WO2022199876A1 - Optimierte stanzgitteranordnung - Google Patents

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WO2022199876A1
WO2022199876A1 PCT/EP2021/086755 EP2021086755W WO2022199876A1 WO 2022199876 A1 WO2022199876 A1 WO 2022199876A1 EP 2021086755 W EP2021086755 W EP 2021086755W WO 2022199876 A1 WO2022199876 A1 WO 2022199876A1
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WO
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stamped grid
conductor tracks
signal lines
section
connection sections
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PCT/EP2021/086755
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dietmar Weisser
Peter Broghammer
Qilong Feng
Martin Dr. Götz
Original Assignee
Marquardt Gmbh
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Publication date
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    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/10—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by the light source
    • F21S43/19—Attachment of light sources or lamp holders
    • F21S43/195—Details of lamp holders, terminals or connectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
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    • H01L2933/0066—Processes relating to semiconductor body packages relating to arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body

Definitions

  • This invention relates to an optimized lead frame arrangement, in particular a lead frame for electrical connection, which is optimized with regard to mechanical and electrical properties.
  • Stamped grids are known, for example, which are used in areas of an electrical network, in particular in a motor vehicle, in which conductive elements and current paths with a high current-carrying capacity and sufficient inherent stability are required.
  • a stamped grid is produced from a sheet-like starting material, such as sheet metal, in particular sheet copper.
  • Electrically conductive current paths and contact elements such as plug contacts, spring contacts or clamping contacts and conductor tracks, are formed by shaping methods, in particular stamping and/or bending, with the contact elements typically being formed at the conductor track ends of the conductor tracks.
  • a stamped grid also known as a punch grid
  • a stamped grid does not have to be understood as a grid in the narrow sense of the word, but rather that various stamped geometries also come under this term.
  • stamped grids are known from the prior art, which have contact tongues arranged in rows for electrical contacting and/or electrical connection to an electrical device, such as a printed circuit board (PCB).
  • PCB printed circuit board
  • a stamped grid of a motor vehicle electrical system is exposed to high temperature fluctuations and/or vibrations. These can e.g. B. lead to cracks appearing in the solder joints and the solder joints break and electrical contact between the stamped grid and the printed circuit board is lost. This happens, for example, when the stamped grid is exposed to different temperatures on different sides, so that a high temperature occurs on one side and a lower temperature on the other side of the stamped grid.
  • the contact tongues that are in the high temperature range expand more than the contact tongues that are in the lower temperature range, causing a relative movement of the stamped grid to the printed circuit board. This creates high tension and forces in the solder joints and at the connection points, which can lead to damage.
  • the contact tongues have a C, V, or U-shaped curvature.
  • the so designed contact tongues allow for a temperature-related different expansions of the contact tongues and thus a relative movement between the stamped grid and the printed circuit board, and on the other hand vibrations can be dampened.
  • the contact tongues must not be arranged too close together, otherwise the curvature of one contact tongue will protrude into the area of an adjacent contact tongue.
  • a circuit arrangement with a stamped grid is already known from utility model DE 202 14 126 U1, the stamped grid having fork-shaped plug-in contact elements which can be arranged in different planes.
  • a stamped grid which has rod-shaped contact tongues is also known from the published application US Pat. No. 6,445,584 B1.
  • DE 102004020085 A1 discloses a method for producing a pressed screen which is embedded in plastic in an injection mold.
  • the stamped grid is fixed during an injection molding process at a fixing point with a fixing element, so that the shape of the stamped grid is preserved during the injection molding process.
  • a plastic element, which is surrounded by the injected plastic, is used as the fixing element.
  • DE 10134381 A1 relates to a light source carrier, preferably for vehicle lights, with at least one LED, in particular a high-power LED, which is mechanically and electrically connected to the carrier, the light source carrier being a metal stamped grid on which at least two folded areas for each LED are arranged and wherein each contact lug of the at least one LED is arranged resiliently and clampingly and under pretension between the legs of a folded region and bears against the pressed screen over a large area. Efficient heat dissipation is guaranteed here by the large contact surface between the LED contact lugs and the metal stamped grid.
  • the published application DE 102019009034 A1 also relates to a light module in which the carrier is formed from a stamped grid. This eliminates the large number of printed circuit boards and their error-prone connection using stranded wires.
  • the light module is advantageously of simpler design and is therefore more cost-effective. Furthermore, the light module also offers greater operational and/or functional reliability.
  • the stamped grid can consist of a material with high electrical conductivity and/or thermal conductivity, which further increases the operational reliability of the light module.
  • the metal for the pressed screen can be copper, copper beryllium or the like.
  • the light module in the form of a strip a multiplicity of successive light sources can be provided.
  • the light sources are expediently light-emitting diodes, which are particularly energy-efficient.
  • the light sources can be soldered onto the stamped grid in a simple manner.
  • an electronic module for controlling the light source can be electrically connected to the stamped grid. After soldering, the bridges in the stamped grid are separated so that electrical short circuits are prevented. If necessary, the bars are then overmoulded with plastic for stabilization. Subsequently or optionally, the light sources are overmoulded with the optically transparent plastic, such as silicone, polyurethane (PU), polycarbonate (PC) or the like.
  • the optically transparent plastic such as silicone, polyurethane (PU), polycarbonate (PC) or the like.
  • the concepts known in the state of the art all represent concepts which in any case do not adequately solve the said problems and do not provide the optimal mechanical and electrical properties of a stamped grid.
  • the aim is on the one hand to improve the deformability of a conductor track in the form of a stamped grid and at the same time to ensure both the conductivity of electrical energy (resistance as small as possible) and the thermal conductivity to ensure sufficient dissipation of the heat that occurs.
  • the present invention is based on the technical problem of providing a solution for improving the mechanical, electrical and thermal properties of a stamped grid.
  • a basic idea of the present invention relates to the geometrical adaptation of a stamped grid for optimization with regard to the greatest possible deformability and the support of the current and heat conduction.
  • the mechanical deformability is improved by minimized cross sections, but the thermal and electrical conductivity is reduced.
  • the disadvantage of minimizing the cross-sections is the strength.
  • the invention optimizes the geometry and cross-sections of the pressed screen in order to find a relative optimum of at least these two factors.
  • a stamped grid for a light module in particular for the interior and/or interior lighting of a motor vehicle, is proposed with a plurality of connection sections arranged in series one behind the other, which are each designed to be connected to a light source (e.g. an LED).
  • a light source e.g. an LED
  • the stamped grid has at least two conductor tracks, which together have a first common overall conductor cross-section A1 and at least a number N of data lines separate therefrom, which together have a common overall conductor cross section A2 that differs from the first overall conductor cross section A1.
  • the pressed screen extends in a strip-like or band-like manner along its longitudinal direction L and the two conductor tracks for supplying current and voltage to the light sources run along the longitudinal direction L without being severed or interrupted.
  • the stamped grid forms two essentially parallel, continuous conductor tracks for supplying voltage to the light sources or LEDs, which preferably run on the outside.
  • the data lines run locally in an area between the two (external) conductor tracks and, in particular, have contact ends (eg contact pins) on the connection sections for electrically connecting the light sources.
  • the ratio V of the total conductor cross section A1 GES of the conductor tracks (to power the light sources or LEDs) to the total conductor cross section A2 GES of the signal lines is determined according to the following formula: where k is a value between 2 and 8 and N indicates the number of data lines of the stamped grid that are provided in addition to the current-carrying or voltage-carrying conductor tracks.
  • the data lines and the signal lines form a line section bent in a V-shape, S-shape, U-shape or non-linearly at a common position between the respective connection sections for the light sources, in which the data lines and the signal lines are either protrude together from the stamped grid plane or have at least two changes in direction in the stamped grid plane.
  • This area forms a mechanical flex zone, by means of which the stamped grid can absorb thermal expansion or at least partially eliminate the stresses from the stamped grid.
  • a preferred material is copper-chromium-zirconium for the pressed screen.
  • another aspect of the present invention relates to a method for producing a light module, preferably with a stamped grid as described above, with the following steps: a) At the respective connection sections, printed circuit boards for or with the light sources are equipped and electrically with the data lines and the signal lines connected and then b) the bending of the data lines and the signal lines between the connection sections of the stamped grid takes place to produce the above-mentioned flex zone
  • a further aspect of the present invention in addition to the method mentioned, relates to an alternative method with the following steps: a) encapsulations for mechanically holding the data lines and/or the signal lines are formed on the respective connection sections; b) bending the data lines and the signal lines between the connection sections of the stamped grid to produce the above-mentioned flex zone and c) equipping the stamped grid with light sources at the connection sections.
  • an alternative mechanical mounting of the data lines and/or the signal lines is provided instead of the encapsulation, preferably by mounting devices, tape solutions or temporarily provided holding devices.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a stamped grid according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic plan view of the stamped grid of FIG. 1 after
  • FIG. 3 shows a graphic that illustrates the relationship between the cross-sectional ratios as a function of the number N of data lines;
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view according to the embodiment from FIG. 1.
  • the stamped grid 1 shows a schematic plan view of a stamped grid 1 according to the invention.
  • the stamped grid 1 is designed for a light module with a plurality of serially arranged connection sections 10 one behind the other.
  • the connection sections 10 are designed as electrical connection zones for the LEDs or light sources.
  • the light sources 2 can be electrically connected to these connection sections 10 .
  • the stamped grid 1 is made from a stamped strip and has a pilot strip P with catch holes 4 for the feed of the stamping machine.
  • the two outer lines represent the traces 20 which, with reference to Table 1, represent the power and ground lines.
  • connection sections 10 Between them are two data lines 30, which are narrower in width than the width of the conductor tracks 20.
  • the connecting webs 5 are freely punched, as can be seen in FIG.
  • the pilot strip P is also separated in a later process step.
  • the catching holes 4 of the pilot strip P remain on the connection sections 10.
  • the encapsulations 50 are used for the mechanical connection of the conductor tracks 20 and the data lines 30 after the connecting webs 5 have been punched free. Also shown is the curved flex zone.
  • the stamped grid 1 has the two conductor tracks 20, which together have a first common overall conductor cross section A1 and at least a number N of separate data lines 30, which together have a common overall conductor cross section A2 GES that differs from the first overall conductor cross section A1 GES.
  • Two data lines 30 are shown in each of FIGS.
  • V A1 GES / A2GES
  • A1 GES is the sum of the cross-sections of the conductor tracks 20
  • A2GES is the sum of the cross-sections of the signal lines 30 (Data_1 to Data_4).
  • FIG. 4 A schematic sectional view is shown in FIG. 4 in order to illustrate the embodiment of a flex zone, specifically with a U-shaped bent line section (FZ).
  • FZ bent line section

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stanzgitter (1) für ein Lichtmodul, insbesondere für die Innen- und/oder Interieur-Beleuchtung eines Kraftfahrzeugs, mit einer Mehrzahl an seriell hintereinander angeordneten Anschlussabschnitten (10), die ausgebildet sind jeweils mit einer Lichtquelle (2) verbunden zu werden, wobei das Stanzgitter (1) wenigstens zwei Leiterbahnen (20) aufweist, die zusammen einen ersten gemeinsamen Gesamtleiterquerschnitt A1GES besitzen und mindestens eine Anzahl N an davon getrennten Datenleitungen (30), die zusammen einen vom ersten Gesamtleiterquerschnitt A1GES abweichenden gemeinsamen Gesamtleiterquerschnitt A2GES aufweisen, wobei sich das Verhältnis V des Gesamtleiterquerschnitt A1GES der Leiterbahnen (20) zu dem Gesamtleiterquerschnitt A2GES der Signalleitungen (30) nach einer vorbestimmten Formel bestimmt.

Description

Optimierte Stanzgitteranordnung
Beschreibung
Diese Erfindung betrifft eine optimierte Stanzgitteranordnung, insbesondere ein Stanzgitter zur elektrischen Verbindung, welches betreffend mechanischer und elektrischer Eigenschaften optimiert ist.
Im Stand der Technik gibt es eine Vielzahl von Lösungen, um elektrisch leitfähige Stanzgitter herzustellen. Es sind zum Beispiel Stanzgitter bekannt, die in den Bereichen eines elektrischen Netzwerkes, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, eingesetzt werden, in denen leitende Elemente und Strombahnen mit einer hohen Stromtragfähigkeit und einer ausreichenden Eigenstabilität benötigt werden. Ein Stanzgitter wird aus einem flächenförmigen Ausgangsmaterial, wie zum Beispiel ein Blech, insbesondere ein Kupferblech, hergestellt. Durch formgebende Verfahren, insbesondere Stanzen und/oder Biegen, werden elektrische leitende Strombahnen und Kontaktelemente, wie zum Beispiel Steckkontakte, Federkontakte oder Klemmkontakte und Leiterbahnen, ausgebildet, wobei die Kontaktelemente typischerweise an den Leiterbahn-Enden der Leiterbahnen gebildet werden. Dem Fachmann ist ferner bekannt, dass ein Stanzgitter (auch punch grid genannt) nicht als ein Gitter im engen Wortsinne verstanden werden muss, sondern dass vielmehr auch diverse gestanzte Geometrien unter diesen Begriff fallen.
Aus dem Stand der Technik sind zum Beispiel Stanzgitter bekannt, die reihen förmig angeordnete Kontaktzungen zur elektrischen Kontaktierung und/oder elektrischen Verbindung mit einer elektrischen Einrichtung, wie zum Beispiel einer gedruckten Leiterplatte (PCB - printed Circuit board), aufweisen. Insbesondere bei der Verwendung in manchen Applikationen, wie Fahrzeuganwendungen ist ein Stanzgitter einer Kraftfahrzeugelektrik hohen Temperaturschwankungen und/oder Vibrationen ausgesetzt. Diese können z. B. dazu führen, dass in den Lötstellen Risse entstehen und die Lötstellen brechen und so ein elektrischer Kontakt zwischen dem Stanzgitter und der Leiterplatte verloren geht. Dies geschieht zum Beispiel, wenn das Stanzgitter an unterschiedlichen Seiten unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt ist, so dass sich auf der einen Seite eine hohe und auf der anderen Seite des Stanzgitters eine niedrigere Temperatur einstellt. Die Kontaktzungen, die im Bereich der hohen Temperatur liegen dehnen sich stärker aus als die Kontaktzungen, die im Bereich der niedrigeren Temperatur liegen, wodurch eine Relativbewegung von dem Stanzgitter zu der Leiterplatte bewirkt wird. Dadurch entstehen hohe Spannungen und Kräfte in den Lötstellen und an den Verbindungspunkten, die zu Beschädigungen führen können.
Aus dem Stand der Technik sind Ausführungsformen bekannt, die das oben beschriebene Problem teilweise, aber unvollständig lösen. Dazu weisen die Kontaktzungen eine C-, V-, oder U-förmige Krümmung auf. Die so gestalteten Kontaktzungen erlauben zum einen temperaturbedingte unterschiedliche Ausdehnungen der Kontaktzungen und damit eine Relativbewegung zwischen dem Stanzgitter und der Leiterplatte, und zum anderen können Vibrationen gedämpft werden. Jedoch dürfen die Kontaktzungen dabei nicht zu dicht beieinander angeordnet werden, da sonst die Krümmung einer Kontaktzunge in den Bereich einer benachbarten Kontaktzunge hineinragt.
Aus der Gebrauchsmusterschrift DE 202 14 126 U1 ist bereits eine Schaltungs anordnung mit einem Stanzgitter bekannt, wobei das Stanzgitter gabelförmige Steckkontaktelemente aufweist, die in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sein können. Aus der Offenlegungsschrift US 6,445,584 B1 ist außerdem ein Stanzgitter bekannt, das stabförmige Kontaktzungen aufweist.
Aus der DE 102004020085 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Stanzgitters bekannt, das in einer Spritzgussform in Kunststoff eingebettet wird. Das Stanzgitter wird während eines Spritzvorgangs an einer Fixierstelle mit einem Fixierelement fixiert, so dass die Form des Stanzgitters während des Spritzvorgangs bewahrt wird. Als Fixierelement wird ein Kunststoffelement verwendet, das vom eingespritzten Kunststoff umschlossen wird.
Die Druckschrift WO 2018/069301 A betrifft ein LED-Assembly mit einer flexiblen Leiteranordnung (flexible lighting strip). Die DE 10134381 A1 betrifft einen Lichtquellenträger, vorzugsweise für Fahrzeugleuchten, mit zumindest einer LED, insbesondere einer Hochleistungs-LED, die mechanisch und elektrisch mit dem Träger verbunden ist, wobei der Lichtquellenträger ein metallisches Stanzgitter ist, an welchem für jede LED zumindest zwei gefaltete Bereiche angeordnet sind und wobei jede Kontaktfahne der zumindest einen LED federnd und klemmend und unter Vorspannung zwischen den Schenkeln eines gefalteten Bereiches angeordnet ist und großflächig an dem Stanzgitter anliegt. Eine effiziente Wärmeabfuhr ist hier durch die große Kontaktfläche zwischen den LED- Kontaktfahnen und dem metallischen Stanzgitter gewährleistet.
Die DE 20008346 U1 beschäftigt sich mit einer Lösung bei der die Kontaktplatten durch einen elektrisch isolierenden Träger voneinander beabstandet gehalten sind. Der damit erzielte Vorteil besteht darin, dass durch die, verglichen mit der Kupferauflage einer herkömmlichen Leiterplatte, großen Stärke bzw. Querschnitte der Kontaktplatten (ca. 0,2 bis ca. 1 mm) die Wärmeableitung vom elektrischen Bauteil zur Umgebung wesentlich verbessert ist. Dies erlaubt eine deutliche Anhebung des maximal zulässigen LED-Stromes und eine Verringerung der erforderlichen Anzahl an LEDs, so dass Kosten eingespart werden.
Die Offenlegungsschrift DE 102019009034 A1 betrifft zudem ein Lichtmodul, bei dem der Träger aus einem Stanzgitter gebildet ist. Es entfällt damit die Vielzahl von Leiterplatten sowie deren fehleranfällige Verbindung mittels Litzen. In vorteilhafter Weise ist das Lichtmodul einfacher ausgebildet und damit kostengünstiger. Des Weiteren bietet das Lichtmodul auch eine höhere Betriebs und/oder Funktionssicherheit.
Weiter ist beschrieben, dass das Stanzgitter aus einem Material mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit und/oder Wärmeleitfähigkeit bestehen kann, was die Betriebssicherheit des Lichtmoduls weiter steigert. Bei dem Metall für das Stanzgitter kann es sich um Kupfer, Kupfer-Beryllium o. dgl. handeln.
Zwecks bandförmiger Ausgestaltung des Lichtmoduls kann eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Lichtquellen vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise handelt es sich bei den Lichtquellen um Leuchtdioden, welche besonders energieeffizient sind. In einfacher Art und Weise können die Lichtquellen auf das Stanzgitter aufgelötet sein. In kompakter Bauart kann ein Elektronik-Modul zur Ansteuerung der Lichtquelle mit dem Stanzgitter in elektrischer Verbindung stehen. Nach dem Auflöten werden die Brücken im Stanzgitter aufgetrennt, so dass elektrische Kurzschlüsse verhindert sind. Gegebenenfalls werden dann noch die Stege zur Stabilisierung mit Kunststoff umspritzt. Anschließend bzw. optional werden die Lichtquellen mit dem optisch transparenten Kunststoff, wie Silikon, Polyurethan (PU), Polycarbonat (PC) o. dgl., umspritzt. Die im Stand der Technik bekannten Konzepte stellen aber alle Konzepte dar, die die besagten Probleme jedenfalls nicht in ausreichenderWeise lösen und nicht die optimalen mechanischen und elektrischen Eigenschaften eines Stanzgitters bereitstellen. Ziel ist es einerseits die Verformbarkeit einer Leiterbahn in Form eines Stanzgitters zu verbessern und gleichzeitig sowohl die Leitbarkeit elektrischer Energie sicher zu stellen (Widerstand möglichst klein) und die Wärmeleitfähigkeit zur ausreichenden Abfuhr der auftretenden Wärme zu gewährleisten.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, eine Lösung zur Verbesserung der mechanischen, elektrischen und thermischen Eigenschaften eines Stanzgitters zu schaffen.
Die voranstehend beschriebene, technische Problemstellung wird gelöst durch einen Gegenstand wie mit den unabhängigen Ansprüchen definiert.
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung betrifft die geometrische An passung eines Stanzgitters zur Optimierung hinsichtlich der möglichst großen Verformungsfähigkeit und der Unterstützung der Strom- und Wärmeleitung. Die mechanische Verformungsfähigkeit wird durch minimierte Querschnitte verbessert, die Wärme- und Stromleitfähigkeit jedoch verschlechtert. Nachteilig verursacht die Minimierung der Querschnitte die Festigkeit. Die Erfindung optimiert die Geometrie und Querschnitte des Stanzgitters, um ein relatives Optimum wenigstens dieser beiden Faktoren zu finden.
Erfindungsgemäß wird hierzu ein Stanzgitter für ein Lichtmodul, insbesondere für die Innen- und/oder Interieur-Beleuchtung eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, mit einer Mehrzahl an seriell hintereinander angeordneten Anschlussabschnitten, die ausgebildet sind jeweils mit einer Lichtquelle (z. B. einer LED) verbunden zu werden, wobei das Stanzgitter wenigstens zwei Leiterbahnen aufweist, die zusammen einen ersten gemeinsamen Gesamtleiterquerschnitt A1 besitzen und mindestens eine Anzahl N an davon getrennten Datenleitungen, die zusammen einen vom ersten Gesamtleiterquerschnitt A1 abweichenden gemeinsamen Gesamtleiterquerschnitt A2 aufweisen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass sich das Stanzgitter streifenartig oder bandartig entlang seiner Längsrichtung L erstreckt und die zwei Leiterbahnen zur Strom- und Spannungsversorgung der Lichtquellen ohne eine Durchtrennung oder Unterbrechung entlang der Längsrichtung L verlaufen.
Anders ausgedrückt bildet das Stanzgitter zwei im Wesentlichen parallele durchgängige Leiterbahnen zur Spannungsversorgung der Lichtquellen bzw. LED’s aus, die vorzugsweise außen verlaufen.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn die Datenleitungen in einem Bereich örtlich zwischen den beiden (außenliegenden) Leiterbahnen verlaufen und insbesondere an den Anschlussabschnitten Kontaktenden (z. B. Kontaktpins) zum elektrischen Verbinden der Lichtquellen aufweisen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sich das Verhältnis V des Gesamtleiterquerschnitt A1 GES der Leiterbahnen (Zur Stromversorgung der Lichtquellen oder LED’s) zu dem Gesamtleiterquerschnitt A2 GES der Signalleitungen nach der folgenden Formel bestimmt:
Figure imgf000008_0001
wobei k ein Wert zwischen 2 und 8 ist und N die Anzahl der Datenleitungen des Stanzgitters angibt, die jeweils zusätzlich zu den stromführenden bzw. spannungsführenden Leiterbahnen vorgesehen sind.
Weiter vorteilhaft ist eine Ausgestaltung bei der für k folgendes gilt: k « 3,1 . ln einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass an den jeweiligen Anschlussabschnitten (Lichtquellenkontaktierungs abschnitten) seitlich in der Stanzgitterebene hervorstehende Halteabschnitte vorgesehen sind, die einerseits als Pilotstreifen für den Bandtransport dienen und gleichzeitig Befestigungsabschnitte für das Stanzgitter bilden. Bei der Verarbeitung im „Rolle zu Rolle-Prozess“ werden in aller Regel sogenannte Pilotstreifen für den Bandtransport vorgesehen, die im vorliegenden Fall aber eine zusätzliche Funktion erhalten.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Datenleitungen und die Signalleitungen an einer jeweils gemeinsamen Position zwischen den jeweiligen Anschlussabschnitten für die Lichtquellen einen V-förmig, S-förmig, U-förmig oder nichtlinear gebogenen Leitungsabschnitt ausbilden, bei dem die Datenleitungen und die Signalleitungen entweder aus der Stanzgitterebene gemeinsam hervorstehen oder wenigstens zwei Richtungsänderungen in der Stanzgitterebene aufweisen. Dieser Bereich bildet eine mechanische Flex-Zone aus, mittels der das Stanzgitter thermische Ausdehnungen abfangen oder zumindest teilweise die Spannungen aus dem Stanzgitter eliminieren kann.
Ebenfalls ist als Material ein bevorzugtes Material Kupfer-Chrom-Zirconium für das Stanzgitter.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft neben dem Stanzgitter ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtmoduls vorzugsweise mit einem wie zuvor beschriebenen Stanzgitter mit den folgenden Schritten: a) An den jeweiligen Anschlussabschnitten werden Leiterplatten für oder mit den Lichtquellen bestückt und elektrisch mit den Datenleitungen und den Signalleitungen verbunden und danach erfolgt b) das Umbiegen der Datenleitungen und der Signalleitungen zwischen den Anschlussabschnitten des Stanzgitters zur Herstellung der oben genannten Flex-Zone Ein ebenfalls weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft neben dem genannten Verfahren ein alternatives Verfahren mit den folgenden Schritten: a) An den jeweiligen Anschlussabschnitten werden Umspritzungen zur mechanischen Halterung der Datenleitungen und/oder der Signalleitungen ausgebildet; b) Umbiegen der Datenleitungen und der Signalleitungen zwischen den Anschlussabschnitten des Stanzgitters zur Herstellung der oben genannten Flex-Zone und c) Bestückung des Stanzgitters mit Lichtquellen an den Anschlussabschnitten.
In einer alternativen Ausgestaltung dieses letztgenannten Verfahrens wird statt der Umspritzung eine alternative mechanische Halterung der Datenleitungen und/oder der Signalleitungen bereitgestellt, vorzugsweise durch Halterungsvorrichtungen, Tapelösungen oder temporär vorgesehene Halteeinrichtungen.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Stanzgitter;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht des Stanzgitter aus Fig. 1 nach dem
Durchtrennen von Verbindungsstegen und dem Abtrennen eines Teils des Pilotstreifens;
Fig. 3 eine Grafik, die den Zusammenhang der Querschnittsverhältnisse abhängig von der Anzahl N der Datenleitungen verdeutlicht; Fig. 4 eine schematische Schnittansicht gemäß der Ausführung aus Fig. 1.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer beispielhaften Ausführungsform mit Bezug auf die Figuren näher beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hinweisen.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Stanzgitter 1. Das Stanzgitter 1 ist ausgebildet für ein Lichtmodul mit einer Mehrzahl an seriell hintereinander angeordneten Anschlussabschnitten 10. Die Anschlussabschnitte 10 sind ausgebildet als elektrische Verbindungszonen für die LED’s oder Lichtquellen. An diesen Anschlussabschnitten 10 können die Lichtquellen 2 elektrisch verbunden werden.
Das Stanzgitter 1 wird aus einem Stanzband hergestellt und besitzt einen Pilotstreifen P mit Fanglöcher 4 für den Vorschub der Stanzmaschine.
Die beiden außenliegenden Leitungen stellen die Leiterbahnen 20 dar, die mit Bezug auf die Tabelle 1 , die Leitungen für die Spannungsversorgung und Masse darstellen.
Dazwischen liegen zwei Datenleitungen 30, die in der Breite schmäler sind als die Breite der Leiterbahnen 20. Die Verbindungsstege 5 werden frei gestanzt, wie man dies in der Figur 2 erkennt. Ebenfalls wird in einem späteren Verfahrens schritt der Pilotstreifen P abgetrennt. Die Fanglöcher 4 des Pilotstreifens P verbleiben an den Anschlussabschnitten 10.
Die Umspritzungen 50 dienen der mechanischen Verbindung der Leiterbahnen 20 und der Datenleitungen 30, nachdem die Verbindungsstege 5 werden frei gestanzt wurden. Ebenfalls gezeigt ist die gebogene Flex-Zone. Das Stanzgitter 1 besitzt die zwei Leiterbahnen 20, die zusammen einen ersten gemeinsamen Gesamtleiterquerschnitt A1 besitzen und mindestens eine Anzahl N an davon getrennten Datenleitungen 30, die zusammen einen vom ersten Gesamtleiterquerschnitt A1 GES abweichenden gemeinsamen Gesamtleiterquerschnitt A2 GES aufweisen. In den Figuren 1 und 2 sind jeweils zwei Datenleitungen 30 gezeigt.
Nachfolgend erfolgt eine beispielhafte Nennung von Geometrien eines Stanzgitters 1 mit 4 Signalleitungen 30 (Data_1 bis Data_4), für drei unterschiedliche Breiten (Breite 1, Breite 2 und Breite 3). Die zur Strom- und Spannungsversorgung der Lichtquellen vorgesehenen Leiterbahnen 20 sind hier mit V_Supply und Masse angegeben.
Leitung Dicke [mn Breite 1 [r Breite 2 [r Breite 3 [r A 1 [mm2] A 2 [mm2] A 3 [mm2]
1 V_supply 0,15 0,7 1,1 2 0,105 0,165 0,3
2 Data_l 0,15 0,7 0,7 0,5 0,105 0,105 0,075
3 Data_2 0,15 0,7 0,7 0,5 0,105 0,105 0,075
4 Data_3 0,15 0,7 0,7 0,5 0,105 0,105 0,075
5 Data_4 0,15 0,7 0,7 0,5 0,105 0,105 0,075
6 Masse 0,15 0,7 1,1 2 0,105 0,165 0,3
Je nach Anzahl N der Datenleitung ergeben sich unterschiedliche Werte für das Querschnittsflächenverhältnis V = A1 GES / A2GES, wobei A1 GES die Summe der Querschnitte der Leiterbahnen 20 und A2GES die Summe der Querschnitte der Signalleitungen 30 (Data_1 bis Data_4) ist.
Querschnittsflächenverhältnis in Abhängigkeit der Datenleitungen
1,00 2,00 3,00 4,00 Datenleitungen
1: min 2,00 1,00 0,67 0,50 2: Vorzug 3,14 1,57 1,05 0,79 3: max 8,00 4,00 2,67 2,00
Grafisch wird das Verhältnis in der Figur 3 gezeigt. Mathematisch bedeutet dies für das optimierte Verhältnis V für die Anzahl N an Signalleitungen 30: Al GES v (k, n) = = k N-1 A2 GES
In der Figur 4 ist eine schematische Schnittansicht gezeigt, um die Ausführung ei ner Flex-Zone darzustellen und zwar mit einem U-förmig gebogenen Leitungsab schnitt (FZ).
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims

Patentansprüche
1 . Stanzgitter (1) für ein Lichtmodul, mit einer Mehrzahl an seriell hintereinander angeordneten Anschlussabschnitten (10), die ausgebildet sind, jeweils mit we nigstens einer Lichtquelle (2) verbunden zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzgitter (1) wenigstens zwei Lei terbahnen (20) aufweist, die zusammen einen ersten gemeinsamen Gesamt leiterquerschnitt A1 Ges besitzen und mindestens eine Anzahl N an davon ge trennten Datenleitungen (30), die zusammen einen vom ersten Gesamtleiter querschnitt A1 GES abweichenden gemeinsamen Gesamtleiterquerschnitt A2GES aufweisen, wobei sich das Verhältnis V des Gesamtleiterquerschnitt A1 GES der Lei terbahnen (20) zu dem Gesamtleiterquerschnitt A2GES der Signalleitungen (30) nach der folgenden Formel bestimmt:
.A1GES
V (k, n) = k N-1 wobei k ein Wert zwischen 2 und 8 ist und N die Anzahl der Datenlei tungen (30) angibt.
2. Stanzgitter (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich das Stanzgitter (1) streifenartig oder bandartig entlang seiner Längsrichtung L erstreckt und die zwei Leiterbahnen (20) zur Strom- und Spannungsversorgung der Lichtquellen (2) ohne Durchtrennung entlang der Längsrichtung L verlau fen.
3. Stanzgitter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenleitungen (30) in einem Bereich örtlich zwischen den beiden Leiterbah nen (20) verlaufen und insbesondere an den Anschlussabschnitten (10) Kon taktenden (21) zum elektrischen Verbinden der Lichtquellen (2) aufweisen.
4. Stanzgitter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass für k folgendes gilt: k ~ 3, 1 .
5. Stanzgitter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass an den jeweiligen Anschlussabschnitten (10) seitlich in der Stanzgitterebene hervorstehende Halteabschnitte (3) vorgesehen sind, die ei nerseits als Pilotstreifen für den Bandtransport dienen und gleichzeitig Befesti gungsabschnitte für das Stanzgitter (1) bilden.
6. Stanzgitter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Leiterbahnen (20) und die Signalleitungen (30) zwischen den jeweiligen Anschlussabschnitten (10) für die Lichtquellen (2) jeweils einen V-förmig, S-förmig, U-förmig oder nichtlinear gebogenen Leitungsabschnitt (Flex-Zone) ausbilden, bei dem die Leiterbahnen (20) und die Signalleitungen (30) entweder aus der Stanzgitterebene hervorstehen oder wenigstens zwei Richtungsänderungen in der Stanzgitterebene aufweisen.
7. Verfahren zur Herstellung eines Lichtmoduls (1) vorzugsweise mit einem Stanzgitter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass a. an den jeweiligen Anschlussabschnitten (10) Leiterplatten (40) für oder mit den Lichtquellen (2) elektrisch mit den Leiterbahnen (20) und die Signalleitungen (30) verbunden werden und b. eine Umbiegung der Leiterbahnen (20) und der Signalleitungen (30) zwischen den Anschlussabschnitten (10) des Stanzgitters (1) vorge nommen wird, zur Herstellung der Merkmale nach Anspruch 7.
8. Verfahren zur Herstellung eines Lichtmoduls (1) vorzugsweise mit einem Stanzgitter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass a. an den jeweiligen Anschlussabschnitten (10) Umspritzungen (50) zur mechanischen Halterung der Leiterbahnen (20) und/oder der Signallei tungen (30) auszubilden und danach b. eine Umbiegung der Leiterbahnen (20) und der Signalleitungen (30) zwischen den Anschlussabschnitten (10) des Stanzgitters (1) vorge nommen wird, zur Herstellung der Merkmale nach Anspruch 7 und da nach c. eine Bestückung des Stanzgitters (1) mit Lichtquellen (2) an den An schlussabschnitten (10) erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) statt der Umspritzung (50) eine alternative mechanische Halterung der Leiterbah nen (20) und/oder der Signalleitungen (30) erfolgt, vorzugsweise durch Halte rungsvorrichtungen, Tapelösungen oder temporär vorgesehene Hateeinrich- tungen.
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