SCHALTUNGSTRÄGER Die Erfindung betrifft einen LED-Schaltungsträger mit wenigstens zwei übereinander angeordneten, durch ein isolierendes Kernsubstrat getrennte Metallschichten sowie mit wenigstens auf einer der Metallschichten angeordneten Außenschicht mit Leitbahnen zur Bestückung von LEDs und vorzugsweise weiterer elektronischer Bauelemente gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schaltungsträgers.

Aus der DE 10 2008 021 014 AI ist ein solcher Schaltungsträger bekannt, welcher aus einem Mehrlagenverbund für eine Strom- und/oder Signalversorgung mit einer mehrschichtigen Leiterplatte aus zwei zueinander parallelen Schichten von Leichtmetallplatten aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen besteht, wobei die beiden Leichtmetallplatten von einer Polyethylen- Schicht getrennt werden und deren äußeren Flächen jeweils von einer weiteren Polymerschicht als Decklage bedeckt werden. Auf der freien Oberfläche dieser Decklage sind leitfähige Schichtbahnen zum Anschluss von Bauteilen wie Leuchtdioden vorgesehen, welche durch Leitungen mit den stromführenden Leichtme- tallplatten verbunden sind.

Gemäß dieser DE 10 2008 021 014 AI werden in diese mehrlagige Leiterplatte sacklochartige Ausnehmungen zur Aufnahme von Diodenkörpern von Leuchtdioden, bspw. RGB-LED' s eingebracht. Die- se Diodenkörper sind ebenso mehrschichtig mit stromführenden Aluminiumschichten und isolierend trennenden Polymerschichten aufgebaut, so dass diese Schichten nach dem Einführen des Diodenkörpers in eine dafür vorgesehene Ausnahme mit den Leichtmetallschichten und den Polymerschichten der Leiterplatte fluchten. Nachteilig an einem solchen aus der DE 10 2008 021 014 AI bekannte Schaltungsträger ist die technologisch aufwendige Herstellung des Diodenkörpers, da dieser in gleicher Weise wie die Leiterplatte mehrschichtig mit gleichen Schichtdicken aufgebaut werden muss.

Aufgabe der Erfindung ist daher, einen Schaltungsträger der eingangs genannten Art derart fortzubilden, dass ein einfach herzustellender kompakter Aufbau erzielt wird, insbesondere hinsichtlich der für die Stromversorgung der auf dem Schaltungsträger angeordneten elektronischen Bauelementen, wie bspw. Leuchtdioden (LED) vorgesehenen Leitbahnen. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Schaltungsträger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Ein solcher Schaltungsträger zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass das Kernsubstrat mit einem Metallkern ausge- bildet ist, welcher auf den Außenseiten, die den Metallschichten benachbart sind, eine Isolierschicht aufweist, und die Leitbahnen auf der Außenschicht über Durchkontaktierungen mit den Metallschichten elektrisch verbunden sind, wobei zur e- lektrischen Isolation der Durchkontaktierungen gegenüber dem Metallkern die Durchkontaktierungen mittels einer inselförmi- gen Isolatorschicht des Metallke.rns isoliert sind.

Bei diesem erfindungsgemäßen Schaltungsträger dienen die Metallschichten als Stromschienen für die auf der Außenschicht angeordneten elektronischen Bauelemente, insbesondere von

LED's, die mit diesen Metallschichten über Durchkontaktierungen kontaktiert werden, wodurch insgesamt ein kompakter Aufbau erzielt wird und gleichzeitig eine ausreichende Wärmeabfuhr über den Metallkern des Kernsubstrats sichergestellt ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, die Durchkontaktierung zur auf der Außenschicht abge- wandten Seite des Kernsubstrats liegenden Metallschicht als Durchgangsbohrung auszubilden, die eine elektrisch leitfähige Hülse, eine sogenannte Durchkontaktierungs-Hülse aufnimmt. Damit lassen sich über eine solche Durchgangsbohrung direkt e- lektronische Bauteile, insbesondere LED' s mit dieser Hülse, vorzugsweise aus Kupfer kontaktieren. Dabei ist vorzugsweise die inseiförmige Isolatorschicht ringförmig ausgebildet, die die Durchkontaktierungs-Hülse somit gegenüber dem Metallkern isolierend umgibt. Ferner ist weiterbildungsgemäß vorgesehen, dass die der Außenschicht zugewandte Metallschicht im Bereich der Durchkontaktierung zur Bildung eines Isolationsabstandes einen Ausschnitt aufweist, um damit einen Kurzschluss über die Durchkontaktierungs-Hülse zwischen den beiden Metallschichten zu vermeiden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Durchkontaktierung zur auf der Außenschicht zugewandten Seite des Kernsubstrats liegenden Metallschicht als Sacklochbohrung ausgebildet, die im Bereich dieser Metallschicht endet und eine elektrisch leitfähige Hülse, eine sogenannte Durchkontaktierungs-Hülse aus Kupfer aufnimmt. Vorzugsweise reicht hierbei der Sacklochgrund der Sacklochbohrung bis in den Bereich des Metallkerns. Um eine entsprechende Isolierung dieser Hülse gegenüber dem Metallkern sicherzustellen, umschließt weiterbildungsgemäß die inselförmige Isolatorschicht wenigstens bereichsweise den Sacklochgrund.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Außenschicht als Leiterplatte, vorzugsweise als Mehrlagen- Leiter- platte mit wenigstens einer weiteren Leitbahnebene ausgebil ^¬ det. Damit kann für die auf einer solchen Leiterplatte anzuordnenden elektronischen Bauelemente eine kompaktere Anordnung erreicht werden.

Bei einer Mehrlagen-Leiterplatte ist es weiterbildungsgemäß vorgesehen, im Bereich der Durchkontaktierung die weitere Leitbahnebene der Mehrlagen-Leiterplatte zur Bildung eines I- solationsabstandes mit einem Ausschnitt zu versehen.

Zur Herstellung der inseiförmigen Isolatorschicht des erfindungsgemäßen Schaltungsträgers ist es vorgesehen, zunächst eine Bohrung, also entweder eine Durchgangsbohrung oder eine Sacklochbohrung mit gegenüber dem Durchmesser der Durchkontak- tierungs-Hülsen größeren Durchmesser in den Metallkern einzubringen und mit einem Isolationsmaterial zu verfüllen und anschließend die Durchgangsbohrung bzw. die Sacklochbohrung mit einem der Durchkontaktierungs-Hülse entsprechenden Durchmesser in diesem Isolationsmaterial zu erzeugen, so dass kein Kontakt mit dem Metall des Metallkerns entsteht. Nach dem Einbringen der Durchgangbohrung bzw. der Sacklochbohrung in das Isolationsmaterial wird die Durchkontaktierungs-Hülse in die Durchgangbohrung bzw. die Sacklochbohrung eingeführt. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die einzige beigefügte Figur ausführlich beschrieben. Diese Figur 1 zeigt eine schematische perspektivische Teildarstellung mit einem Teilschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schaltungsträ- gers.

Der Schaltungsträger 1 gemäß Figur 1, der mit elektronischen Bauelementen, insbesondere mit Leuchtdioden (LED) auf einer mit einer Kupferschicht 6a kaschierten Oberfläche bestückt wird, weist einen mehrschichtigen Aufbau mit integrierten, als Metallschichten 3 und 4 ausgebildeten Stromschienen auf, über die die Energieversorgung dieser Leuchtdioden (nicht darge- stellt) erfolgt. Die elektrische Kontaktierung mit diesen Metallschichten 3 und 4 erfolgt über Durchkontaktierungen 10 und 11.

Im Folgenden wird der Schichtenaufbau des Schaltungsträgers 1 im Detail beschrieben.

Die beiden Metallschichten 3 und 4 des Schaltungsträgers 1 werden von einem Kernsubstrat 2 getrennt, indem ein platten- förmiger Metallkern 7 aus Aluminium mit einer Dicke von ca. 1 mm auf seiner Unter- und Oberseite mit jeweils einer Isolierschicht 8 und 9 belegt ist, die, jeweils als Prepreg-Schicht hergestellt werden bzw. ausgebildet sind.

An die Metallschicht 4 schließt sich eine Mehrlagen-Leiter- platte 5 mit einer kupferkaschierten freien Oberfläche an, die mit elektronischen Bauelementen, vorzugsweise mit LED' s und/oder einer integrierten Schaltung bestückt wird. Diese bereits genannte Kupferschicht 6a wird in bekannter Weise zur Erzeugung von Leitbahnen 6 (andeutungsweise dargestellt) strukturiert. Diese Mehrlagen-Leiterplatte 5 umfasst zwei weitere Leitbahnebenen 19 und 20, die von einer Innenlage 24 getrennt werden und jeweils von einer Außenschicht 23 und 25 abgedeckt werden. Die Außenschicht 25 ist mit der Kupferschicht 6a kaschiert .

Diese Schichten 23, 24 und 25 werden ebenso als Prepreg- Schichten hergestellt. Zur Herstellung der Durchkontaktierungen 10 von den Leitbahnen 6 zur Metallschicht 3 wird vor Herstellung des gesamten

Schichtenaufbaus des Schaltungsträgers 1 in dem Metallkern 7 eine Durchgangsbohrung 12a erzeugt, die in dem für die Durch- kontaktierung 10 vorgesehenen Bereich liegt. Diese Bohrung 12a wird mit einem Isolationsmaterial zur Bildung einer inselför- migen Isolatorschicht 12 verfüllt, die nach Einbringung einer eine Durchkontaktierungs-Hülse 16 aufnehmende Bohrung 14 nach der Herstellung des vervollständigten Schichtenaufbaus des Schaltungsträgers 1 einen ausreichenden Isolationsabstand zum Metall des Metallkerns sichern muss. Daher ist der Durchmesser der Bohrung 12a größer als die die Durchkontaktierungs-Hülse 16 aufnehmende Durchgangsbohrung 14. Die Durchkontaktierungs- Hülse 16 wird von der inseiförmigen Isolatorschicht 12 ring- förmig umschlossen.

Mit der Herstellung der Durchkontaktierung 10 wird auch gleichzeitig die Durchkontaktierung 11 zur Metallschicht 4 hergestellt. Hierzu wird in entsprechender Weise eine insel- förmige Isolatorschicht 13 in dem Metallkern 7 im Bereich dieser Durchkontaktierung 11 erzeugt. Da diese Durchkontaktierung 11 die Form eines Sackloches 15 mit einem kegelförmigen Sacklochgrund aufweist, wobei dieses Sackloch 15 bis zur Metallschicht 4 reicht und der Sacklochgrund nur teilweise mit des- sen Spitze in den Metallkern 7 eintaucht, wird in diesem Bereich des Metallkerns 7 zunächst eine kegelförmige Bohrung 13a erzeugt, deren laterale Ausdehnung so groß ist, dass der Sacklochgrund der Sacklochbohrung 15 einen ausreichenden Isolationsabstand zum Metall des Metallkerns 7 aufweist. Diese Boh- rung 13a wird anschließend mit Isolationsmaterial verfüllt. Als Isolationsmaterial zur Herstellung der inselförmigen Isolatorschichten 12 und 13 wird bspw. ein geeignetes Prepregma- terial, z. B. Epoxydharz verwendet. Nach dem vervollständigten Schichtenaufbau des Schaltungsträgers 1 wird nicht nur die Durchgangsbohrung 14 für die Durch- kontaktierung 10 sondern auch die Sachlochbohrung 15 für die Durchkontaktierung 11 erzeugt und anschließend die Durchkon- taktierungs-Hülse 16 bzw. 17 in diese Durchgangsbohrung 14 bzw. Sachlochbohrung 15 eingeführt.

Während der Herstellung des Schichtenaufbaus des Schaltungsträgers 1 wird die Metallschicht 4 im Bereich der Durchkontaktierung 10 durch Erzeugung eines die Durchkontaktierungs-Hülse 16 umgebenden kreisförmigen Ausschnittes 18 strukturiert, so dass ein ausreichender Isolationsabstandes zwischen dieser Metallschicht 4 und der Durchkontaktierungs-Hülse 16 entsteht.

Mit einer entsprechenden Strukturierung werden auch die Lei- terbahnebenen 19 und 20 der Mehrlagen-Leiterplatte 5 versehen, so dass auch dort die Durchkontaktierungs-Hülse 16 umgebende kreisförmige Ausschnitte 21 und 22 entstehen.

Im Bereich der Durchkontaktierung 11 zur Metallebene 4 weisen diese Leiterbahnebenen 19 und 20 keine solchen Ausschnitte auf, so dass diese mit der Durchkontaktierungs-Hülse 17 einen elektrischen Kontakt bilden.

Wird diese Mehrebenen-Leiterplatte 5 neben LED' s auch zusätz- lieh mit einem integrierten Schaltkreis (IC) als Steuerschaltung für diese LED' s bestückt, lässt sich mittels diesen zusätzlichen Leitbahnebenen 19 und 20 eine platzsparende Verdrahtung erzielen. Die Schichtdicken der Leitbahnebenen 6a, 19 und 20 liegen bei ca. 15pm bis 20μπ\. Die als Stromschienen dienenden Metallschichten 3 und 4 weisen dagegen zwangsläufig eine größere Dicke auf, die zwischen 80μπι und 250μπι liegt. Zusätzlich können auch diese Metallschichten 3 und 4 struktu- riert werden.

Obwohl die Erfindung in Zusammenhang mit einem LED- Schaltungsträger beschrieben wurde, muss dieser Schaltungsträger nicht notwendigerweise mit LEDs bestückt sein. Der Schal- tungsträger eignet sich vielmehr auch zur Bestückung mit anderen elektronischen Bauelementen.

Bezugszeichenliste

I Schaltungsträger

2 Kernsubstrat

3 Metallschicht

4 Metallschicht

5 Außenschicht, Leiterplatte, Mehrlagen-Leiterplatte

6 Leitbahnen

6a Kupferschicht

7 Metallkern

8 Isolierschicht, Prepreg-Schicht

9 Isolierschicht, Prepreg-Schicht 10 Durchkontaktierungen zur Metallschicht 3

II Durchkontaktierung zur Metallschicht 4

12 inselförmige Isolatorschicht

12a Bohrung zur Aufnahme der inselförmigen Isolatorschicht 12

13 inselförmige Isolatorschicht

13a Bohrung zur Aufnahme der inselförmigen Isolatorschicht 13

14 Durchgangsbohrung

15 Sachlochbohrung

16 Hülse, Durchkontaktierungs-Hülse

17 Hülse, Durchkontaktierungs-Hülse

18 Ausschnitt in der Metallschicht 4

19 Leitbahnebene der Mehrlagen-Leiterplatte 5

20 Leitbahnebene der Mehrlagen-Leiterplatte 5

21 Ausschnitt der Leitbahnebene 19

22 Ausschnitt der Leitbahnebene 20

23 Außenlage der Mehrlagen-Leiterplatte 5

24 Innenlage der Mehrlagen-Leiterplatte 5

25 Außenlage der Mehrlagen-Leiterplatte 5