AT12741U1 - Anordnung mit elektrischen/elektronischen bauteilen - Google Patents

Abstract

Eine Anordnung (1) mit wenigstens einem elektronischen/elektrischen Bauelement (4), insbesondere einem SMD-LED, enthält das Bauelement (4) in einer Vertiefung (3) eines Trägers (2) eingesetzt, wobei das Bauelement (4) durch Füllmasse, die mit der Oberseite des Trägers (2) bündig ist, festgelegt ist. Die Verbindungsstellen (7, 8) am Bauelement (4) werden mit Hilfe von Leitern (9, 10), die in einem Druckverfahren aufgebracht worden sind, elektrisch unmittelbar kontaktiert, sodass das elektrische/elektronische Bauelement (4) mit Spannung beaufschlagt werden kann. Dem Bauelement (4) kann im Träger (2) eine Linse (13) zugeordnet sein, die entweder vom Trägerwerkstoff selbst gebildet ist, oder in den Träger (2) eingesetzt ist.

Description

österreichisches Patentamt AT 12 741 U1 2012-10-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit elektrischen/elektronischen Bauteilen mit den Merkmalen des einleitenden Teils von Anspruch 1.

[0002] Bisheriger Stand der Technik ist, dass elektronische Bauteile in wenigstens zwei Verfahrensschritten zu ihrer Verbindung und Montage auf einem Trägermaterial aufgebracht werden. In weiteren chemischen oder elektrischen Verfahren muss ein vorgegebenes Leiterbild hergestellt werden, mit dem die Bauteile in weiteren Verfahrensschritten elektrisch leitend verbunden werden müssen.

[0003] Die bekannten Verfahren erfordern das Drucken von Lotpasten oder Klebern, das Löten oder Aushärten und vor allem das galvanische Erzeugen einer Leiterplatte, was erhebliche Kosten verursacht.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung mit elektrischen/elektronischen Bauteilen der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die vereinfacht herstellbar ist.

[0005] Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einer Anordnung mit elektrischen/ elektronischen Bauteilen, welche die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.

[0006] Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung mit elektrischen/elektronischen Bauteilen sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0007] In allgemeinen Worten gesagt, kann eine erfindungsgemäße Anordnung mit elektrischen/ elektronischen Bauteilen folgenden Aufbau aufweisen: [0008] Auf einem Träger, der beispielsweise aus einer transparenten Folie (aus Glas, Polykarbonat, Polymethylmethacrylat und Ähnliches) besteht und in dem Linsen vorgesehen sein können, werden elektrische/elektronische Bauteile, z.B. SMD-LEDs (Surface Mounted DeviceLEDs) angebracht, was beispielsweise mit Hilfe eines Handhabungs- (pick-and-place-)Systems erfolgen kann.

[0009] Die elektronischen Bauteile werden mit einem Kleber mit dem Trägermaterial verbunden, wobei dann ohne weitere Maßnahmen elektrisch leitende Verbindungen der elektrischen/elektronischen Bauteile an ihren dafür vorgesehenen Verbindungsstellen (pads) mit den Leiterbahnen gebildet werden.

[0010] Es ist also bei der Erfindung vorgesehen, dass die elektrischen/elektronischen Bauteile, z.B. die SMD-LEDs, ohne zusätzliche Maßnahmen, wie Drucken von Lotpasten oder Kleben, Löten und Aushärten und vor allem ohne das galvanische Erzeugen einer Leiterplatte, wie dies im Stand der Technik der Fall ist, erzeugt werden können. Dies führt zu einer erheblichen Kosteneinsparung und einer materialschlüssigen Verbindung ohne einen Verbund von Leitenwerkstoffen.

[0011] Bei der Erfindung kann das Kontaktieren der elektrischen/elektronischen Bauteile (z.B. SMD-LEDs) mit (handelsüblichen) Leitertinten in einem definierten Leiterbahnen-Layout mit Hilfe von Siebdruck, Digitaldruck oder einem anderen Druckverfahren erfolgen. Es besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, Kontaktierungen in mehreren Schichten aus Leitlinien mit oder ohne Isolierschichten mit dem Ziel auszuführen, den erforderlichen Leitwiderstand zu erreichen.

[0012] Die so hergestellte Anordnung mit elektrischen/elektronischen Bauteilen kann mit einer weiteren Klebeschicht, die neben der Klebefunktion auch feuchtigkeitsisolierende Funktionen haben kann, auf unterschiedliche Trägerwerkstoffe aufgebracht werden (Metall-, z.B. Aluminiumbleche, Glas, Kunststoffe, Planen und Ähnliches). Wenn die elektrischen/elektronischen Bauteile SMD-LEDs sind, können beispielsweise Videowände (video walls) hergestellt werden. Um größere Elemente zu erreichen, können einzelne Elemente der erfindungsgemäßen Anordnung mit elektrischen/elektronischen Bauteilen über Steckverbindungen (an sich bekannte 1 /6 österreichisches Patentamt AT 12 741 U1 2012-10-15

Steckverbindungen) zu größeren Anzeigeformaten zusammengefügt werden.

[0013] Im Rahmen der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die SMD-LEDs mit einem integrierten Controller zusammengebaut werden, wobei die Anzeigen über eine Software, die auf handelsüblichen Rechnern (Personal Computer oder Mikrocontroller) laufen, steuerbar sind.

[0014] Beispielsweise kann beim Herstellen einer erfindungsgemäßen Anordnung mit elektri-schen/elektronischen Bauteilen im Einzelnen wie folgt vorgegangen werden: [0015] Auf einer als Träger dienenden Grundlage, die beispielsweise eine flexible Folie sein kann, werden SMD-LEDs angebracht.

[0016] Im nächsten Schritt wird der Raum neben und zwischen den LEDs mit Füllwerkstoff ausgefüllt, sodass sich eine insgesamt einheitliche Fläche ergibt, also die Außenseiten, nämlich die von dem Träger abgekehrten Flächen der SMD-LEDs, mit dem Füllwerkstoff in einer Fläche liegen.

[0017] Auf der so erzielten Fläche werden Leiterbahnen erzeugt, beispielsweise aufgedruckt, wobei gleichzeitig die erforderliche elektrisch leitende Verbindung zwischen den Leiterbahnen und den Pads (Verbindungsstellen) der SMD-LEDs hergestellt werden. Zur höheren Leistungsübertragung kann darüber auch noch Kupfer aufgalvanisiert werden.

[0018] Auf die so hergestellte Anordnung wird eine Abdeckung angebracht, die beispielsweise aus Blech oder einer Folie bestehen kann.

[0019] Wenn der Träger (Grundlage) und die die Abdeckung bildenden Werkstoffe flexibel sind, können flexible Videowände ("video walls") hergestellt werden, die beispielsweise auf Planen, wie sie zum Verkleiden von Baugerüsten verwendet werden, angebracht werden können.

[0020] Im Rahmen der Erfindung ist in Betracht gezogen, die Leitungsführung und Kontakte in mehreren Schichten auszubilden, wobei gegebenenfalls Isolierschichten vorgesehen sind, um elektrische Kennwerte anzupassen und deren Kontakte an den Anbindungen der aktiven Elemente zusammengeführt werden.

[0021] Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Leitungsführung so ausgelegt, dass ein modulares Verknüpfen der polymerelektronischen Systeme durch weiteres Aufbringen von gedruckten Schaltungen (gedruckte Leiterzüge) möglich ist. Alternativ kann zur Leistungsverbesserung über die Leiterbahnen Kupfer aufgalvanisiert werden.

[0022] Im Rahmen der Erfindung besteht die Möglichkeit, die mechanische Auslegung (Füllschicht um die SMD-LEDs herum aus lasergeschnittenen Kunststofffolien oder dgl.) zu einer bedruckten Ebene auszugleichen.

[0023] Dabei kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die mechanische Auslegung, nämlich die Füllschichten ineinander greifen und eine formschlüssige Verbindung ergeben und die mechanische Stabilität für die Verbindung durch Drucken von Leiterzügen ergibt.

[0024] Weiters kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass die Füllschichten eine passgenaue Aufnahme für die aktiven Elemente (elektrischen/elektronischen Bauteile, z.B. SMD-LEDs) bilden, die aus dem Trägermaterial ausgeformt oder aufgebaut sind.

[0025] Weiters besteht die Möglichkeit, dass die Leitungsführung intelligente passive Elemente enthält, z.B. Touch-Schleifen.

[0026] Die Abdeckung kann mit weiteren Druckbildern versehen werden, um deren optische Eigenschaften zu ändern, insbesondere Leuchten und Farbe zu verändern. Alternativ besteht die Möglichkeit, durch Aufbringen von weiteren Druckbildern die elektrischen Eigenschaften zu verändern (Widerstände, Speicher).

[0027] Wenn die erfindungsgemäße Anordnung mit elektrischen/elektronischen Bauteilen verformbar ist, kann eine dreidimensionale Gestalt der erfindungsgemäßen erreicht werden. Beispielsweise kann eine erfindungsgemäße Anordnung mit elektrischen/elektronischen Bauteilen auf einer runden Wand angebracht, um eine Säule gewickelt, zu einer Halbkugel geformt oder 2/6 österreichisches Patentamt AT 12 741 U1 2012-10-15 durch Tiefziehen in beliebige Formen gebracht werden.

[0028] Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele von Anordnungen der Erfindung anhand der angeschlossenen Zeichnungen, in denen Ausschnitte erfindungsgemäßer Anordnungen schematisch und im Schnitt dargestellt sind, erläutert. Es zeigt: [0029] Fig. 1 [0030] Fig. 2 [0031] Fig. 3 [0032] Fig. 4 eine erste Ausführungsform einer Anordnung, eine zweite Ausführungsform einer Anordnung, eine dritte Ausführungsform einer Anordnung und eine Anordnung aus Fig. 3 mit einer Linse.

[0033] Eine erfindungsgemäße Anordnung 1 umfasst in der in Fig. 1 gezeigten, beispielsweisen Ausführungsform einen Träger 2, der aus Glas, durchsichtigem Kunststoff, wie Polycarbonat, Polymethylmethacrylat oder dergleichen bestehen kann. In eine Vertiefung 3 des Trägers 1 ist ein elektrisches/elektronisches Bauelement 4, z.B. ein SMD, insbesondere ein SMD-LED, eingesetzt. Der Freiraum 5 zwischen dem Bauelement 4 und den Wänden der Vertiefung 3 im Träger 2 ist mit einer (nicht gezeigten) Füllmasse ausgefüllt, wobei die Oberfläche der Füllmasse mit der Oberfläche 6 des Trägers 2 fluchtet. Um die Kontakte 7, 8 (Verbindungsstellen) bzw. aktiven Stellen des Bauelementes 4 zu kontaktieren, damit es mit elektrischer Spannung beaufschlagt werden kann, sind auf den Träger 2 in einem Druckverfahren Leiter 9, 10 aufgedruckt, und zwar sind im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Leiterdrucke 9, 10 aufgebracht, die voneinander durch einen Isolierdruck 11 getrennt werden.

[0034] Wie erfindungsgemäß vorgeschlagen sind die aktiven Stellen 7, 8 bzw. Kontakte des elektrischen/elektronischen Bauelementes 4, z.B. des SMD-LED, unmittelbar durch den im Druckverfahren aufgebrachten Leiter 9, 10 kontaktiert, ohne dass es zusätzlicher Maßnahmen bedarf, um einen elektrischen Kontakt zwischen dem Leiterdruck 9, 10 und dem Bauelement 4 herzustellen.

[0035] In Fig. 2 ist eine abgeänderte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung gezeigt, bei der das Bauelement 4 auf der Oberseite der Leiterdrucke 9, 10 angeordnet ist. Auch hier ist eine unmittelbare Kontaktierung der aktiven Stellen 7, 8 bzw. Kontakte des Bauelementes 4 gegeben.

[0036] In Fig. 3 ist eine Ausführungform gezeigt, die jener von Fig. 1 entspricht, wobei für das Zuführen zusätzlicher elektrischer Leistung eine Leistungsbahn 12 vorgesehen ist, die mit dem unmittelbar auf den Träger 2 aufgebrachten Leiterdruck 9 in elektrisch leitendem Kontakt steht.

[0037] Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, die im Wesentlichen jener von Fig. 3 entspricht, wobei im Boden der Vertiefung 3, in der das Bauelement 4 aufgenommen ist, eine Linse 13 eingeformt ist. In dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Linse 13 unmittelbar aus dem Werkstoff des Trägers 2 gebildet und wurde beispielsweise durch Tiefziehen oder Prägen gebildet.

[0038] In einer abgeänderten Ausführungsform können in den Träger 2 im Bereich der Vertiefung 3 in diesem, in der das Bauelement 4 aufgenommen ist, vom Träger 2 unabhängige Linsen 13 eingesetzt sein.

[0039] Gemeinsam ist allen in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung 1, dass die elektronischen bzw. elektrischen Bauelemente 4, z.B. die in den Zeichnungen gezeigten SMD-LEDs, unmittelbar, also ohne weitere Maßnahmen, in elektrisch leitender Verbindung mit den Leiterdrucken 9, 10 (Leiterbahnen) stehen, sodass die an den Bauelementen 4 vorgesehenen Verbindungsstellen 7, 8 (Pads) mit Spannung beaufschlagt werden können. Es ist also bei der erfindungsgemäßen Anordnung 1 so, dass die elektrischen/elektronischen Bauelemente 4, z.B. die SMD-LEDs, ohne Verwendung von Lotpasten oder Klebern, Löten und Aushärten und ohne galvanisches Erzeugen einer Leiterplatte, elektrisch kontaktiert werden können.

[0040] Die bei der erfindungsgemäßen Anordnung 1 vorgesehenen Leiterdrucke 9, 10 werden 3/6

Claims (12)

1. österreichisches Patentamt AT 12 741 U1 2012-10-15 in einem Druckverfahren, z.B. Siebdruck, Digitaldruck, durch Leitertinten in einem definierten Leiterbahnenlayout erzeugt. [0041] Die gezeigten erfindungsgemäßen Anordnungen 1 können auf unterschiedliche Trägerwerkstoffe aufgebracht werden, wobei auch an das Aufbringen auf flächige Bauteile, wie Alubleche, Glas, Kunststoffe, Planen oder Ähnliches, gedacht ist, sodass durch Aneinanderreihen mehrerer erfindungsgemäßer Anordnungen 1 (jedes Element einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 enthält vorzugsweise mehr als einen elektrischen/ elektronischen Bauteil, z.B. mehrere SMD-LEDs) Videowände zusammengesetzt werden, wobei die einzelnen Elemente der erfindungsgemäßen Anordnung 1 über Steckverbindungen zu größeren Formaten zusammengefügt werden können. [0042] Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt beschrieben werden: [0043] Eine Anordnung 1 mit wenigstens einem elektronischen/elektrischen Bauelement 4, insbesondere einem SMD-LED, enthält das Bauelement 4 in einer Vertiefung 3 eines Trägers 2 eingesetzt, wobei das Bauelement 4 durch Füllmasse, die mit der Oberseite des Trägers 2 bündig ist, festgelegt ist. Die Verbindungsstellen 7, 8 am Bauelement 4 werden mit Hilfe von Leitern 9, 10, die in einem Druckverfahren aufgebracht worden sind, elektrisch unmittelbar kontaktiert, sodass das elektrische/elektronische Bauelement 4 mit Spannung beaufschlagt werden kann. Dem Bauelement 4 kann im Träger 2 eine Linse 13 zugeordnet sein, die entweder vom Trägerwerkstoff selbst gebildet ist, oder in den Träger 2 eingesetzt ist. Ansprüche 1. Anordnung (1) mit wenigstens einem elektrischen/elektronischen Bauelement (4), gekennzeichnet durch einen Träger (2), durch im Druckverfahren hergestellte Leiterdrucke (9, 10), die mit den Verbindungsstellen (7, 8) des elektrischen/elektronischen Bauelementes (4) unmittelbar in elektrisch leitender Verbindung stehen.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektri sche/elektronische Bauelement (4) ein SMD ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektri sche/elektronische Bauelement (4) ein LED, insbesondere ein SMD-LED, ist.
4. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (4) in einer Vertiefung (3) im Träger (2) aufgenommen ist.
5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bauelement (4) eine Linse (13) zugeordnet ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (13) durch Werkstoff des Trägers (2) gebildet ist.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (13) in den Träger (2) eingesetzt ist.
8. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei voneinander durch einen Isolierdruck (11) getrennte Leiterdrucke (9, 10) vorgesehen sind.
9. 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einem Leiterdruck (9, 10) eine Leistungsbahn (12), die im Druckverfahren hergestellt worden ist, zugeordnet ist.
10. 10. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (4) in der Vertiefung (3) des Trägers (2) durch eine Füllmasse festgehalten ist. 4/6 österreichisches Patentamt AT 12 741 U1 2012-10-15
11. 11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite der Füllmasse mit der Oberfläche (6) des Trägers (2) bündig liegt.
12. 12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung seitlich Mittel zum Verbinden mit weiteren Anordnungen (1) aufweist. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 5/6