CN106538073B - 用于制造和拆卸电子组件的方法以及电子组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造电子组件或者用于拆卸电子组件的方法。本发明还涉及一种电子组件。组件具有集成在基板(11)中的加热装置(16)。在安装处理期间可以经由外部的电力供应(19)对其进行加热，由此例如可以使电部件(23)的焊接连接(25)融化。根据本发明设置为，加热装置(16)在电子组件运行时也可以使用，其中，其于是直接经由部件(23)控制。为此，必须随后在部件(23)和加热装置(16)之间建立电连接，其在热安装过程期间尚不存在，以便保护电路的电子部件(23)免于损坏。

Description

用于制造和拆卸电子组件的方法以及电子组件
技术领域
本发明涉及一种用于制造电子组件的方法。在该方法中，提供基板，在基板中，在形成部件的安装侧的表面下方嵌入电加热装置。基板的安装侧装配有部件，并且借助加热装置将基板加热到一定温度，以便支持安装过程。在此，替换地，加热装置可以提供热安装过程所需的全部热能。替换地，加热装置也可以仅支持热安装过程，其中，其它热能可以由外部加热装置提供。以这种方式，基板中的加热装置例如可以支持焊接炉中的热安装过程。
本发明还涉及一种用于拆卸电子组件的至少一部分的方法，其中，该组件具有基板，在基板中，在形成部件的安装侧的表面下方嵌入电加热装置。该电子组件还装配有部件。
应当将电子组件的所有安装过程理解作为本发明的意义上的热安装过程，其中，产品借助热能转变到其最终状态。典型的安装过程由接合操作、例如将部件的触点焊接到基板上构成。替换地，也可以进行粘接，其中，在热安装过程中，使用热粘合剂，即在温度的作用下硬化的粘合剂。然而，热安装过程还应当理解为安装的所谓的特殊操作，例如施加辅助材料，例如借助热硬化的热涂层。
本发明还涉及一种电子组件，其具有基板，在基板中，在形成部件的安装侧的表面下方嵌入电加热装置。在该安装侧安装部件，所述部件组合成至少一个电子电路。
背景技术
在基板构件中嵌入加热装置是已知的。根据US 6,396,706B1，可以例如在印刷电路板中嵌入彼此独立的加热元件。根据US 5,539,186，其可以由层电阻或者由弯曲形状图案的加热丝构建。根据现有技术，加热装置不仅可以在安装过程期间用于对印刷电路板进行加热，还可以在安装完成的电子组件的运行中用于有目的地导入热。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提出一种用于制造电子组件的方法以及能够利用这种方法制造的电子组件，其中，使得能够进行热安装过程，而不对电子组件产生危害，并且电子组件能够借助集成在基板中的加热装置可靠地运行。
根据本发明，上述技术问题由开头提出的方法，通过如下来解决，即，加热装置在热安装过程期间与由电子组件形成的电路电气独立地运行。由此能够有利地确保在电子组件的电路和基板中的加热装置之间存在电隔离。其结果是，加热装置在热安装过程期间必须通过外部控制和接触来运行。基板上的触点例如可以用于此，其中，下面将进一步详细描述其如何进行电接触。加热装置的功率吸收由于电隔离而能够有利地不会导致处于制造中的电子组件损坏，所述功率吸收例如在进行焊接时明显大于在电子组件稍后运行时。
在热安装过程之后，加热装置与电子组件的电路中的至少一个电路电连接，其中，能够利用该电路运行加热装置。换句话说，将对加热装置的温度管理在电子组件运行期间集成到电子组件中。为此，需要位于基板中的组件与相关电路进行电接触，以便其能够对加热装置实际进行控制。为此所需的功率可以通过电路本身施加，其中，也必须向其供应电能以用于其另外的功能。然而，如已经提及的，需要的加热装置的加热功率在热安装过程期间明显高，其中，为此可以使用外部的电能源，只要加热装置尚未连接到控制电路即可。
一般的安装过程有利地由焊接、粘接或者涂覆构成。如已经提及的，涂覆是安装的所谓的特殊操作，其中，例如能够在完成的电子组件上施加保护涂层，以产生电绝缘。也可以在装配之前，对基板(例如印刷电路板或者还有表面要用作电子电路的基板的壳体部件)施加部分涂层。焊接传统上用于建立可靠的电连接，其中，近年来特别是无铅焊料产生了提高的接合温度的需要。粘接能够使电子电路的不同的部件可靠地与基板连接。在此也可以使用所谓的导电粘合剂，其同时适合于建立电连接。
根据本发明的一种构造设置为，在热安装过程期间经由接头、特别是通过探针或者端子对加热装置供应电能。在此，接头由安装系统提供，在所述安装系统中运行用于制造的方法。根据本发明，对安装系统进行修正，使得能够执行安装方法。为了开始热安装过程，将接头引导到基板的合适的接触表面，从而能够对加热装置供应电力，以开始加热过程。在此可以有利地使用由安装系统提供的能量源。安装系统例如可以是装配自动装置，其中，在装配自动装置中能够有利地完成电子组件的安装，因为热安装处理可以通过将电能引入加热装置中(不使用焊接炉)而结束。替换地，还可以在回流焊接炉中提供接头，其中，加热装置仅部分地提供热安装需要的能量，以支持回流焊接炉的热输入)。在此，可以利用来自加热装置的热能支持例如与电子组件的其余部分相比在进行回流焊接时热安装需要更多的能量馈送的电子组件的区域。这在整体上使得在热安装期间电子组件的热负荷更小。
根据本发明的另一种构造设置为，电加热装置经由插头接触或者焊接连接与所述电子电路连接。所述电子电路是在热安装过程结束之后确保加热装置的运行与电子电路的运行并行的电路。如果对于电连接设置了插头接触，则有利地可以与插头连接器进行接触，其中，插头连接器的插接是在热安装过程之后可以执行的简单的安装操作。但是为此也可以使用焊接连接。虽然仅通过热安装过程也能够产生焊接连接本身，但是该焊接连接可以手动地产生并且仅需要在焊接连接的位置对基板进行局部加热。可以有利地选择该位置，使得后续的焊接过程的热负荷对于其余电子组件不关键。当例如电子组件经受碰撞或者振动时，焊接连接的形成有利地特别可靠。
根据本发明的另一种构造可以设置为，电加热装置经由接触件与所述电子电路连接，其中，接触件集成在用于电子组件的壳体部分中并且通过将壳体构件安装在电子组件上而电连接。这具有如下大的优点：集成的加热装置与在电子组件运行期间控制该加热装置的电路的连接的建立通过在安装过程中总归要进行的安装操作来建立。该安装操作由壳体构件在电子组件上的放置(例如为了保护电子组件免受环境影响)构成。这种解决方案的另一个优点在于，电连接通过取下壳体构件而再次中断。当要对电子组件例如进行维修处理并且为此需要拆卸部件时，这是有利的。
根据本发明的一种特别的构造设置为，电加热装置经由开关、特别是机械开关、二极管、晶体管或者继电器与所述电子电路连接。可以在装配基板时就设置开关，由此能够有利地保持附加安装开销小。在热安装结束之后，于是不再需要其它安装步骤，而仅需要借助已经安装的、与电子电路接触的开关能够进行的开关过程。能够手动地操作机械开关，其中，必须注意在进行装配时或者之后将开关断开，以便在随后的热安装中存在电隔离。有利地安装二极管和晶体管，使得在热安装过程期间在对加热装置供电期间产生阻断作用，其保护处于制造中的电子电路免于损坏。选择晶体管和二极管的特性，使得在电子电路运行时，能够借助相关电路对加热装置进行控制，即不出现阻断作用。如果使用继电器，则将其与电子电路连接，使得可以在电子电路运行期间为了运行加热装置而将其接通。
本发明的另一种构造设置为，在热安装过程期间局部地以不同的强度对基板进行加热。由此可以同时执行不同的热安装过程。例如可以将电子电路的子区域以热粘合剂接合，同时在电子电路的其它位置形成焊接连接。还可以想到，借助对基板不同地进行加热来补偿由于电子组件的不均匀性而产生的应力。
特别有利的是，在基板上设置有温度传感器，其与所述电子电路电连接。该温度传感器可以在电子组件运行期间用于电子组件的热管理。例如可以调节电子组件的温度，使得在湿气的沉积对电子组件产生威胁(冷凝)的情况下，激活加热装置，以便湿气不沉积在电子组件上。为此，除了温度传感器之外，还可以有利地使用湿度传感器，以确定空气湿度是否实际上如此之高，使得存在冷凝的危险。温度传感器还可以有利地用于在热安装期间监视基板的温度控制。为此，根据所述方法的一种有利的构造设置为，在热安装过程期间，温度传感器与外部的控制装置接触。在此，控制装置由安装系统提供，在所述安装系统运行用于制造的方法。使用控制装置来控制对加热装置的能量馈送。
有利的是，温度传感器在热安装过程期间与由电子组件形成的电子电路电独立地运行。由此能够避免在电子组件的热安装期间可能出现的测量误差，从而由安装系统提供的控制装置能够可靠地对温度传感器的温度信号进行处理。然后，温度传感器有利地在安装过程之后与电子组件的电子电路中的至少一个电子电路连接，其中，同时能够利用该电子电路运行加热装置。由此，在该安装方法结束之后，温度传感器可用于对电子组件进行热管理。
如已经提及的，根据本发明的方法还可以用于进行拆卸。在此，根据本发明设置为，借助加热装置将基板加热到一定温度，以便支持热拆卸过程。加热装置在热拆卸过程期间与由电子组件形成的电子电路电气独立地运行，从而不对该电子电路产生危害。如果该拆卸方法仅用于电子组件的维修，则由此有利地确保不维修的电子电路不受损害。可以在热安装的连接断开之后将要被替换的部件从基板移除。热连接例如可以是焊接连接。在拆卸过程之后或者在接着拆卸过程进行的用于装配新的部件的安装过程之后，将加热装置按照已经描述的方法与电子组件的电子电路中的至少一个电子电路再次电连接，其中，也正是利用该电路运行加热装置。
此外，所提出的技术问题还利用开头提及的电子组件来解决，其构造为，加热装置与电子组件的电子电路中的至少一个电子电路电连接，其中，能够利用所述电子电路运行加热装置。此外，在加热装置和所述电子电路之间设置能从外部接近的触点结构。能从外部接近，意为使得能够从电子组件的外部(至少当其没有壳体时)进行电接触。这在本发明的意义上是需要的，以便能够利用加热装置的外部电接触(如已经描述的)执行安装处理和拆卸处理。
根据电子组件的一种有利构造设置为，触点结构与开关连接。通过开关与所述电子电路建立电连接，开关使得能够在运行期间对电子组件的温度进行调节。对于拆卸处理(例如修复焊接)，然后可以再次将该电连接断开。
此外，可以有利地设置为，加热装置具有能单独控制的多个片段。以这种方式，不仅能够在热安装期间，而且能够在电子组件运行期间，产生一定的温度曲线。如已经提及的，在热安装中可以考虑各个部件连接以及各个电子部件的各自的要求。在电子组件运行时，这同样是可以的。例如可以仅调节电子组件的必须避免冷凝的部分的温度。还可以想到，特定部件必须在特定温度下运行,该温度于是仅必须在电子组件的相关部分中保持。当仅对电子组件的需要的部分进行加热时，能够有利地降低能量消耗。
基板中的片段也可以有利地关于基板的安装侧一个处于另一个的下方，而不仅仅是并排地布置。这具有如下优点：当已经可以预见在基板的特定区域中需要更强的加热时，可以与基板的其它区域相比，对这些区域更强地进行加热。在此，可以使用标准化的加热元件，其中，热量不是通过加热元件的不同的容量，而是通过其堆叠式的结构来实现。
附图说明
下面，根据附图描述本发明的其它细节。相同或者对应的附图元素相应地设置有相同的附图标记，并且仅在各个附图之间存在区别的情况下，说明多次。其中：
图1和2示意性地部分地示出了根据本发明的安装方法的实施例的不同的步骤，
图3示出了以壳体作为基板的根据本发明的电子组件的实施例的片段，
图4和5作为俯视图以及作为侧视图示出了具有分段的加热装置的基板的实施例，以及
图6作为俯视图示出了根据本发明的电子组件的另一个实施例。
具体实施方式
在根据图1的方法中，使用印刷电路板形式的基板11。在该基板11中设置有中间层12，其自身是填充有掺杂剂的热固性塑料基体。掺杂剂负责该层的导电性。掺杂剂的浓度处于渗滤阈值(Perkolationsschwelle)以上，从而中间层12能够导电。作为掺杂剂，例如可以使用碳纳米管(CNT)或者其它碳物质、例如碳黑或石墨颗粒。还可以使用金属或陶瓷颗粒或者所有提及的掺杂剂类型的混合物来建立导电性。中间层12经由通透接触部13与基板11的安装侧15的接触垫14连接，由此形成加热装置16。
基板11保持在未详细示出的安装系统的容纳部17中。安装系统还提供控制器18，借助控制器18可以向下降到接触垫14上的探针19供应电力。该电力使得在加热装置16中产生热，其可以经由温度传感器20监视。温度传感器20也经由探针21连接到控制器18。
借助装配头22将部件23放置在基板11上。在印刷电路板24上设置有焊料25，从而使部件23的触点26浸入焊料25中。随后利用加热装置16对基板11的加热使得焊料25融化并且形成根据图2的焊接连接27。替换地，当利用加热装置16对完成的组件28(参见图2)进行如此强的加热，使得形成的焊接点再次融化时，装配头22也可以用于部件23的拆卸处理。
在图2中可以看到安装完成的电子组件28。在将组件28从安装系统移除之后，通过在导体迹线24和接触垫14之间各形成电连接，加热装置16连接到部件23。其可以由另一个焊接连接29或者由接触件30构成，其中，接触件在安装壳体构件31时在导体迹线24和接触垫14之间自动建立电连接。接触件被构造为有弹性，由此可靠地进行接触。
根据图3，基板11由壳体构成。其同时用作电路载体。在壳体壁的材料中，示例性地示出了导体路径形式的加热装置16。通过接触垫14a接触该加热装置16(未详细示出)。此外，接触垫14a具有导体迹线24a，其上可以装配开关(未示出)。其它导体迹线24b形成用于未示出的部件的安装位置，该部件在电子组件的稍后运行中经由开关控制加热装置16。
经由接触垫14b控制另一个未示出的加热装置。利用插头触点32控制接触垫14b，插头触点32使得能够在进行热安装之后借助插拔连接器进行接触。以这种方式，未示出的加热装置还可以经由插拔连接器连接到电子组件。
在图4中示出了加热装置还可以由多个片段33形成，其中，这些片段的准确结构未详细示出。从图4中可以推断出，片段33以网格的形式均匀地分布在基板11上(基板11的安装侧无法看到，因为其位于片段33上方)。由此，通过单独控制这些片段，可以产生热安装期间的基板11的以及稍后安装好的组件(未示出)的希望的温度曲线。虽然未示出，但是片段33在基板11的表面上的不均匀分布当然也是可以的。
图5示出了基板的截面，其中，同样可以看到加热装置的片段33。在此应当注意，多个片段也可以在平面中上下叠置，其中，在多个片段33上下叠置于其中的、基板11的区域中，能够产生更高的加热强度。原则上能够以在图1中示出的方式经由通透接触部13对根据图4的片段33进行电控制，而根据图5，需要在基板11中设置上下叠置的导电层，用于多个片段33的独立的接触。这些层未详细示出，然而其位于通过虚线示出的平面34中。仅经由平面34能够对上下叠置的片段进行单独控制。然而替换地还可以想到，上下叠置的片段33相应地共同通过与在图1中类似的通透接触来供电。
在图6中可以看到安装完成的组件的俯视图。可以看到多个部件23，其中，部件23a要对组件进行热管理。为此，导体迹线24c引导到开关35，其对未详细示出的基板11中的加热装置进行控制。用于在热安装期间对加热装置进行控制的接触垫14在组件运行时保持未使用。
此外，设置有控制温度传感器20的开关35a。其经由导体迹线24d连接到部件23a。在热安装期间还经由导体迹线24e使用温度传感器20，其中，温度传感器20的信号经由接触垫14a从外部量取。

Claims (17)

1.一种用于制造电子组件的方法，其中，
-提供基板(11)，在基板中，在形成用于部件(23)的安装侧(15)的表面下方嵌入电加热装置(16)，
-对安装侧(15)装配部件(23)，
-借助加热装置(16)将基板(11)加热到一定温度，以便支持热安装过程，
其特征在于，
-加热装置(16)在热安装过程期间与由电子组件形成的电子电路电气独立地运行，以及
-加热装置(16)在热安装过程之后与电子组件的电子电路中的至少一个电子电路电连接，其中，能够利用该电子电路运行加热装置(16)。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
安装过程由焊接、粘接或者涂覆构成。
3.根据权利要求中1所述的方法，
其特征在于，
在热安装过程期间经由接头对加热装置(16)供应电能，其中，接头由安装系统提供，在所述安装系统中运行用于制造的方法。
4.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
电加热装置经由插头触点(32)或者焊接连接(27)与所述电子电路连接。
5.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
电加热装置(16)经由接触件(30)与所述电子电路连接，其中，接触件(30)集成在用于电子组件的壳体构件(31)中并且通过将壳体构件(31)安装在电子组件上而电连接。
6.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
电加热装置(16)经由开关(35)、二极管、晶体管或者继电器与所述电子电路连接。
7.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在热安装过程期间局部地以不同的强度对基板(11)进行加热。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在基板上设置有温度传感器(20)，其与所述电子电路电连接。
9.根据权利要求8所述的方法，
其特征在于，
在热安装过程期间，温度传感器(20)与外部的控制装置(18)接触，其中，
-控制装置(18)由安装系统提供，在所述安装系统中运行用于制造的方法，
-使用控制装置(18)来控制对加热装置(16)的能量馈送。
10.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，
-温度传感器(20)在热安装过程期间与由电子组件形成的电子电路电气独立地运行，以及
-温度传感器(20)在安装过程之后与电子组件的电子电路中的至少一个电子电路电连接，其中，能够利用该电子电路运行加热装置(16)。
11.根据权利要求中1所述的方法，
其特征在于，
在热安装过程期间通过探针(19)或者端子对加热装置(16)供应电能。
12.根据权利要求6所述的方法，
其特征在于，
所述开关(35)是机械开关。
13.一种用于拆卸电子组件的至少一部分的方法，其中，组件
-具有基板(11)，在基板中，在形成用于部件(23)的安装侧(15)的表面下方嵌入电加热装置(16)，
-对安装侧(15)装配部件(23)，其中，
-借助加热装置(16)将基板(11)加热到一定温度，以便支持热拆卸过程，
-加热装置(16)在热拆卸过程期间与由电子组件形成的电子电路电气独立地运行，
-将至少一个部件(23)从基板移除，以及
-加热装置(16)在拆卸过程之后或者在接着拆卸过程进行的根据权利要求1至10中任一项所述的安装过程之后，与电子组件的电子电路中的至少一个电子电路电连接，其中，能够利用所述电路运行加热装置(16)。
14.一种电子组件，具有：
-基板(11)，在基板中，在形成用于部件(23)的安装侧(15)的表面下方嵌入电加热装置(16)，
-在安装侧(15)的部件(23)，其组合成至少一个电子电路，
其特征在于，
-加热装置(16)在热安装过程期间与由电子组件形成的电子电路电气独立地运行，
-加热装置(16)在热安装过程之后与电子组件的电子电路中的至少一个电子电路电连接，其中，能够利用所述电子电路运行加热装置(16)，以及
-在加热装置(16)和所述电子电路之间设置能从外部接近的触点结构。
15.根据权利要求14所述的电子组件，
其特征在于，
触点结构与开关连接。
16.根据权利要求14或15所述的电子组件，
其特征在于，
加热装置(16)具有能单独控制的多个片段(33)。
17.根据权利要求16所述的电子组件，
其特征在于，
基板(11)中的片段(33)关于基板(11)的安装侧(15)上下叠置。
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