CN1857042A - 具有用于保持已布线电子元件的保持机构的电路板,用于制造这种电路板的方法，及其在焊炉中的使用 - Google Patents

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Abstract

为了将大质量或非一致质量分布的已布线元件可靠地固定在电路板(60)上，而不需要像当前通常的那样将元件粘贴在电路板上或利用咬接夹持而将元件保持在电路板上，本发明提出，在用于接收电子元件(110)的连接线或引脚(111)的连接孔(11)中集成用于保持连接线或引脚(111)的保持机构(65)。保持机构(65)在连接孔(11)中表现出直径上的收缩，其直径比连接线或引脚(111)的小。保持机构(65)可以例如由连接孔(11)实现，该连接孔构造为在一侧穿过但并不完全贯穿电路板(60)的孔(16)。在这种情况中，边缘保持为收缩(65)，其夹紧相关元件(110)的连接引脚(111)并保持电路板上的元件。

Description

具有用于保持已布线电子元件的保持机构的电路板， 用于制造这种电路板的方法，及其在焊炉中的使用
技术领域
本发明涉及一种具有用于保持已布线电子元件的保持机构的电路板，用于制造这种电路板的方法，以及它们在焊炉中的使用。
背景技术
已知多种方法和设备，利用它们可以将已布线的电子元件固定在电路板上，使得它们在板上组装或者将其上组装了元件的电路板运输到焊接设备期间不发生滑动或改变位置。
这里，术语“已布线的元件”表示所有具有至少一个连接线或连接引脚的元件，其中的连接线或连接引脚贯穿或插入电路板的相应的一般连接孔并焊接至期望的触点位置，以提供元件的电接触。因此，在这个意义上，已布线的元件还包括插口行、连接线或绞合线，甚至包括变压器和其它有源或无源电子元件。
特别地，在大质量元件或元件质量分布不一致的情况中，连接线或连接引脚的简单插入不足以保证在运输至或通过自动焊接设备的情况中元件的可靠机械固定。已经发现，在振动的传送带上所述类型的已布线元件能够在朝向或通过自动焊接设备的路途中被震出电路板。甚至还有由于波动焊接设备的焊接波而将这些元件压出电路板的情况。即使在这些不利条件下，元件没有完全落到电路板之外，它们仍然有可能位于电路板上不期望的位置。
为了努力克服这些问题，遇到问题的元件被例如粘贴在电路板上或利用咬接夹持而保持在电路板上。然而，这些方法需要对于这些特殊元件的特殊工作步骤，所以它们复杂并且具有额外的成本。
于是，本发明的目的是提供一种电路板，其具有用于保持元件的连接线或引脚的保持机构，并且以这种方式避免上述缺点，而无需通过粘贴或通过额外放置在电路板上的支撑元件而固定所考虑的元件。
这个目的通过这样的电路板实现，该电路板具有至少一个连接孔用于接收具有预定导线或引脚直径的电子元件的连接线或引脚，其中，为了保持连接线或引脚，提供保持机构，其在连接孔的部分的截面中表现出直径上的收缩，其直径比连接线或引脚的小。
在本发明的电路板的一个特殊实施方式中，收缩通过薄膜实现，在本发明的特殊的进一步发展中，该薄膜布置在电路板的表面上。
本发明的电路板的另一实施方式涉及多层电路板，其中收缩连接孔横截面的薄膜是电路板的内层。
在电路板的另一实施方式中，薄膜在连接孔的区域中被切开或被穿孔。
在本发明的电路板的另一实施方式中，收缩由单侧的不完全贯穿的孔得到。
在本发明的电路板的另一实施方式中，收缩由具有限制的杯状插入物在贯穿的连接孔中得到。
本发明的电路板的其它实施方式包括两个孔，通过它们得到收缩，其中，在本发明的这个电路板的特殊的进一步发展中，提供了：直径不同的两个相同定向的孔；或者相对分布的两个孔；或者相对分布并且彼此偏移的两个孔。
另外，上述目的通过本发明的用于制造电路板的方法实现，该电路板具有至少一个连接孔用于接收具有预定导线或引脚直径的电子元件的连接线或引脚，在该方法中：
-在制造电路板的至少一层以及钻出连接孔之后，将薄膜施加在电路板的表面上，使该薄膜覆盖连接孔；
-薄膜在连接孔的区域中以这种方式打开，使得在一部分连接孔的横截面中形成收缩，该收缩比电子元件的导线或引脚直径小并且提供了保持机构用于保持连接线或引脚。
在本发明的方法的进一步发展中，薄膜在连接孔的区域中被切开或被穿孔，其中这也可以利用激光实现。
在本发明的用于制造电路板的方法的另一实施方式中，其中该电路板具有至少一个连接孔用于接收具有预定导线或引脚直径的电子元件的连接线或引脚，该方法中：
-制造具有至少一层的电路板；
-利用额定直径的钻孔工具，从电路板的表面向电路板内钻孔，使得钻孔工具不完全穿透电路板，并因而使得连接孔在一个横截面的区域中具有比电子元件的导线或引脚直径小的直径，以使以这种方式得到的连接孔横截面收缩形成保持机构，用于保持连接线或引脚。
在本发明的用于制造电路板的方法的另一实施方式中，其中该电路板具有至少一个连接孔用于接收具有预定导线或引脚直径的电子元件的连接线或引脚，该方法中：
-制造具有至少一层的电路板；
-在连接孔的期望位置完全钻透电路板；
-将杯状插入物插入连接孔，杯状插入物在其横截面中具有限制，该横截面的直径小于电子元件的导线或引脚直径，且其限制代表用于保持连接线或引脚的保持机构。
在本发明的用于制造电路板的方法的另一实施方式中，其中该电路板具有至少一个连接孔用于接收具有预定导线或引脚直径的电子元件的连接线或引脚，该方法中：
-制造具有至少一层的电路板；
-在连接孔的期望位置，利用具有期望直径的钻孔工具在电路板中钻出盲孔；
-然后利用直径小于导线或引脚直径的钻孔工具钻透盲孔的底面，从而通过一部分连接孔的横截面的收缩，形成保持机构用于保持连接线或引脚。
在本发明的用于制造电路板的方法的另一实施方式中，其中该电路板具有至少一个连接孔用于接收具有预定导线或引脚直径的电子元件的连接线或引脚，该方法中：
-制造具有至少一层的电路板；
-在连接孔的期望位置，利用具有期望直径的钻孔工具，从电路板的第一表面向电路板内钻出第一盲孔；
-从电路板的第二表面，向电路板内钻出第二盲孔，第二盲孔相对于第一盲孔轻微偏移并与第一盲孔相接，从而通过两个盲孔彼此的偏移而形成限制，该限制代表用于保持连接线或引脚的保持机构。
在本发明的用于制造电路板的方法的另一实施方式中，其中该电路板具有至少一个连接孔用于接收具有预定导线或引脚直径的电子元件的连接线或引脚，该方法中：
-制造具有至少一层的电路板；
-在连接孔的期望位置，利用具有期望直径的钻孔工具，从电路板的第一表面向电路板内钻出第一盲孔；
-从电路板的第二表面向电路板内钻出第二盲孔，其中第二盲孔与第一盲孔基本轴平行地设置，并且与第一盲孔相接但不贯通入第一盲孔，从而在两个盲孔相接的连接孔部分区域中，形成限制，其代表用于保持连接线或引脚的保持机构。
本发明的一个特别的优点在于，它避免了迄今为止常用的为了固定关键的已布线元件而不得不额外施加至已布线元件或电路板的支撑元件，例如胶合点、咬接夹持等。这种额外的支撑元件通常意味着在板上组装期间甚至在电路板焊接期间的一个甚至多个附加的工作步骤以及额外的成本。相反，本发明提供的技术方案仅影响电路板自身并且另外还得到了目的而无需在电路板表面上的额外附属物。本发明的薄膜与本发明的连接孔类似，是电路板的组成部分而不是分离地附加至电路板的部件。简单地将连接引脚压入本发明的电路板的连接孔并且对抗在连接孔中提供的收缩的阻力，便足以保证相关元件机械可靠地固定在电路板上。
本发明的电路板特别适用于自动焊接设备，特别是波动焊接设备和回流焊炉。特别地，在后者的情况中，即使在新的所谓“倒置焊接”，即所谓的“背部回流”方法的情况中，也保证了在回流焊炉中倒置悬挂在电路板之下的温度临界已布线元件不会落在连接孔之外。
附图说明
现在根据附图中给出的不同实施方式，详细解释本发明，附图中：
图1是本发明的电路板的第一实例的示意性横截面表示；
图2是本发明的电路板的第二实例的示意性横截面表示；
图3是本发明的电路板的第三实例的示意性横截面表示；
图4是本发明的电路板的第四实例的示意性横截面表示；
图5是本发明的电路板的第五实例的示意性横截面表示；
图6是本发明的电路板的第六实例的示意性横截面表示；
图7是本发明的电路板的第七实例的示意性横截面表示；
图8是本发明的电路板的第八实例的示意性横截面表示；
图9是本发明的电路板的第九实例的示意性横截面表示；
图10是本发明的电路板的第十实例的示意性横截面表示；
具体实施方式
为了简化附图，不同实施例的相同元件或组件具有相同的附图标记。
图1以截面显示了电路板10，其具有贯穿的连接孔11用于接收已布线的电子或电气元件110的连接引脚111。迄今为止，通常钻出的连接孔11的直径12略大于连接引脚111的直径112。这确实使得连接引脚111能够容易地插入连接孔11，但是在元件110没有由额外的措施固定至电路板10时在振动或震动的情况中导致该元件110落在外面。
为了避免这种情况，根据本发明，这里显示的实施方式包括薄膜13，其例如施加在电路板10的表面上。根据本发明，薄膜13施加在已实现并且已经具有连接孔11的电路板10上。薄膜13首先覆盖并密封连接孔11。薄膜以常见的方式，例如通过层压而永久地施加在电路板10上。
然后，薄膜13在连接孔11的区域中打开，开口14以这种方式构成，使得它在一部分连接孔11的横截面中形成收缩15。薄膜13的材料和厚度以及它的开口14的尺寸和形状可以根据目的这样选择，使得所考虑的元件110的各个连接引脚111可以被毫不费力地推进贯穿。由于收缩15小于元件110的连接引脚111的直径112，所以连接引脚111被夹紧在连接孔11中并且保证元件110不落在外面。
在图1所示的本发明的实施方式的情况中，借助于薄膜13实现收缩15，该薄膜放置在电路板10的元件组装侧。当然，也可以将薄膜13放置在电路板10的另一侧上。
图2显示了本发明的电路板20的另一实施方式，这里以截面显示。用于接收已布线元件110的连接引脚111的贯穿连接孔21在贯穿电路板20的大概一半处由于作为中间层设置在电路板20中的薄膜23而收缩。在薄膜23中提供的开口24的直径小于已布线元件110的相关连接引脚111的直径112。这样形成的连接孔21的收缩25保持元件110的插入连接孔21的连接引脚111并夹紧它。
首先为由薄膜23分离开的电路板20的两部分提供连接孔21是有意义的。在将薄膜23敷设在电路板的两部分之间之后，或者在将薄膜23施加在电路板20的一部分之上之后，这两部分连接在一起以提供图2所示的安排。
图3显示了本发明的电路板的另一实施方式。这里以平面图显示电路板30的一部分。与图1中所示的电路板相似，这里，薄膜33同样被施加至电路板30的一侧上。薄膜33中的开口34的直径小于被薄膜33覆盖的连接孔11(以虚线显示)的直径。如图3所示，薄膜33可以例如考虑到导电路径而是铜涂覆，从而它提供了收缩35用于直接保持元件110的连接引脚111(参见图1和2)，连接引脚111也在这里被焊接。
为了简化，在图3至5中没有显示具有要插入相关连接孔的连接引脚111的元件110。关于这一点，参考图1和2，或者参考下面讨论的图6至8。
图4显示了本发明的电路板的另一实施方式。这里描绘了电路板40。再一次，薄膜43被施加至电路板40的一侧。在这个实施方式中，通过相互交叉的切口形成薄膜43中的开口44，并且该开口提供了连接孔11的收缩45，该收缩在这里以外部的虚线表示。在这个实施方式中，薄膜43是连接孔11的最小点状覆盖。
图5是本发明的电路板的另一实施方式，在这里与图3和4中的描绘类似，以平面图表现电路板部分。这里，正如在图3的电路板30的实施方式中那样，导电材料的薄膜53施加至电路板50上。与图3的电路板30的情况中薄膜33的孔状开口34以及图4中的薄膜43的切开开口44不同，在图5所示的薄膜53的情况中，提供由多个重叠的孔形成的开口54。通过这样在边缘形成并且突出进入开口54的圆角，这里也得到了收缩55，用于在连接孔11中固定元件110的连接引脚111(关于这一点，参见图1和2)。
图1-5中出现的薄膜13、23、33、43可以由导电材料或绝缘材料制成。例如，焊接点可以使用导电材料。然而，另一种选择是不提供成品薄膜，而是提供施加至电路板上的合适材料的膜，然后将它加工称为薄膜。
图1-5中薄膜13、23、33、43和53中的开口14、24、34、44和54例如通过冲压或通过用激光束切割而制造。
图6显示了本发明的电路板60，在这种情况中，连接孔11实现为单侧且不完全穿透电路板60的孔16。如图6所示，在这种情况中，保留一个边缘作为相对于连接孔11直径12的收缩65。这种边缘小于相关元件110的连接引脚111的直径112。以这种方式，连接引脚111和相关元件110被可靠地保持在连接孔11中，并因而保持在电路板60上。
图7显示了本发明的电路板60的另一实施方式。与图6中的电路板60相似并且与电路板10-50相反，这里的电路板没有用于形成连接孔横截面收缩的薄膜。在电路板70的情况中，期望的收缩106是通过杯状的非常薄壁的套筒101实现的，该套筒插入连接孔11中。套筒101的内径102略大于相关元件110的连接引脚111的直径112。为了套筒101在连接引脚111插入期间不被推动穿过连接孔11，套筒101具有轴环103，其位于电路板70上并保护套筒不滑动穿过连接孔。在它的底面上，杯状套筒101具有开口104，其直径小于所考虑的元件110的连接引脚111的直径112。在连接引脚111插入期间，其能够对抗变形的套筒101的阻力而被推压经过开口104。套筒101形变并且在连接孔11中夹紧相关的连接引脚111。
上面在图1至7中给出的本发明的电路板的实施方式中，连接孔是单个钻孔，与此相反，现在要给出的本发明的电路板的实施方式涉及由两个分离的钻孔形成的连接孔。
于是，在图8中给出了电路板60的另一实施方式，其中连接孔11由两个相对且彼此轻微偏移的钻孔17和36形成。在两个孔17和36相接的位置，偏移导致收缩75。每一孔17和36的直径都大于所考虑的元件110的连接引脚111的直径112。由孔17和36的偏移形成的收缩75夹紧连接引脚111并且使得元件110可靠地位于电路板60上。
图9显示了电路板60的另一实施方式，其中连接孔11由两个孔27和46形成。与图8的电路板不同，这里涉及两个对齐的孔27和46，它们可以从电路板60的不同侧面彼此相对地钻出，或者从电路板60的一个预定侧面彼此叠加地钻出。重要的只是两个孔之一，在这个情况中是孔27，的直径小于另一个孔的直径，其中较大的直径对应于上面已经说明的连接孔11的直径，也就是，略微大于相关元件110的连接引脚111的直径112(关于这一点，参见图6-8)，并且孔27的较小直径小于相关元件110的连接引脚111的直径112。在连接孔11中从较大直径到较小直径的过渡提供了收缩85，其夹紧相关元件110的连接引脚111(关于这一点，参见图6-8)并使得元件110能够可靠地位于电路板60上。
图10给出了电路板60的另一实施方式，其中连接孔11由从两个相对钻出的孔37和56形成。这里，孔37和56相互对齐并且具有相同的直径12。首先钻出的孔，例如孔37，是盲孔，它不贯穿电路板60。另一个孔，在这里是孔56，与第一孔37对齐且不完全地而是仅仅在其底面中穿入第一钻孔37，从而如图10所示，在连接孔11中保留向内部指向连接孔11的轴环。这个轴环形成连接孔11的收缩95。借助于这个收缩95，所考虑的元件110的连接引脚111(关于这一点，参见图6-8)被可靠地夹紧，并且元件110被可靠地保持在电路板60上。

Claims (29)

1.电路板，具有至少一个连接孔(11；21)用于接收具有预定导线或引脚直径(112)的电子元件(110)的连接线或引脚(111)，其特征在于，提供保持机构(15；25；35；45；55；65；75；85；95；101)以保持连接线或引脚(111)，该保持机构是连接孔(11；21)中在直径上的收缩，其直径比连接线或引脚(111)的直径小。
2.根据权利要求1所述的电路板，其中收缩(15；25；35；45；55)由薄膜(13；23；33；43；53)实现。
3.根据权利要求2所述的电路板，其中收缩连接孔(11)横截面的薄膜薄膜(13；33；43；53)布置在电路板(10；23；40；50)的表面上。
4.根据权利要求2所述的电路板，其中电路板是多层电路板(20)，并且收缩连接孔(21)横截面的薄膜(23)是电路板(20)的内层。
5.根据权利要求2-4之一所述的电路板，其中薄膜(43)在连接孔(11)的区域中被切开。
6.根据权利要求2-4之一所述的电路板，其中薄膜(33；53)在连接孔(11)的区域中被穿孔。
7.根据权利要求2-6之一所述的电路板，其中薄膜(13；23；33；43；53)由导电材料构成。
8.根据权利要求2-6之一所述的电路板，其中薄膜(13；23；33；43；53)由绝缘的不导电材料构成。
9.根据权利要求1所述的电路板，其中收缩(65)由单侧的不完全贯穿的孔(16)得到。
10.根据权利要求1所述的电路板，其中收缩(106)由具有限制的杯状套筒(101)在贯穿孔中得到。
11.根据权利要求1所述的电路板，其中收缩(75；85；95)由两个孔(17，36；27，46；37，56)得到。
12.根据权利要求11所述的电路板，其中收缩(85)由直径不同的两个相同定向的孔(27，46)得到。
13.根据权利要求11所述的电路板，其中收缩(75；85；95)由两个相对分布的孔(17，36；27，46；37，56)得到。
14.根据权利要求13所述的电路板，其中收缩(75)由两个相对分布且彼此偏移的孔(17，36)得到。
15.用于制造电路板(10；30；40；50)的方法，该电路板具有至少一个连接孔(11)用于接收具有预定导线或引脚直径(112)的电子元件(110)的连接线或引脚(111)，其特征在于：
-在制造电路板的至少一层以及钻出连接孔(11)之后，将薄膜(13；33；43；53)施加在电路板(10；30；40；50)的表面上，该薄膜覆盖连接孔(11)；
-薄膜(13；33；43；53)在连接孔(11)的区域中以这种方式打开，使得在一部分连接孔(11)的横截面中形成收缩(15；35；45；55)，该收缩比电子元件(110)的导线或引脚直径(112)小并且提供了用于保持连接线或引脚(111)的保持机构。
16.根据权利要求15所述的方法，其中薄膜(13；33；43；53)在连接孔(11)的区域中被切开。
17.根据权利要求15所述的方法，其中薄膜(13；33；43；53)在连接孔(11)的区域中被穿孔。
18.根据权利要求15或16所述的方法，其中薄膜(13；33；43；53)被利用激光打开。
19.用于制造电路板(60)的方法，该电路板具有至少一个连接孔(11)用于接收具有预定导线或引脚直径(112)的电子元件(110)的连接线或引脚(111)，其特征在于：
-制造具有至少一层的电路板(60)；
-利用额定直径的钻孔工具，从电路板(60)的表面向电路板内钻孔，使得钻孔工具不完全穿透电路板(60)，并因而使得连接孔(11)在一个横截面的区域中具有比电子元件(110)的导线或引脚直径(112)小的直径，以使以这种方式得到的连接孔(11)横截面收缩(65)形成保持机构，用于保持连接线或引脚(111)。
20.用于制造电路板(60)的方法，该电路板具有至少一个连接孔(11)用于接收具有预定导线或引脚直径(112)的电子元件(110)的连接线或引脚(111)，其特征在于：
-制造具有至少一层的电路板(60)；
-在连接孔(11)的期望位置完全钻透电路板(60)；
-将杯状插入物(101)插入连接孔(11)，杯状插入物在其横截面中具有限制(106)，该横截面的直径(104)小于电子元件(110)的导线或引脚直径(112)，且其限制表现为用于保持连接线或引脚(111)的保持机构。
21.用于制造电路板(60)的方法，该电路板具有至少一个连接孔(11)用于接收具有预定导线或引脚直径(112)的电子元件(110)的连接线或引脚(111)，其特征在于：
-制造具有至少一层的电路板(60)；
-在连接孔(11)的期望位置，利用具有期望直径(12)的钻孔工具在电路板(60)中钻出盲孔(46)；
-然后利用直径小于导线或引脚直径(112)的钻孔工具，以第二孔(27)钻透盲孔(46)的底面，从而通过这样得到的一部分连接孔(11)的横截面的收缩(85)，形成用于保持连接线或引脚(111)的保持机构。
22.用于制造电路板(60)的方法，该电路板具有至少一个连接孔(11)用于接收具有预定导线或引脚直径(112)的电子元件(110)的连接线或引脚(111)，其特征在于：
-制造具有至少一层的电路板(60)；
-在连接孔(11)的期望位置，利用具有期望直径的钻孔工具，从电路板(60)的第一表面向电路板内钻出第一盲孔(17)；
-从电路板(60)的第二表面向电路板(60)内钻出第二盲孔(36)，第二盲孔相对于第一盲孔(17)轻微偏移并与第一盲孔(17)相接，从而通过两个盲孔(17，36)彼此的偏移而形成限制(75)，该限制表现为用于保持连接线或引脚(111)的保持机构。
23.用于制造电路板(60)的方法，该电路板具有至少一个连接孔(11)用于接收具有预定导线或引脚直径(112)的电子元件(110)的连接线或引脚(111)，其特征在于：
-制造具有至少一层的电路板(60)；
-在连接孔(11)的期望位置，利用具有期望直径(12)的钻孔工具，从电路板(60)的第一表面向电路板(60)内钻出第一盲孔(37)；
-从电路板(60)的第二表面向电路板(60)内钻出第二盲孔(56)，第二盲孔相对于第一盲孔(37)基本轴平行地设置并与第一盲孔(37)相接但不贯穿，从而在两个盲孔(37，56)彼此相接的连接孔(11)部分区域中形成限制(95)，该限制表现为用于保持连接线或引脚(111)的保持机构。
24.根据权利要求1～14中任一项所述的电路板(10；20；30；40；50；60)对于在回流焊炉中焊接元件(110)的使用，该电路板带有借助于保持机构(15；25；35；45；55；65；75；85；95；106)保持在连接孔(11)中的至少一个电子元件(110)。
25.根据权利要求24所述的电路板(10；20；30；40；50；60)对于焊接方法的使用，其中悬挂在电路板(10；20；30；40；50；60)之下的元件(110)在回流焊炉中被焊接。
26.根据权利要求1～14中任一项所述的电路板(10；20；30；40；50；60)对于在波动焊接设备中焊接元件(110)的使用，该电路板带有借助于保持机构(15；25；35；45；55；65；75；85；95；106)保持在连接孔(11)中的至少一个电子元件(110)。
27.电路板(10；20；30；40；50；60)对于在回流焊炉中焊接元件(110)的使用，该电路板根据权利要求15～23中任一项所述的方法制造并且组装有借助于保持机构(15；25；35；45；55；65；75；85；95；106)保持在连接孔(11)中的至少一个电子元件(110)。
28.根据权利要求27所述的电路板(10；20；30；40；50；60)对于焊接方法的使用，其中悬挂在电路板(10；20；30；40；50；60)之下的元件(110)在回流焊炉中被焊接。
29.电路板(10；20；30；40；50；60)对于在波动焊接设备中焊接元件的使用，该电路板根据权利要求15～23中任一项所述的方法制造并且组装有借助于保持机构(15；25；35；45；55；65；75；85；95；106)保持在连接孔(11)中的至少一个电子元件(110)。
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