CN103155723A - 用于制备特别是具有多个印刷电路板元件的板状物体的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制备尤其是包括或容纳多个印刷电路板元件（1、2、3、4、11）的板状物体（6）的方法，在该物体中印刷电路板元件（1、2、3、4、11）被置于相应的凹槽（1′、2′、3′、4′、12′）中，其中预设有，测量待放入的印刷电路板元件（1、2、3、4、11）的轮廓的至少部分区域或板状物体（6）中凹槽（1′、2′、3′、4′、12′）的轮廓的至少部分区域，待放入的印刷电路板元件（1、2、3、4、11）或板状物体（6）的凹槽（1′、2′、3′、4′、12′）的另一方的轮廓适配于已测量的轮廓在所述待放入的印刷电路板元件（1、2、3、4、11）或板状物体的凹槽（1′、2′、3′、4′、12′）的另一方处被制造，并且待放入的印刷电路板元件（1、2、3、4、11）通过压配被容纳在板状物体（6）的相应的凹槽（1′、2′、3′、4′、12′）中，以此可以以简单和可靠的、以及尽可能自动化的方式在印刷电路板的制造中在轮廓配合的情况下实现要互相连接的元件间的连接。

Description

用于制备特别是具有多个印刷电路板元件的板状物体的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于制备特别是具有或者容纳多个印刷电路板元件的板状物体的方法，在该物体中印刷电路板元件被置于相应的凹槽中。此外本发明还涉及一种用于制备特别是具有或者容纳多个印刷电路板元件的板状物体的系统，在该物体中印刷电路板元件被置于相应的凹槽中。
背景技术
在印刷电路板的制造中例如熟知的是，将多个印刷电路板或者印刷电路板元件在共同的、板状的元件上或者内制造，其中该类印刷电路板通常各由多个导电的以及绝缘的层和/或被内置在该类印刷电路板中的组件构成。根据该类熟知的制造方法，在基本上多个印刷电路板被全表面的制造在共同的板状元件上，在印刷电路板被完成之后，它们会被互相分离。在这里各个印刷电路板在其周长，以及以此在实际构成印刷电路板元件的本质上的中央区域之外（在该中央区域中内置有用于构造印刷电路板和/或电子组件的结构），具有相应的边缘区域。所述边缘区域被预设用于实行该类印刷电路板的进一步处理步骤，例如在至少一个表面上装备需要固定的组件和/或装上电气或者电子装置，以及用于在后续的加工或者处理步骤中实现该类印刷电路板的操作以及特别是自动的抓取。以此根据现今熟知的方法实施可以得出，用于印刷电路板框架或者边缘区域的周长区域同样也是由对应通常多层的印刷电路板的通常高价的材料制成。该类边缘或者周长区域，考虑到通常多层的具有高价材料的构造对于印刷电路板的功能不是必须的，但会导致该类印刷电路板的成本升高。此外在熟知的印刷电路板制造方法中各个印刷电路板元件间的共同的板状元件的区域或者表面会被作为垃圾扔掉，在这样的情况下也会升高制造印刷电路板或者印刷电路板元件的成本。
此外在制造印刷电路板中例如被熟知的是，各个损坏的印刷电路板会从共同的板状元件中被去除，如果它们在测试或者检查中被认为是损坏的，并且在被去除的损坏印刷电路板的位置会装入单个的印刷电路板。
此外也有用于整体加工或者操作印刷电路板的方法被熟知，根据其在印刷电路板中在各包围整个周长的框架元件上通常置有多个印刷电路板或者印刷电路板元件并且例如通过粘合固定。这里可以例如参见DE-A19600928、US-PS4,689,103、US-PS5,044,615、US-PS5866852或者WO2009/068741。该熟知的用于将印刷电路板置于完全包围印刷电路板的框架元件的方法的缺点特别是，为将印刷电路板设置或者压配在框架元件中而预设的容纳开口必须在保证很小的加工误差下被精确调整至要被放置的印刷电路板的尺寸和形状，并且因此例如通过粘合的符合要求的定位和固定在通常具有相对较小厚度的的印刷电路板和框架元件的边缘区域是特别困难和昂贵的。
此外在制造印刷电路板中越来越常见的是，印刷电路板由至少两个特别为互相分开制造的印刷电路板元件构成、制成或者合并而成，印刷电路板元件由以水平方式连接的通常由不同材料构成的区域制成，其中该类例如被称为模块化的过程，例如会在印刷电路板各个部分区域要满足不同需求时被实行。所以通常被熟知的是，在印刷电路板的部分区域内置或者容纳有功率电子件，同时在印刷电路板的其它区域特别是有数字技术被应用。例如同时具有功率电子件和数字技术的印刷电路板的制造从制造成本和电子以及机械耦合的实行上不是很有意义并且通常会导致成本升高。此外考虑到越来越被期望的该类印刷电路板的小型化越来越多的不同的制造技术或者方法被采用，其同样可以简单的被互相组合。
在所述情况下总是需要的是，将不同的印刷电路板元件互相连接或者容纳或者符合要求地固定在至少一个通常具有多个印刷电路板元件的板状物体中。
此外例如WO2009/068741公布了将印刷电路板元件固定在板状物体中的方法，其采用定位突起将模块或印刷电路板元件朝向参考点并且以此符合要求地压配到板状物体中。
所有熟知的用于将至少一个印刷电路板元件固定在通常具有多个该类印刷电路板元件的板状物体的实施形式的缺点特别是，对于符合要求的压配所要提供的小的公差通常要求特别高的加工成本。
发明内容
因此本发明的任务是，避免或者至少尽可能最小化已知的现有技术的缺点，并且不仅提供方法也提供系统用于制备具有或者容纳多个印刷电路板元件的板状物体，以此通过简单的方法步骤和简单的装置，可以可靠地将多个该类印刷电路板元件压配入该类板状物体的必要时已经存在的印刷电路板元件中。
用于解决所述任务的前面所述类型的方法，其本质上的特征在于，测量待放入的印刷电路板元件和板状物体的凹槽中之一的轮廓的至少部分区域，在待放入的印刷电路板元件和板状物体的凹槽中的另一个处与已测量的轮廓适配地制造所述待放入的印刷电路板元件和板状物体的凹槽中的另一个的轮廓，并且待放入的印刷电路板元件通过压配被容纳在板状物体的相应的凹槽中。按照发明或者测量待放入的印刷电路板的轮廓或者测量板状物体中凹槽的轮廓，并且元件的轮廓会用于后续制作与其配对的元件的轮廓，由此可以确保待压配的印刷电路板元件的轮廓和凹槽的轮廓配合，或者在知道或侧描出待压配的印刷电路板元件的轮廓后在板状物体中制造为此所需的凹槽。这样可以确保，各个元件的轮廓和与其配合的元件的轮廓会各个精确配合，这样之后通过简单将印刷电路板元件压配入板状物体的具有配合轮廓的凹槽中，能够建立简单的和可靠的连接。这样简单地并且通过简单的方法步骤能够提供互相要连接或者耦合的元件间的各个精确配合，这样为了符合要求地将该类印刷电路板元件压入板状物体中，可以避免昂贵的配合或者在需要的情况下所需的额外的再加工。
为了特别简单并且可靠地将印刷电路板元件容纳入板状物体的相应凹槽中，根据优选的实施形式建议，当待容纳的印刷电路板元件具有尤其是由突起构成的连接位置时，至少这些连接位置的轮廓或板状物体的凹槽的相应区域的轮廓被测量、相应地制造并且随后通过压配连接。通过该类突起可以提供待容纳的印刷电路板元件的符合要求且简单的定位。此外该类突起的轮廓可以相应地配合互补的凹槽或者凹槽的部分区域。
通过根据本发明建议的、为各待放入的印刷电路板元件确定轮廓以及匹配地构造与其共同作用的凹槽的轮廓的简单方法步骤，可以相应自动化实现根据本发明的方法，其中在这种情况下根据另一个优选实施形式建议，自动地测量待放入的印刷电路板元件和板状物体的凹槽中之一的轮廓，并且在待放入的印刷电路板元件和板状物体的凹槽中的相应另一个上自动地制造匹配的轮廓。
根据另一个根据本发明的优选的实施形式，可以以此实现符合要求的连接或通过压配实现的连接的可靠支撑，即印刷电路板元件和凹槽在其轮廓的至少部分区域上附加地通过粘合、尤其是热力的或者射线硬化的粘合而互相连接。
为了实现期望的压配和所需的各个元件间的连接，此外还建议，待放入的印刷电路板元件的轮廓和板状物体的凹槽的轮廓之间的距离被选择为最大500μm、尤其是最大200μm，如其对应的根据本发明的方法的另一个优选实施形式。
通过根据本发明的方法可以实现将单个印刷电路板元件或者印刷电路板放入板状物体中，从板状物体中例如已将损坏的印刷电路板元件去除。同样也可行的是，例如通过不同制造方法构成的印刷电路板元件在该类板状物体中互相连接用于制造单个印刷电路板。这样可以处理特别大数量的根据本发明方法的不同的印刷电路板元件。在这种情况下根据本发明的另一个优选实施形式建议，印刷电路板元件由待制造的印刷电路板的部分区域构成，由核心或者框架元件构成，由有源或无源的印刷电路板构成，由包括有源或无源组件的印刷电路板元件构成，由柔性的、刚性的、刚柔性的或半柔性的印刷电路板元件和/或高频、HDI、基底或者陶瓷印刷电路板元件构成。
如前面已经实行过的，根据本发明的方法可以可靠地连接例如通过不同的制作方法制造的印刷电路板元件。此外在需要的情况下，在例如为具有相应较低复杂度框架元件的板状物体中，可以内嵌具有高复杂度的印刷电路板元件。为了可靠的耦合在这种情况下建议，在板状物体和印刷电路板元件的复杂度不同时，在复杂度较小的元件上构造凹槽并且将复杂度较高的元件放入该凹槽中，如其对应的根据本发明的方法的另一个优选实施形式。
复杂度较高的印刷电路板元件通常相应的昂贵并且要求更高的加工成本，因此尤其是为了保护高复杂度或者较高复杂度的印刷电路板元件，建议确定复杂度较高的元件的轮廓并且将低复杂度元件的轮廓适配于复杂度较高的元件的所确定的轮廓，并且基于印刷电路板元件会有相应更高的复杂度被提供。
除了通过匹配待互相连接元件的轮廓可实现的压配或符合要求的定位的支持外，根据本发明另一个优选的实施形式建议，在将印刷电路板元件放入凹槽时或者之后，在不同的安装平面或者方向上实施定位检查，从而提供待容纳的印刷电路板元件的精确定位。
如前面已经描述的，板状元件可以特别由复杂度较低的框架元件和/或印刷电路板元件构成，如其对应的根据本发明的方法的另一个优选实施形式。
除了可以将印刷电路板元件至少尽可能自动化地放入板状物体之外，其中也可以这样实行不同印刷电路板元件的连接，此外根据本发明的方法还优选建议，在放入至少一个印刷电路板元件之后进行尤其是自动化的进一步加工或处理。这样在后续制造步骤中可以实现该类印刷电路板元件制作过程的进一步自动化。
为了解决上面给出任务，前面所述类型的系统在本质上还包括下面的元件：
-用于在板状物体中构造凹槽的装置，
-用于切割待放入板状物体中的印刷电路板元件的装置，
-用于测量待放入的印刷电路板元件和板状物体的凹槽中之一的轮廓的装置，以及
-装置，用于分析待放入的印刷电路板元件的轮廓或者板状物体的凹槽的轮廓，并且用于调节或控制所述用于在板状物体中构造凹槽的装置和/或所述用于切割待放入板状物体中的印刷电路板元件的装置，以便在待放入的印刷电路板元件和板状物体的凹槽中的另一个处与已测量的轮廓适配地相应地构造所述待放入的印刷电路板元件和板状物体的凹槽中的另一个的轮廓。
如前面已经描述的，通过提供相应的用于在板状物体中构造凹槽的装置和用于切割待放入板状物体中的印刷电路板元件的装置，在互相匹配要互相连接的元件的情况下，可以以简单、可靠和低价的方式尽可能自动化地放入或者压配印刷电路板。通过根据本发明预设的互相要连接的元件轮廓的匹配，还可以实现的是，在互相要连接的元件不符合公差时，相应地最小化必要时所需的再加工的额外开销。
为了特别可靠地在板状物体中构造凹槽用于容纳印刷电路板元件，根据本发明的系统的优选实施形式建议，所述用于在板状物体中构造凹槽的装置由用于铣削、冲压、切割、喷水切割、激光切割的装置或类似物构成。
类似地，为了特别可靠地制造待放入板状物体中的印刷电路板元件，根据另一个优选实施形式建议，所述用于切割待放入板状物体中的印刷电路板元件的装置由用于铣削、冲压、切割、喷水切割、激光切割的装置或类似物构成。
该类装置在印刷电路板的制造中被广泛使用，这样它们也可以直接并且以简单的方式被内置在印刷电路板生产线中，并且可以自动化地使用。
此外根据本发明的系统的另一个优选实施形式建议，所述用于测量待放入的印刷电路板元件的轮廓或板状物体的凹槽的轮廓的装置由光学装置和/或机械装置构成，所述光学装置例如是CCD摄相机、扫描阵或类似物，所述机械装置例如是塞规、探测器或类似物。以此可以实现清晰并且可靠地计算或者槽或者要放入的印刷电路板元件的轮廓，据此为了配合计算出的轮廓要连接或者耦合元件的轮廓也可以被提供。
通过根据本发明的方法以及根据本发明的系统可以以此尽量自动化用于替换板状物体中的损坏的印刷电路板元件的方法，即例如符合要求制造的印刷电路板或者功能完好的电路元件被提供使用并且被精确测量，接着在板状物体中对应于所确定的待放入的印刷电路板元件的轮廓，通过使用根据本发明的系统的装置，可以精确提供具有对应于待放入的印刷电路板元件轮廓的凹槽。
当然其它方法也是可以的，例如在从板状物体中去除损坏的印刷电路板元件后确定相应凹槽的轮廓，并且提供具有相配合轮廓的印刷电路板元件以配合确定的凹槽的轮廓。
通过根据本发明的方法和系统以类似的方式也可以，例如在板状物体中相互连接由不同生产方法制造的印刷电路板元件用于制造复杂的和由多个单个元件组成的印刷电路板，以替代或者补充对例如损坏的印刷电路板元件的替换。同样的根据本发明的方法和系统，待互相连接的元件的轮廓会被确定，并且要与其连接的印刷电路板元件或者其用于容纳待放入的印刷电路板元件的凹槽会被提供以配合确定的轮廓。
可以相应地自动化用于连接该类印刷电路板元件的方法，其中在后续的加工或者处理步骤中自动化可以被继续。
附图说明
下面通过附图中示意性示出的实施例进一步描述本发明。其中：
图1示意性地示出了采用了根据本发明的系统的根据本发明的方法的实施形式，其中根据图1a多个印刷电路板元件被制造并且其轮廓被确定，之后根据图1b在板状物体中根据所确定的轮廓制造待容纳的凹槽，接着在根据图1c的步骤中根据图1a制造的元件被容纳在板状物体中；
图2示出了根据本发明的方法和系统的改变的实施形式，其中根据图2a仅确定待放置的元件轮廓的部分区域，然后根据图2b在板状物体中对应于连接位置制造相应的凹槽，接着根据图2c实现待相互连接的元件或者部分区域间的连接或者耦合；并且
图3示意性地示出了根据本发明的用于实施根据本发明的方法的系统的流程图。
具体实施方式
在根据图1的视图中可以看到，在图1a中示出的方法步骤中多个用1至4表示的印刷电路板元件被制造，其中根据图1a制造的印刷电路板元件的轮廓被确定。
基于所确定的印刷电路板元件1至4的轮廓，根据图1b在板状元件6中制造多个凹槽，如通过箭头5所指示的，用1′至4′表示的凹槽和将容纳在其中的印刷电路板元件一致。通过将凹槽1′至4′的轮廓匹配于预先制造的并且要被容纳在板状物体6中的元件1至4的轮廓，在之后的步骤中通过简单的压配可以确保可靠地容纳元件1至4，如可以从根据图1c的视图中所得出的。
为了简化，在根据图1的视图中各个印刷电路板元件只被简单示出了其几何形状，其中并不能看出其结构。此外印刷电路板元件1至4可以具有不同的结构或者不同的构造，以便在装配进板状物体6后得到期望的结构。
在这里板状物体6自身也可以是待制造的印刷电路板的一部分，这样要装入的印刷电路板元件1至4例如不会被容纳在框架-或者支架元件中（如图2中详细表示的），而是被用于制造由多个不同印刷电路板元件构成的印刷电路板，其例如会通过后续的、已熟知并因此不再详细表述的板状物体的分割而被制造。
在根据图2的视图中示出了改变的实施形式，其中特别是印刷电路板元件11的部分区域或者连接位置12被测量，以确定其轮廓。为了匹配根据图2a确定的连接位置12的轮廓，如根据图2b的视图中可以看出的，在之后的步骤中在已经容纳了多个其它印刷电路板元件14至16的板状物体13中，根据所确定的轮廓制造凹槽12′。如图2所示，接着额外的印刷电路板元件11利用轮廓已根据图2a确定的突起或连接位置12装配进板状物体13中。
根据改变的实施形式在制造相应的凹槽之后，例如在图1b中用1′至4′表示的，可以根据所确定的凹槽1′至4′的轮廓构造待放入的印刷电路板元件1至4，而不是图1中所示的确定待装配的印刷电路板元件1至4或者连接位置或突起12的轮廓。
在根据图2的实施形式中通过类似的方法，可以确定多个相应的容纳开口或者凹槽12′的轮廓，接着可以在待放入的印刷电路板元件11上制造连接位置12并且其在后续步骤中通过压配和板状物体11连接，而不是首先确定连接位置或者突起12的轮廓。
除了压配外，也可以例如粘合连接位置。
为了实现符合要求的装配或者压配，此外还规定，如此构造待互相连接的元件的轮廓，以将待互相连接的元件或者连接位置12间的距离保持为最大500μm、特别是最大200μm。
如前面所述的，必要时具有不同复杂度的不同的印刷电路板元件也可以通过将印刷电路板元件装配进要与其连接的印刷电路板元件的凹槽中而互相连接。
在根据图3的示意性的视图中示出了用于实行图1和图2中示意性示出的方法的系统的基本部件。21表示的是用于制造待容纳的或待放入的（如图1a中示出的）印刷电路板元件的装置。该类用于制造印刷电路板元件的装置21可以例如由用于铣削、冲压、切割、喷水切割的装置、激光器或者诸如此类构成，如在制造印刷电路板或者印刷电路板元件中所熟知的。
在通过装置21制造各个印刷电路板元件之后，装置22会确定在后续步骤中要被放入凹槽中的印刷电路板元件的轮廓，其中装置22例如可以由光学装置（例如CCD相机）和/或机械装置（例如探测器）构成。
基于通过装置22确定的轮廓，接着在开启调节或控制装置23的情况下根据通过装置22确定的待放入的印刷电路板元件的轮廓在装置24中构造凹槽。用于在板状物体中构造凹槽的该装置24同样也可以如装置21例如由用于铣削、冲压、切割、喷水切割、激光切割的装置之类构成，如在制造印刷电路板或者印刷电路板元件中所熟知的。
此外在图3中示出了装置25，用于组合在装置21或24中制造的元件，之后接着的是（如通过箭头26示意性指出的），对在装置25中所连接的或耦合的元件的同样特别为自动化的进一步处理。

Claims (15)

1.用于制备尤其是包括或容纳多个印刷电路板元件（1、2、3、4、11）的板状物体（6）的方法，在该物体中印刷电路板元件（1、2、3、4、11）被置于相应的凹槽（1′、2′、3′、4′、12′）中，其特征在于，测量待放入的印刷电路板元件（1、2、3、4、11）和板状物体（6）的凹槽（1′、2′、3′、4′、12′）中之一的轮廓的至少部分区域，在待放入的印刷电路板元件（1、2、3、4、11）和板状物体的凹槽（1′、2′、3′、4′、12′）中的另一个处与已测量的轮廓适配地制造所述待放入的印刷电路板元件（1、2、3、4、11）和板状物体（6）的凹槽（1′、2′、3′、4′、12′）中的另一个的轮廓，并且待放入的印刷电路板元件（1、2、3、4、11）通过压配合而被容纳在板状物体（6）的相应的凹槽（1′、2′、3′、4′、12′）中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当待容纳的印刷电路板元件（11）具有尤其是由突起（12）构成的连接位置时，至少这些连接位置（12）的轮廓或板状物体（6）的凹槽（12′）的相应区域的轮廓被测量、相应地制造并且随后通过压配合连接。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，自动地测量待放入的印刷电路板元件（1、2、3、4、11）和板状物体的凹槽（1′、2′、3′、4′、12′）中之一的轮廓，并且在待放入的印刷电路板元件（1、2、3、4、11）和板状物体（6）的凹槽（1′、2′、3′、4′、12′）中的相应另一个上自动地制造匹配的轮廓。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，印刷电路板元件（1、2、3、4、11）和凹槽（1′、2′、3′、4′、12′）在其轮廓的至少部分区域上附加地通过粘合、尤其是热力的或者射线硬化的粘合而互相连接。
5.如权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，待放入的印刷电路板元件（1、2、3、4、11）的轮廓和板状物体（6）的凹槽（1′、2′、3′、4′、12′）的轮廓之间的距离被选择为最大500μm、尤其是最大200μm。
6.如权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，印刷电路板元件（1、2、3、4、11）由待制造的印刷电路板的部分区域构成，由核心或者框架元件构成，由有源或无源的印刷电路板构成，由包括有源或无源组件的印刷电路板元件构成，由柔性的、刚性的、刚柔性的或半柔性的印刷电路板元件和/或高频、HDI、基底或者陶瓷印刷电路板元件构成。
7.如权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，在板状物体（6）和印刷电路板元件（1、2、3、4、11）的复杂度不同时，在复杂度较小的元件上构造凹槽（1′、2′、3′、4′、12′）并且将复杂度较高的元件放入该凹槽中。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，确定复杂度较高的元件的轮廓并且将低复杂度元件的轮廓适配于复杂度较高的元件的所确定的轮廓。
9.如权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，在将印刷电路板元件（1、2、3、4、11）放入凹槽（1′、2′、3′、4′、12′）时或者之后，在不同的安装平面或者安装方向上实施定位检查。
10.如权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，板状元件（6）由低复杂度的印刷电路板元件构成。
11.如权利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，在放入至少一个印刷电路板元件（1、2、3、4、11）之后进行尤其是自动化的进一步加工或处理。
12.用于制备尤其是包括或者容纳多个印刷电路板元件（1、2、3、4、11）的板状物体（6）的系统，在该物体中印刷电路板元件（1、2、3、4、11）能置于相应的凹槽（1′、2′、3′、4′、12′）中，所述系统包括以下元件：
-用于在板状物体中构造凹槽的装置（26），
-用于切割待放入板状物体中的印刷电路板元件的装置（21），
-用于测量待放入的印刷电路板元件和板状物体的凹槽中之一的轮廓的装置（22），以及
-装置（23），用于分析待放入的印刷电路板元件的轮廓或者板状物体的凹槽的轮廓，并且用于调节或控制所述用于在板状物体中构造凹槽的装置（26）和/或所述用于切割待放入板状物体中的印刷电路板元件的装置（21），以便在待放入的印刷电路板元件和板状物体的凹槽中的另一个处与已测量的轮廓适配地相应地构造所述待放入的印刷电路板元件和板状物体的凹槽中的另一个的轮廓。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述用于在板状物体中构造凹槽的装置（26）由用于铣削、冲压、切割、喷水切割、激光切割的装置或类似物构成。
14.如权利要求12或13所述的系统，其特征在于，所述用于切割待放入板状物体中的印刷电路板元件的装置（21）由用于铣削、冲压、切割、喷水切割、激光切割的装置或类似物构成。
15.如权利要求12、13或14所述的系统，其特征在于，所述用于测量待放入的印刷电路板元件的轮廓或板状物体的凹槽的轮廓的装置（22）由光学装置和/或机械装置构成，所述光学装置例如是CCD摄相机、扫描阵或类似物，所述机械装置例如是塞规、探测器或类似物。
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