DE102004016847A1 - Light emitting diode arrangement and method for producing a light emitting diode array - Google Patents

Light emitting diode arrangement and method for producing a light emitting diode array Download PDF

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Abstract

Es wird eine Leuchtdiodenanordnung (1) angegeben mit einem Leiterbahnträger (2), der eine elektrische Leiterbahnanordnung (8, 9) aufweist, und mindestens einer Leuchtdiode (3), die mit der Leiterbahnanordnung (8, 9) elektrisch verbunden ist. DOLLAR A Man möchte die Lebensdauer von Leuchtdioden mit höherer Leistung verlängern. DOLLAR A Hierzu ist vorgesehen, daß auf der der Leuchtdiode (3) gegenüberliegenden Seite des Leiterbahnträgers (2) ein Kühlkörper (6) angeordnet ist und der Leiterbahnträger (2) zwischen der Leuchtdiode (3) und dem Kühlkörper (6) eine Durchgangsöffnung (22) aufweist.The invention relates to a light-emitting diode arrangement (1) comprising a conductor carrier (2) which has an electrical conductor arrangement (8, 9) and at least one light-emitting diode (3) which is electrically connected to the conductor arrangement (8, 9). DOLLAR A One would like to extend the life of light emitting diodes with higher achievement. DOLLAR A For this purpose, it is provided that on the light emitting diode (3) opposite side of the conductor carrier (2) a heat sink (6) is arranged and the conductor carrier (2) between the light emitting diode (3) and the heat sink (6) has a through hole (22 ) having.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtdiodenanordnung mit einem Leiterbahnträger, der eine elektrische Leiterbahnanordnung aufweist, und mindestens einer Leuchtdiode, die mit der Leiterbahnanordnung elektrisch verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung, bei dem ein Leiterbahnträger mit einem Lötmittel versehen wird, die Leuchtdiode auf den Leiterbahnträger aufgesetzt wird und die Leuchtdiode und der Leiterbahnträger zusammen erhitzt werden.The The invention relates to a light emitting diode array with a conductor carrier, the has an electrical conductor arrangement, and at least one Light emitting diode electrically connected to the conductor arrangement is. Furthermore, the invention relates to a method for manufacturing a light emitting diode array, in which a conductor carrier with a solder is provided, the light-emitting diode mounted on the conductor carrier and the light emitting diode and the conductor carrier are heated together.

Leuchtdioden finden zunehmend auch dort Verwendung, wo man bislang herkömmliche Leuchtmittel, beziehungsweise Glühlampen, verwendet hat. Die Lichtstärke von Leuchtdioden ist in den letzten Jahren fortlaufend gesteigert worden, so daß man beispielsweise im Kraftfahrzeugbe reich dazu übergeht, Bremsleuchten oder Fahrtrichtungsanzeiger mit Leuchtdioden auszurüsten. Leuchtdioden haben gegenüber Glühlampen den Vorteil einer besseren Ausnutzung der zugeführten elektrischen Energie. Darüber hinaus haben sie in der Regel ein geringeres Gewicht und eine längere Lebensdauer.LEDs increasingly find use there, where previously conventional Bulbs, or incandescent bulbs, used. The light intensity of LEDs has been steadily increasing in recent years been, so that for example in the motor vehicle sector, Brake lights or direction indicator equipped with LEDs. LEDs have opposite lightbulbs the advantage of better utilization of the supplied electrical energy. Furthermore They usually have a lower weight and a longer life.

Allerdings arbeiten auch Leuchtdioden nicht völlig verlustfrei. Eine Leuchtdiode, deren Lichtleistung einer Glühlampe mit beispielsweise 100 W entspricht, entwikkelt im Betrieb eine erhebliche Wärmemenge. Diese führt dann relativ schnell zum "thermischen Tod" der Leuchtdiode, wenn man keine Abhilfe schafft.Indeed Light emitting diodes do not work completely lossless. A light-emitting diode, their light output of a light bulb corresponds to, for example, 100 W, develops in operation one considerable amount of heat. This leads then relatively quickly to the "thermal Death of the LED, if you can not help.

Damit der Einsatz von Leuchtdioden wirtschaftlich gestaltet werden kann, ist es erforderlich, eine Möglichkeit vorzusehen, die Leuchtdioden auf einfache Weise an dem Leiterbahnträger zu montieren. Eine bekannte Technik hierfür ist es, den Leiterbahnträger an bestimmten Abschnitten der Leiterbahnanordnung mit einer Lötpaste zu versehen, die Leuchtdiode aufzusetzen und dann zusammen mit der Leiterbahnanordnung zu erhitzen. Die Anschlüsse der Leuchtdiode werden kann mit der Leiterbahnanordnung verlötet.In order to the use of light emitting diodes can be made economical, it is necessary, a possibility to provide the light-emitting diodes in a simple manner to be mounted on the conductor carrier. A well-known technique for this is it, the conductor carrier at certain sections of the wiring arrangement with a solder paste to provided, put the LED and then together with the To heat conductor track arrangement. The connections of the LED become can be soldered to the track arrangement.

Diese Herstellungsweise erlaubt es zwar, eine Leuchtdiodenanordnung kostengünstig zu produzieren. Sie schränkt aber die Möglichkeiten erheblich ein, die bestehende Wärme von der Leuchtdiode abzuführen.These Although manufacturing method allows a light-emitting diode array to cost to produce. It restricts but the possibilities significantly, the existing heat remove from the LED.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer von Leuchtdioden mit höherer Leistung zu verlängern.Of the Invention is based on the object, the life of light-emitting diodes with higher Extend performance.

Diese Aufgabe wird bei einer Leuchtdiodenanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß auf der der Leuchtdiode gegenüberliegenden Seite des Leiterbahnträgers ein Kühlkörper angeordnet ist und der Leiterbahnträger zwischen der Leuchtdiode und dem Kühlkörper eine Durchgangsöffnung aufweist.These Task is in a light-emitting diode arrangement of the aforementioned Sort of solved by that on the opposite of the LED Side of the conductor carrier arranged a heat sink is and the conductor carrier has a through opening between the light emitting diode and the heat sink.

Mit dieser Ausgestaltung wird einerseits die bisher bekannte Vorgehensweise beim Montieren der Leuchtdioden nicht gestört, d.h. man kann die Leuchtdiode nach wie vor auf die Oberfläche des Leiterbahnträgers aufsetzen und durch Löten mit der Leiterbahnanordnung verbinden. Allerdings wird nun ein Kühlkörper hinzugefügt. Der Kühlkörper steht der Montage der Leuchtdiode auf der Leiterbahnanordnung nicht im Wege. Ein Wärmefluß von der Leuchtdiode zum Kühlkörper wird durch die Durchgangsöffnung möglich, die in dem Leiterbahnträger vorgesehen ist. Über den Kühlkörper läßt sich nun eine größere Wärmemenge an die Umgebungsluft abführen, so daß die Verlustwärme nicht zu einer kritischen Temperaturerhöhung führt.With This embodiment is the one hand, the previously known approach when mounting the LEDs are not disturbed, i. you can use the light emitting diode still on the surface of the conductor carrier put on and by soldering connect to the track arrangement. However, a heatsink is added now. Of the Heat sink is the mounting of the light emitting diode on the track arrangement not in Ways. A heat flow from the LED to the heat sink is through the passage opening possible, in the conductor carrier is provided. about the heat sink can be now a larger amount of heat dissipate to the ambient air, so that the heat loss does not lead to a critical increase in temperature.

Vorzugsweise sind die Leuchtdiode und der Kühlkörper durch die Durchgangsöffnung des Leiterbahnträgers hindurch wärmeleitend miteinander verbunden. Dies ist insbesondere bei höheren Leistungen der Leuchtdiode von Vorteil, beispielsweise dann, wenn die Leuchtdiode eine Lichtleistung hat, die derjenigen einer 100 Watt Glühlampe entspricht. In diesem Fall wird durch die wärmeleitende Verbindung der Leuchtdiode mit dem Kühlkörper durch den Leiterbahnträger hindurch eine verbesserte Wärmeabfuhr gewährleistet.Preferably are the light emitting diode and the heat sink through the passage opening of the conductor carrier through thermally conductive connected with each other. This is especially at higher benefits the LED advantageous, for example, when the LED has a light output equivalent to that of a 100 watt incandescent lamp. In this case is due to the heat conducting Connection of the light emitting diode with the heat sink through the conductor carrier an improved heat dissipation guaranteed.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Leuchtdiode und der Kühlkörper miteinander verlötet oder mit anderen Wärmeleitmitteln verbunden sind. Eine Lötverbindung läßt sich einfach herstellen. Es ist lediglich erforderlich, daß man ein Lötmittel, beispielsweise eine Lötpaste, die Lötzinn enthält, auf den Kühlkörper aufträgt, die Leuchtdiode auf dieses Lötmittel aufsetzt und den Kühlkörper und die Leuchtdiode zusammen so weit erhitzt, daß das Lötmittel schmilzt und die Lötverbindung hergestellt wird. Hierbei kann man in vorteilhafter Weise zum Auftragen des Lötmittels den gleichen Arbeitsschritt oder Arbeitsgang verwenden, in dem man auch das Lötmittel auf die Leiterbahnanordnung aufträgt. Wenn man dann die Leuchtdiode mit der Leiterbahnanordnung verlötet und der entsprechend hohen Temperatur aussetzt, wird automatisch auch die wärmeleitende Verbindung zwischen der Leuchtdiode und dem Kühlkörper hergestellt. Bei richtiger Dimensionierung der Menge des Lötmittels, das durch die Durchgangsöffnung hindurch auf den Kühlkörper aufgetragen wird, kann man erreichen, daß das Lötmittel die Durchgangsöffnung vollständig oder zumindest nahezu vollständig ausfüllt, so daß der größtmögliche Querschnitt für die Wärmeleitung von der Leuchtdiode zum Kühlkörper zur Verfügung steht. Dieser Wärmeleitungsquerschnitt ergibt sich dann automatisch ohne zusätzliche Maßnahmen, d.h. der Prozeß zum Herstellen der Leuchtdiodenanordnung kann weitgehend automatisiert werden. Natürlich kann man auch andere Wärmeleitmittel für die Verbindung von Leuchtdiode und Kühlkörper verwenden.It is preferred that the light emitting diode and the heat sink are soldered together or connected to other heat conduction. A solder joint can be easily produced. It is only necessary that one applies a solder, such as a solder paste containing solder on the heat sink, the LED touches down on this solder and heats the heat sink and the LED together so far that the solder melts and the solder joint is produced. Here you can use the same step or operation in an advantageous manner for applying the solder, in which one also applies the solder to the wiring arrangement. If you then soldered the light emitting diode with the conductor arrangement and exposes the correspondingly high temperature, the thermally conductive connection between the light emitting diode and the heat sink is automatically made. With proper sizing of the amount of solder, which is applied through the through hole on the heat sink, it can be achieved that the solder completely or at least almost completely fills the through hole, so that the largest possible cross section for the Heat conduction from the LED to the heat sink is available. This heat conduction cross section then results automatically without additional measures, ie the process for producing the light emitting diode array can be largely automated. Of course you can also use other heat conductors for the connection of LED and heatsink.

Vorzugsweise ist der Kühlkörper als Flachmaterial ausgebildet. Ein als Flachmaterial ausgebildeter Kühlkörper erhöht die Bauhöhe der Leuchtdiodenanordnung praktisch nicht oder nur unwesentlich. Bei einem Flachmaterial, beispielsweise einem Blech, steht zwar im Prinzip nur eine einzige Wärmeabstrahlfläche zur Verfügung.Preferably is the heat sink as Flat material formed. A designed as a flat heat sink increases the height of the light emitting diode array practically not or only insignificantly. For a flat material, For example, a sheet, while in principle is only a single Heat radiating surface for Available.

Wenn diese Wärmeabstrahlfläche groß genug ist, dann reicht sie aus, um die Wärme im erforderlichen Maße von der Leuchtdiode abzuführen.If this heat radiating surface big enough is enough to heat up to the required extent Dissipate LED.

Hierbei ist bevorzugt, daß der Kühlkörper aus einem Doppelmetall gebildet ist, das auf seiner dem Leiterbahnträger zugewandten Seite eine Oberfläche aus Kupfer aufweist. Damit wird die Herstellung der Lötverbindung zwischen dem Kühlkörper und der Leuchtdiode erleichtert. Da auch die Leiterbahnanordnung in der Regel aus Kupfer gebildet ist, zumindest an Anschlußflächen, kann man mit den gleichen Prozeßparametern beim Löten die Lötverbindung zwischen den elektrischen Anschlüssen der Leuchtdiode und der Leiterbahnanordnung und die Lötverbindung zwischen der Leuchtdiode und dem Kühlkörper herstellen. Größere Vorbehandlungen der Kupferschicht sind in der Regel nicht erforderlich. Das Lötmittel verbindet sich erfahrungsgemäß in ausreichender Weise mit der Kupferschicht.in this connection is preferred that the Heat sink off a double metal is formed, which faces on its the conductor carrier Side a surface made of copper. This will be the production of the solder joint between the heat sink and the LED facilitates. Since also the track arrangement in The rule is formed of copper, at least at pads, can one with the same process parameters when soldering the solder joint between the electrical connections the light emitting diode and the wiring arrangement and the solder joint between the light emitting diode and the heat sink. Larger pretreatments of Copper layer are usually not required. The solder Experience has shown that it combines in sufficient Way with the copper layer.

Vorzugsweise weist das Doppelmetall als Hauptkomponente Aluminium auf. Das Doppelmetall wird also durch Aluminium und Kupfer gebildet, wobei die Kupferschicht vergleichsweise dünn ausgebildet sein kann. Ein derartiges Doppelmetall ist unter der Handelsbezeichnung "Cupalblech" erhältlich. Beispielsweise läßt sich ein derartiges Doppelmetall dadurch herstellen, daß man auf ein Aluminiumblech eine Kupferfolie aufwalzt. Ein derartiges Doppelmetall weist bei ansonsten gleichen Abmessungen ein geringeres Gewicht als ein reines Kupferblech auf, so daß Einsatz insbesondere bei mobilen Anwendungen erleichtert wird. Aluminium ist in der Regel preisgünstiger als Kupfer, so daß man die Leuchtdiodenanordnung kostengünstig herstellen kann.Preferably has the double metal as the main component aluminum. The double metal will thus formed by aluminum and copper, the copper layer comparatively thin can be trained. Such a double metal is under the Trade name "Cupalblech" available. For example let yourself to produce such a double metal characterized in that on an aluminum sheet rolls up a copper foil. Such a double metal has a lower weight with otherwise the same dimensions as a pure copper sheet, so that use especially in mobile applications is facilitated. Aluminum is usually cheaper as copper, so that one the light emitting diode array can produce cost.

Vorzugsweise ist die Leiterbahnanordnung von einer Abdeckung abgedeckt, die an Anschlußflächen der Leiterbahnanordnung Öffnungen aufweist. Durch die Öffnungen läßt sich Lötmittel auftragen, das dann beim gemeinsamen Erhitzen von Leuchtdiode und Leiterbahnträger schmilzt und die Lötverbindung zwischen der Leuchtdiode und der Leiterbahnanordnung herstellt. Selbstverständlich ist die Abdeckung auch im Bereich der Durchgangsöffnung unterbrochen, so daß man mit dem Auftragen des Lötmittels auf die Leiterbahnanordnung auch das Lötmittel auf den Kühlkörper auftragen kann.Preferably the printed conductor arrangement is covered by a cover, which at Pads of the Wiring arrangement openings having. Through the openings let yourself solder Apply, then the common heating of light emitting diode and Conductor carrier melts and the solder joint establishes between the light emitting diode and the printed conductor arrangement. Of course the cover is interrupted in the area of the passage opening, so that with the application of the solder also apply the solder to the heatsink on the trace assembly can.

Vorzugsweise sind der Leiterbahnträger und der Kühlkörper miteinander verklebt. Dies erleichtert die Herstellung weiter. Man kann den Leiterbahnträger und den Kühlkörper in einem vorgeschalteten Produktionsschritt miteinander verbinden. Hierzu wird einfach ein Klebemittel auf den Leiterbahnträger und/oder den Kühlkörper aufgebracht. Durch Anlegen des Kühlkörpers am Leiterbahnträger erfolgt dann die Verbindung. Dies hat den Vorteil, daß die Lötverbindung zwischen der Leuchtdiode und dem Kühlkörper keine Haltekräfte mehr übertragen muß. Diese Haltekräfte werden vielmehr durch die Klebeverbindung zwischen dem Leiterbahnträger und dem Kühlkörper aufgebracht. Die Lötverbindung zwischen dem Kühlkörper und der Leuchtdiode kann dann ausschließlich auf die Wärmeübertragung von der Leuchtdiode an die Umgebungsluft hin dimensioniert werden.Preferably are the conductor carrier and the heat sink together bonded. This further facilitates the production. You can do that Conductor carrier and the heat sink in connect an upstream production step with each other. This is simply an adhesive on the conductor carrier and / or applied the heat sink. By applying the heat sink on Conductor carrier then the connection takes place. This has the advantage that the solder joint no holding forces transmitted between the LED and the heat sink got to. These holding forces Rather, by the adhesive bond between the conductor carrier and applied to the heat sink. The solder connection between the heat sink and The LED can then only on the heat transfer be dimensioned by the LED to the ambient air out.

Vorzugsweise ist der Leiterbahnträger flexibel ausgebildet, und der Kühlkörper ist flächenmäßig auf einen vorbestimmten Bereich in der Umgebung der Leuchtdiode begrenzt. Die Verwendung des Kühlkörpers verschlechtert also die Flexibilität des Leiterbahnträgers nur unwesentlich. Man hat daher ausreichende Freiheiten bei der Gestaltung einer Leuchte, beispielsweise einer Bremsleuchte oder einer Blinkerleuchte, ohne auf die Form des Leiterbahnträgers festgelegt zu sein.Preferably is the conductor carrier flexible, and the heat sink is in terms of area limits a predetermined area in the vicinity of the light-emitting diode. The use of the heat sink worsens So the flexibility of the conductor carrier only insignificant. One has therefore sufficient liberties in the Design of a lamp, such as a brake light or a turn signal lamp, without being fixed to the shape of the conductor carrier to be.

Bevorzugterweise ist zwischen Kühlkörpern benachbarter Leuchtdioden jeweils ein Abstand vorhanden, dessen Länge mindestens der Länge eines Kühlkörpers entspricht. Vorzugsweise entspricht die Länge etwa der Länge eines Kühlkörpers. Damit werden zwei Vorteile erreicht. Zum einen stören sich die Kühlkörper thermisch nicht. Mit anderen Worten ist eine ausreichende Wärmeabgabe auch dann möglich, wenn man mehrere Leuchtdioden auf dem gleichen Leiterbahnträger verwendet. Zum anderen ist damit sichergestellt, daß der Leiterbahnträger seine Flexibilität behält.preferably, is adjacent between heat sinks Light emitting diodes each have a distance, the length of which at least the length corresponds to a heat sink. Preferably, the length corresponds about the length a heat sink. In order to Two advantages are achieved. On the one hand, the heat sinks interfere thermally Not. In other words, a sufficient heat release even then possible if you use several light emitting diodes on the same PCB carrier. On the other hand, this ensures that the conductor carrier retains its flexibility.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man einen Leiterbahnträger verwendet, der im Bereich der Leuchtdiode eine Durchgangsöffnung aufweist und von der der Leuchtdiode gegenüberliegenden Seite einen Kühlkörper im Bereich der Durchgangsöffnung montiert.The Task is characterized by a method of the type mentioned by solved, that he a conductor carrier used, which has a passage opening in the region of the light emitting diode and from the side opposite the LED a heat sink in the Area of the passage opening mounted.

Wie oben im Zusammenhang mit der Leuchtdiodenanordnung ausgeführt, ist es auf diese Weise möglich, die bekannte und bewährte Herstellungsmethode für die Leuchtdiodenanordnung beizubehalten, d.h. ein Lötmittel auf den Leiterbahnträger aufträgt, die Leuchtdiode aufsetzt und dann die Leuchtdiode mit dem Leiterbahnträger zusammen auf eine Löttemperatur erhitzt. Da der Kühlkörper von der gegenüberliegenden Seite an den Leiterbahnträger angesetzt wird, stört er diese Herstellungsmethode nicht. Die Durchgangsöffnung im Leiterbahnträger stellt sicher, daß der Leiterbahnträger die Wärmeabfuhr von der Leuchtdiode nicht behindert, sondern einen ausreichenden Wärmeübergang von der Leuchtdiode zum Kühlkörper stattfinden kann.As stated above in connection with the light emitting diode array, it is this way possible to maintain the known and proven production method for the light-emitting diode array, ie applying a solder on the conductor carrier, the light-emitting diode touches and then heats the light emitting diode with the conductor carrier together to a soldering temperature. Since the heat sink is attached to the conductor carrier from the opposite side, he does not interfere with this production method. The passage opening in the conductor carrier ensures that the conductor carrier does not hinder the heat dissipation from the light-emitting diode, but that a sufficient heat transfer from the light-emitting diode to the heat sink can take place.

Hierbei ist bevorzugt, daß man den Kühlkörper und den Leiterbahnträger zusammenführt, den Kühlkörper durch die Durchgangsöffnung hindurch mit Lötmittel versieht und durch Erhitzen die Leuchtdiode mit dem Kühlkörper verlötet oder einen ähnlichen Wärmeübergang schafft. Das Lötmittel stellt dann eine hervorragende wärmeleitende Verbindung zwischen der Leuchtdiode und dem Kühlkörper her. Die Herstellung dieser wärmeleitenden Verbindung ist relativ einfach, weil man die Leuchtdiodenanordnung aus Leuchtdiode und Leiterbahnträger ohnehin auf eine Löttemperatur erhitzen muß. Das Lötmittel kann bei richtiger Dimensionierung seiner Menge die Durchgangsöffnung vollständig oder zumindest nahezu vollständig ausfüllen, so daß die optimale Querschnittsfläche für den Wärmeübergang von der Leuchtdiode zum Kühlkörper gewährleistet wird. Ein zusätzlicher Arbeitsschritt ist also für die Verbindung zwischen der Leuchtdiode und dem Kühlkörper nicht erforderlich, so daß das Herstellungsverfahren kostengünstig bleibt.in this connection is preferred that one the heat sink and the conductor carrier brings together, through the heat sink the passage opening through with solder provides and by heating the LED soldered to the heat sink or a similar one Heat transfer creates. The solder then makes an excellent thermally conductive Connection between the light emitting diode and the heat sink forth. The production of this thermally conductive Connection is relatively easy because you have the light emitting diode array from light emitting diode and conductor carrier anyway on a soldering temperature has to heat up. The solder can with correct dimensioning of its quantity the passage opening completely or at least almost completely fill out, So that the optimal cross-sectional area for the Heat transfer ensured by the LED to the heat sink becomes. An additional one Work step is for the connection between the light emitting diode and the heat sink is not required so that Production process cost-effective remains.

Hierbei ist bevorzugt, daß man das Lötmittel auf den Leiterbahnträger und auf den Kühlkörper in einem Arbeitsgang aufträgt. Zum Auftragen des Lötmittels wird vielfach eine Schablone verwendet, beispielsweise dann, wenn das Lötmittel durch eine gängige Lötpastenschablone aufgetragen wird. Es führt praktisch zu keinem erhöhten Aufwand, wenn man im Zuge des Auftrags des Lötmittels auf die Leiterbahnanordnung ein zusätzliches "Loch" frei läßt, durch das auch Lötmittel in die Durchgangsöffnung gelangen kann. Auch für das Auftragen des Lötmittels sind also keine zusätzlichen Arbeitsschritte erforderlich, so daß man das Verfahren nach wie vor kostengünstig gestalten kann.in this connection is preferred that one the solder on the conductor carrier and on the heat sink in one Apply operation. For applying the solder a template is often used, for example, if the solder through a common Lötpastenschablone is applied. It leads practically to no increased Effort, if one in the course of the order of the solder on the track arrangement leaves an additional "hole" free through the also solder in the passage opening can get. Also for the application of the solder So they are not additional Work steps required so that you can follow the procedure before cost can shape.

Auch ist von Vorteil, wenn man den Leiterbahnträger und den Kühlkörper miteinander verklebt. In diesem Fall kann man den Kühlkörper am Leiterbahnträger fixieren, bevor man die restlichen Herstellungsschritte durchführt. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, daß die Lötverbindung zwischen der Leuchtdiode und dem Kühlkörper mechanisch keine Kräfte mehr aufnehmen muß. Die mechanischen Haltekräfte werden vielmehr durch die Klebeverbindung aufgenommen. Beim Herstellen wird die gegenseitige Ausrichtung von Leuchtdiode und Kühlkörper ohne zusätzliche Maßnahmen beibehalten, d.h. man kann die bisher bekannten Techniken zur Montage der Leuchtdiode auf dem Leiterplattenträger beibehalten.Also is an advantage if you the interconnect and the heat sink together bonded. In this case you can fix the heat sink to the conductor carrier, before carrying out the remaining manufacturing steps. This has the added benefit of that the solder no mechanical forces between the light emitting diode and the heat sink must take. The mechanical holding forces are rather absorbed by the adhesive bond. When manufacturing is the mutual alignment of LED and heatsink without additional activities maintained, i. You can use the previously known techniques for mounting keep the LED on the PCB carrier.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Hierin zeigen:The Invention will be described below with reference to a preferred embodiment explained in conjunction with the drawing. Herein show:

1 eine schematische Darstellung einer Leuchtdiodenanordnung und 1 a schematic representation of a light emitting diode array and

2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der Leuchtdiodenanordnung. 2 an enlarged sectional view of a portion of the light emitting diode array.

1 zeigt eine Leuchtdiodenanordnung 1 mit einem Leiterbahnträger 2, auf dem mehrere Leuchtdioden 3 angeordnet sind. Die Leuchtdioden 3 weisen dabei einen sogenannten Leuchtstein 4 auf, der als eigentliche Lichtquelle fungiert, und ein Gehäuse 5, das in der Regel aus Keramik gebildet ist. 1 shows a light emitting diode array 1 with a conductor carrier 2 on which several light emitting diodes 3 are arranged. The light-emitting diodes 3 have a so-called luminous stone 4 on, which acts as the actual light source, and a housing 5 which is usually made of ceramic.

Leuchtdioden arbeiten zwar mit einem relativ großen Wirkungsgrad. Mit zunehmender Leistung der Leuchtdiode 3 steigt aber auch ihre Verlustleistung. Diese Verlustleistung wird in Wärme umgewandelt und führt zu einer Temperaturerhöhung der Leuchtdiode 3, die zum "thermischen Tod" führen kann. Um die Wärme an die Umgebung abgeben zu können, ist daher für jede Leuchtdiode 3 ein Kühlkörper 6 vorgesehen.Although LEDs work with a relatively high efficiency. With increasing power of the LED 3 but also increases their power loss. This power loss is converted into heat and leads to a temperature increase of the LED 3 that can lead to "thermal death". To be able to deliver the heat to the environment, is therefore for each light emitting diode 3 a heat sink 6 intended.

Das Zusammenwirken von Leuchtdiode 2 und Kühlkörper 6 soll anhand von 2 näher erläutert werden.The interaction of light emitting diode 2 and heat sink 6 should be based on 2 be explained in more detail.

Der Leiterbahnträger 2 weist mehrere Schichten auf, nämlich eine flexible Folie 7, beispielsweise aus Polyimid, auf die Leiterbahnen 8, 9 aus Kupfer aufgebracht sind. Die Leiterbahnen 8, 9 bilden eine Leiter bahnanordnung. Diese Leiterbahnanordnung ist durch eine Abdeckfolie 10 oder einen Lack abgedeckt. Die Abdeckfolie 10 oder der Lack weist Öffnungen 11, 12 auf, durch die hindurch Anschlußflächen 13, 14 der Leiterbahnanordnung 8, 9 zugänglich sind.The conductor carrier 2 has several layers, namely a flexible film 7 , For example, polyimide, on the tracks 8th . 9 are applied from copper. The tracks 8th . 9 form a ladder arrangement. This conductor arrangement is covered by a cover 10 or a varnish covered. The cover foil 10 or the paint has openings 11 . 12 on, through which pads 13 . 14 the track arrangement 8th . 9 are accessible.

Die Leuchtdiode 3 weist Kontaktflächen 15, 16 auf, die über ein Lot 17, 18 mit den Anschlußflächen 13, 14 der Leiterbahnanordnung 8, 9 verbunden ist. Das Aufbringen des Lots wird weiter unten erläutert.The light-emitting diode 3 has contact surfaces 15 . 16 on that over a lot 17 . 18 with the pads 13 . 14 the track arrangement 8th . 9 connected is. The application of the solder is explained below.

Der Kühlkörper 6 ist über eine Klebemittelschicht 19 mit dem Leiterbahnträger 2 verbunden. Der Kühlkörper 6 ist als Doppelmetall ausgebildet, der im wesentlichen aus Aluminium 20 gebildet ist. Das Aluminium 20 ist an seiner dem Leiterbahnträger 2 zugewandten Oberfläche mit einer relativ dünnen Kupferschicht 21 versehen. Diese Kupferschicht 21 kann beispielsweise durch einen dünne Kupferfolie gebildet sein, die auf das Aluminium 20 aufgewalzt ist. Andere Verbindungen, beispielsweise Aufdampfen oder eine elektrochemische Abscheidung von Kupfer auf Aluminium sind natürlich ebenfalls möglich.The heat sink 6 is over an adhesive layer 19 with the conductor carrier 2 connected. The heat sink 6 is formed as a double metal, which consists essentially of aluminum 20 is formed. The aluminum 20 is at his the conductor carrier 2 facing surface with a relatively thin copper layer 21 Mistake. This copper layer 21 For example, it may be formed by a thin copper foil resting on the aluminum 20 rolled up. Other compounds, such as vapor deposition or electrochemical deposition of copper on aluminum are of course also possible.

Der Leiterbahnträger 2 weist im Bereich der Leuchtdiode 3 eine Durchgangsöffnung 22 auf. Diese Durchgangsöffnung 22 durchsetzt auch die Klebemittelschicht 19, so daß ein Kontaktbereich 23 der Kupferschicht 21 frei zur Leuchtdiode 3 hin liegt. Die Leuchtdiode 3 weist in der Ebene, in der auch die Kontaktflächen 15, 16 liegen, eine Metallfläche 24 auf. Der Raum, der durch die Metallfläche 24, die Kupferoberfläche 21 und die Durchgangsöffnung 22 begrenzt ist, ist von einem Lot 25 aus gefüllt. Das Lot 25 bildet eine wärmeleitende Verbindung von der Leuchtdiode 3 zum Kühlkörper 6.The conductor carrier 2 points in the range of the light emitting diode 3 a passage opening 22 on. This passage opening 22 also penetrates the adhesive layer 19 so that a contact area 23 the copper layer 21 free to the LED 3 lies down. The light-emitting diode 3 points in the plane in which also the contact surfaces 15 . 16 lie, a metal surface 24 on. The space passing through the metal surface 24 , the copper surface 21 and the through hole 22 is limited, is of a lot 25 filled out. The lot 25 forms a thermally conductive connection of the light emitting diode 3 to the heat sink 6 ,

Wie aus 1 zu erkennen ist, ist jeder Leuchtdiode 3 ein Kühlkörper 6 zugeordnet. Zwischen den einzelnen Kühlkörpern 6 ist ein Abstand a vorhanden, der ungefähr der Länge 2 eines Kühlkörpers 6 entspricht. Dadurch wird gewährleistet, daß die Leuchtdiodenanordnung 1 eine gewisse Flexibilität behält, die durch den flexiblen Leiterbahnträger 2 vorgegeben ist. Zudem wird gewährleistet, daß jeder Kühlkörper 6 genügend Umgebung hat, um die Wärme der Leuchtdiode 3 abgeben zu können.How out 1 It can be seen, every LED is 3 a heat sink 6 assigned. Between the individual heat sinks 6 There is a distance a that is about the length 2 a heat sink 6 equivalent. This ensures that the light emitting diode array 1 retains some flexibility through the flexible conductor carrier 2 is predetermined. It also ensures that each heatsink 6 enough environment has to heat the LED 3 to be able to deliver.

Die Herstellung einer derartigen Leuchtdiodenanordnung 1 läßt sich wie folgt beschreiben:
Zunächst wird der Kühlkörper 6 mit dem Leiterbahnträger 2 verbunden. Der Leiterbahnträger 2 kann zu diesem Zweck bereits mit der Klebemittelschicht 19 versehen sein, die von einer nicht näher dargestellten Schutzfolie abgedeckt ist. Vor dem Verbinden des Kühlkörpers 6 mit dem Leiterbahnträger 2 wird diese Schutzfolie entfernt.The production of such a light-emitting diode arrangement 1 can be described as follows:
First, the heat sink 6 with the conductor carrier 2 connected. The conductor carrier 2 can for this purpose already with the adhesive layer 19 be provided, which is covered by a protective film, not shown. Before connecting the heat sink 6 with the conductor carrier 2 this protective film is removed.

Sobald der Leiterbahnträger 2 mit dem Kühlkörper 6 oder den Kühlkörpern 6 versehen ist, wird er mit Lötmittel beschichtet. Diese Beschichtung erfolgt beispielsweise mit Hilfe einer Lötpastenschablone, wobei dieses Verfahren so gestaltet ist, daß Lötmittel nur durch die Öffnungen 11, 12 auf die Anschlußflächen 13, 14 und durch die Durchgangsöffnung 22 auf die Kupferschicht 21 des Kühlkörpers 6 gelangt. Gegebenenfalls wird in den Bereich, den die Durchgangsöffnung 22 umgrenzt, eine größere Menge an Lötmittel eingegeben. Das Lötmittel kann beispielsweise durch eine Lötpaste gebildet sein, die eine ausreichende Menge an Lötzinn enthält.Once the conductor carrier 2 with the heat sink 6 or the heat sinks 6 provided it is coated with solder. This coating is carried out, for example, by means of a solder paste stencil, this method being designed so that solder only through the openings 11 . 12 on the pads 13 . 14 and through the passage opening 22 on the copper layer 21 of the heat sink 6 arrives. Optionally, in the area that the passage opening 22 bounded, a larger amount of solder entered. The solder may be formed, for example, by a solder paste containing a sufficient amount of solder.

Auf den mit Lötmittel versehenen Leiterbahnträger 2 wird dann die Leuchtdiode 3 aufgesetzt. Die Leuchtdiode 3 wird mit dem Leiterbahnträger 2 und den daran befestigten Kühlkörpern 6 erhitzt, beispielsweise in einem Tunnelofen. Die Anordnung aus Leuchtdiode 3, Leiterbahnträger 2 und Kühlkörper 6 wird dabei auf eine Löttemperatur erhitzt, bei der das Lötmittel fließfähig wird. Bei dieser Temperatur verbindet daher einerseits das Lötmittel 17, 18 die Anschlußflächen 13, 14 mit den Kontaktflächen 15, 16 der Leuchtdiode 3 und andererseits das Lötmittel 25 die Metallfläche 24 mit dem Kontaktbereich 23 der Kupferschicht 21 des Kühlkörpers 6.On the soldered conductor carrier 2 then becomes the light emitting diode 3 placed. The light-emitting diode 3 becomes with the conductor carrier 2 and the heat sinks attached thereto 6 heated, for example in a tunnel oven. The arrangement of light emitting diode 3 , Conductor carrier 2 and heat sink 6 is heated to a soldering temperature at which the solder becomes fluid. At this temperature, therefore, on the one hand connects the solder 17 . 18 the pads 13 . 14 with the contact surfaces 15 . 16 the LED 3 and on the other hand, the solder 25 the metal surface 24 with the contact area 23 the copper layer 21 of the heat sink 6 ,

Nachdem sowohl der Lötmittelauftrag auf die Kontaktflächen 13, 14 und in die Durchgangsbohrung 22 gleichzeitig erfolgt, als auch das Verlöten der Kontakte 15, 16 der Leuchtdiode mit der Leiterbahnanordnung 8, 9 sowie die Herstellung der wärmeleitenden Verbindung zwischen der Leuchtdiode 3 und dem Kühlkörper 6, sind keine zusätzlichen Bearbeitungsschritte erforderlich, um eine Leuchtdiodenanordnung 1 herzustellen, die eine ausreichende Wärmeabfuhrmöglichkeit für die von der Leuchtdiode 3 produzierte Verlustwärme beinhaltet. Man kann also mit relativ geringen Modifikationen eine SMD-Technik (SMD = surface mounted device) verwenden, um die Leuchtdiode 1 sowohl elektrisch zu montieren als auch die Wärmeabfuhr über den Kühlkörper 6 sicherzustellen.After both the solder application on the contact surfaces 13 . 14 and into the through hole 22 occurs simultaneously, as well as the soldering of the contacts 15 . 16 the light emitting diode with the conductor arrangement 8th . 9 and the production of the heat-conducting connection between the light emitting diode 3 and the heat sink 6 , no additional processing is required to make a light emitting diode array 1 produce sufficient heat dissipation possibility for that of the light emitting diode 3 produced loss heat includes. So you can use a SMD technique (SMD = surface mounted device) with relatively minor modifications to the light emitting diode 1 both electrically mount as well as the heat dissipation through the heat sink 6 sure.

Der Kühlkörper 6 kann durch ein Blech gebildet sein, das im Handel unter der Bezeichnung "Cupalblech" er hältlich ist. Ein derartiges Blech wird vielfach im Blitzschutz und im Hochspannungsbereich verwendet. Es ist daher zu vertretbaren Preisen am Markt verfügbar. Da es zu einem großen Teil aus Aluminium besteht, ist sein Gewicht kleiner als das Gewicht eines reinen Kupferblechs gleicher Größe. Insbesondere dann, wenn die Leuchtdiodenanordnung 1 bei einer mobilen Anwendung, beispielsweise im Kraftfahrzeug, verwendet werden soll, hat diese Gewichtsreduzierung erhebliche Vorteile.The heat sink 6 may be formed by a sheet, which is commercially available under the name "Cupalblech" he is. Such a sheet is widely used in lightning protection and in the high voltage range. It is therefore available on the market at reasonable prices. As it is largely made of aluminum, its weight is smaller than the weight of a pure copper sheet of the same size. In particular, when the light emitting diode array 1 to be used in a mobile application, for example in a motor vehicle, this weight reduction has considerable advantages.

Claims (13)

Leuchtdiodenanordnung mit einem Leiterbahnträger, der eine elektrische Leiterbahnanordnung aufweist, und mindestens einer Leuchtdiode, die mit der Leiterbahnanordnung elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Leuchtdiode (3) gegenüberliegenden Seite des Leiterbahnträgers (2) ein Kühlkörper angeordnet ist und der Leiterbahnträger (2) zwischen der Leuchtdiode (3) und dem Kühlkörper (6) eine Durchgangsöffnung aufweist.Light-emitting diode arrangement having a conductor carrier, which has an electrical conductor arrangement, and at least one light-emitting diode, which is electrically connected to the conductor arrangement, characterized in that on the light-emitting diode ( 3 ) opposite side of the conductor carrier ( 2 ) a heat sink is arranged and the conductor carrier ( 2 ) between the light emitting diode ( 3 ) and the heat sink ( 6 ) has a passage opening. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdiode (3) und der Kühlkörper (6) durch die Durchgangsöffnung (22) des Leiterbahnträgers (2) hindurch wärmeleitend miteinander verbunden sind.Arrangement according to Claim 1, characterized in that the light-emitting diode ( 3 ) and the heat sink ( 6 ) through the passage opening ( 22 ) of the conductor carrier ( 2 ) are thermally conductively interconnected. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdiode (3) und der Kühlkörper (6) miteinander verlötet oder mit anderen Wärmeleitmitteln verbunden sind.Arrangement according to Claim 2, characterized in that the light-emitting diode ( 3 ) and the heat sink ( 6 ) are soldered together or connected to other heat conductors. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (6) als Flachmaterial ausgebildet ist.Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heat sink ( 6 ) is formed as a flat material. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (6) aus einem Doppelmetall gebildet ist, das auf seiner dem Leiterbahnträger zugewandten Seite eine Oberfläche aus Kupfer (21) aufweist.Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the heat sink ( 6 ) is formed of a double metal, on its side facing the conductor carrier side a surface made of copper ( 21 ) having. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Doppelmetall als Hauptkomponente Aluminium (20) aufweist.Arrangement according to claim 5, characterized in that the double metal as main component aluminum ( 20 ) having. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnanordnung (8, 9) von einer Abdeckung (10) abgedeckt ist, die an Anschlußflächen (13, 14) der Leiterbahnanordnung (8, 9) Öffnungen (11, 12) aufweist.Arrangement according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the conductor track arrangement ( 8th . 9 ) from a cover ( 10 ), which are connected to connection surfaces ( 13 . 14 ) of the track arrangement ( 8th . 9 ) Openings ( 11 . 12 ) having. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterbahnträger (2) und der Kühlkörper miteinander verklebt sind.Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the conductor carrier ( 2 ) and the heat sink are glued together. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterbahnträger (2) flexibel ausgebildet ist und der Kühlkörper (6) flächen mäßig auf einen vorbestimmten Bereich in der Umgebung der Leuchtdiode (2) begrenzt ist.Arrangement according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the conductor carrier ( 2 ) is flexible and the heat sink ( 6 ) surfaces moderately to a predetermined area in the vicinity of the light emitting diode ( 2 ) is limited. Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung, bei dem ein Leiterbahnträger mit einem Lötmittel versehen wird, die Leuchtdiode auf den Leiterbahnträger aufgesetzt wird und die Leuchtdiode und der Leiterbahnträger zusammen erhitzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Leiterbahnträger verwendet, der im Bereich der Leuchtdiode eine Durchgangsöffnung aufweist und von der der Leuchtdiode gegenüberliegenden Seite einen Kühlkörper im Bereich der Durchgangsöffnung montiert.Method for producing a light-emitting diode arrangement, in which a conductor carrier with a solder is provided, the light-emitting diode mounted on the conductor carrier and the light emitting diode and the conductor carrier are heated together, characterized in that a conductor carrier used, which has a passage opening in the region of the light emitting diode and from the side opposite the LED a heat sink in the Area of the passage opening assembled. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kühlkörper und den Leiterbahnträger zusammenführt, den Kühlkörper durch die Durchgangsöffnung hindurch mit Lötmittel versieht und durch Erhitzen die Leuchtdiode mit dem Kühlkörper verlötet oder einen ähnlichen Wärmeübergang schafft.Method according to claim 10, characterized in that that he the heat sink and the conductor carrier brings together, the heat sink through the Through opening through with solder provides and by heating the LED soldered to the heat sink or a similar one Heat transfer creates. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man das Lötmittel auf den Leiterbahnträger und auf den Kühlkörper in einem Arbeitsgang aufträgt.Method according to claim 11, characterized in that that he the solder on the conductor carrier and on the heat sink in applies to a single operation. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man den Leiterbahnträger und den Kühlkörper miteinander verklebt.Method according to one of claims 10 to 12, characterized that he the conductor carrier and the heat sink together bonded.
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