專利名稱：元件固定裝置及具有元件固定裝置的印刷電路板和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用插口單元(socket unit)的元件固定裝置及具有該元件固定裝置的印刷電路板和電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
使用盒狀插口單元的固定裝置被認(rèn)為是用于將電路元件固定到印刷線路板上的裝置，該電路元件對熱應(yīng)力呈現(xiàn)出低電阻。插口單元包括具有接線端子的基板及固定到基板上部以包圍電路元件的框架件。例如，球形柵格陣列(BGA)半導(dǎo)體封裝件容納在框架件中。為了使用插口單元安裝半導(dǎo)體封裝件，首先將插口單元送至回焊爐，在回焊爐中將其焊接到印刷線路板上。在焊料熔化工藝之后，將半導(dǎo)體封裝件放置在插口單元上，從而半導(dǎo)體封裝件安裝在印刷線路板上(例如，參見日本專利申請KOKAI出版物第2003-69187號)。
在使用焊料的連接結(jié)構(gòu)上，常用的插口單元類似于常用的BGA。因此，如果在印刷線路板上發(fā)生翹曲，插口單元部分將不可避免地凸起，結(jié)果是在焊料接合部上可能出現(xiàn)裂紋，或者接點以外的部分出現(xiàn)短路。
為避免這些問題，插口單元可以具有柔性基板。如果柔性基板用作日本專利申請KOKAI出版物第2003-69187號中所公布的插口單元的基板，接線端子可以沿印刷線路板布置。
但是，在上述結(jié)構(gòu)的插口單元中，框架件增加了框架件周圍部分的熱容量，從而當(dāng)焊接插口單元或更換另一個插口單元時，焊料可能不能充分地熔化。相反，如果為避免此類問題僅將柔性基板安裝在印刷線路板上，就不可能通過自動安裝器進行安裝，并且當(dāng)焊料熔化時也可能在柔性基板中出現(xiàn)翹曲(即，基板可能具有未可靠固定的部分)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的在于提供一種元件固定裝置，用于防止熱容量增加以及柔性基板的翹曲。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種印刷電路板，該印刷電路板熱容量不增加，而且柔性基板也不翹曲。
本發(fā)明的第三目的在于提供一種電子設(shè)備，其具有熱容量不增加而且柔性基板也不翹曲的印刷電路板。
為了達(dá)到第一目的，提供了一種元件固定裝置，包括柔性基板，包括將電路元件連接到印刷線路板上的多個接線端子；定位件，其保持柔性基板，將柔性基板定位在印刷線路板上，并且當(dāng)使用焊料把柔性基板連接至印刷線路板上時，使柔性基板與印刷線路板緊密接觸；插口單元，取代定位件被固定到印刷線路板上，并將電路元件定位到柔性基板上。
為了達(dá)到第二目的，提供了一種印刷電路板，包括印刷線路板；元件固定裝置，安裝在印刷線路板上；以及電路元件，安裝在元件固定裝置上。該元件固定裝置包括柔性基板，包括將電路元件連接到印刷線路板上的多個接線端子；定位件，其保持柔性基板，將柔性基板定位在印刷線路板上，并且當(dāng)使用焊料把柔性基板連接至印刷線路板上時，使柔性基板與印刷線路板緊密接觸；插口單元，取代定位件被固定到印刷線路板上，并將電路元件定位到柔性基板上。
為了達(dá)到第三目的，提供了一種電子設(shè)備，包括殼體和容置在殼體中的印刷電路板。其中，印刷電路板包括印刷線路板；元件固定裝置，安裝在印刷線路板上；以及電路元件，安裝在元件固定裝置上。而元件固定裝置包括柔性基板，包括將電路元件連接到印刷線路板上的多個接線端子；定位件，其保持柔性基板，將柔性基板定位在印刷線路板上，并且當(dāng)使用焊料把柔性基板連接至印刷線路板上時，使柔性基板與印刷線路板緊密接觸；插口單元，取代定位件被固定到印刷線路板上，并將電路元件定位到柔性基板上。
本發(fā)明可以防止焊料接合部的熱容量增加。
下面的描述將闡明本發(fā)明的其它目的及優(yōu)點，從這些描述中，部分的目的和優(yōu)點將變得顯而易見，或者有可能從本發(fā)明的實踐中認(rèn)識到這些目的和優(yōu)點。通過下文中具體指出的手段及其結(jié)合，可以實現(xiàn)并獲得本發(fā)明的目的及優(yōu)點。


結(jié)合于此并構(gòu)成說明書一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并與上面提供的一般性描述和下面提供的實施例詳細(xì)描述一起來對本發(fā)明的原理進行解釋。
圖1是示出了根據(jù)第一實施例的便攜計算機的透視圖；
圖2是示出了圖1所示便攜計算機的殼體中所包含的印刷電路板的部分的透視圖；圖3是示出了結(jié)合在圖2所示印刷電路板中的元件固定裝置的分解視圖；圖4是示出了圖2所示印刷電路板的元件固定裝置的截面視圖；圖5是示出了結(jié)合在圖2所示元件固定裝置的柔性基板中的接線端子的截面視圖；圖6是示出了圖3的印刷電路板的另一視圖；圖7是示出了結(jié)合在圖6的印刷電路板中的定位件和柔性基板的透視圖；圖8是示出了定位件安裝在圖6的印刷電路板上的狀態(tài)的截面視圖；圖9是用于解釋利用BGA修復(fù)單元更換柔性基板的過程的截面視圖；圖10是示出了根據(jù)第二實施例的元件固定裝置的截面視圖；以及圖11是示出了結(jié)合在圖10所示元件固定裝置的柔性基板中的接線端子的截面視圖。
具體實施例方式
首先參照圖1至圖5，將描述根據(jù)第一實施例的具有元件固定裝置的電子設(shè)備。
如圖1所示，作為電子設(shè)備實例的便攜計算機11包括殼體12、鍵盤13、和顯示器14。殼體12包含印刷電路板15。由圖2至圖4可見，印刷電路板15包括印刷線路板21、元件固定裝置22、以及球形柵格陣列(BGA)型半導(dǎo)體封裝件23，該半導(dǎo)體封裝件23作為電路元件的實例。元件固定裝置22包括插口單元24和柔性基板25。
插口單元24包括框架件29，其包圍半導(dǎo)體封裝件23；以及蓋件30，其固定到框架件29上?？蚣芗?9和蓋件30由導(dǎo)熱和散熱性能高的鋁合金形成?？蚣芗?9所包圍的區(qū)域容納半導(dǎo)體封裝件23。
框架件29具有四個用于固定蓋件30的側(cè)向孔31。框架件29在其四個角部具有四個螺紋孔32。框架件29通過裝配到螺紋孔32中的螺釘而旋接到印刷線路板21上。柔性基板25保持在插口單元24的框架件29與印刷線路板21之間。即，框架件29和印刷線路板21位于柔性基板25的相對兩側(cè)。
由圖3可見，框架件29包括位于其前部的凸部33，用于定位半導(dǎo)體封裝件23。半導(dǎo)體封裝件23包括基板34；以及樹脂模盤35，用于容納半導(dǎo)體器件。基板34具有剪切部34a，其形狀與凸部33的形狀互補?？蚣芗?9使得半導(dǎo)體封裝件23能夠定位在印刷線路板21上。如圖4所示，焊球(solder ball)36以矩陣形式設(shè)置在半導(dǎo)體封裝件23下表面上。
蓋件30覆蓋框架件29所包圍的區(qū)域41的部分。蓋件30包括一對鉤部30A和一對接合部30B，用于將蓋件30固定到框架件29上。鉤部30A和接合部30B設(shè)置成與框架件29的四個側(cè)向孔31對應(yīng)。蓋件30還包括突起30C，當(dāng)分開蓋件30時擠壓該突起。
此外，如圖4所示，蓋件30具有彈性件42，用于將半導(dǎo)體封裝件23擠壓至柔性基板25。彈性件42具有框架形狀，使得彈性件42能夠被擠壓至半導(dǎo)體封裝件23的基板34，同時又能避開封裝件的樹脂模盤35。在實施例中，導(dǎo)熱片(未示出)可以連接至蓋件30的與封裝件23的樹脂模盤35相接觸的部分?？商鎿Q地，導(dǎo)熱油膏可以取代導(dǎo)熱片而設(shè)置。而且，蓋件30可以由導(dǎo)熱性高的銅件形成。這些可以進一步提高半導(dǎo)體封裝件23的散熱性能。
印刷線路板21由例如其中堆疊有銅線層的銅疊層板形成。如圖4所示，印刷線路板21具有接合孔44，穿過該孔插入螺釘43，以旋接插口單元24。
如圖4和圖5所示，柔性基板25包括基板主體51；和多個接線端子52，其將半導(dǎo)體封裝件23連接到印刷線路板21上。接線端子52設(shè)置在與焊球36對應(yīng)的矩陣中?；逯黧w51由聚酰亞胺膜形成，厚度從幾微米到幾十微米。由圖3可見，基板主體51是方形件，具有設(shè)置在其四個角部的其中插入有螺釘43的通孔53。而且，一對孔54形成在基板主體51上，用于定位半導(dǎo)體封裝件23。半導(dǎo)體封裝件23在與孔54對應(yīng)的位置上具有突起(未示出)。
如圖5所示，接線端子52是柔性件。在該實施例中，接線端子52是柔性板件，每一個均具有，例如，形成在其中部的十字形裂縫。每個接線端子52的邊緣焊接到，例如，通孔板55或印刷線路板21的焊盤(未示出)上。
當(dāng)半導(dǎo)體封裝件23置于柔性基板25上，而焊球36與接線端子52相接觸時，每個接線端子52的中部就向印刷線路板21轉(zhuǎn)過一定角度，如圖5中的雙點畫線所示。在這種狀態(tài)下，每個接線端子52的中部起到板彈簧的作用，并支撐對應(yīng)的焊球36。在這種狀態(tài)下，焊球36電連接至接線端子52。
現(xiàn)在參照圖6至圖8，將對安裝半導(dǎo)體封裝件23的過程進行描述，其中采用板發(fā)明的元件固定方法。利用柔性基板25、用于將柔性基板25定位在印刷線路板21上的定位件61、以及用于固定半導(dǎo)體封裝件23的插口單元24，來安裝半導(dǎo)體封裝件23。在描述半導(dǎo)體封裝件23的安裝操作之前，先描述定位件61。定位件61結(jié)合在元件固定裝置22中。
定位件61具有吸力部61A；和功能部61B，設(shè)置在吸力部61A的相對位置。吸力部61A可以通過自動安裝器62而被吸力保持。吸力部61A使自動安裝器62能夠?qū)⑷嵝曰?5安裝在印刷線路板21上。功能部61B具有方形薄板主體63；和四個銷64，設(shè)置在主體63的四個角部。定位件61由例如熱容量小的金屬形成。
如圖7所示，四個銷64具有尖點。銷64設(shè)置在與柔性基板25的通孔53相對應(yīng)的位置處。柔性基板25通過具有插入到通孔53中的銷64的定位件61緊固定。銷64的近端的外徑大于通孔53的直徑。而且，如圖8所示，主體63的功能部61B設(shè)置有多個凹部65，凹部65布置在矩陣中，且與接線端子52相對應(yīng)。
由圖6可見，半導(dǎo)體封裝件23的安裝操作起始于第一步驟，即將具有柔性基板25的定位件61安裝到印刷線路板21上。例如通過自動安裝器62安裝定位件61。當(dāng)然操作工可以手動安裝定位件61。
當(dāng)安裝柔性基板25時，定位件61的四個銷64起到引導(dǎo)件作用。即，通過將四個銷61插入到印刷線路板21的四個接合孔44中，而將柔性基板25安裝在正確位置。此時，將柔性基板25的接線端子52與通孔板55或印刷線路板21的焊盤對齊。
當(dāng)把定位件61安裝在印刷線路板21上時，得到如圖8所示的安裝狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，定位件61的功能部61B將柔性基板25擠壓在印刷線路板21上。而且，預(yù)先將焊料供應(yīng)到通孔板55或印刷線路板21的焊盤上。執(zhí)行隨后的第二步驟，即通過定位件61將將柔性基板25擠壓在印刷線路板21上。在第二步驟中，將其上安裝有柔性基板25的印刷線路板21送至回焊爐，在那里預(yù)先供應(yīng)的焊料熔化。
在完成第二步驟之后，執(zhí)行第三步驟，即移除定位件61，但保留柔性基板25。在第三步驟中，將取代定位件61的插口單元24安裝在印刷線路板21上。執(zhí)行第三步驟作為完成回流焊之后的后處理的部分。所移除的定位件61可以再利用。通過自動安裝器62的吸力可以移除定位件61。
插口單元24的安裝操作起始于將框架件29通過螺紋連接安裝在印刷線路板21上?？蚣芗?9可靠地旋接到印刷線路板21上，而柔性基板25插入其間。
在完成第三步驟之后，執(zhí)行第四步驟，即安裝半導(dǎo)體封裝件23。在第四步驟中，將半導(dǎo)體封裝件23安裝在由插口單元24的框架件29所包圍的區(qū)域41上。將半導(dǎo)體封裝件23直接安裝在柔性基板25上。此時，插口單元24的相對于印刷線路板21和柔性基板25定位是利用印刷線路板21的接合孔44和螺釘43而進行的。而且，利用框架件29以及柔性基板25的一對孔54，將半導(dǎo)體封裝件23的焊球36與柔性基板25的接線端子52對齊。具體地，半導(dǎo)體封裝件23的固定方位取決于半導(dǎo)體封裝件23的凸部33以及基板34的剪切部34a。
將蓋件30固定到包含半導(dǎo)體封裝件23的框架件29上。具體地，將鉤部30A插入到框架件29的對應(yīng)的兩個側(cè)向孔31中，然后將接合部30B插入到另外兩個側(cè)向孔31中，從而將蓋件30固定到框架件29上。當(dāng)蓋件30固定時，半導(dǎo)體封裝件23被蓋件30的彈性件42擠壓到柔性基板25上。這就是半導(dǎo)體封裝件23的安裝操作的結(jié)束。
然后參照圖9，描述將柔性基板25更換成一個新的柔性基板的操作。在更換操作中，利用BGA修復(fù)裝置71，將柔性基板25和印刷線路板21中所使用的焊料熔化。BGA修復(fù)裝置71具有噴嘴72和熱源(未示出)，可以向印刷線路板21供應(yīng)熱空氣。
在移除半導(dǎo)體封裝件23和插口單元24的地方，利用BGA修復(fù)裝置71將柔性基板25的焊料熔化。在焊料熔化之后，移除柔性基板25，并安裝新的柔性基板25。這種操作使得柔性基板25更新同時不會對印刷線路板21上的其它結(jié)構(gòu)的焊料連接產(chǎn)生不利影響。
如上所述，在第一實施例的便攜計算機11中，由于柔性基板25結(jié)合到元件固定裝置22中，即使由于外力在印刷線路板21中產(chǎn)生應(yīng)力，也可以避免柔性基板25與印刷線路板21的連接發(fā)生斷開。而且，由于柔性基板25通過焊料連接至板21，而移除插口單元24，所以圍繞基板25的熱容量減少，進而可以基本上防止焊料的不合要求的熔化。
在第一實施例的便攜計算機11中，由于插口單元24和柔性基板25是單獨的元件，所以可以通過BGA修復(fù)裝置71更新柔性基板25，并移除插口單元24。結(jié)果，焊料連接部附近的熱容量可以減少，進而焊料可以可靠地熔化。
結(jié)合到用來利用焊料連接柔性基板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、將柔性基板25定位在印刷線路板21上、以及防止在第二步驟中的板21中發(fā)生翹曲。因此，不必設(shè)置用于執(zhí)行各個功能的多個結(jié)構(gòu)，這表明定位件61可以制成具有簡單結(jié)構(gòu)。而且，由于在定位件61中，主體63形成得很薄，并且凹部65設(shè)置在與接線端子52對應(yīng)的位置處，所以定位件61有助于焊料連接部周圍熱容量的減少。
結(jié)合到定位件61中的吸力部61A可以被自動安裝器62保持。這種結(jié)構(gòu)使得柔性基板25可以迅速可靠地安裝到印刷線路板21上，同時防止柔性基板25發(fā)生例如彎曲。
插口單元24的框架件29通過螺釘將柔性基板25擠壓在印刷線路板21上。這可以防止柔性基板25由于外力作用而從板21上脫落。而且，插口單元24可以容易地連接和拆卸。
結(jié)合到插口單元24中的蓋件30將半導(dǎo)體封裝件23擠壓到柔性基板25上。這種結(jié)構(gòu)可以防止當(dāng)作用有外力時，半導(dǎo)體封裝件23的焊球36與柔性基板25的接線端子52之間發(fā)生斷開。蓋件30覆蓋框架件29所包圍的區(qū)域41的部分。因此，區(qū)域41的其它部分暴露在外部，這可以防止由于采用插口結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致裝置的散熱性能降低。
柔性基板25的接線端子52是彈性的。因此，半導(dǎo)體封裝件23的焊球36被接線端子52彈性地支撐，這可以防止半導(dǎo)體封裝件23與柔性基板25的連接被蓋件30的擠壓力或外力損壞。
此外，印刷線路板21的固定螺紋孔還用作與定位件61的銷64接合的接合孔44。因此，不必設(shè)置專門定位印刷線路板21的結(jié)構(gòu)，這就簡化了印刷電路板15的結(jié)構(gòu)。
參照圖10和圖11，將給出對于根據(jù)第二實施例的電子設(shè)備的描述，第二實施例采用元件固定裝置。在第二實施例中所采用的元件固定裝置與第一實施例中的類似，除了前者采用插口單元81和接線端子85(結(jié)合到柔性基板25中)之外。在第一和第二實施例中，類似的參考標(biāo)號表示類似的器件，而對類似器件不再描述。
如圖10所示，第二實施例的插口單元81包括框架件82、蓋件83、以及插入到件82與83之間的鉸鏈機構(gòu)84。鉸鏈機構(gòu)84支撐蓋件83，從而蓋件83相對于框架件29可以打開和關(guān)閉。
如圖11中的虛線所示，柔性基板25的接線端子85中的每一個均具有螺旋形狀。將每個接線端子85的邊緣焊接到，例如，通孔板55或印刷線路板21上的焊盤(未示出)上。當(dāng)安裝半導(dǎo)體封裝件23時，焊球36與螺旋接線端子85的中部尖端接觸，并將它們向下推，如圖11中的實線所示。這樣，接線端子85彈性地支撐焊球36。在這種狀態(tài)下，接線端子85電連接至焊球36。
在第二實施例中，由于蓋件83通過鉸鏈機構(gòu)84連接至框架件82，所以半導(dǎo)體封裝件23可以容易地連接和拆卸。而且，由于接線端子85彈性地支撐焊球36，即使蓋件30推動半導(dǎo)體封裝件23，也可以防止焊料連接部被損壞。
不僅可以在上述便攜計算機中采用根據(jù)實施例的元件固定裝置22，而且可以在諸如移動通信終端等其它電子設(shè)備中采用。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易實現(xiàn)其它優(yōu)點和修改。所以，本發(fā)明在其更寬方面，不限于這里所示和所述的特定細(xì)節(jié)和代表性實施例。因此，在不偏離所附權(quán)利要求及其等同物所限定的本發(fā)明總的發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍的條件下，可以進行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種元件固定裝置，其特征在于，包括柔性基板(25)，包括將電路元件(23)連接到印刷線路板(21)上的多個接線端子(52，85)；定位件(61)，其保持所述柔性基板(25)，將所述柔性基板(25)定位在所述印刷線路板(21)上，并且當(dāng)使用焊料把所述柔性基板(25)連接至所述印刷線路板(21)上時，使所述柔性基板(25)與所述印刷線路板(21)緊密接觸；以及插口單元(24，81)，取代所述定位件(61)被固定到所述印刷線路板(21)上，并將所述電路元件(23)定位到所述柔性基板(25)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件固定裝置，其特征在于，所述定位件(61)具有吸力部(61A)，通過自動安裝器(62)使得所述定位件(61)被吸力保持。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件固定裝置，其特征在于，所述插口單元(24，81)包括框架件(29，82)，其設(shè)置在所述印刷線路板(21)的相對于所述柔性基板(25)的位置的相對的位置上，并且旋接至所述印刷線路板(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的元件固定裝置，其特征在于，所述插口單元(24，81)包括蓋件(30，83)，所述蓋件(30，83)覆蓋由所述框架件(29，82)所包圍的區(qū)域(41)的部分，并將所述電路元件(23)擠壓到所述柔性基板(25)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件固定裝置，其特征在于，所述接線端子(52，85)具有彈性。
6.一種印刷電路板，其特征在于，包括印刷線路板(21)；元件固定裝置(22)，安裝在所述印刷線路板(21)上；以及電路元件(23)，安裝在所述元件固定裝置(22)上，所述元件固定裝置(22)包括柔性基板(25)，包括將所述電路元件(23)連接到所述印刷線路板(21)上的多個接線端子(52，85)；定位件(61)，其保持所述柔性基板(25)，將所述柔性基板(25)定位在所述印刷線路板(21)上，并且當(dāng)使用焊料把所述柔性基板(25)連接至所述印刷線路板(21)上時，使所述柔性基板(25)與所述印刷線路板(21)緊密接觸；以及插口單元(24，81)，取代所述定位件(61)被固定到所述印刷線路板(21)上，并將所述電路元件(23)定位到所述柔性基板(25)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的印刷電路板，其特征在于，所述印刷線路板(21)包括接合孔(44)，當(dāng)定位所述柔性基板(25)時，所述接合孔(44)與所述定位件(61)接合，并且當(dāng)所述插口單元(24，81)被固定時，容納螺釘(43)。
8.一種電子設(shè)備，包括殼體(12)和容置在所述殼體中的印刷電路板(15)，其特征在于所述印刷電路板(15)包括印刷線路板(21)；元件固定裝置(22)，安裝在所述印刷線路板(21)上；以及電路元件(23)，安裝在所述元件固定裝置(22)上，以及所述元件固定裝置(22)包括柔性基板(25)，包括將所述電路元件(23)連接到所述印刷線路板(21)上的多個接線端子(52，85)；定位件(61)，其保持所述柔性基板(25)，將所述柔性基板(25)定位在所述印刷線路板(21)上，并且當(dāng)使用焊料把所述柔性基板(25)連接至所述印刷線路板(21)上時，使所述柔性基板(25)與所述印刷線路板(21)緊密接觸；以及插口單元(24，81)，取代所述定位件(61)被固定到所述印刷線路板(21)上，并將所述電路元件(23)定位到所述柔性基板(25)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種元件固定裝置，具有柔性基板(25)、定位件(61)、以及插口單元(24，81)。柔性基板(25)包括將電路元件(23)連接到印刷線路板(21)上的多個接線端子(52，85)。定位件(61)，保持柔性基板(25)，將柔性基板(25)定位在印刷線路板(21)上，并且當(dāng)把柔性基板(25)焊接至印刷線路板(21)上時，使柔性基板(25)與印刷線路板(21)緊密接觸。插口單元(24，81)取代定位件(61)被固定到印刷線路板(21)上，并將電路元件(23)保持在柔性基板(25)上。
文檔編號H01R33/76GK1942053SQ20061012780
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者森時彥, 槙田貞夫 申請人:株式會社東芝