[发明专利]用于安装电子元件的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及印刷电路板的组装，特别是涉及在组装期间用于在印 刷电路板上定位和保持电子元件的设备和方法。

背景技术

电子装置通常利用用于对诸如集成电路(IC)的电子元件进行定 位和连接的印刷电路板(PCB)。通常，将IC布置和焊接在PCB上是 这样的自动处理，其中，机器人从存放处拾取元件并将它们放在PCB 上的预编程的位置。用于表面安装元件的印刷电路板具有平的、通常 是没有孔的镀锡、银或金的铜盘，这称为焊盘，在上面布置各元件。 首先将作为焊剂和小焊料颗粒的粘性混合物的焊膏施加到所有焊盘 上。在所有元件的初始放置之后，PCB移动经过焊接区，在该焊接区 将各元件被焊接到PCB上。在焊接区，温度足够高使得熔化焊膏中的 焊料颗粒，从而将各元件引脚焊接到电路板上的焊盘上。熔化的焊料 的表面张力有助于使元件保持在适当位置，并且如果正确地设计焊盘 的几何结构，则表面张力将自动地使元件校准在它们的焊盘上。

一些元件(例如光学传感器)需要相对于PCB或相对于随后将定 位在该元件前的对象物(例如光学透镜)非常好地定位。例如，图像 传感器和相关光学透镜将直接安装在PCB上。PCB具有用于光学透镜 的安装孔。如果传感器未正确地与PCB中的安装孔(及，与光学透镜) 对准，则来自传感器的画面质量将低于最佳，并且可能需要进行耗时 的调整。由于非常小尺寸和引脚间距的表面安装器件(SMD)的手动 操作和元件级修复极其困难，所以通常是不经济的。

在IC元件在印刷电路板上的布置期间以及在后续的焊接处理期 间，IC元件可能移出其期望的位置。即使在将IC放置在PCB上时将 其粘到PCB上，也可能沿若干方向未对准。如在图1A和1B中所示， IC可能沿x和y方向稍微偏离目标位置而定位，以及可能旋转地稍微 偏离目标位置而定位(图1A和1B中的虚线34表示元件引脚的最佳位 置)。除此之外，焊料可能聚集在IC上的引脚或焊点下，导致沿z方向 升高(向上)，如在图1C中所示。IC也可能在一端比另一端提升得更 高，从而会导致传感器倾斜。

对大多数IC，例如，微处理器和内存芯片，这种误对准不会降低 IC的性能，只要元件引脚分别与适当的焊盘充分地接触。然而，这种 误对准在光学传感器系统中，例如在将光学传感器及其光学透镜连接 到同一PCB的系统中，将导致严重的问题，图像传感器的最轻微的未 对准都将导致严重的图像失真。例如，如果光学传感器相对于PCB倾 斜，光学传感器的部件将在透镜的焦平面外。

克服这一问题的一种方法是进行布置，使得光学器件直接与传感 器对齐或附接，而不是与PCB进行对齐或附接。然而，这种解决对齐 问题的这种方法昂贵且复杂。

存在用于连接器、开关和不同电子器件的不同焊接夹具的几个例 子，但这些夹具中几乎没有用于将电子元件安装在PCB上的。

日本专利申请JP2002261433示出了用于防止具有穿过PCB的引 脚的元件在焊接过程期间被提升的一种设备。这种设备没有用于引导 或调整元件位置的装置，并且仅能用于具有穿过PCB的引脚的元件。

另一日本公开JP3038089描述了在IC周围放置的具有框形式的夹 具。这一解决方案用于表面安装元件并且在焊接的同时，在水平面中 使IC保持在适当位置。然而，所述的焊接夹具不能确保垂直位置，并 且不能被构造为用于将IC引导到其正确位置上。相反，夹具的空腔大 于IC，并且使得夹具似乎必须手动地安装在PCB上。

日本公开JP10084183中的焊接夹具放置在表面安装IC上。然而， 其仅仅用于在焊接期间遮盖IC引脚之间的空间，以防止在元件引脚间 产生连焊。

日本公开JP6334325示出的是IC上的引导引脚和PCB上的相应 锥形部分是如何将IC定位在印刷电路板上的。

发明内容

本发明的目的是提供用于制造电子设备的夹具和方法，其解决了 现有技术中的至少一个上述问题。

在独立权利要求中定义的特征进一步限定这种设备。

附图说明

为使本发明更易于理解，将参考附图进行下述的讨论。其中

图1A-1C是电子元件相对于其最佳位置而未对准的示意图，

图2是根据本发明一个实施例的夹具和印刷电路板的部分的示意 图，

图3A是根据本发明的一个实施例的夹具的俯视示意图，