WO2016094913A1 - Verfahren zur herstellung eines schaltungsträgers und schaltungsträger - Google Patents

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WO2016094913A1
WO2016094913A1 PCT/AT2015/000158 AT2015000158W WO2016094913A1 WO 2016094913 A1 WO2016094913 A1 WO 2016094913A1 AT 2015000158 W AT2015000158 W AT 2015000158W WO 2016094913 A1 WO2016094913 A1 WO 2016094913A1
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led
light
circuit
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Robert REHRL
Andreas KARCH
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A.B. Mikroelektronik Gesellschaft Mit Beschränkter Haftung
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    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341—Surface mounted components

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a circuit carrier having the features of the preamble of claim 1 and to a circuit carrier having the features of the preamble of claim 17.
  • LED light-emitting diodes
  • LED components For the realization of light-optical applications based on light-emitting diodes (LED) or LED components, a high-precision alignment or referencing of optical systems (eg reflectors) to the LED components is necessary. Examples are headlights, daytime running lights, turn signals or cornering lights of motor vehicles whose light sources are LED.
  • SMD-LED surface-mounted LEDs
  • the final position of the LED is produced in relation to existing reference holes of the circuit carrier, which can be formed as through holes or oblong holes
  • the mechanical alignment points for the optical systems have hitherto been present as holes in the holes or similar cut-outs in the circuit carrier, which means that these mechanical alignment points are subject to the following limitations:
  • the circuit carrier must be suitable for the production of holes
  • the reference system of the optical system corresponding to the holes must always be positive (pins, noses, bolts or similar).
  • the object of the invention is to provide a generic method, with which an improved alignment of the optical systems to the LED components, in particular a higher accuracy in positioning and assembly of the optical Systems on circuit boards, can be achieved and the provision of a suitably populated circuit substrate.
  • the position of a light-emitting region of the at least one LED mounted on the circuit carrier is optically detected on the circuit carrier, wherein at least one mounting device for positioning and / or fixing an optical system for the at least one LED as a function of the detected position of the light-emitting portion of the at least one LED is mounted.
  • at least one LED is first mounted on the circuit carrier. Thereafter, the position of a light-emitting region of the at least one LED mounted on the circuit carrier is optically detected. Depending on the detected position of the light-emitting area of the at least one LED, a mounting device for positioning and / or fixing an optical system is then mounted on the circuit carrier.
  • the at least one LED may, for example, be a conventional LED or a laser diode, which may each be designed as a surface-mounted LED (SMD LED).
  • SMD LED surface-mounted LED
  • the optical system can be designed, for example, as a conversion lens or as a reflector.
  • the mounting device forms a mechanical reference point or mechanical alignment point for the optical system and can be formed as a so-called molded part, which protrudes from the circuit board and corresponds with a corresponding device on the optical system, so that the optical system aligned by means of the mounting device and / or or can be connected directly to the mounting device.
  • the mounting device can be used together with the corresponding device on the optical system, for example as Locking connection, snap connection, screw or other form-fitting connection may be formed.
  • the mounting device is aligned and mounted on the circuit carrier as a function of the light-emitting region of the LED already mounted on the circuit carrier, improved alignment of the optical system with the LED can be achieved. In particular, this also achieves an improved beam path of the light emitted by the LED.
  • By mounting the at least one mounting device for the optical system as a function of the position of the light-emitting region of the at least one LED it is also possible to eliminate those inaccuracies which are due to tolerances in the circuit carrier and in the LED components. As a result, tolerances in the positioning of the mounting device with respect to the light-emitting region of the LED of less than +/- 100 ⁇ can be achieved. Tests by the applicant have shown that even tolerances of less than / equal to +/- 50 pm can be achieved.
  • the proposed method it is possible by the proposed method to largely or even completely turn off the component immanent tolerances of the circuit carrier and LED.
  • the achievable tolerances in the proposed method are essentially limited only by the precision of the detection method used for the light-emitting region of the LED and the geometric shape of the mounting device.
  • a sufficiently precise detection method can be selected independently of the structure of the LED and of the circuit carrier, thereby achieving the realization of the tolerances prescribed in the project.
  • the larger tolerances of cheaper and simpler components can be compensated for by the use of a more precise detection method.
  • a more precise detection method can be achieved, for example, by using a more accurate optical camera.
  • the detection of the light-emitting region of the at least one LED can be effected, for example, by the use of an optical camera which recognizes the characteristic contour of the light-emitting region. It can preferably be provided that the at least one mounting device for mounting on the circuit carrier is positioned and aligned in dependence on the detected position of the light-emitting region of the at least one LED relative to the circuit carrier.
  • the shape of the at least one mounting device is optically detected, preferably measured, wherein the at least one mounting device for mounting on the circuit carrier is positioned and aligned relative to the circuit carrier as a function of the detected shape.
  • the shape, shape or geometry of the example designed as a molded part mounting device is detected and / or measured, the orientation or orientation and positioning of the mounting device is dependent on their shape, shape or geometry.
  • the at least one mounting device is formed at least in one piece, preferably in several parts. It can be provided that the at least one mounting device comprises a first molded part and a second molded part, wherein the first molded part is mounted on the circuit board and the second molded part attached to the first molded part, preferably glued, is. As a result, in particular additional Z tolerances of the structure can be compensated.
  • a particular embodiment provides that the position of the light-emitting region in all three dimensions (X, Y, Z) and / or the angular position of the light-emitting region relative to a rotation axis is determined perpendicular to the plane of the circuit carrier.
  • a particularly accurate alignment and positioning of the mounting device can be achieved.
  • the assembly of the at least one mounting device takes place on the circuit carrier as a function of the position of the center and / or at least one edge of the light-emitting region of the at least one LED mounted on the circuit carrier. This allows a particularly advantageous orientation and arrangement of the Usually be achieved in the beam path of the LED arranged optical system.
  • the detection of the position of the light-emitting region can thereby become more robust by illuminating the at least one LED with a light source adapted to the wavelength of the LED spectrum. Thereby, the contrast between the light-emitting area and the remaining area of the LED can be increased.
  • the adjusted wavelength may be, for example, in a range of 400 nm to 500 nm, preferably in a range of 420 nm to 490 nm.
  • a first assembly method it can be provided that, for mounting the at least one mounting device on the circuit carrier, silver sintered material is arranged on the at least one mounting device and the at least one mounting device is sintered, preferably at and / or by pressing the at least one mounting device onto the circuit carrier.
  • the circuit carrier to be equipped and / or the mounting device is / are brought to a temperature at which the sintered material is sintered during and by the pressing of the mounting device provided with sintered material.
  • the particle size of the silver sintered material should be less than about 100 nm, preferably less than about 60 nm. This achieves sintering within a contact time of less than 1 to 5 seconds after the start of pressing.
  • a sintered material having a particle size in a range of about 20 nm to about 40 nm may be used.
  • Silver sintered material in the desired particle size can be purchased from different suppliers.
  • the arranging of the silver sintered material on the mounting device can be carried out, for example, by applying a paste of silver sintered material and a suitable organic release agent to the mounting device.
  • the application of the paste can take place, for example, by immersing the mounting device in a prepared depot of paste.
  • the silver sintered material may be applied to the mounting device by a "transfer film” (DTF), in which case the silver sintered material is in film form, and such films may be commercially obtained.
  • DTF transfer film
  • a - preferably activated by UV light - adhesive is applied to the circuit carrier, wherein after positioning of the at least one mounting device on the circuit substrate of the adhesive is at least partially cured, preferably by a UV light source.
  • adhesive is a UV-curable adhesive used.
  • the at least partial curing of the adhesive can take place by exposure to UV light.
  • a hybrid adhesive is used, which is UV and temperature-curable. This can be post-baked in the oven during soldering.
  • an individual illumination of each individual mounting device can take place.
  • simultaneous illumination of all mounting devices e.g. through a flat UV light source.
  • the at least one LED oriented at one or more reference points of Circuit carrier is mounted on the circuit board.
  • the position of the light-emitting region of the at least one LED is optically detected before the at least one LED is mounted on the circuit carrier, and the at least one LED is mounted on the circuit carrier as a function of the detected position of the light-emitting region of the at least one LED , This can be turned off when placing the LED on the circuit board those inaccuracies, which go back to tolerances in the LED device and the circuit board.
  • tolerances in the positioning of the LED on the circuit carrier of less than +/- 100 ⁇ can be achieved. Applicant's experiments have shown that even tolerances of less than or equal to +/- 50 ⁇ m can be achieved.
  • the circuit carrier comprises a carrier plate, wherein the at least one LED is mounted on the carrier plate. It can be provided that the at least one mounting device is mounted on the support plate. In this case, therefore, both the LED and the mounting device is mounted on the support plate.
  • the circuit carrier comprises a heat sink, wherein the at least one mounting device is mounted on the heat sink.
  • a circuit carrier it is provided that at least one mounting device for positioning and / or fixing an optical system for the at least one LED is arranged on the circuit carrier, the at least one mounting device being aligned with a light-emitting region of the at least one LED.
  • the at least one mounting device is aligned at a center and / or at least one edge of the light-emitting region of the at least one LED.
  • the at least one mounting device forms a projection of the circuit carrier, which preferably extends at least in sections substantially perpendicular to a surface of the circuit carrier.
  • the at least one mounting device is formed at least in one piece, preferably in several parts.
  • the at least one mounting device is silver-sintered.
  • the at least one mounting device is adhesively bonded to the circuit carrier by an adhesive, wherein preferably the at least one mounting device is additionally soldered to the circuit carrier by a reflow soldering method.
  • the circuit carrier comprises a carrier plate, wherein the at least one LED is arranged on the carrier plate. It can be provided that the at least one mounting device is arranged on the support plate.
  • the circuit carrier comprises a heat sink or at least one carrier plate of the circuit carrier is arranged on a heat sink, wherein the at least one mounting device is arranged on the heat sink.
  • the invention may, for. B. are used in circuit boards, which are used for headlights, daytime running lights, turn signals or cornering lights of motor vehicles whose light sources are LED.
  • FIG. 1 shows a proposed circuit carrier with arranged thereon
  • Fig. 2 shows the circuit carrier according to Figure 1 with optical arranged thereon
  • FIG. 3 is a side view of Figure 2
  • 4 shows a further proposed circuit carrier comprising a heat sink on which mounting devices for positioning and / or fixing an optical system are arranged in a perspective view
  • Fig. 5 shows the circuit carrier according to Figure 4 with optical arranged thereon
  • FIG. 6 is a side view of Figure 5.
  • FIG. 1 shows a circuit carrier 1 comprising a carrier plate 6.
  • the circuit carrier 1 or its carrier plate 6 has electrically conductive surfaces 10 which are insulated from one another by isolation regions.
  • five surface-mounted LEDs 2 are arranged in this example, which are connected according to the desired operation of the circuit substrate 1 with the corresponding electrically conductive surfaces 10.
  • Each of the LEDs 2 has a light emitting area 3.
  • the respective position of the light-emitting region 3 of an LED 2 was optically detected and the respective LED 2 was mounted on the circuit carrier 1 as a function of the detected position of the light-emitting region 3, for example by attaching it to the circuit carrier 1 , in this representation, however, not apparent, reference point.
  • two mounting devices 4 for positioning and / or fixing an optical system 5 in the form of a reflector were attached to the circuit carrier 1.
  • the assembly of the mounting devices 4 on the circuit substrate 1 was carried out as a function of the optically detected positions of the light emitting areas 3 of the LEDs 2.
  • Each of the mounting devices 4 has in this example a recess 8, in the corresponding pins 9 can be introduced to the optical system 5 for positioning and mounting of the optical system 5, indicated by dash-dotted connecting lines between the pins 9 and the recesses eighth
  • FIG. 2 shows the circuit carrier 1 according to FIG. 1 with optical system 5 arranged thereon
  • FIG. 3 shows a side view of the illustration according to FIG. 2.
  • the pins 9 are arranged on the optical system 5 are introduced into the recesses 8 of the mounting devices 4, whereby an optimized with respect to the light emitting areas 3 of the LEDs 2 positioning and attachment of the optical system 5 was carried out.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a proposed circuit carrier 1 in a perspective view, the circuit carrier 1 in this example comprising a carrier plate 6 and a heat sink 7.
  • the circuit carrier 1 with LEDs 2 arranged thereon is fastened to the heat sink 7.
  • each of the mounting devices 4 comprises in this example a first mold part 4a and a second mold part 4b.
  • the respective first molded part 4a is mounted on the circuit substrate 1 or its heat sink 7 and the respective second molded part 4b is attached to the first molded part 4a, for example glued.
  • the second mold parts 4b in turn, have recesses 8 into which pins 9 attached to the optical system 5 can be inserted for positioning and / or fixing of the optical system 5.
  • FIG. 5 shows the circuit carrier 1 according to FIG. 4 with the optical system 5 attached thereto in a perspective view
  • FIG. 6 shows a side view of this illustration.
  • the pins 9 of the optical system 5 are inserted into the recesses 8 in the second mold parts 4b, and thus the optical system 5 is optimally aligned and fixed with respect to the light emitting areas 3 of the LEDs 2.
  • Z-tolerances of the carrier plate 6 and their mounting on the heat sink 7 can be compensated by the mold parts 4a, 4b in particular.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schaltungsträgers (1), wobei wenigstens eine Leuchtdiode (LED), insbesondere eine oberflächenmontierte LED (2), am Schaltungsträger (1) montiert wird, wobei die Position eines lichtemittierenden Bereichs (3) der wenigstens einen am Schaltungsträger (1) montierten LED (2) auf dem Schaltungsträger (1) optisch detektiert wird, wobei am Schaltungsträger (1) wenigstens eine Montagevorrichtung (4) zur Positionierung und/oder Befestigung eines optischen Systems (5) für die wenigstens eine LED (2) in Abhängigkeit von der detektierten Position des lichtemittierenden Bereichs (3) der wenigstens einen LED (2) montiert wird und einen derartigen Schaltungsträger (1).

Description

Verfahren zur Herstellung eines Schaltungsträgers
und Schaltungsträger Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schaltungsträgers mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und einen Schaltungsträger mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 17.
Zur Realisierung licht-optischer Anwendungen auf Basis von Leuchtioden (LED) bzw. LED-Bauelementen ist eine hochpräzise Ausrichtung bzw. Referenzierung von optischen Systemen (z. B. Reflektoren) zu den LED-Bauelementen notwendig. Beispiele sind Frontscheinwerfer, Tagfahrlichter, Blinker oder Kurvenlichter von Kraftfahrzeugen, deren Lichtquellen LED sind. Bei der Herstellung eines gattungsgemäßen Schaltungsträgers werden beispielsweise oberflächenmontierte LED (SMD-LED) auf dem Schaltungsträger platziert und anschließend z.B. im an sich bekannten„Reflow"-Verfahren verlötet. Hierbei wird die finale Position der LED in Relation zu vorhandenen Referenzlöchern des Schaltungsträgers hergestellt, die als Durchgangslöcher oder Langlöcher ausgebildet sein können. Diese Referenzlöcher dienen in weiterer Folge auch als mechanische Ausrichtpunkte für die ebenfalls am Schaltungsträger anzubringenden optischen Systeme. Die mechanischen Ausrichtpunkte für die optischen Systeme sind hierbei bisher als Löcherdurchbrüche oder ähnliche freigestellte Strukturen im Schaltungsträger vorhanden. Diese mechanischen Ausrichtpunkte bedingen daher folgende Limitierungen:
- der Schaltungsträger muss für die Herstellung von Löchern geeignet sein;
- die Designfreiheit des elektrischen Layouts am Schaltungsträger wird durch das Vorhandensein der Löcher eingeschränkt;
- das mit den Löchern korrespondierende Referenzsystem des optischen Systems (z. B. Vorsatzlinse) muss immer positiv (Zapfen, Nasen, Bolzen o. ä.) sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren bereit zu stellen, mit dem eine verbesserte Ausrichtung der optischen Systeme zu den LED-Bauelementen, insbesondere eine höhere Genauigkeit bei Positionierung und Montage der optischen Systeme auf Schaltungsträgern, erzielt werden kann sowie die Bereitstellung eines entsprechend bestückten Schaltungsträgers.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen Schaltungsträger mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die Position eines lichtemittierenden Bereichs der wenigstens einen am Schaltungsträger montierten LED auf dem Schaltungsträger optisch detektiert wird, wobei am Schaltungsträger wenigstens eine Montagevorrichtung zur Positionierung und/oder Befestigung eines optischen Systems für die wenigstens eine LED in Abhängigkeit von der detektierten Position des lichtemittierenden Bereichs der wenigstens einen LED montiert wird. Mit anderen Worten wird beim vorgeschlagenen Verfahren zunächst wenigstens eine LED am Schaltungsträger montiert. Danach wird die Position eines lichtemittierenden Bereichs der wenigstens einen am Schaltungsträger montierten LED optisch detektiert. In Abhängigkeit von der detektierten Position des lichtemittierenden Bereichs der wenigstens einen LED wird danach eine Montagevorrichtung zur Positionierung und/oder Befestigung eines optischen Systems am Schaltungsträger montiert.
Bei der wenigstens einen LED kann es sich beispielsweise um eine herkömmliche LED oder eine Laserdiode handeln, die jeweils auch als oberflächenmontierte LED (SMD- LED) ausgebildet sein kann.
Das optische System kann beispielsweise als Vorsatzlinse oder als Reflektor ausgebildet sein.
Die Montagevorrichtung bildet einen mechanischen Referenzpunkt bzw. mechanischen Ausrichtpunkt für das optische System und kann als sogenanntes Formteil ausgebildet sein, der vom Schaltungsträger absteht und mit einer entsprechenden Vorrichtung am optischen System korrespondiert, sodass das optische System mit Hilfe der Montagevorrichtung ausgerichtet bzw. positioniert und/oder direkt mit der Montagevorrichtung verbunden werden kann. Die Montagevorrichtung kann zusammen mit der korrespondierenden Vorrichtung am optischen System beispielsweise als Rastverbindung, Schnappverbindung, Schraubverbindung oder sonstige formschlüssige Verbindung ausgebildet sein.
Dadurch, dass die Montagevorrichtung in Abhängigkeit des lichtemittierenden Bereichs der bereits am Schaltungsträger montierten LED ausgerichtet und am Schaltungsträger montiert wird, kann eine verbesserte Ausrichtung des optischen Systems zur LED erzielt werden. Damit wird insbesondere auch ein verbesserter Strahlengang des von der LED ausgestrahlten Lichts erreicht. Durch die Montage der wenigstens einen Montagevorrichtung für das optische System in Abhängigkeit der Position des lichtemittierenden Bereichs der wenigstens einen LED ist es darüber hinaus möglich, jene Ungenauigkeiten auszuschalten, welche auf Toleranzen im Schaltungsträger und in den LED-Bauelementen zurückgehen. Hierdurch können Toleranzen bei der Positionierung der Montagevorrichtung in Bezug auf den lichtemittierenden Bereich der LED von unter +/- 100 μηη erreicht werden. Versuche der Anmelderin haben gezeigt, dass sogar Toleranzen von kleiner/gleich +/- 50 pm erreichbar sind.
Mit anderen Worten ist es durch das vorgeschlagene Verfahren möglich, die bauteilimmanenten Toleranzen von Schaltungsträger und LED weitgehend oder sogar vollständig auszuschalten. D. h. die erreichbaren Toleranzen sind beim vorgeschlagenen Verfahren im Wesentlichen nur mehr durch die Präzision des verwendeten Detektionsverfahrens für den lichtemittierenden Bereich der LED und der geometrischen Form der Montagevorrichtung begrenzt. Je nach Projektanforderungen kann demnach unabhängig vom Aufbau der LED und des Schaltungsträgers ein hinreichend präzises Detektionsverfahren ausgewählt werden und dadurch die Realisierung der im Projekt vorgeschriebenen Toleranzen erreicht werden. Mit anderen Worten können die größeren Toleranzen billigerer und einfacherer Bauteile durch den Einsatz eines präziseren Detektionsverfahrens ausgeglichen werden. Ein präziseres Detektionsverfahren kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine genauere optische Kamera verwendet wird.
Die Detektion des lichtemittierenden Bereichs der wenigstens einen LED kann beispielsweise durch die Verwendung einer optischen Kamera erfolgen, welche die charakteristische Kontur des lichtemittierenden Bereichs erkennt. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Montagevorrichtung zur Montage am Schaltungsträger in Abhängigkeit von der detektierten Position des lichtemittierenden Bereichs der wenigstens einen LED relativ zum Schaltungsträger positioniert und ausgerichtet wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Form der wenigstens einen Montagevorrichtung optisch detektiert, vorzugsweise vermessen, wird, wobei die wenigstens eine Montagevorrichtung zur Montage am Schaltungsträger in Abhängigkeit von der erfassten Form relativ zum Schaltungsträger positioniert und ausgerichtet wird. Dabei wird also die Form, Gestalt oder Geometrie der beispielsweise als Formteil ausgebildeten Montagevorrichtung erfasst und/oder vermessen, wobei die Orientierung bzw. Ausrichtung und Positionierung der Montagevorrichtung abhängig von ihrer Form, Gestalt oder Geometrie erfolgt.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Montagevorrichtung wenigstens einteilig, vorzugsweise mehrteilig, ausgebildet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Montagevorrichtung ein erstes Formteil und ein zweites Formteil umfasst, wobei das erste Formteil am Schaltungsträger montiert wird und das zweite Formteil am ersten Formteil angebracht, vorzugsweise angeklebt, wird. Dadurch können insbesondere zusätzliche Z-Toleranzen des Aufbaues kompensiert werden.
Eine besondere Ausführungsvariante sieht vor, dass die Position des lichtemittierenden Bereichs in allen drei Dimensionen (X, Y, Z) und/oder die Winkellage des lichtemittierenden Bereichs relativ zu einer Drehachse rechtwinkelig zur Ebene des Schaltungsträgers bestimmt wird. Dadurch kann eine besonders genaue Ausrichtung und Positionierung der Montagevorrichtung erzielt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Montage der wenigstens einen Montagevorrichtung am Schaltungsträger in Abhängigkeit von der Position des Mittelpunkts und/oder wenigstens einer Kante des lichtemittierenden Bereichs der wenigstens einen am Schaltungsträger montierten LED erfolgt. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Ausrichtung und Anordnung des üblicherweise im Strahlengang der LED angeordneten optischen Systems erreicht werden.
Die Detektion der Position des lichtemittierenden Bereichs kann dadurch robuster werden, indem die wenigstens eine LED mit einer auf das LED-Spektrum angepassten Wellenlänge aufweisenden Lichtquelle beleuchtet wird. Dadurch kann der Kontrast zwischen dem lichtemittierenden Bereich und dem Restbereich der LED erhöht werden. Die angepasste Wellenlänge kann beispielsweise in einem Bereich von 400 nm bis 500 nm, vorzugsweise in einem Bereich von 420 nm bis 490 nm liegen.
Im Folgenden werden zwei Montageverfahren beschrieben, mit denen die Montagevorrichtungen am Schaltungsträger montiert werden können.
Gemäß einem ersten Montageverfahren kann vorgesehen sein, dass zur Montage der wenigstens einen Montagevorrichtung am Schaltungsträger Silber-Sintermaterial an der wenigstens einen Montagevorrichtung angeordnet und die wenigstens eine Montagevorrichtung - vorzugsweise bei und/oder durch Andrücken der wenigstens einen Montagevorrichtung auf den Schaltungsträger - gesintert wird. Bevorzugt wird bzw. werden dabei der zu bestückende Schaltungsträger und/oder die Montagevorrichtung auf eine Temperatur gebracht, bei welcher beim und durch das Andrücken der mit Sintermaterial versehenen Montagevorrichtung das Sintermaterial gesintert wird. Um eine ausreichend kurze Prozesszeit zu ermöglichen, sollte die Partikelgröße des Silber-Sintermaterials kleiner als etwa 100 nm, bevorzugt kleiner als etwa 60 nm sein. Dadurch wird ein Sintern innerhalb einer Kontaktzeit von weniger als 1 bis 5 Sekunden nach Beginn des Andrückens erreicht. Beispielsweise kann ein Sintermaterial mit einer Partikelgröße in einem Bereich von etwa 20 nm bis etwa 40 nm verwendet werden. Silber-Sintermaterial in der gewünschten Partikelgröße kann bei verschiedenen Anbietern erworben werden.
Das Anordnen des Silber-Sintermaterials auf der Montagevorrichtung kann beispielsweise durch Auftragen einer Paste aus Silber-Sintermaterial und einem geeigneten organischen Trennmittel auf die Montagevorrichtung erfolgen. Das Aufbringen der Paste kann beispielsweise durch Eintauchen der Montagevorrichtung in ein vorbereitetes Depot von Paste erfolgen. Alternativ kann das Silber-Sintermaterial durch einen„Die Transfer Film" (DTF) auf die Montagevorrichtung aufgebracht werden. In diesem Fall liegt das Silber-Sintermaterial in Filmform vor. Derartige Filme können kommerziell erworben werden.
Gemäß einem zweiten Montageverfahren kann vorgesehen sein, dass zur Montage der wenigstens einen Montagevorrichtung am Schaltungsträger ein - vorzugsweise durch UV-Licht aktivierbarer - Kleber auf den Schaltungsträger aufgebracht wird, wobei nach erfolgter Positionierung der wenigstens einen Montagevorrichtung am Schaltungsträger der Kleber zumindest teilweise ausgehärtet wird, vorzugsweise durch eine UV- Lichtquelle.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass vor der Positionierung der wenigstens einen Montagevorrichtung am Schaltungsträger Lötpaste auf den Schaltungsträger aufgebracht - vorzugsweise aufgedruckt - wird und nach der zumindest teilweisen Aushärtung des Klebers ein Reflow-Löten der Lötpaste erfolgt.
Durch den Einsatz des Klebers kann ein Schwimmen der Montagevorrichtung beim Reflow-Löten vermieden werden.
Besonders bevorzugt kommt als Kleber ein UV-härtbarer Kleber zum Einsatz. In diesem Fall kann das zumindest teilweise Aushärten des Klebers durch Belichtung mit UV-Licht erfolgen. Ganz besonders bevorzugt kommt ein Hybridkleber zum Einsatz, welcher UV- und Temperatur-härtbar ist. Dieser kann beim Löten im Ofen nachhärten.
Zum Aushärten des Klebers kann beispielsweise ein individuelles Beleuchten jeder einzelnen Montagevorrichtung erfolgen. Bevorzugt erfolgt aber zur Verringerung der Taktzeit ein gleichzeitiges Beleuchten aller Montagevorrichtungen, z.B. durch eine flächige UV-Lichtquelle.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine LED orientiert an einem oder mehreren Referenzpunkten des Schaltungsträgers am Schaltungsträger montiert wird. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass vor der Montage der wenigstens einen LED am Schaltungsträger die Position des lichtemittierenden Bereichs der wenigstens einen LED optisch detektiert wird und die wenigstens eine LED am Schaltungsträger in Abhängigkeit von der detektierten Position des lichtemittierenden Bereichs der wenigstens einen LED montiert wird. Dadurch können bei der Platzierung der LED auf dem Schaltungsträger jene Ungenauigkeiten ausgeschaltet werden, welche auf Toleranzen im LED-Bauelement und im Schaltungsträger zurückgehen. Hierdurch können Toleranzen bei der Positionierung der LED am Schaltungsträger von unter +/- 100 μιτι erreicht werden. Versuche der Anmelderin haben gezeigt, dass sogar Toleranzen von kleiner gleich +/- 50 Mm erreichbar sind.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Schaltungsträger eine Trägerplatte umfasst, wobei die wenigstens eine LED an der Trägerplatte montiert wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass auch die wenigstens eine Montagevorrichtung an der Trägerplatte montiert wird. Hierbei ist somit sowohl die LED als auch die Montagevorrichtung auf der Trägerplatte montiert.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Schaltungsträger einen Kühlkörper umfasst, wobei die wenigstens eine Montagevorrichtung am Kühlkörper montiert wird.
Bei einem erfindungsgemäßen Schaltungsträger ist vorgesehen, dass am Schaltungsträger wenigstens eine Montagevorrichtung zur Positionierung und/oder Befestigung eines optischen Systems für die wenigstens eine LED angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Montagevorrichtung an einem lichtemittierenden Bereich der wenigstens einen LED ausgerichtet ist.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Montagevorrichtung an einem Mittelpunkt und/oder an wenigstens einer Kante des lichtemittierenden Bereichs der wenigstens einen LED ausgerichtet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Montagevorrichtung einen Vorsprung des Schaltungsträgers bildet, der sich vorzugsweise zumindest abschnittsweise im Wesentlichen senkrecht zu einer Oberfläche des Schaltungsträgers erstreckt. Gemäß einer weiteren Ausführung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Montagevorrichtung wenigstens einteilig, vorzugsweise mehrteilig, ausgebildet ist. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Montagevorrichtung silbergesintert ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Montagevorrichtung durch einen Kleber am Schaltungsträger angeklebt ist, wobei vorzugsweise die wenigstens eine Montagevorrichtung zusätzlich durch ein Reflow-Lötverfahren am Schaltungsträger angelötet ist.
Weiters kann vorgesehen sein, dass der Schaltungsträger eine Trägerplatte umfasst, wobei die wenigstens eine LED an der Trägerplatte angeordnet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass auch die wenigstens eine Montagevorrichtung an der Trägerplatte angeordnet ist.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Schaltungsträger einen Kühlkörper umfasst oder wenigstens eine Trägerplatte des Schaltungsträgers an einem Kühlkörper angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Montagevorrichtung am Kühlkörper angeordnet ist.
Die Erfindung kann z. B. bei Schaltungsträgern zum Einsatz kommen, welche für Frontscheinwerfer, Tagfahrlichter, Blinker oder Kurvenlichter von Kraftfahrzeugen, deren Lichtquellen LED sind, verwendet werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der Figuren sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung. Dabei zeigt bzw. zeigen: Fig. 1 einen vorgeschlagenen Schaltungsträger mit daran angeordneten
Montagevorrichtungen zur Positionierung und/oder Befestigung eines optischen Systems in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 2 den Schaltungsträger gemäß Figur 1 mit daran angeordnetem optischen
System,
Fig. 3 eine Seitenansicht der Figur 2, Fig. 4 einen weiteren vorgeschlagenen Schaltungsträger umfassend einen Kühlkörper, auf dem Montagevorrichtungen zur Positionierung und/oder Befestigung eines optischen Systems angeordnet sind in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 5 den Schaltungsträger gemäß Figur 4 mit daran angeordnetem optischen
System und
Fig. 6 eine Seitenansicht der Figur 5.
Figur 1 zeigt einen Schaltungsträger 1 umfassend eine Trägerplatte 6. Der Schaltungsträger 1 bzw. dessen Trägerplatte 6 weist elektrisch leitfähige Flächen 10 auf, die durch Isolationsbereiche voneinander isoliert sind. Auf dem Schaltungsträger 1 sind in diesem Beispiel fünf oberflächenmontierte LEDs 2 angeordnet, die entsprechend der gewünschten Funktionsweise des Schaltungsträgers 1 mit den entsprechenden elektrisch leitfähigen Flächen 10 verbunden sind. Jede der LEDs 2 weist einen lichtemittierenden Bereich 3 auf. Zur Montage der LEDs 2 am Schaltungsträger 1 wurde die jeweilige Position des lichtemittierenden Bereichs 3 einer LED 2 optisch detektiert und die jeweilige LED 2 am Schaltungsträger 1 in Abhängigkeit von der detektierten Position des lichtemittierenden Bereichs 3 montiert, bspw. unter Heranziehung eines am Schaltungsträger 1 angebrachten, in dieser Darstellung jedoch nicht ersichtlichen, Referenzpunktes.
Gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren wurden am Schaltungsträger 1 zwei Montagevorrichtungen 4 zur Positionierung und/oder Befestigung eines optischen Systems 5 in Form eines Reflektors angebracht. Die Montage der Montagevorrichtungen 4 am Schaltungsträger 1 erfolgte in Abhängigkeit der optisch detektierten Positionen der lichtemittierenden Bereiche 3 der LEDs 2.
Jede der Montagevorrichtungen 4 weist in diesem Beispiel eine Ausnehmung 8 auf, in die damit korrespondierende Stifte 9 am optischen System 5 zur Positionierung und Befestigung des optischen Systems 5 eingeführt werden können, angedeutet durch strichpunktierte Verbindungslinien zwischen den Stiften 9 und den Ausnehmungen 8.
Figur 2 zeigt den Schaltungsträger 1 gemäß Figur 1 mit daran angeordnetem optischen System 5 und Figur 3 zeigt eine Seitenansicht der Darstellung gemäß Figur 2. Im gezeigten Betriebszustand sind die Stifte 9, die am optischen System 5 angeordnet sind, in die Ausnehmungen 8 der Montagevorrichtungen 4 eingeführt, wodurch eine in Bezug auf die lichtemittierenden Bereiche 3 der LEDs 2 optimierte Positionierung und Befestigung des optischen Systems 5 erfolgte. Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines vorgeschlagenen Schaltungsträgers 1 in einer perspektivischen Ansicht, wobei der Schaltungsträger 1 in diesem Beispiel eine Trägerplatte 6 und einen Kühlkörper 7 umfasst. Der Schaltungsträger 1 mit daran angeordneten LEDs 2 ist am Kühlkörper 7 befestigt. In Abhängigkeit der optisch detektierten lichtemittierenden Bereiche 3 der LEDs 2 wurden gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren zwei Montagevorrichtungen 4 am Kühlkörper 7 des Schaltungsträgers 1 angebracht. Jede der Montagevorrichtungen 4 umfasst in diesem Beispiel ein erstes Formteil 4a und ein zweites Formteil 4b. Das jeweils erste Formteil 4a ist am Schaltungsträger 1 bzw. dessen Kühlkörper 7 montiert und das jeweils zweite Formteil 4b ist am ersten Formteil 4a angebracht, bspw. angeklebt. Die zweiten Formteile 4b weisen wiederum Ausnehmungen 8 auf, in die am optischen System 5 angebrachte Stifte 9 zur Positionierung und/oder Befestigung des optischen Systems 5 eingeführt werden können.
Figur 5 zeigt den Schaltungsträger 1 gemäß Figur 4 mit daran angebrachtem optischen System 5 in einer perspektivischen Ansicht und Figur 6 zeigt eine Seitenansicht dieser Darstellung. In diesem Montagezustand sind die Stifte 9 des optischen Systems 5 in die Ausnehmungen 8 in den zweiten Formteilen 4b eingeführt und damit das optische System 5 in Bezug auf die lichtemittierenden Bereiche 3 der LEDs 2 optimal ausgerichtet und befestigt. Zusätzlich können durch die Formteile 4a, 4b insbesondere Z-Toleranzen der Trägerplatte 6 und deren Montage auf dem Kühlkörper 7 ausgeglichen werden.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung eines Schaltungsträgers (1 ), wobei wenigstens eine Leuchtdiode (LED), insbesondere eine oberflächenmontierte LED (2), am Schaltungsträger (1 ) montiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Position eines lichtemittierenden Bereichs (3) der wenigstens einen am Schaltungsträger (1 ) montierten LED (2) auf dem Schaltungsträger (1 ) optisch detektiert wird, wobei am Schaltungsträger (1 ) wenigstens eine Montagevorrichtung (4) zur Positionierung und/oder Befestigung eines optischen Systems (5) für die wenigstens eine LED (2) in Abhängigkeit von der detektierten Position des lichtemittierenden Bereichs (3) der wenigstens einen LED (2) montiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Montagevorrichtung (4) zur Montage am Schaltungsträger (1 ) in Abhängigkeit von der detektierten Position des lichtemittierenden Bereichs (3) der wenigstens einen LED (2) relativ zum Schaltungsträger (1 ) positioniert und ausgerichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der wenigstens einen Montagevorrichtung (4) optisch detektiert, vorzugsweise vermessen, wird, wobei die wenigstens eine Montagevorrichtung (4) zur Montage am Schaltungsträger (1 ) in Abhängigkeit von der erfassten Form relativ zum Schaltungsträger (1 ) positioniert und ausgerichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Montagevorrichtung (4) wenigstens einteilig, vorzugsweise mehrteilig, ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Montagevorrichtung (4) ein erstes Formteil (4a) und ein zweites Formteil (4b) umfasst, wobei das erste Formteil (4a) am Schaltungsträger (1 ) montiert wird und das zweite Formteil (4b) am ersten Formteil (4a) angebracht, vorzugsweise angeklebt, wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des lichtemittierenden Bereichs (3) in allen drei Dimensionen (X, Y, Z) und/oder die Winkellage des lichtemittierenden Bereichs (3) relativ zu einer Drehachse rechtwinkelig zur Ebene des Schaltungsträgers (1 ) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Montage der wenigstens einen Montagevorrichtung (4) am Schaltungsträger (1 ) in Abhängigkeit von der Position des Mittelpunkts und/oder wenigstens einer Kante des lichtemittierenden Bereichs (3) der wenigstens einen am Schaltungsträger (1 ) montierten LED (2) erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine LED (2) mit einer auf das LED-Spektrum angepassten Wellenlänge aufweisenden Lichtquelle beleuchtet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Montage der wenigstens einen Montagevorrichtung (4) am Schaltungsträger (1) Silber-Sintermaterial an der wenigstens einen Montagevorrichtung (4) angeordnet und die wenigstens eine Montagevorrichtung (4) - vorzugsweise bei und/oder durch Andrücken der wenigstens einen Montagevorrichtung (4) auf den
Schaltungsträger (1 ) - gesintert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Montage der wenigstens einen Montagevorrichtung (4) am Schaltungsträger (1 ) ein - vorzugsweise durch UV-Licht aktivierbarer - Kleber auf den
Schaltungsträger (1 ) aufgebracht wird, wobei nach erfolgter Positionierung der wenigstens einen Montagevorrichtung (4) am Schaltungsträger (1 ) der Kleber zumindest teilweise ausgehärtet wird, vorzugsweise durch eine UV-Lichtquelle. 1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Positionierung der wenigstens einen Montagevorrichtung (4) am Schaltungsträger (1 ) Lötpaste auf den Schaltungsträger (1 ) aufgebracht - vorzugsweise aufgedruckt - wird und nach der zumindest teilweisen Aushärtung des Klebers ein Reflow- Löten der Lötpaste erfolgt. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine LED (2) orientiert an einem oder mehreren Referenzpunkten des Schaltungsträgers (1 ) am Schaltungsträger (1 ) montiert wird. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Montage der wenigstens einen LED (2) am Schaltungsträger (1 ) die Position des lichtemittierenden Bereichs (3) der wenigstens einen LED (2) optisch detektiert wird und die wenigstens eine LED (2) am Schaltungsträger (1 ) in Abhängigkeit von der detektierten Position des lichtemittierenden Bereichs (3) der wenigstens einen LED (2) montiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (1 ) eine Trägerplatte (6) umfasst, wobei die wenigstens eine LED (2) an der Trägerplatte (6) montiert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass auch die wenigstens eine Montagevorrichtung (4) an der Trägerplatte (6) montiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (1 ) einen Kühlkörper (7) umfasst, wobei die wenigstens eine Montagevorrichtung (4) am Kühlkörper (7) montiert wird.
Schaltungsträger (1 ) mit wenigstens einer Leuchtdiode (LED), insbesondere einer oberflächenmontierten LED (2), dadurch gekennzeichnet, dass am Schaltungsträger (1 ) wenigstens eine Montagevorrichtung (4) zur Positionierung und/oder Befestigung eines optischen Systems (5) für die wenigstens eine LED (2) angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Montagevorrichtung (4) an einem lichtemittierenden Bereich (3) der wenigstens einen LED (2) ausgerichtet ist.
Schaltungsträger nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Montagevorrichtung (4) an einem Mittelpunkt und/oder an wenigstens einer Kante des lichtemittierenden Bereichs (3) der wenigstens einen LED (2) ausgerichtet ist. 19. Schaltungsträger nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Montagevorrichtung (4) einen Vorsprung des Schaltungsträgers (1 ) bildet, der sich vorzugsweise zumindest abschnittsweise im Wesentlichen senkrecht zu einer Oberfläche des Schaltungsträgers (1 ) erstreckt.
20. Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Montagevorrichtung (4) wenigstens einteilig, vorzugsweise mehrteilig, ausgebildet ist.
Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Montagevorrichtung (4) silbergesintert ist.
Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Montagevorrichtung (4) durch einen Kleber am Schaltungsträger (1 ) angeklebt ist, wobei vorzugsweise die wenigstens eine Montagevorrichtung (4) zusätzlich durch ein Reflow-Lötverfahren am Schaltungsträger (1 ) angelötet ist.
Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (1 ) eine Trägerplatte (6) umfasst, wobei die wenigstens eine LED (2) an der Trägerplatte (6) angeordnet ist.
24. Schaltungsträger nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass auch die wenigstens eine Montagevorrichtung (4) an der Trägerplatte (6) angeordnet ist.
25. Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (1 ) einen Kühlkörper (7) umfasst oder wenigstens eine Trägerplatte (6) des Schaltungsträgers (1 ) an einem Kühlkörper (7) angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Montagevorrichtung (4) am Kühlkörper (7) angeordnet ist.
26. Frontscheinwerfer, Tagfahrlicht, Blinker oder Kurvenlicht für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Schaltungsträger (1 ) nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 25. 27. Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Frontscheinwerfer, Tagfahrlicht, Blinker oder Kurvenlicht nach Anspruch 26.
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