CN1942053A - 元件固定装置及具有元件固定装置的印刷电路板和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种元件固定装置，具有：柔性基板(25)、定位件(61)、以及插口单元(24，81)。柔性基板(25)包括将电路元件(23)连接到印刷线路板(21)上的多个接线端子(52，85)。定位件(61)，保持柔性基板(25)，将柔性基板(25)定位在印刷线路板(21)上，并且当把柔性基板(25)焊接至印刷线路板(21)上时，使柔性基板(25)与印刷线路板(21)紧密接触。插口单元(24，81)取代定位件(61)被固定到印刷线路板(21)上，并将电路元件(23)保持在柔性基板(25)上。

Description

元件固定装置及具有元件固定装置的印刷 电路板和电子设备

技术领域

本发明涉及一种使用插口单元(socket unit)的元件固定装置及具有该元件固定装置的印刷电路板和电子设备。

背景技术

使用盒状插口单元的固定装置被认为是用于将电路元件固定到印刷线路板上的装置，该电路元件对热应力呈现出低电阻。插口单元包括具有接线端子的基板及固定到基板上部以包围电路元件的框架件。例如，球形栅格阵列(BGA)半导体封装件容纳在框架件中。为了使用插口单元安装半导体封装件，首先将插口单元送至回焊炉，在回焊炉中将其焊接到印刷线路板上。在焊料熔化工艺之后，将半导体封装件放置在插口单元上，从而半导体封装件安装在印刷线路板上(例如，参见日本专利申请KOKAI出版物第2003-69187号)。

在使用焊料的连接结构上，常用的插口单元类似于常用的BGA。因此，如果在印刷线路板上发生翘曲，插口单元部分将不可避免地凸起，结果是在焊料接合部上可能出现裂纹，或者接点以外的部分出现短路。

为避免这些问题，插口单元可以具有柔性基板。如果柔性基板用作日本专利申请KOKAI出版物第2003-69187号中所公布的插口单元的基板，接线端子可以沿印刷线路板布置。

但是，在上述结构的插口单元中，框架件增加了框架件周围部分的热容量，从而当焊接插口单元或更换另一个插口单元时，焊料可能不能充分地熔化。相反，如果为避免此类问题仅将柔性基板安装在印刷线路板上，就不可能通过自动安装器进行安装，并且当焊料熔化时也可能在柔性基板中出现翘曲(即，基板可能具有未可靠固定的部分)。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种元件固定装置，用于防止热容量增加以及柔性基板的翘曲。

本发明的第二目的在于提供一种印刷电路板，该印刷电路板热容量不增加，而且柔性基板也不翘曲。

本发明的第三目的在于提供一种电子设备，其具有热容量不增加而且柔性基板也不翘曲的印刷电路板。

为了达到第一目的，提供了一种元件固定装置，包括：柔性基板，包括将电路元件连接到印刷线路板上的多个接线端子；定位件，其保持柔性基板，将柔性基板定位在印刷线路板上，并且当使用焊料把柔性基板连接至印刷线路板上时，使柔性基板与印刷线路板紧密接触；插口单元，取代定位件被固定到印刷线路板上，并将电路元件定位到柔性基板上。

为了达到第二目的，提供了一种印刷电路板，包括：印刷线路板；元件固定装置，安装在印刷线路板上；以及电路元件，安装在元件固定装置上。该元件固定装置包括：柔性基板，包括将电路元件连接到印刷线路板上的多个接线端子；定位件，其保持柔性基板，将柔性基板定位在印刷线路板上，并且当使用焊料把柔性基板连接至印刷线路板上时，使柔性基板与印刷线路板紧密接触；插口单元，取代定位件被固定到印刷线路板上，并将电路元件定位到柔性基板上。

为了达到第三目的，提供了一种电子设备，包括壳体和容置在壳体中的印刷电路板。其中，印刷电路板包括：印刷线路板；元件固定装置，安装在印刷线路板上；以及电路元件，安装在元件固定装置上。而元件固定装置包括：柔性基板，包括将电路元件连接到印刷线路板上的多个接线端子；定位件，其保持柔性基板，将柔性基板定位在印刷线路板上，并且当使用焊料把柔性基板连接至印刷线路板上时，使柔性基板与印刷线路板紧密接触；插口单元，取代定位件被固定到印刷线路板上，并将电路元件定位到柔性基板上。

本发明可以防止焊料接合部的热容量增加。

下面的描述将阐明本发明的其它目的及优点，从这些描述中，部分的目的和优点将变得显而易见，或者有可能从本发明的实践中认识到这些目的和优点。通过下文中具体指出的手段及其结合，可以实现并获得本发明的目的及优点。

附图说明

结合于此并构成说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并与上面提供的一般性描述和下面提供的实施例详细描述一起来对本发明的原理进行解释。

图1是示出了根据第一实施例的便携计算机的透视图；

图2是示出了图1所示便携计算机的壳体中所包含的印刷电路板的部分的透视图；

图3是示出了结合在图2所示印刷电路板中的元件固定装置的分解视图；

图4是示出了图2所示印刷电路板的元件固定装置的截面视图；

图5是示出了结合在图2所示元件固定装置的柔性基板中的接线端子的截面视图；

图6是示出了图3的印刷电路板的另一视图；

图7是示出了结合在图6的印刷电路板中的定位件和柔性基板的透视图；

图8是示出了定位件安装在图6的印刷电路板上的状态的截面视图；

图9是用于解释利用BGA修复单元更换柔性基板的过程的截面视图；

图10是示出了根据第二实施例的元件固定装置的截面视图；以及

图11是示出了结合在图10所示元件固定装置的柔性基板中的接线端子的截面视图。

具体实施方式

首先参照图1至图5，将描述根据第一实施例的具有元件固定装置的电子设备。

如图1所示，作为电子设备实例的便携计算机11包括：壳体12、键盘13、和显示器14。壳体12包含印刷电路板15。由图2至图4可见，印刷电路板15包括：印刷线路板21、元件固定装置22、以及球形栅格阵列(BGA)型半导体封装件23，该半导体封装件23作为电路元件的实例。元件固定装置22包括插口单元24和柔性基板25。

插口单元24包括：框架件29，其包围半导体封装件23；以及盖件30，其固定到框架件29上。框架件29和盖件30由导热和散热性能高的铝合金形成。框架件29所包围的区域容纳半导体封装件23。

框架件29具有四个用于固定盖件30的侧向孔31。框架件29在其四个角部具有四个螺纹孔32。框架件29通过装配到螺纹孔32中的螺钉而旋接到印刷线路板21上。柔性基板25保持在插口单元24的框架件29与印刷线路板21之间。即，框架件29和印刷线路板21位于柔性基板25的相对两侧。

由图3可见，框架件29包括位于其前部的凸部33，用于定位半导体封装件23。半导体封装件23包括：基板34；以及树脂模盘35，用于容纳半导体器件。基板34具有剪切部34a，其形状与凸部33的形状互补。框架件29使得半导体封装件23能够定位在印刷线路板21上。如图4所示，焊球(solder ball)36以矩阵形式设置在半导体封装件23下表面上。

盖件30覆盖框架件29所包围的区域41的部分。盖件30包括一对钩部30A和一对接合部30B，用于将盖件30固定到框架件29上。钩部30A和接合部30B设置成与框架件29的四个侧向孔31对应。盖件30还包括突起30C，当分开盖件30时挤压该突起。

此外，如图4所示，盖件30具有弹性件42，用于将半导体封装件23挤压至柔性基板25。弹性件42具有框架形状，使得弹性件42能够被挤压至半导体封装件23的基板34，同时又能避开封装件的树脂模盘35。在实施例中，导热片(未示出)可以连接至盖件30的与封装件23的树脂模盘35相接触的部分。可替换地，导热油膏可以取代导热片而设置。而且，盖件30可以由导热性高的铜件形成。这些可以进一步提高半导体封装件23的散热性能。

印刷线路板21由例如其中堆叠有铜线层的铜叠层板形成。如图4所示，印刷线路板21具有接合孔44，穿过该孔插入螺钉43，以旋接插口单元24。

如图4和图5所示，柔性基板25包括：基板主体51；和多个接线端子52，其将半导体封装件23连接到印刷线路板21上。接线端子52设置在与焊球36对应的矩阵中。基板主体51由聚酰亚胺膜形成，厚度从几微米到几十微米。由图3可见，基板主体51是方形件，具有设置在其四个角部的其中插入有螺钉43的通孔53。而且，一对孔54形成在基板主体51上，用于定位半导体封装件23。半导体封装件23在与孔54对应的位置上具有突起(未示出)。

如图5所示，接线端子52是柔性件。在该实施例中，接线端子52是柔性板件，每一个均具有，例如，形成在其中部的十字形裂缝。每个接线端子52的边缘焊接到，例如，通孔板55或印刷线路板21的焊盘(未示出)上。

当半导体封装件23置于柔性基板25上，而焊球36与接线端子52相接触时，每个接线端子52的中部就向印刷线路板21转过一定角度，如图5中的双点画线所示。在这种状态下，每个接线端子52的中部起到板弹簧的作用，并支撑对应的焊球36。在这种状态下，焊球36电连接至接线端子52。

现在参照图6至图8，将对安装半导体封装件23的过程进行描述，其中采用板发明的元件固定方法。利用柔性基板25、用于将柔性基板25定位在印刷线路板21上的定位件61、以及用于固定半导体封装件23的插口单元24，来安装半导体封装件23。在描述半导体封装件23的安装操作之前，先描述定位件61。定位件61结合在元件固定装置22中。

定位件61具有：吸力部61A；和功能部61B，设置在吸力部61A的相对位置。吸力部61A可以通过自动安装器62而被吸力保持。吸力部61A使自动安装器62能够将柔性基板25安装在印刷线路板21上。功能部61B具有：方形薄板主体63；和四个销64，设置在主体63的四个角部。定位件61由例如热容量小的金属形成。

如图7所示，四个销64具有尖点。销64设置在与柔性基板25的通孔53相对应的位置处。柔性基板25通过具有插入到通孔53中的销64的定位件61紧固定。销64的近端的外径大于通孔53的直径。而且，如图8所示，主体63的功能部61B设置有多个凹部65，凹部65布置在矩阵中，且与接线端子52相对应。

由图6可见，半导体封装件23的安装操作起始于第一步骤，即将具有柔性基板25的定位件61安装到印刷线路板21上。例如通过自动安装器62安装定位件61。当然操作工可以手动安装定位件61。

当安装柔性基板25时，定位件61的四个销64起到引导件作用。即，通过将四个销61插入到印刷线路板21的四个接合孔44中，而将柔性基板25安装在正确位置。此时，将柔性基板25的接线端子52与通孔板55或印刷线路板21的焊盘对齐。

当把定位件61安装在印刷线路板21上时，得到如图8所示的安装状态。在这种状态下，定位件61的功能部61B将柔性基板25挤压在印刷线路板21上。而且，预先将焊料供应到通孔板55或印刷线路板21的焊盘上。执行随后的第二步骤，即通过定位件61将将柔性基板25挤压在印刷线路板21上。在第二步骤中，将其上安装有柔性基板25的印刷线路板21送至回焊炉，在那里预先供应的焊料熔化。

在完成第二步骤之后，执行第三步骤，即移除定位件61，但保留柔性基板25。在第三步骤中，将取代定位件61的插口单元24安装在印刷线路板21上。执行第三步骤作为完成回流焊之后的后处理的部分。所移除的定位件61可以再利用。通过自动安装器62的吸力可以移除定位件61。

插口单元24的安装操作起始于将框架件29通过螺纹连接安装在印刷线路板21上。框架件29可靠地旋接到印刷线路板21上，而柔性基板25插入其间。

在完成第三步骤之后，执行第四步骤，即安装半导体封装件23。在第四步骤中，将半导体封装件23安装在由插口单元24的框架件29所包围的区域41上。将半导体封装件23直接安装在柔性基板25上。此时，插口单元24的相对于印刷线路板21和柔性基板25定位是利用印刷线路板21的接合孔44和螺钉43而进行的。而且，利用框架件29以及柔性基板25的一对孔54，将半导体封装件23的焊球36与柔性基板25的接线端子52对齐。具体地，半导体封装件23的固定方位取决于半导体封装件23的凸部33以及基板34的剪切部34a。

将盖件30固定到包含半导体封装件23的框架件29上。具体地，将钩部30A插入到框架件29的对应的两个侧向孔31中，然后将接合部30B插入到另外两个侧向孔31中，从而将盖件30固定到框架件29上。当盖件30固定时，半导体封装件23被盖件30的弹性件42挤压到柔性基板25上。这就是半导体封装件23的安装操作的结束。

然后参照图9，描述将柔性基板25更换成一个新的柔性基板的操作。在更换操作中，利用BGA修复装置71，将柔性基板25和印刷线路板21中所使用的焊料熔化。BGA修复装置71具有喷嘴72和热源(未示出)，可以向印刷线路板21供应热空气。

在移除半导体封装件23和插口单元24的地方，利用BGA修复装置71将柔性基板25的焊料熔化。在焊料熔化之后，移除柔性基板25，并安装新的柔性基板25。这种操作使得柔性基板25更新同时不会对印刷线路板21上的其它结构的焊料连接产生不利影响。

如上所述，在第一实施例的便携计算机11中，由于柔性基板25结合到元件固定装置22中，即使由于外力在印刷线路板21中产生应力，也可以避免柔性基板25与印刷线路板21的连接发生断开。而且，由于柔性基板25通过焊料连接至板21，而移除插口单元24，所以围绕基板25的热容量减少，进而可以基本上防止焊料的不合要求的熔化。

在第一实施例的便携计算机11中，由于插口单元24和柔性基板25是单独的元件，所以可以通过BGA修复装置71更新柔性基板25，并移除插口单元24。结果，焊料连接部附近的热容量可以减少，进而焊料可以可靠地熔化。

结合到用来利用焊料连接柔性基板25的定位件61中的功能部61B具有如下功能：保持柔性基板25、将柔性基板25定位在印刷线路板21上、以及防止在第二步骤中的板21中发生翘曲。因此，不必设置用于执行各个功能的多个结构，这表明定位件61可以制成具有简单结构。而且，由于在定位件61中，主体63形成得很薄，并且凹部65设置在与接线端子52对应的位置处，所以定位件61有助于焊料连接部周围热容量的减少。

结合到定位件61中的吸力部61A可以被自动安装器62保持。这种结构使得柔性基板25可以迅速可靠地安装到印刷线路板21上，同时防止柔性基板25发生例如弯曲。

插口单元24的框架件29通过螺钉将柔性基板25挤压在印刷线路板21上。这可以防止柔性基板25由于外力作用而从板21上脱落。而且，插口单元24可以容易地连接和拆卸。

结合到插口单元24中的盖件30将半导体封装件23挤压到柔性基板25上。这种结构可以防止当作用有外力时，半导体封装件23的焊球36与柔性基板25的接线端子52之间发生断开。盖件30覆盖框架件29所包围的区域41的部分。因此，区域41的其它部分暴露在外部，这可以防止由于采用插口结构而导致装置的散热性能降低。

柔性基板25的接线端子52是弹性的。因此，半导体封装件23的焊球36被接线端子52弹性地支撑，这可以防止半导体封装件23与柔性基板25的连接被盖件30的挤压力或外力损坏。

此外，印刷线路板21的固定螺纹孔还用作与定位件61的销64接合的接合孔44。因此，不必设置专门定位印刷线路板21的结构，这就简化了印刷电路板15的结构。

参照图10和图11，将给出对于根据第二实施例的电子设备的描述，第二实施例采用元件固定装置。在第二实施例中所采用的元件固定装置与第一实施例中的类似，除了前者采用插口单元81和接线端子85(结合到柔性基板25中)之外。在第一和第二实施例中，类似的参考标号表示类似的器件，而对类似器件不再描述。

如图10所示，第二实施例的插口单元81包括：框架件82、盖件83、以及插入到件82与83之间的铰链机构84。铰链机构84支撑盖件83，从而盖件83相对于框架件29可以打开和关闭。

如图11中的虚线所示，柔性基板25的接线端子85中的每一个均具有螺旋形状。将每个接线端子85的边缘焊接到，例如，通孔板55或印刷线路板21上的焊盘(未示出)上。当安装半导体封装件23时，焊球36与螺旋接线端子85的中部尖端接触，并将它们向下推，如图11中的实线所示。这样，接线端子85弹性地支撑焊球36。在这种状态下，接线端子85电连接至焊球36。

在第二实施例中，由于盖件83通过铰链机构84连接至框架件82，所以半导体封装件23可以容易地连接和拆卸。而且，由于接线端子85弹性地支撑焊球36，即使盖件30推动半导体封装件23，也可以防止焊料连接部被损坏。

不仅可以在上述便携计算机中采用根据实施例的元件固定装置22，而且可以在诸如移动通信终端等其它电子设备中采用。

本领域技术人员将很容易实现其它优点和修改。所以，本发明在其更宽方面，不限于这里所示和所述的特定细节和代表性实施例。因此，在不偏离所附权利要求及其等同物所限定的本发明总的发明构思的精神或范围的条件下，可以进行各种修改。

Claims (8)

1.一种元件固定装置，其特征在于，包括：

柔性基板(25)，包括将电路元件(23)连接到印刷线路板(21)上的多个接线端子(52，85)；

定位件(61)，其保持所述柔性基板(25)，将所述柔性基板(25)定位在所述印刷线路板(21)上，并且当使用焊料把所述柔性基板(25)连接至所述印刷线路板(21)上时，使所述柔性基板(25)与所述印刷线路板(21)紧密接触；以及

插口单元(24，81)，取代所述定位件(61)被固定到所述印刷线路板(21)上，并将所述电路元件(23)定位到所述柔性基板(25)上。

2.根据权利要求1所述的元件固定装置，其特征在于，所述定位件(61)具有吸力部(61A)，通过自动安装器(62)使得所述定位件(61)被吸力保持。

3.根据权利要求1所述的元件固定装置，其特征在于，所述插口单元(24，81)包括框架件(29，82)，其设置在所述印刷线路板(21)的相对于所述柔性基板(25)的位置的相对的位置上，并且旋接至所述印刷线路板(21)。

4.根据权利要求3所述的元件固定装置，其特征在于，所述插口单元(24，81)包括盖件(30，83)，所述盖件(30，83)覆盖由所述框架件(29，82)所包围的区域(41)的部分，并将所述电路元件(23)挤压到所述柔性基板(25)上。

5.根据权利要求1所述的元件固定装置，其特征在于，所述接线端子(52，85)具有弹性。

6.一种印刷电路板，其特征在于，包括：

印刷线路板(21)；

元件固定装置(22)，安装在所述印刷线路板(21)上；

以及

电路元件(23)，安装在所述元件固定装置(22)上，

所述元件固定装置(22)包括：

柔性基板(25)，包括将所述电路元件(23)连接到所述印刷线路板(21)上的多个接线端子(52，85)；

定位件(61)，其保持所述柔性基板(25)，将所述柔性基板(25)定位在所述印刷线路板(21)上，并且当使用焊料把所述柔性基板(25)连接至所述印刷线路板(21)上时，使所述柔性基板(25)与所述印刷线路板(21)紧密接触；以及

插口单元(24，81)，取代所述定位件(61)被固定到所述印刷线路板(21)上，并将所述电路元件(23)定位到所述柔性基板(25)上。

7.根据权利要求6所述的印刷电路板，其特征在于，所述印刷线路板(21)包括接合孔(44)，当定位所述柔性基板(25)时，所述接合孔(44)与所述定位件(61)接合，并且当所述插口单元(24，81)被固定时，容纳螺钉(43)。

8.一种电子设备，包括壳体(12)和容置在所述壳体中的印刷电路板(15)，其特征在于：

所述印刷电路板(15)包括：印刷线路板(21)；元件固定装置(22)，安装在所述印刷线路板(21)上；以及电路元件(23)，安装在所述元件固定装置(22)上，以及

所述元件固定装置(22)包括：

柔性基板(25)，包括将所述电路元件(23)连接到所述印刷线路板(21)上的多个接线端子(52，85)；

定位件(61)，其保持所述柔性基板(25)，将所述柔性基板(25)定位在所述印刷线路板(21)上，并且当使用焊料把所述柔性基板(25)连接至所述印刷线路板(21)上时，使所述柔性基板(25)与所述印刷线路板(21)紧密接触；以及

插口单元(24，81)，取代所述定位件(61)被固定到所述印刷线路板(21)上，并将所述电路元件(23)定位到所述柔性基板(25)上。

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