einer Oberseite und einer Unterseite, wobei die Oberseite einen Aufbaubereich aufweist, der zur Anordnung Wärme erzeugender Bauteile eingerichtet ist, und wobei die Leiterkarte an der Unterseite einen Kühlbereich aufweist, der zur Anordnung eines Kühlelements eingerichtet ist, wenn die Leiterkarte eine Wärmebrücke zwischen dem Aufbaubereich und dem Kühlbereich aufweist.
Dabei kann die Leiterkarte weiterhin aus herkömmlichen Werkstoffen und beispielsweise eine Epoxy- oder FR4-Leiterkarte sein. Als Wärmebrücke sei dann im Rahmen dieser Anmeldung jedweder Wärmeflussweg verstanden, welcher einen geringeren thermischen Widerstand hat als der Weg durch die
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herkömmliche Leiterkarte bzw. als der Weg durch eine Leiterkarte mit erfindungsgemäßen Wärmebrücke abseits der Wärmebrücke.
Dabei sind herkömmliche Leiterkarten solide Körper mit einer im Wesentlichen konstanten Dicke. Diese Dicke bestimmt in Verbindung mit den Werkstoffeigenschaften den thermischen Widerstand der Leiterkarte und somit auch den thermischen Widerstand, den die Wärme auf dem Weg vom Aufbaubereich an der Oberseite der Leiterkarte zum Kühlbereich an der Unterseite der Leiterkarte überwinden muss. Durch das Vorsehen einer Wärmebrücke wird ein erheblicher Anteil der erzeugten Wärme vom bisher üblichen Fluss durch die Leiterkarte abgezweigt und fließt über die Wärmebrücke direkt zum Kühlbereich. Die Wärmebrücke bildet somit eine Art thermischer Kurzschluss, der die eigentliche Leiterkarte entlastet, da nunmehr die Energie im wesentlichen über die Wärmebrücke zum Kühlbereich fließen kann. Der Wärmefluss zum Kühlelement, somit auch die flächige Wärmeverteilung im Kühlelement und in Konsequenz die Kühlleistung nehmen gegenüber Leiterkarten nach dem Stand der Technik erheblich zu.
Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Leiterkarte eine Ausnehmung, insbesondere ein Loch, aufweist. Bei Anordnung einer Ausnehmung an der Oberseite oder der Unterseite der Leiterkarte wird der Flussweg durch die Leiterkarte und bereits dadurch der Wärmewiderstand reduziert. Im entstehenden ausgenommenen Raum besteht zudem die Möglichkeit, ein zusätzliches wärmeleitendes Element konstruktiv vorzusehen. Ein derartiges
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wänneleitendes Element als Wännebrücke kann auch unabhängig von einer Ausnehmung vorteilhaft sein. Insbesondere bei Anordnung eines Lochs in der Leiterkarte kann eine Wännebrücke einfach installiert werden. Zudem kann ein Loch mit einfachen Mitteln, beispielsweise durch Stanzen einer herkömmlichen Leiterkarte, in derselben erzeugt werden.
Um einen großen Wärmefluss vom Aufbaubereich zum Kühlbereich sicherzustellen, kann außerdem zwischen der Ausnehmung und dem Kühlbereich ein Wärmemittler angeordnet sein, der einen Flächenkontakt bildet. Für einen hohen Wärmefluss zum Kühlbereich müssen sowohl das Wärme erzeugende Bauteil als auch das Kühlelement an die Wännebriicke möglichst bündig anschließen. Hierzu kann ein Wärmemittler dienen. Bei mikroskopischer Betrachtung liegen zwei feste Baukörper immer nur an wenigen, im schlechtesten Fall nur an drei Punkten aneinander an. Dies begrenzt erheblich den Wärmeübergang zwischen den beiden Körpern. Der überwiegende Teil auch scheinbar anliegender Flächen ist durch ein dünnes Luftpolster getrennt und somit thermisch isoliert. Die Funktion eines Wännemittlers erfüllen daher insbesondere weiche Stoffe, die sich beispielsweise an ein Wärme erzeugendes Bauteil und/oder das Kühlelement flächig anlegen lassen, sodass ein guter Wärmeübergang stattfindet.
Dabei kann je nach Ausgestaltung des Wärmemittlers bereits eine flächige Ausbreitung der Wärme in dem Wärmemittler erfolgen, bevor sich die Wärme im Kühlelement noch stärker flächig verteilt.
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Mit großem Vorteil kann der Wärmemittler beispielsweise ein Kleber sein, der auf einem Träger im Bereich der Wärmebrücke vorgesehen ist. Ein Kleber kann in hohem Maße flächig mit einem angedrückten Körper zusammenwirken, beispielsweise mit einem Wärme erzeugenden Bauteil, mit einem Kühlkörper und/oder mit einem Träger, wie beispielweise eine Folie, Membran oder ähnliches.
Dabei kann bevorzugt an den Träger direkt ein Kühlelement und/oder ein Wärme erzeugendes Bauteil angeklebt sein. Hierdurch wird auch bei Vorhandensein eines Trägers - und somit eines weiteren Bauteils - ein guter Wärmefluss zum Kühlbereich gewährleistet.
Es versteht sich, dass insbesondere jeder hochwärmeleitende Kleber auf die beschriebene Weise als Wärmemittler fungieren kann. Unter einem Wärmemittler wird dabei ebenfalls insbesondere ein Werkstoff verstanden, welcher vorzugsweise eine höhere Wärmeleitfälligkeit als das Baumaterial der Leiterkarte, zumindest aber als Luft, hat.
Dabei ist es bevorzugt, wenn der Wärmemittler eine Klebefolie ist. Auf eine Klebefolie treffen die genannten vorteilhaften Eignungen eines Klebers uneingeschränkt zu. Zudem ermöglicht eine Klebefolie aber auch eine günstige Fertigung: so kann die Klebefolie einfach an die Unterseite einer Leiterkarte geklebt werden und an der Unterseite der Klebefolie beispielsweise ein flächiger Aluminium-Kühlkörper angeklebt werden. Die Wärme eine Bauteils, welches an der Wärmebrücke angeordnet ist, kann so über die Wämiebrücke zum Wärmemittler und von dort zum Kühlelement
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fließen. Auch ist eine Klebefolie nicht auf einen weiteren Träger angewiesen, sodass sie Ausnehmungen in der Leiterkarte, insbesondere Löcher, einfacher überbrücken kann als ein viskoser Klebstoff.
Aus den genannten Gründen ist insbesondere auch eine Anordnung aus einer Leiterkarte in einer der beschriebenen erfindungsgemäßen Ausfuhrungen und einem im Betrieb Wärme erzeugenden Bauteil, welches im Aufbaubereich angeschlossen ist, vorteilhaft, wenn die Wärmebrücke zwischen dem Bauteil und dem Kühlbereich liegt. Hierunter wird verstanden, dass die Wärmebrücke eine Führung der Wärmeenergie vom Bauteil zum Kühlbereich bewirken kann. Hierzu muss die Wärmebrücke nicht notwendigerweise auf direktem geometrischem Weg zwischen den beiden verlaufen, obwohl dies in den meisten Fällen vorteilhaft ist.
Es sei hierbei betont, dass es ebenso vorteilhaft sein kann, wenn auf den Wärmemittler verzichtet wird, der Wärmefluss zwischen dem Bauteil und dem Element aber auf andere Weise konstruktiv gewährleistet ist. So kann insbesondere ein guter direkter Kontakt zwischen dem Bauteil und dem Kühlelement vorliegen oder diese beiden sogar einstückig ausgeführt sein, ohne vom grundlegenden Erfindungsgedanken abzuweichen, wenn sich der Wanne erzeugende Teil des Bauteils im Wesentlichen auf einer anderen Seite der Leiterkarte befindet als der kühlende Teil.
Aber auch in einer Anordnung aus einer Leiterkarte und einem im Kühlbereich angeordneten Kühlelement, bei dem die Wärmebrücke zwischen dem Kühlelement und dem Aufbaubereich liegt, ist der
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grundlegende Erfindungsgedanke verwirklicht. So kann bei einer solchen Anordnung einfach ein Wanne erzeugendes Bauteil im Aufbaubereich angeschlossen werden, und dieses profitiert unmittelbar von der Wärmeableitung über die Wärmebrücke.
Es versteht sich, dass auch eine Anordnung aus einer Leiterkarte, einem Kühlelement und einem Wärme erzeugenden Bauteil, welches im Aufbaubereich der Leiterkarte angeschlossen ist, eine Ausfuhrungsvariante der Erfindung ist, wenn beispielsweise das Wärme erzeugende Bauteil durch ein Loch in der Leiterkarte mit einem Wärmemittler zusammenwirkt, welcher an der Unterseite der Leiterkarte angeordnet ist und diese mit einem Kühlelement kraftschlüssig verbindet. Die Wärmeableitung erfolgt so direkt vom Bauteil über den Wärmemittler auf die andere Seite der Leiterkarte.
Mit Blick auf die spezielle Problematik bei Hochleistungs-LEDs wird jedoch vor Allem eine Anordnung aus einer Leiterkarte, einer Hochleistungs-LED und einem Kühlelement vorgeschlagen, wobei die Hochleistungs-LED an Leiterbahnen im Aufbaubereich der Leiterkarte angeschlossen ist und durch ein Loch in der Leiterkarte mit ihrer Kühlfläche auf eine Wärme mittelnde, beidseitig klebende Folie geklebt ist, welche an der Unterseite der Leiterkarte angeordnet ist und diese mit einem Külilelement kraftschlüssig verbindet. Bei dieser effektiven Wärmeableitung wird ohne ästhetische Einbußen die Lebenserwartung der Hochleistungs-LED deutlich erhöht.
Bei Praxistests hierzu hat sich unter Anderem ein sehr einfacher Aufbau bewährt, bei dem eine Hochleistungs-LED in einem Loch in einer 200 &mgr;&eegr;&igr;
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dicken Epoxy- oder FR4-Leiterkarte angeordnet ist und mit ihrer Kühlfläche auf eine hochwärmeleitende doppelseitige Klebefolie mit einer Dicke von 40 bis 50 &mgr;&eegr;&igr; aufgeklebt ist. Unter der Klebefolie kann dann ein flächiges Aluminium-Kühlelement angebracht werden.
Es ist jedoch auch unabhängig von dem Vorhandensein oder der konkreten Ausgestaltung einer Leiterkarte bevorzugt, wenn eine Hochleistungs-LED mit Gehäuse auf einem Wärmemittler angeordnet ist, welcher seinerseits auf einem Kühlelement angeordnet ist. Auf einer Leiterkarte kann eine solche Anordnung unter Anderem durch ein Loch in der Leiterkarte oder durch Anordnung am Rand oder neben dem Rand einer Leiterkarte erzeugt werden. Aber auch vergleichbare Systeme, .bei denen über einen Wärmemittler die Wärmeenergie flächig von der Kühlfläche eines Hochleistungs-LED-Gehäuses abgenommen und flächig an ein Külilelement geführt wird, lösen erfindungsgemäß die Aufgabe der Wärmeableitung.
Hierbei ist die Kühlfläche in der Regel Teil der Oberfläche eines Gehäuses, in welchem nur eine elektrische Durchführung - im Verlauf welcher der Halbleiter liegt - und keine Verzweigung oder Schaltung angeordnet ist. Außerdem umfasst das Gehäuse in der Regel einen die Kühlfläche aufweisenden, massiven Wärmeabfuhrkörper, auf dem der Halbleiterchip in einem Lot oder Ähnlichem liegt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung weiter erläutert. Hierbei zeigen
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Figur 1 schematisch einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Leiterkarte mit einer angeschlossenen Hochleistungs-LED,
Figur 2 in einer perspektivischen, halb geschnittenen Darstellung den typischen Aufbau einer Hochleistungs-LED,
Figur 3 in einer fotografischen Darstellung mit einer Leiterkarte erfindungsgemäß verbaute Hochleistungs-LEDs auf einem Kühlkörper mit Kühllamellen und
Figur 4 in einer fotografischen Darstellung die Anordnung aus Figur 3 unter einem anderen Blickwinkel.
In einer Anordnung 1 in Figur 1 sind auf einer Leiterkarte 2 Leiterbahnen 3, 4 in herkömmlicher Weise angeordnet. Üblicherweise kann die Leiterkarte 2 aus ca. 200 &mgr;&eegr;&igr; dickem Epoxy- oder FR4-Material bestehen, während die Leiterbahnen 3, 4 aus Kupfer sind und eine Dicke von ca. 35 &mgr;&pgr;&igr; haben. Die Leiterbahnen 3, 4 können zum Anschluss beliebiger elektronischer Bauteile verwendet werden.
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In der erfindungsgemäßen Anordnung 1 ist an die Leiterbahnen 3, 4 eine Hochleistungs-LED 5 angeschlossen. Diese emmitiert im Betrieb entlang einer Leuchtrichtung 6 Licht, während eine große Menge Wärmeenergie insbesondere an einer Kühlfläche 7 anfällt. Durch Vorsehen eines Lochs 8 in der Leiterkarte 2 reicht die Kühlfläche 7 durch die Leiterkarte 2 hindurch und ist auf eine doppelseitige hochwärmeleitende Klebefolie 9 flächig aufgeklebt. Die Klebefolie 9 ist ihrerseits an einer Unterseite 10 der
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Leiterkarte flächig angeklebt und vermag so auch ein Külilelement 11 aus Aluminium sicher zu halten.
Im Betrieb geht Wärme von der Kühlfläche 7 insbesondere in die als Wärmemittler fungierende Klebefolie 9 über und durchdringt diese in einem großen Wärmefluss, um sich im Kühlelement 11 großflächig zu verteilen, was eine gute Kühlleistung und insbesondere ein sclinelles Abfließen der unerwünschten Wärme von einer Oberseite 12 der Leiterkarte 2 gewährleistet.
Die in Figur 2 dargestellte Hochleistungs-LED 20 zeigt die konstruktive Lösung nach dem Stand der Technik, durch die eine gute Abfuhrung entstellender Wärme von einem Halbleiterchip 21 zu einer Kühlfläche 22 bewirkt wird. Während Licht durch eine Kunststofflinse 23 im Wesentlichen entlang einer Strahlungsrichtung 24 emmitiert wird, liegt der Wärme erzeugende Halbleiterchip 21 in einer Silikonkapsel 25 unmittelbar auf einem Lot 26. Das Lot 26 ist unmittelbar auf einem massiven Wärmeabfuhrkörper 27 angeordnet, der unten mit der Kühlfläche 22 abschließt.
Innerhalb der Hochleistungs-LED 20 wird der elektrische Strom durch Golddrähte 28 geführt, die sehr wärmeresistent sind.
Die Anordnung 40 in Figur 3 bzw. Figur 4 ist eine praktische Umsetzung des Erfindungsgedankens. Auf einer flächigen Leiterkarte 41 mit Leiterbahnen (exemplarisch beziffert mit 42), die elektronische Bauelemente
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verbinden, sind sechs Hochleistungs-LEDs 43, 44, 45, 46, 47, 48 nach dem in Figur 1 gezeigten Prinzip angeschlossen. Dabei sind in der Leiterkarte Löcher (exemplarisch beziffert mit 49) vorgesehen, durch welche die Hochleistungs-LEDs 43, 44, 45, 46, 47, 48 mit jeweiligen Kühlflächen auf eine beidseitig klebende hochwärmeleitende Folie (durch die Leiterkarte 41 verdeckt) aufgeklebt sind. Auf der anderen Seite der Klebefolie ist ein Aluminium-Kühlelement 50 angeklebt, über welches von den Hochleistungs-LEDs 43, 44, 45, 46, 47, 48 erzeugte Wanne nach Mittlung durch die Klebefolie gut abfließen kann, sodass im für die elektronischen Bauteile vorgesehenen Aufbaubereich auf der Leiterkarte 41 möglichst wenig Wärme gestaut wird.

Claims (12)

1. Leiterkarte mit einer Oberseite und einer Unterseite, wobei die Oberseite einen Aufbaubereich aufweist, der zur Anordnung Wärme erzeugender Bauteile eingerichtet ist, und wobei die Leiterkarte an der Unterseite einen Kühlbereich aufweist, der zur Anordnung eines Kühlelements eingerichtet ist, gekennzeichnet durch eine Wärmebrücke (8, 9) zwischen dem Aufbaubereich (12) und dem Kühlbereich (11).
2. Leiterkarte nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausnehmung (8), insbesondere ein Loch.
3. Leiterkarte nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen zwischen der Ausnehmung (8) und dem Kühlbereich (11) angeordneten, einen Flächenkontakt bildenden Wärmemittler (9).
4. Leiterkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmemittler ein Kleber ist, der auf einem Träger im Bereich der Wärmebrücke vorgesehen ist.
5. Leiterkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Träger ein Kühlelement und/oder ein Wärme erzeugendes Bauteil geklebt ist.
6. Leiterkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmemittler eine Klebefolie ist.
7. Anordnung aus einer Leiterkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem im Betrieb Wärme erzeugenden Bauteil, welches im Aufbaubereich angeschlossen ist, gekennzeichnet durch eine Wärmebrücke (8, 9) zwischen dem Bauteil (5) und dem Kühlbereich (11).
8. Anordnung aus einer Leiterkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Kühlelement, welches im Kühlbereich angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Wärmebrücke (8, 9) zwischen dem Kühlelement (11) und dem Aufbaubereich (12).
9. Anordnung aus einer Leiterkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, einem Wärme erzeugenden Bauteil und einem Kühlelement, wobei das Wärme erzeugende Bauteil im Aufbaubereich der Leiterkarte angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärme erzeugende Bauteil (5) durch ein Loch (8) in der Leiterkarte (2) mit einem Wärmemittler (9) zusammenwirkt, welcher an der Unterseite (10) der Leiterkarte (2) angeordnet ist und diese mit einem Kühlelement (11) kraftschlüssig verbindet.
10. Anordnung aus einer Leiterkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, einer Hochleistungs-LED und einem Kühlelement, wobei die Hochleistungs-LED an Leiterbahnen im Aufbaubereich der Leiterkarte angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochleistungs-LED (5) durch ein Loch (8) in der Leiterkarte (2) mit ihrer Kühlfläche (7) auf eine Wänne mittelnde, beidseitig klebende Folie (9) geklebt ist, welche an der Unterseite (10) der Leiterkarte (2) angeordnet ist und diese mit einem Kühlelement (11) kraftschlüssig verbindet.
11. Leiterkarte oder Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmemittler (9) zwischen 20 und 70 µm, insbesondere zwischen 40 und 50 µm, dick ist.
12. Anordnung aus einer Hochleistungs-LED mit Gehäuse auf einem Wärmemittler, welcher seinerseits auf einem Kühlelement angeordnet ist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004016847A1 (de) * 2004-04-07 2005-12-22 P.M.C. Projekt Management Consult Gmbh Leuchtdiodenanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung
EP2131101A1 (de) 2008-06-02 2009-12-09 odelo GmbH Leuchte
DE10351934B4 (de) * 2003-11-07 2017-07-13 Tridonic Jennersdorf Gmbh Leuchtdioden-Anordnung mit wärmeabführender Platine

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4030532A1 (de) 1990-09-27 1992-04-02 Bosch Gmbh Robert In hybridtechnik aufgebaute mehrlagenschaltung und verfahren zu deren herstellung
DE4326506A1 (de) 1993-08-06 1995-02-09 Bosch Gmbh Robert Elektrisches Gerät, insbesondere Schalt- oder Steuergerät für Kraftfahrzeuge
DE19805492C2 (de) 1998-02-11 1999-12-02 Siemens Ag Leiterplatte
DE19859739A1 (de) 1998-12-23 2000-07-06 Bosch Gmbh Robert Kühlvorrichtung, insbesondere zur Verwendung in einem elektronischen Steuergerät
DE19919781A1 (de) 1999-04-30 2000-11-09 Wuerth Elektronik Gmbh Leiterplatte und Verfahren zu ihrer Anbringung
DE19949429A1 (de) 1999-10-13 2001-05-23 Daimler Chrysler Ag Durchkontaktierte Leiterplatte mit Leiterplattenbohrung
DE10117890A1 (de) 2001-04-10 2002-10-24 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Herstellen eines strahlungsempfangenden und/oder emittierenden Halbleiterbauelements und strahlungsempfangendes und/oder -emittierendes Halbleiterbauelement

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4030532A1 (de) 1990-09-27 1992-04-02 Bosch Gmbh Robert In hybridtechnik aufgebaute mehrlagenschaltung und verfahren zu deren herstellung
DE4326506A1 (de) 1993-08-06 1995-02-09 Bosch Gmbh Robert Elektrisches Gerät, insbesondere Schalt- oder Steuergerät für Kraftfahrzeuge
DE19805492C2 (de) 1998-02-11 1999-12-02 Siemens Ag Leiterplatte
DE19859739A1 (de) 1998-12-23 2000-07-06 Bosch Gmbh Robert Kühlvorrichtung, insbesondere zur Verwendung in einem elektronischen Steuergerät
DE19919781A1 (de) 1999-04-30 2000-11-09 Wuerth Elektronik Gmbh Leiterplatte und Verfahren zu ihrer Anbringung
DE19949429A1 (de) 1999-10-13 2001-05-23 Daimler Chrysler Ag Durchkontaktierte Leiterplatte mit Leiterplattenbohrung
DE10117890A1 (de) 2001-04-10 2002-10-24 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Herstellen eines strahlungsempfangenden und/oder emittierenden Halbleiterbauelements und strahlungsempfangendes und/oder -emittierendes Halbleiterbauelement

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Bond-Ply 100, Datenblatt der Fa. The Bergquist Company, North American Headquarters, Chanhassen, MN 55317, PDS-0602-001-01, Rev.01

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10351934B4 (de) * 2003-11-07 2017-07-13 Tridonic Jennersdorf Gmbh Leuchtdioden-Anordnung mit wärmeabführender Platine
DE102004016847A1 (de) * 2004-04-07 2005-12-22 P.M.C. Projekt Management Consult Gmbh Leuchtdiodenanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung
EP2131101A1 (de) 2008-06-02 2009-12-09 odelo GmbH Leuchte

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