CN101978797A - 印刷电路板安装方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于安装印刷电路板(PCB)的方法。所述方法包括在所述PCB的底部表面的除需要绝缘的区域以外的预先确定的区域上提供焊膏，将所述PCB安装在所述PCB将要被安装在其上的外壳的安装区域上，并且通过熔化并且硬化在所述PCB的底部表面上所提供的焊膏而将所述PCB固定地耦合于所述外壳。

Description

印刷电路板安装方法
技术领域
本发明涉及用于处理在其上安装有各种电气或者电子部件的印刷电路板(PCB)，并且更具体地，涉及用于将PCB安装在电气或者电子器件(device)的外壳的内表面上的方法。
背景技术
印刷电路板(PCB)是在其上安置有芯片或者其它电气或者电子部件的薄板。PCB由经过回火的玻璃纤维或者塑料制成，并且安装在PCB上的部件通过电路图案电连接，其中通过使用铜、锡、金等等将所述电路图案印刷在PCB上。安装在PCB上的各种部件可以包括表面安装器件(SMD)和引导部件，并且用于将SMD部件安装在其上的焊接区部分(land portion)和用于将引导部件的引线插入其中的引导孔形成在PCB中。
安装在PCB上的一些类型的部件在操作期间可能产生大量热。在这种情况下，需要高效的散热方案。举例来说，在用于移动通信和广播通信的传输系统中，高功率和高输出的放大器被使用，其核心部件，即高输出功率放大元件(就是晶体管)产生显著的热量。所产生的热量可能造成性能退化、故障以及部件损坏。
典型的散热方案正是在需要散热的器件的外侧的部分上采用多个散热片。但是，仅通过这种散热片结构，在散热性能方面有限制，并且高效的散热不能被预期。
常规地，圆盘(puck)或者托板(pallet)已经被放置在散热板上以将放大元件附接到所述圆盘或者所述托板上。但是，由于放大元件不是直接附接到散热板上的，所以散热的效率被降低。
技术目标
因此，本发明提供了用于安装印刷电路板(PCB)以使高效的散热成为可能的方法。
本发明还提供了用于安装PCB以允许放大元件容易地被另一个放大元件替换的方法。
本发明还提供了用于安装PCB以允许PCB被直接焊接于铝外壳的方法。
技术方案
为实现前述目标，根据本发明的一方面，提供用于安装印刷电路板(PCB)的方法。该方法包括在所述PCB的底部表面的除需要绝缘的区域以外的预先确定的区域上提供焊膏，将所述PCB安装在所述PCB将被安装在其上的外壳的安装区域上，以及通过熔化并且硬化在所述PCB的底部表面上所提供的焊膏而将所述PCB固定地耦合于所述外壳。
发明效果
根据本发明的用于安装PCB的方法使高效的散热成为可能并且解决了诸如部件损坏的问题。
附图说明
图1是示意包括根据本发明的实施例的安装印刷电路板(PCB)的过程的产品制造过程的示意性流程图；
图2是示意板和外壳在图1所示的过程I和过程II中的状态的视图；和
图3是示意板和外壳在图1所示的过程III中的状态的视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述本发明的优选实施例。在下面的说明中，诸如详细的结构和元件等在说明中所定义的内容被提供以有助于对本发明的全面理解，并且对于本领域的技术人员显而易见的是在此所述的内容的预先确定的修改或者改变可以被进行而不背离本发明的范围。
图1是示意包括根据本发明的实施例的安装印刷电路板(PCB，其在下文中将被称作板)的过程的产品制造过程的流程图。现在将对包括根据本发明的将板安装在外壳上的过程III的产品制造过程进行说明。产品制造过程粗略地包括将部件安装并且焊接在板上的过程I、制造一般被分成上部外壳和下部外壳的外壳并且根据本发明的特征为板安装而在上部和下部外壳上执行合适的预处理的过程II、根据本发明的特征将板安装并且焊接于下部外壳的过程III、以及执行包括将上部外壳耦合于板已经被安装在其上的下部外壳的最后的组装操作的过程IV。
过程II可以包括在下部外壳(或者外壳)的板安装区域的预先确定的区域(即需要绝缘的区域)中以凹槽的形式形成绝缘图案以防止与被安装的板的接触的过程II-1以及将锡镀到下部外壳的预先确定的焊接区域上以允许板直接被焊接于外壳的过程II-2。
过程III可以包括在板的底部表面的用于安装在下部外壳上的预先确定的焊接区域(例如除需要绝缘的区域以外的大部分区域)中印刷焊膏的过程III-1、将板安装在下部外壳上的过程III-2以及熔化并且硬化印刷在板的底部表面上的焊膏以将板固定地耦合于外壳的过程III-3。
过程IV可以包括安置最后的附加部件的过程IV-1，其中该最后的附加部件诸如为被包括在外壳中的产品的输入/输出接线端、板之间的电路连接等等，其可以在板被耦合于外壳之后被安置的，以及将下部外壳与上部外壳耦合以制造成品的过程IV-2。
如上所述，过程III是根据本发明的特征将板耦合于外壳的过程。代替使用其中通过使用圆盘、托架或者诸如螺钉的耦合装置将板固定于外壳的常规的板安装方法，本发明以直接焊接的方式将板固定于外壳。因此，本发明允许由产生大量热的部件(诸如高输出放大器的功率放大元件)在板上所产生的热量被直接向外壳转移用于散热，从而提供高散热效率。在下文中，将参考附图更详细地描述图1所示的每个过程。
图2是示意板和外壳在图1所示的过程I和过程II中的状态的视图。参考图2，可以用与其中芯片或者其它电气或者电子部件被安装和焊接到PCB上的常规方式相同的方式在过程I中将各种部件安装和焊接于板10。就是说，焊膏被印刷在板10的焊接区部分和引导孔中并且接着表面安装器件(SMD)部件和引导部件被安装在板10上，在这之后部件的安装通过回流焊接来完成。可以用自动插入或者手动插入方式来安装所述部件中的每一个。对于SMD部件和引导部件的安装次序或者焊接方法，各种方案目前正在被建议。
图2示意性地示意了其中各种部件通过过程I被安装在板10上的简化状态。在图2中，产生大量热的部件，例如高输出放大器的功率放大元件(晶体管)102特别地被强调。
在过程II的过程II-1中，从上部外壳22与下部外壳20之间在用于将板10安装在下部外壳20上的区域的预先确定的区域中形成以凹槽形式的绝缘图案204。绝缘图案204防止下层外壳20在板10被安装在下层外壳20上时与板10的对应区域接触，从而允许板10的对应区域与下部外壳20绝缘。可能有在板10的电路图案设计期间在板10的底部表面上用引导部件等来实现被暴露的电路图案或者以双面安装方式将部件安装在板10的底部表面上的情况。可以通过使用绝缘图案204来处理这种情况。
在过程II-2中，在下部外壳20上的用于安装板10的区域上执行用锡或者类似物的镀敷。下部外壳20一般由铝制成，板10不能直接被焊接于其。由于这个原因，执行用锡的镀敷以使板10可以被直接焊接于下部外壳20。镀敷不仅可以用锡还可以用允许板10被直接焊接于铝的任何材料来执行。另外，如果下部外壳20由允许板10被直接焊接于板10的材料制成，则镀敷操作可以不被执行。
在重新熔化被印刷的焊膏以将板10的底部表面安装在下部外壳20上的焊接操作中，温度相对高的热量被产生。为减小安装在板10上的部件经历它们特性的改变或者被所产生的高温度的热量损坏的可能性，焊接操作必须在短时间内被执行。
因此，可以通过使用诸如加热板30的加热设备将这样的被镀敷的下层外壳20预加热到预先确定的合适温度。本发明独特地使用通过直接焊接将板10固定于下层外壳20的方式。通过将下层外壳20预加热至合适的温度，用于板10的焊接操作可以在短时间内完成。
图3是示意板和外壳在图1所示的过程III中的状态的视图。参考图3，在过程III-1中，用于安装在下部外壳20上的焊膏112被印刷在板10的底部表面上。焊膏112被印刷在除需要与下部外壳20绝缘的区域(特别是形成绝缘图案204的区域)以外的区域上。优选地，焊膏112被印刷在对应于在板10的顶部表面上的功率放大元件102的区域，其中该功率放大元件102为需要散热的核心部件。
对于需要散热的放大元件，该元件的主体也可以经由在板10上所提供的通孔被直接焊接于下部外壳20而无需穿过板10。在这种情况下，在与使用圆盘、托架相比较时，更高效的散热可以被达到。换句话说，对应于放大元件的大小的尺寸的通孔在板10中被形成并且放大元件以其被插入通孔中的方式被安装在板10中。因此，放大元件的底部侧可以被直接焊接于下部外壳20。
印刷在板10的底部表面上的焊膏112使用具有与在过程I中被用于将部件安装和焊接于板10的焊膏相比更低的熔点的低温铅。举例来说，被用于将部件安装在板10上的焊膏可以使用具有217℃的熔点的高温铅并且被用于将板10耦合于下部外壳20的焊膏112可以使用具有137℃的熔点的低温铅。可以利用为典型的焊膏的成分的铅(pb)和锡(Sn)之间的比率来调整熔点，或者可以通过使用诸如铋(Bi)、锡(Sn)、铜(Cu)、银(Ag)等无铅材料来选择具有合适的熔点的焊膏。具有低熔点的焊膏被用于将板10耦合于下部外壳20以防止被用于将部件焊接于板10的焊膏被为熔化用于耦合的焊膏所施加的高温度的热量熔化或者变形。
在过程III-1之后，在过程III-2中，其底部表面上印刷有焊膏112的板10被安装于在过程II中被镀敷的下部外壳20上。
在过程III-3中，印刷在板10的底部表面上的焊膏112被熔化并且被硬化。过程III-3可以在高温熔炉40中进行，该高温熔炉40具有与被用在典型的回流焊接中的高温熔炉相似的结构。高温熔炉40具有一定程度上密封的箱体形状，并且被构建使得其将由加热单元402产生的高温热风施加于被置于其中的安装有板的下部外壳20。使用呈合适形状的夹具412挤压板10上的恰当区域，特别是产生大量热的部件的周界，使得焊膏可以完全粘合于板10和下部外壳20。如果焊膏没有完全粘合于板10和下部外壳20，则可能形成空气层，其将显著降低散热效果。
由于根据本发明的特征通过过程III以直接焊接的方式将板(以及放大元件)固定地耦合于外壳，在板(以及高输出放大元件)上产生的热量直接向外壳转移，从而有效地发散所产生的热量。通常被用作地接线端的板底部表面与被镀敷的铝制外壳电连接，由此可以形成稳定的地电势。
根据本发明的实施例用于安装PCB的方法可以如在上文中所描述的那样被提供。虽然已参考其详细的实施例示出并且描述了本发明，各种修改可以被实现而不背离本发明的范围。举例来说，在前述说明中，焊膏被印刷以将板耦合于外壳。术语“印刷”意思是指其中通过使用形成典型合适的图案的丝网掩膜而根据图案将焊膏形成至预先确定的厚度的方法。本发明还可以使用用于将部件焊接到板上的各种通用的方法，诸如涂敷焊膏而不使用丝网掩膜。
虽然在前述说明中高温铅被用于将部件焊接到板上而低温铅被用于将板焊接于外壳，但是可以通过使用低温铅将容易出问题的部件(例如功率放大元件，其为在高输出放大器中产生热量的核心部件)单独地焊接于外壳。通过这样做，可以容易地将有问题的部件去除并且用一个新的部件来替换。
另外，在前述说明中外壳是镀锡的，但是也可以在外壳上执行提供典型的焊接耦合的其它类型的镀敷。
除了上述例子以外，可以在本发明中进行各种修改和改变。因此，本发明的范围不受上述实施例的限制，但应当由权利要求及其等价来定义。
工业可用性
本发明适用于安装PCB的电气和电子产品。

Claims (8)

1.一种用于安装印刷电路板(PCB)的方法，所述方法包括：
在所述PCB的底部表面的除需要绝缘的区域以外的预先确定的区域上提供焊膏；
将所述PCB安装在所述PCB将被安装在其上的外壳的安装区域上；以及
通过熔化并且硬化在所述PCB的底部表面上被提供的焊膏而将所述PCB固定地耦合于所述外壳。
2.如权利要求1所述的方法，其中在所述PCB将被安装在其上的外壳的预先确定的区域上执行镀敷，使得所述外壳被直接焊接于所述PCB。
3.如权利要求1所述的方法，其中以凹槽形式的绝缘图案预先被形成在所述PCB将被安装在其上的外壳的安装区域中，所述安装区域对应于需要绝缘的区域。
4.如权利要求1至3中的任何一项权利要求所述的方法，其中所述焊膏具有与被用于将部件焊接于所述PCB的焊膏的熔点相比更低的熔点。
5.如权利要求1至3中的任何一项权利要求所述的方法，其中当在所述PCB的底部表面上被提供的焊膏被熔化和硬化时，通过使用夹具来挤压所述PCB以允许所述焊膏被完全粘合于所述PCB以及所述外壳。
6.如权利要求1至3中的任何一项权利要求所述的方法，其中被用于将产生高温度的热量的部件焊接于所述PCB的铅具有与在所述PCB的底部表面上被提供的焊膏的熔点相比更低或者相似的熔点。
7.如权利要求1至3中的任何一项权利要求所述的方法，其中将被安装在所述PCB上的部件之中产生高温度的热量的预先确定的部件以所述部件被插入所述PCB的预先确定的通孔中的方式被安装，使得当所述PCB被焊接于所述外壳时所述部件的底部侧被直接焊接于所述外壳。
8.如权利要求2所述的方法，其中在所述外壳上所执行的镀敷是镀锡。
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