Die Erfindung betrifft eine Leiterplattenanordnung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend eine Leiterplatte und einen Kühlkörper, welcher mit der Leiterplatte in thermischem Kontakt ist und dazu eingerichtet ist, Wärme der Leiterplatte abzuführen, wobei die Leiterplatte und der Kühlkörper zumindest bereichsweise derart mit einem Abstand zueinander beabstandet sind, sodass zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper ein Spaltraum gebildet ist, wobei die Leiterplatte an dem Kühlkörper mit zumindest einer Befestigungseinrichtung unter Beibehaltung des Spaltraumes befestigt ist, welche Befestigungseinrichtung zumindest Folgendes umfasst:

- eine Befestigungsöffnung mit einer Öffnungsgröße, welche Befestigungsöffnung die Leiterplatte vollständig durchsetzt,

- eine Ausnehmung, welche an dem Kühlkörper angeordnet ist, und welche eine Einführöffnung aufweist, und

- ein Befestigungselement mit einer Längsachse, wobei das Befestigungselement einen Eingriffsabschnitt und einen entlang der Längsachse gegenüberliegenden Anlageabschnitt aufweist,

Die Erfindung betrifft weiters einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung.

Um eine Leiterplatte und einen zugehörigen Kühlkörper thermisch miteinander zu verbinden, wird die Leiterplatte an dem Kühlkörper mechanisch angelegt, wobei es unter anderem durch Fertigungsfehler dazu kommen kann, dass die Leiterplatte nicht plan in jedem Bereich an dem Kühlkörper zur Anlage gelangt und bereichsweise ein Spalt bzw. Spaltraum zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper vorhanden ist.

Gängige Befestigungsmethoden aus dem Stand der Technik zur Befestigung von Leiterplatten an Kühlkörpern sind unter anderem Schrauben oder Nieten. Allerdings kann die Verwendung solcher Befestigungsmittel dazu führen, dass die Leiterplatte im Bereich der Befestigung durch ständigen Anpressdruck der Schrauben oder Nieten verbogen wird und dadurch Bauteile sowie deren elektrische Verbindungen zur Leiterplatte entweder brechen oder die auf der Leiterplatte angeordneten Leiterbahnen und Bauteile gestört bzw. zerstört werden.

Durch diese Deformation, welche besonders stark in der Nähe der Befestigungspunkte auftritt, können elektronische Bauteile nur in einer größeren Distanz zu den Befestigungspunkten assembliert werden. Somit würde eine Befestigungsvorrichtung, welche den Anpressdruck und dadurch auch die Deformation der Leiterplatte reduziert, ermöglichen, dass die Distanz zwischen elektronischem Bauteil und Befestigungspunkt verringert und somit die Gesamtgröße der Leiterplatte minimiert werden kann.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Leiterplattenanordnung bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Befestigungsöffnung und die Einführöffnung derart überlappend angeordnet sind, dass das Befestigungselement durch die Befestigungsöffnung und die Einführöffnung aufgenommen ist, wobei das Befestigungselement die Leiterplatte über die Befestigungsöffnung durchsetzt, und wobei das Befestigungselement durch Ausübung einer Kraft an dem Eingriffsabschnitt und einer dazu entgegen gerichteten Gegenkraft an dem Anlageabschnitt derart umgeformt ist, dass das Befestigungselement in der Ausnehmung formschlüssig verklemmt ist und ein erster und einer zweiter Verbreiterungsabschnitt des Befestigungselements ausgebildet ist, wobei sich der erste Verbreiterungsabschnitt in den Spaltraum zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper radial zur Längsachse des Befestigungselements erstreckt, wobei sich der erste Verbreiterungsabschnitt über die Öffnungsgröße der Befestigungsöffnung hinaus derart in den Spaltraum erstreckt, sodass der erste Verbreiterungsabschnitt die Leiterplatte abstützt, um den Abstand zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper im Bereich der Befestigungsöffnung beizubehalten, und wobei sich der zweite Verbreiterungsabschnitt radial zur Längsachse des Befestigungselements erstreckt, wobei sich der zweite Verbreiterungsabschnitt über die Öffnungsgröße der Befestigungsöffnung hinaus erstreckt, um den Abstand zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper im Bereich der Befestigungsöffnung beizubehalten, und wobei die Leiterplatte im Bereich der Befestigungsöffnung zwischen dem ersten und dem zweiten Verbreiterungsabschnitt des Befestigungselements formschlüssig verklemmt ist.

Es kann vorgesehen sein, dass das Befestigungselement stiftförmig ausgebildet ist.

Es kann vorgesehen sein, dass das Befestigungselement aus Kunststoff oder aus einem Metall hergestellt ist, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.

Generell sei angemerkt, dass das Material des Befestigungselements derart gewählt sein sollte, dass der E-Modul des Befestigungselements kleiner ist als jener des Kühlkörpers. Zusätzlich sollte beachtet werden, dass die Ausdehnungskoeffizienten der unterschiedlichen Materialien so gewählt sind, dass im Anwendungstemperaturbereich auch bei starken Temperatur Schwankungen kein Auflösen der Verbindung möglich ist. Des Weiteren sollte bei der Auswahl des Materials des Befestigungselements die im Automobilbereich auftretenden Umwelteinflüsse, wie großer Temperatur Schwankungen und Vibrationen, berücksichtigt werden.

Es kann vorgesehen sein, dass in dem Spaltraum ein wärmeleitendes Material angeordnet ist, um eine bessere thermische Anbindung zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper zu ermöglichen.

Es kann vorgesehen sein, dass die Ausnehmung zumindest einen Hinterschnitt umfasst, sodass das Befestigungselement durch die formschlüssige Verbindung zwischen dem Befestigungselement und der Ausnehmung gegen eine Bewegung entlang der Längsachse gesichert ist.

Es kann vorgesehen sein, dass die Ausnehmung als Sackloch an dem Kühlkörper ausgebildet ist, wobei das Sackloch einen Wider lager abschnitt aufweist, an welchem Widerlager abschnitt der Anlageabschnitt des Befestigungselements anliegt und zur Ausübung der Gegenkraft vorgesehen ist.

Es kann vorgesehen sein, dass die Ausnehmung als eine den Kühlkörper vollständig durchsetzende Ausnehmung ausgebildet ist.

Es kann vorgesehen sein, dass die Leiterplattenanordnung ein Wider lager lement umfasst, an welchem der Anlageabschnitt des Befestigungselements anliegt und zur Ausübung der Gegenkraft vorgesehen ist, wobei das Widerlagerelement durch ein von dem Kühlkörper separates Bauteil gebildet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass nach der Kraftausübung auf das Befestigungselement und nach der Entstehung des daraus resultierenden Formschlusses, besagtes Widerlagerelement bei Bedarf wieder vom Kühlkörper entfernbar ist.

Es kann vorgesehen sein, dass das Befestigungselement in einem Querschnitt parallel zur Längsachse trapezförmig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise zwei Schenkelelemente in einem Abstand quer zur Längsachse zueinander an der Basis des Trapezes angeordnet sind.

Es kann vorgesehen sein, dass das Befestigungselement durch Fließpressen umgeformt ist. Unter dem Begriff „Fließpressen" ist zu verstehen, dass aus einer Kraft, welche auf ein Material wirkt, im Material eine Druckbeanspruchung entsteht, die, wenn sie die Druckfließgrenze des Werkstoffes überschreitet, zum Fließen des Werkstoffes führt. Wirkt keine Kraft mehr auf das Bauteil ein, bleibt nach der elastischen Rückfederung eine plastische Verformung des Bauteils zurück.

Es kann vorgesehen sein, dass im Spaltraum zwischen dem Kühlkörper und der Leiterplatte zumindest ein Abstandshalter angeordnet ist, um die Beibehaltung des Spaltraumes zu gewährleisten, vorzugsweise um die Beibehaltung einer minimalen Spalthöhe zwischen dem Kühlkörper und der Leiterplatte zu gewährleisten.

Weiters wird die Aufgabe ebenso gelöst durch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielhaften Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine beispielhafte Leiterplattenanordnung in einer Ansicht von oben, wobei die Leiterplattenanordnung einen Kühlkörper und eine darauf mittels Befestigungseinrichtungen befestigte Leiterplatte umfasst,

Fig. 2A eine beispielhafte Befestigungseinrichtung in einem Querschnitt der Leiterplattenanordnung, wobei die Befestigungseinrichtung eine Befestigungsöffnung in der Leiterplatte, eine Ausnehmung in dem Kühlkörper und ein Befestigungselement umfasst, welches Befestigungselement mittels Ausübung einer Kraft und Gegenkraft verformt ist,

Fig. 2B die beispielhafte Befestigungseinrichtung aus Fig. 2A bevor die Kraft und die Gegenkraft auf das Befestigungselement ausgeübt worden ist,

Fig. 3A die beispielhafte Befestigungseinrichtung aus Fig. 3B nachdem die Kraft und Gegenkraft auf das Befestigungselement ausgeübt worden ist,

Fig. 3B eine weitere beispielhafte Befestigungseinrichtung in einem Zustand bevor Kraft auf das Befestigungselement ausgeübt worden ist,

Fig. 4A ein weiteres Beispiel einer Befestigungseinrichtung vor Kraftausübung zum Verformen des Befestigungselements,

Fig. 4B das Beispiel aus Fig. 4A nach der Verformung des Befestigungselements,

Fig. 5 ein weiteres Beispiel einer Befestigungseinrichtung, wobei die Befestigungseinrichtung weiters Abstandshalter umfasst, und

Fig. 6 mehrere Beispiele für mögliche Befestigungselemente.

Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Leiterplattenanordnung 10 für einen

Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend eine Leiterplatte 50 und einen Kühlkörper 60 in einer

Ansicht von oben, wobei sich der Kühlkörper mit der Leiterplatte 50 in thermischem Kontakt befindet und dazu eingerichtet ist, die durch den Betrieb der Leiterplatte 50 entstehende Wärme der Leiterplatte 50 abzuführen.

Wie in Fig. 2a bzw. Fig. 2b ersichtlich, sind die Leiterplatte 50 und der Kühlkörper 60 zumindest bereichsweise derart mit einem Abstand X zueinander beabstandet, sodass zwischen der Leiterplatte 50 und dem Kühlkörper 60 ein Spaltraum 70 gebildet ist, wobei die Leiterplatte 50 an dem Kühlkörper 60 mit mehreren Befestigungseinrichtungen 80 unter Beibehaltung des Spaltraumes 70 befestigt ist. Beispiele für mögliche Ausführungen von Befestigungseinrichtungen 80 sind in den nachfolgenden Figuren gezeigt.

Die Befestigungseinrichtungen 80 umfassen jeweils eine Befestigungsöffnung 100 mit einer Öffnungsgröße, welche Befestigungsöffnung 100 die Leiterplatte 50 vollständig durchsetzt, eine Ausnehmung 200, welche an dem Kühlkörper 60 angeordnet ist und eine Einführöffnung 210 aufweist, ein Befestigungselement 300 mit einer Längsachse A, wobei das Befestigungselement 300 einen Eingriffsabschnitt 310 und einen entlang der Längsachse A gegenüberliegenden Anlageabschnitt 320 aufweist, wie beispielhaft in Fig. 2A zu sehen ist. In dem gezeigten Beispiel ist das Befestigungselement 300 stiftförmig ausgebildet, wobei auch andere Formen denkbar sind, wie beispielsweise ein in einem Querschnitt parallel zur Längsachse A trapezförmiges Befestigungselement. Andere Formen sind ebenso in Fig. 6 dargestellt.

Das Befestigungselement 300 ist in den gezeigten Beispielen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierrmg hergestellt.

Dabei sind die Befestigungsöffnung 100 und die Einführöffnung 210 derart überlappend angeordnet, dass das Befestigungselement 300 durch die Befestigungsöffnung 100 und die Einführöffnung 210 aufgenommen ist, wobei das Befestigungselement 300 die Leiterplatte 50 über die Befestigungsöffnung 100 durchsetzt.

Das Befestigungselement 300 ist durch Ausübung einer Kraft F an dem Eingriffsabschnitt 310 und einer dazu entgegen gerichteten Gegenkraft an dem Anlageabschnitt 320 derart umgeformt, dass das Befestigungselement 300 in der Ausnehmung 200 formschlüssig verklemmt ist und ein erster und ein zweiter Verbreiterungsabschnitt 330a, 330b des Befestigungselements 300 ausgebildet ist. Die Umformung ist in den gezeigten Beispielen mittels Fließpressen erfolgt.

In dem gezeigten Beispiel in Fig. 2A ist die Ausnehmung 200 als Sackloch an dem Kühlkörper 60 ausgebildet, wobei das Sackloch einen Wider lager abschnitt 230 aufweist, an welchem Wider lagerabschnitt 230 der Anlageabschnitt 320 des Befestigungselements 300 anliegt und zur Ausübung der Gegenkraft vorgesehen ist.

Der erste Verbreiterungsabschnitt 330a erstreckt sich in den Spaltraum 70 zwischen der Leiterplatte 50 und dem Kühlkörper 60 radial zur Längsachse A des Befestigungselements 300, wobei sich der erste Verbreiter ungsabschnitt 330a über die Öffnungsgröße der Befestigungsöffnung 100 hinaus derart in den Spaltraum 70 erstreckt, sodass der erste Verbreiterungsabschnitt 330a die Leiterplatte 50 abstützt, um den Abstand X zwischen der Leiterplatte 50 und dem Kühlkörper 60 im Bereich der Befestigungsöffnung 100 beizubehalten.

Der zweite Verbreiterungsabschnitt 330b erstreckt sich radial zur Längsachse A des Befestigungselements 300, wobei sich der zweite Verbreiterungsabschnitt 330b über die Öffnungsgröße der Befestigungsöffnung 100 hinaus erstreckt, um den Abstand X zwischen der Leiterplatte 50 und dem Kühlkörper 60 im Bereich der Befestigungsöffnung 100 beizubehalten, und um die Leiterplatte 50 gegen eine Bewegung in Richtung entgegen der Ausnehmung 200 zu sichern.

Dabei ist die Leiterplatte 50 zwischen dem ersten und dem zweiten Verbreiterungsabschnitt 330a, 330b des Befestigungselements 300 formschlüssig verklemmt.

Fig. 2B zeigt die Befestigungseinrichtung 80 aus Fig. 2A in einem Zustand bevor das Befestigungselement 300 mittels Fließpressen umgeformt bzw. deformiert ist.

Fig. 3A zeigt ein weiteres Beispiel einer Befestigungseinrichtung 80, wobei das zuvor Gesagte ebenfalls zutrifft. Der Unterschied zum vorherigen Beispiel liegt darin, dass die Ausnehmung 200 als eine den Kühlkörper 60 vollständig durchsetzende Ausnehmung 200 ausgebildet ist, sowie dass die Ausnehmung 200 einen Hinterschnitt 220 umfasst, sodass das Befestigungselement 300 durch die formschlüssige Verbindung zwischen dem Befestigungselement 300 und der Ausnehmung 200 gegen eine Bewegung entlang der Längsachse A zusätzlich zum Verklemmen gesichert ist.

Fig. 3B zeigt die Befestigungseinrichtung 80 aus Fig. 3A in einem Zustand bevor das Befestigungselement 300 mittels Fließpressen umgeformt bzw. deformiert ist, wobei zur Erzeugung der Gegenkraft ein temporär angeordneter Gegenhalter bzw. Widerlagerelement 500 vorgesehen ist.

Fig. 4A und Fig. 4B zeigen ein weiteres Beispiel einer Befestigungseinrichtung 80, wobei zur Erzeugung der Gegenkraft die Ausnehmung 200 einen Wider lager abschnitt 230 umfasst, welcher gleichzeitig als Hinterschnitt im Sinne des vorherigen Beispiels fungiert.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Beispiel einer beispielhaften Befestigungseinrichtung 80, wobei das zuvor Gesagte ebenfalls auf dieses Beispiel zutrifft. Der Unterschied zu den vorherigen Beispielen, insbesondere aus dem Beispiel gezeigt in Fig. 2A bzw. Fig. 2B liegt darin, dass die Befestigungseinrichtung 80 Abstandshalter 400 umfasst, welche im Spaltraum 70 zwischen dem Kühlkörper 60 und der Leiterplatte 50 angeordnet sind, um die Beibehaltung des Spaltraumes 70 zusätzlich zu verbessern bzw. zu gewährleisten.

Fig. 6 zeigt mögliche Ausführungsformen des Befestigungselements 300, wobei sich der Schutzumfang nicht ausschließlich auf diese hier dargestellten geometrischen Formen bezieht. Eine besonders günstige Form für das Befestigungselement stellt die erste Form von rechts in Fig. 6 dar. Hierbei ist das Befestigungselement in einem Querschnitt parallel zur Längsachse trapezförmig ausgebildet, wobei zwei Schenkelelemente in einem Abstand quer zur Längsachse zueinander an der Basis des Trapezes angeordnet sind.

LISTE DER BEZUGSZEICHEN

Leiterplattenanordnung... 10

Leiterplatte... 50

Kühlkörper... 60

Spaltraum... 70

Befestigungseinrichtungen ... 80

Befestigungsöffnung... 100

Ausnehmung... 200

Einführöffnung... 210

Hinter schnitt... 220

W iderlager abschnitt ... 230

Befestigungselement ... 300

Eingriffsabschnitt... 310

Anlageabschnitt... 320

Er ster V erbreiterungsabschnitt ... 330a

Zweiter Verbreiterungsabschnitt... 330b

Abstandhalter ... 400

Gegenhalter ... 500

Längsachse... A

Abstand... X