具有互连的PCB组件的照明模块的制作方法

本发明涉及车辆灯中的照明模块，具体地涉及汽车照明模块中pcb组件的互连。

背景技术：

1、印刷电路板(或pcb)用于机械地支撑并使用从层压到非导电基板上的铜片蚀刻的导电通路或迹线来电连接电子部件。pcb被广泛用于不同的行业，是一种用于减少电子部件之间的电缆布线、减小装置的尺寸和重量、以及提高可靠性的技术。装有电子部件的pcb被称为印刷电路板组件(pcba)。pcb通常装有功率部件，比如发光二极管(led)或任何其他半导体器件。pcb通常被称为光源支撑件或基板。

2、在机动车辆灯中，可能需要使用多于单个pcb来容纳不同的电子部件和对应的控制电路系统等，并且因此需要将pcb电连接。

3、例如，在常规车辆照明模块中，驱动电路和控制电路被布置在照明模块外部并且使用布线线束连接到照明模块的pcb。这是昂贵的并且在照明模块中需要更多的空间。然而，在一些紧凑的照明模块中，驱动电路和控制电路只能布置在具有高散热特征的pcb、比如绝缘金属基板(ims)pcb上。这种pcb通常在其表面上包括单个可用铜层，这使得在imspcb上布置驱动和控制电路系统复杂和/或成本高。因此，寻求允许将ims pcba连接至另一种类型的pcba的连接。

4、将这两个pcb电连接和物理连接的一种常规技术是通过使用布线线束。然而，添加布线线束来连接这两个pcb是昂贵的，并且需要更多的空间来容纳通常体积较大的连接器、和导线。随着车辆灯小型化的需求以及还由于车辆灯中的光学约束和机械约束，可能需要通过在车辆灯中占用较少空间的不同手段来连接pcb。进一步地，布线线束的成本随着待连接的pcb数量的增加而增加。此外，布线线束的使用是复杂的，因为它意味着复杂的组装步骤。这种复杂性引起线束组件的可重复性问题，这可能是电磁兼容性(emc)和其他品质问题的来源。此外，线束的体积大并且因此可能不利于产品包装。因此，使用常规手段(比如布线线束)互连pcb在构建组件所需的空间、体积、成本、复杂性和劳动力方面产生不利影响。特别地，现代前照灯必须符合深度约束和高度约束，用导线线束无法实现这一点。深度典型地是沿着模块被设计安装所在的车辆的前进主轴线测量的；对于比如近光和远光等功能，其与模块被设计成投射光所沿的主光轴紧密相关。高度典型地是沿着模块被设计安装所在的车辆的竖直轴线测量的。

5、用于连接pcb的其他技术包括刚性连接器，也就是说，不包括导线的连接器，比如插头和插座连接器、卡式边缘连接器等。在这些技术中，连接器被安装在每个pcb上并且适于与另一个这样的连接器机械地和电气地配合。由于这些连接器的刚性，因此它们产生了定位约束并且需要附加的组装劳动力；此外，这种刚性连接器助长了在车辆运行过程中由于振动而产生的机械应力。因此，刚性连接器产生设计约束，从而导致成本、体积和复杂性增加。特别地，这样的连接器可能导致组装过程复杂，这意味着可靠性风险和成本增加。

6、在连接这两个pcb时，还需要有效地消散由安装在pcb上的电子或电气部件产生的热量。特别地，用于前照明功能(例如：近光功能、远光功能、矩阵光束和像素光束功能等)的pcb承载高功率电子部件并且产生更多热量，因此需要有效地消散热量，同时确保pcb之间的适当连接。

7、这些问题在被设计用于高性能的前照明功能(包括远光、近光、以及分段远光功能(比如矩阵光束和像素光束))的汽车照明模块的背景下是最突出的。作为参考，低性能前照明功能典型地包括日间行车灯(drl)、示廓灯(pl)和转向指示器(ti)。

8、进一步地，pcb中的任何一个都可以直接安装到散热器以便改善照明模块的热性能，尤其是当所述pcba包括光源时。特别地，对于高性能的前照明功能，光源的额定功率与用于低性能照明功能的光源相比通常较高。这种组件占据的pcba的面与光源所在的pcb的面相反，使得无法植入连接器，并且对连接器在pcba上的位置产生约束，这是通过使用至少一个弹性连接器能非常有利地解决的。

9、进一步地，反射器典型地至少部分地在这些pcb中的任一个上转位(index)和/或安装在其上，使得它们在所述pcba的光源上方被准确地调整，因此产生改善的光学性能。这种组件占据光源所在的pcb的面的大部分，无法用于连接目的，并且对连接器在pcba上的位置产生附加约束，这是通过使用至少一个弹性连接器能非常有利地解决的。

10、有利的是设计一种系统，该系统将完全消除对布线线束和常规连接器的需要，但仍然提供pcb之间的电互连，特别是在高性能照明模块的背景下。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种车辆照明模块，其中pcb通过消除了对布线线束和常规连接器的需要的机构互连，但仍然提供pcb之间的机械互连和电互连，同时满足车辆照明装置的热约束和光学约束、以及电磁兼容性(emc)约束。

2、本发明的另一目的是提供一种允许在车辆照明装置中使pcb的组装自动化的机构。

3、本发明的又一目的是提供一种用于连接pcb的机构，该机构复杂程度较低、成本较低并且在照明模块中并且由此在车辆照明装置中需要的空间较小。

4、根据本发明的实施例，提供了一种能够执行前照明功能的汽车照明模块，该汽车照明模块包括：

5、·至少一个第一印刷电路板组件(pcba)，该第一印刷电路板组件安装有至少一个光源；

6、·散热器，该散热器适于消散由该至少一个光源产生的热量；至少一个第二印刷电路板组件(pcba)，其中，该至少一个第一pcba和/或该至少一个第二pcba由散热器支撑；以及

7、·一个或多个反射器，该一个或多个反射器被布置成反射由该至少一个光源发射的光。

8、根据本发明，第一pcba(105)和第二pcba(110)通过至少一个弹性连接器(115)互连，该至少一个弹性连接器包括第一端(120)和与第一端(120)相反的第二端(125)，该至少一个弹性连接器是可弹性变形的，其中，弹性连接器(115)的第一端(120)固定至第一pcba(105)或第二pcba(110)，并且第二端(125)适于借助于弹性连接器(115)的弹性变形分别压靠第二pcba(110)或第一pcba(105)的接触区(135)，以便将第二端(125)接合到接触区(135)并且由此建立第一pcba(105)与第二pcba(110)之间的连接。

9、换言之，该至少一个弹性连接器的第一端被固定到第一pcba或第二pcba中的一者，并且第二端借助于该至少一个弹性连接器的弹性变形压靠第一pcba或第二pcba中的另一者的接触区。

10、因此，根据本发明，pcba通过该至少一个弹性连接器连接并且消除了对布线线束的需要。因此，使用该至少一个弹性连接器的pcba之间的连接复杂程度较低、成本较低并且占用的空间较小。进一步地，与昂贵的布线线束相比，可以使用弹性连接器以更低的成本来连接更多数量的pcba。因此，可以通过使用弹性连接器将pcba互连来使采用更多数量的pcba的照明模块的制造成本最小化。通过示例而非限制的方式，比如薄型照明模块、多功能照明模块等照明模块需要在最小空间中容纳更多数量的pcba，并且因此对于此类模块，通过使用弹性连接器连接pcba可以显著降低制造成本。因此，与通过布线线束连接的pcba相比，通过该至少一个弹性连接器连接的pcba需要的空间更小，因此剩余的空间可以用于布置照明模块的其他部件。

11、此外，该弹性连接能够使照明模块中pcb的组装自动化，由此使得能够更容易地制造照明装置，而且还降低了在操作和维护期间发生故障的风险。这还可以减少加工步骤的数量并且由此降低组装成本。另外，弹性连接器本身在两个pcb之间建立可靠的连接，并且因此连接pcb不需要附加的部件。

12、另外，通过使用pcba之间的弹性连接可以改善照明模块的紧凑性和热性能。例如，第一pcba可以借助于弹性连接器连接至第二pcba，其中，第一pcba包括适于电致发光光源的高散热需求的绝缘金属基板(ims)pcb。这种pcba被称为ims pcba。同时，第二pcba包括阻燃玻璃纤维环氧树脂(fr4)pcb，其可以适应适于驱动电路和控制电路的更高连接密度。这种pcba被称为fr4 pcba。与常规照明模块不同，fr4 pcba上的驱动电路和控制电路可以紧密地连接到ims pcba，这允许节省照明模块中的空间，从而提高紧凑性。此外，减小的连接长度允许增强的电磁兼容性(emc)性能。

13、进一步地，承载光源的第一pcba由散热器支撑，并且优选地直接安装到散热器，以便增强照明模块的热性能。

14、第二pcba可以由散热器支撑，这允许将散热器用作共用的机械基准。共用的机械基准增强了以下保证：该至少一个弹性连接器中的每个弹性连接器与接触区的相对位置允许弹性连接器的理想弹性变形，使得对接触区的压力足以确保接触(尤其是在汽车振动环境中)，但不至于过多接触(这可能损坏弹性构件、其固定或接触区)。

15、本发明特别适合于高性能的前照明功能，包括远光、近光和分段远光功能(比如矩阵光束和像素光束)。

16、在本发明的一个非限制性实施例中，被配置成反射从这些pcba中的任一个上的光源发射的光的反射器在所述pcba上转位和/或安装在其上。在特定实施例中，两个pcba都安装有此类反射器。

17、在本发明的一个非限制性实施例中，该至少一个弹性连接器中的至少一个弹性连接器是具有一个或多个弯曲部的金属舌片；优选地，该至少一个弹性连接器中的每个弹性连接器是具有一个或多个弯曲部的金属舌片。言外之意，这种弯曲部是永久变形部。该一个或多个弯曲部使第一pcba和第二pcba的组装变得容易并且确保它们之间可靠连接。进一步地，可以改变舌片的形状以适应pcba之间的不同角度。例如，可以改变舌片的形状以适应第一pcba与第二pcba之间介于-90度至+90度之间、优选地-45度至45度、优选地30度至-30度之间的角度。因此，解除了pcb之间的定位约束，这使得可以产生复杂程度更低的机械设计，这可以容易地组装。

18、在本发明的非限制性实施例中，该至少一个弹性连接器将第一pcba上的该至少一个光源与布置在第二pcba上的电子电路系统电连接。

19、在本发明的非限制性实施例中，第一pcba和第二pcba是不同的类型。在一个示例中，第一pcba包括ims pcb，并且第二pcba包括fr4 pcb。在另一个示例中，第一pcba包括fr4pcb，并且第二pcba包括ims pcb。

20、在本发明的非限制性实施例中，第一pcba和第二pcba是相同的类型。在一个示例中，第一pcba是ims pcb，并且第二pcba是ims pcb。在另一个示例中，第一pcba包括fr4pcb，并且第二pcba包括fr4 pcb。

21、在本发明的非限制性实施例中，第一pcba和第二pcba是水平布置的，这通常是在有限的空间中实现高性能功能(特别是提供具有明暗截止线的光束的高性能照明功能，例如用于实现法定近光功能)所需要的。与布线线束的常规解决方案相比，弹性连接允许降低成本并且增强水平布置的pcba之间的紧凑性。因此，弹性连接优化了连接两个pcba所需的空间，因此可以实现紧凑的照明模块。

22、在本发明的非限制性实施例中，该一个或多个反射器适于将光直接朝向倾斜的出射透镜反射。术语“直接”意味着光不被反射而是朝向出射透镜折射。第一pcba和第二pcba可以按阶梯式布置以便遵循出射透镜的倾斜度，也就是说，pcb被布置在不同高度的平行平面上。优选地，这些pcb被布置成具有零重叠或小重叠(<pcba表面的10％，优选地<5％)。该至少一个弹性连接器允许以最小的体积和成本有效地连接按阶梯式布置的pcba，使得反射器反射来自光源的光、使其穿过倾斜的出射透镜。在这个实施例中，本发明允许以低体积和成本沿着出射透镜的倾斜方向高效地分布反射器。

23、在本发明的非限制性实施例中，第二pcba相对于第一pcba成角度，并且在由第一pcba支撑的该一个或多个反射器上方延伸。弹性连接确保了成角度的pcba之间的连接可靠且容易。使用弹性连接器连接成角度的pcba所需的总空间小于使用布线线束连接成角度的pcba所需的空间。因此，当使用弹性连接器连接成角度的pcba时，可以实现紧凑的照明模块。特别地，热要求经常规定pcba在其一个面上安装有光源并且在其另一个面上直接定位在散热器上。在这种情况下，特别有利的是使用与该至少一个弹性连接器连接的成角度的pcba，pcba的角度提供了足够的空间将pcba恰好安装在与这些led相关联的反射器的上方，这些反射器优选地直接在承载相关联的光源的pcba上转位。

24、在本发明的非限制性实施例中，该至少一个弹性连接器的第一端被焊接或熔接(soldered or welded)到第一pcba的顶侧上，并且该至少一个弹性连接器的第二端接合到布置在第二pcba的底侧上的接触区。这种布置对于pcba之间的弹性连接需要的空间更小，并且因此确保满足紧凑的照明模块中的空间约束。这种类型的布置在具有高度约束(高度是沿着车辆的竖直轴线测量的)的照明模块中是有用的。例如，这种类型的连接需要更少的空间来连接成角度的pcba，即，一个pcba相对于另一个pcba成一定角度定位。进一步地，这种类型的弹性连接确保了这些pcba之间的可靠连接，因为接触区设置在第二pcba的下侧。

25、在本发明的另一个非限制性实施例中，该至少一个弹性连接器的第一端被焊接或熔接到第一pcba的顶侧上并且延伸穿过第一pcba中的孔，以将该至少一个弹性连接器的第二端连接到设置在第二pcba的顶侧上的接触区。例如，在一些照明模块中，可能需要连接安装有光源的两个ims pcba。弹性连接器可用于连接两个ims pcba，同时满足深度约束。

26、在本发明的另一个非限制性实施例中，该至少一个弹性连接器的第一端被焊接或熔接到第一pcba的顶侧上，并且该至少一个弹性连接器的第二端接合到布置在第二pcba的顶侧上的接触区。可选地，该至少一个弹性连接器在第一pcba的pcb的边缘上方延伸。与第一pcba固定到接触区(该接触区被布置在第一pcba的底侧上)的布置相比，pcba之间的这种类型的布置对于弹性连接需要的空间甚至更小。当pcba水平地布置时，这种类型的布置是有用的。特别地，这种类型的布置在具有高度约束的照明模块(例如，薄型照明模块)中是有用的。进一步地，通过这种布置，可以降低pcba之间的紧凑性，因此有利于实现紧凑的照明模块。

27、在本发明的非限制性实施例中，接触区和/或该至少一个弹性连接器的第二端镀有金饰面。这种金饰面允许由该至少一个连接器实现的连接承受车辆运行过程中由于pcba之间的振动和机械应力而产生的摩擦。

28、在本发明的非限制性实施例中，第一pcba和第二pcba通过并排布置的多个弹性连接器连接。通过并排布置多个弹性连接器，可以实现pcb之间的更多数量的连接，从而允许以降低的成本连接更复杂的功能。

29、在本发明的非限制性实施例中，前照明功能包括远光功能、近光功能(也就是说，用于提供具有水平明暗截止线的照明光束的功能)、矩阵光束功能(也就是说，用于提供具有多个竖直明暗截止线的照明光束的功能)、以及像素化光束功能(也就是说，用于提供具有多个竖直明暗截止线和多个水平明暗截止线的照明光束的功能)中的至少一者。

30、在本发明的非限制性实施例中，本发明进一步包括一种车辆前照灯，该车辆前照灯包括该汽车照明模块。车辆前照灯可以包括壳体，该模块(优选地通过铰接式调节机构)安装在该壳体内。因此，无论影响车辆俯仰的条件、特别是负载条件如何，都可以相对于道路表面以足够的角度精度实现高性能功能。

31、如从上述实施例可以理解的，pcba之间的弹性连接占用最小空间并且成本较低且复杂程度较低，特别是组装复杂程度较低。由此，pcba之间的弹性连接能够实现高性能照明模块的紧凑且经济的设计。