CN1605229B - 用于保持倒置smt元件的环氧树脂垫圈 - Google Patents

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Abstract

一种装置与方法，所述装置用于在对后来安放到双面印刷电路板的一个面上的其它元件进行回流期间，保持该双面印刷电路板的反向面上的已装配元件；所述方法用于制造和使用该装置。环氧树脂材料形成的保持器被配置为与随后被安放到印刷电路板上的元件相耦合。在后面的回流焊步骤期间，印刷电路板周围的环境温度升高，并且环氧树脂材料被配置成进入半液态，并且流到印刷电路板上并粘附于印刷电路板。在达到一般回流焊温度之后，液化环氧树脂材料被配置为固化或硬化，并且当印刷电路板随后被倒置、安装元件并回流时，该环氧树脂以粘附的方式将元件耦合到印刷电路板上。

Description

用于保持倒置SMT元件的环氧树脂垫圈
技术领域
本发明一般地涉及印刷电路板装配，更具体地说，本发明涉及一种装置与方法，用于在对后来安放到双面印刷电路板的一个面上的其它元件进行回流期间，保持该双面印刷电路板的反向面上的已装配元件。
背景技术
印刷电路板(PCB)通常包括具有外部与内部金属迹线(trace)的有机与无机材料复合物，允许机械支持并电连接已装配的电子元件。一般的印刷电路板包括一个或多个金属层(例如布线层和/或平面层)以及一个或多个绝缘层。每个绝缘层都基本位于连续的金属层之间，并且印刷电路板的每个外层都包括所述多个金属层之一。每个金属布线层都进行图案化以在已装配的电子元件之间传送信号，并且每个金属平面层(例如电源平面层或接地平面层)被分别设计用来在整个印刷电路板上配给电源或接地。
电子元件被装配到一般的印刷电路板的至少一个外部金属层之上。例如，对于单面印刷电路板，电子元件只被装配到一个外部金属层上，其被称为印刷电路板的主要面。这种印刷电路板的反向面被称为次要面。在电子元件已借助拾取-贴装机(pick-and-place machine)(未示出)而被安装到主要面上之后，单面印刷电路板一般要经历单个焊接步骤。或者，电子元件可以装配到双面印刷电路板的主要面和次要面两者之上。为了将电子元件装配到两个面之上，双面印刷电路板一般必须经历多个焊接步骤。
现今，相当多数量的电子元件被表面安装到印刷电路板。在使用表面安装技术(surface-mount technology，SMT)后面的驱动力是减小封装尺寸、提高印刷电路板实体的利用、以及简化装配。通过在安放表面安装元件之前在相应的焊接区施加焊膏(solder paste)，表面安装元件被安放到在印刷电路板的外部金属层之上形成的金属焊接点(pad)或焊接区(land)上。包括焊料和焊剂的焊膏在称为回流焊(solder reflow，或者简称为回流)的制造步骤期间液化，并且液化焊料的表面张力使得表面安装元件可以和相应焊接区对准并耦合。这样，当焊料冷却并固化时，每个表面安装元件都被装配到印刷电路板上。
为了更有效地使用印刷电路板实体，使用在印刷电路板的主要面和次要面上都装配有表面安装元件的双面印刷电路板。对于双面印刷电路板，首先在印刷电路板的朝向上方的面(例如主要面)上装配(即，安放与回流)表面安装元件。随后倒转该双面印刷电路板，使得反向面(例如次要面)朝向上方，并且将附加的表面安装元件安放到次要面上。在安放了附加表面安装元件之后，双面印刷电路板经历第二回流步骤来液化朝向上方的次要面上的焊料。然而，在第二回流步骤期间，整个双面印刷电路板被加热，并且主要面上的焊料也被液化，同时装配到该主要面的表面安装元件朝向下方，与重力相对。
与透孔(through-hole)元件不同，大多数的表面安装元件不包括用于在第二回流步骤期间充分维持元件的布置的任何保持装置，例如透孔导电引脚或定位柱。尽管适合于维持双面印刷电路板的朝向上方的次要面上的元件布置，但是在第二回流步骤期间的液化焊料的表面张力通常不足以维持先前装配到朝向下方的主要面上的较重的表面安装元件的元件布置。由于重力作用，在第二回流步骤期间焊料再次液化的时候，先前装配到朝向下方的主要面上的一个或多个表面安装元件可能从相应焊接区分离，或者变得与相应焊接区不对准。例如在第二回流步骤期间倒置的表面安装元件可能从双面印刷电路板分离，并且/或者经受平移或旋转。随着近年来尺寸和引脚数目的增加，例如球形网格阵列(BGA)和连接器的表面安装元件的质量增加，因此，当倒置和回流时，就更倾向于从双面印刷电路板分离，或变得与双面印刷电路板不再对准。为了保持这些较大的表面安装元件，目前在安放表面安装元件之前，要在双面印刷电路板上施加粘合剂。然而，粘合剂的自动涂覆需要附加的设备，这些设备需要购买并维护；而手工涂覆粘合剂会导致不可预料的质量，并且增加劳动开支。
考虑到上述情况，需要一种廉价的装置，用于在后继的回流步骤期间保持双面印刷电路板装配件上的倒置元件，以便克服前述在制造双面印刷电路板装配件过程中的困难、限制和缺点。
附图说明
图1a是根据本发明的用于充分维持装配到印刷电路板上的元件布置的保持器(retainer)的一个优选实施例的示图。
图1b是根据本发明的用于充分维持装配到印刷电路板上的元件布置的保持器的另一个优选实施例的示图。
图2图示了在安放到双面印刷电路板之前与元件相耦合的图1b的保持器。
图3是图2中带有元件的保持器的一个优选耦合设置的详细示图。
图4图示了在元件装配到双面印刷电路板之前的图2的保持器。
图5图示了在元件正装配到双面印刷电路板时的图2的保持器。
图6图示了在元件已装配到双面印刷电路板之后的图2的保持器。
图7是根据本发明的用于充分维持装配到印刷电路板上的元件布置的保持器的另一个优选实施例的示图。
图8是根据本发明的用于充分维持装配到印刷电路板上的元件布置的保持器的另一个优选实施例的示图。
具体实施方式
由于在现有制造技术条件下，在后继的倒置和回流的时候，已装配的表面安装元件可能从双面印刷电路板分离，或变得未对准双面印刷电路板，所以非常需要一种廉价的装置，用于在后继的回流步骤期间保持已装配的表面安装元件，并且这种装置可以为一系列印刷电路板装配应用(例如个人计算机产品)提供基础。可以根据本发明的一个实施例，通过采用如图1a和1b所示的用于双面印刷电路板装配件的保持器100，来实现上述目的。
保持器100由预固化的环氧树脂材料(未示出)形成。尽管优选地包括热活化单组分聚合物和/或树脂，但是该环氧树脂材料可以包括任何类型的环氧树脂材料。环氧树脂材料被配置成能在液化温度下从固态向半液态转变，所述液化温度低于或基本等于焊料的熔点和/或一般的回流焊温度，所述焊料的熔点或一般的回流焊温度基本在180℃和240℃之间。环氧树脂材料的液化温度优选地基本在100℃和150℃之间。环氧树脂材料包括固化剂、硬化剂和/或固化促进剂，环氧树脂材料还被配置成在基本等于SMT制造过程中使用的一般回流焊温度的固化温度下固化或硬化，所述固化温度优选为约210℃。一旦固化，当保持器100的环氧树脂材料经受高于或基本等于液化温度的温度时，它不会再次转变为半液态。该环氧树脂材料优选地被配置成当其经受远高于焊料的熔点的温度时，仍保持功能稳定并且抵抗化学分解。例如，由位于印第安纳州Indianapolis的Thermoset，Lord Chemical Products生产的号码为MT-220的一种组分的导热硅树脂，提供了优良的粘合强度和很高的导热性。这种导热硅树脂在低于一般回流焊温度的约125℃下转变为半液态，并且在固化温度150℃下在30分钟内固化。这种导热硅树脂的固化时间随着温度每增加10℃而减半，所以这种导热硅树脂可被配置为在一般回流焊温度下在小于一分钟内固化。例如，在温度200℃下，这种导热硅树脂的固化时间约等于56秒。本领域普通技术人员将意识到，通过使用不同的固化剂或促进剂，以及/或者通过改变回流加热炉的加热条件，可以进一步调整环氧树脂材料的固化时间。
保持器100包括可以通过本领域公知的任何制造工艺(例如冲压或模制)以任意大小和形状(例如，如图1a和1b所示的基本为圆柱体)形成的粘性主体(adhesive body)。如图所示，保持器100具有厚度A和横截面B，两者可以是任何合适的尺寸。保持器100具有近端区域100a和反向放置的远端区域100b。保持器100可以形成为如图1a所示的完全实心体105a或者如图1b所示的可透过主体105b。可透过主体105b可以以任意尺寸和形状形成(例如管子、垫圈、圆环或空心圆柱体)，并且包括用来定义出通道110的一个或多个内表面120。可以通过本领域公知的任何制造工艺来恰当地形成通道110和内表面120。在所图示的实施例中，通道110基本在保持器100的中央形成，并且完全穿过保持器100而形成。换句话说，近端区域100a和远端区域100b每个都被配置成与通道110连通和耦合。可替换的或附加的，通道110可以偏离中心，并且/或者仅仅部分穿透保持器100而形成。通道110可以配置为以任意尺寸和形状形成，通道110的横截面C优选为图1b中所示的十字形。
参考图2，保持器100被配置成通过例如近端区域100a，而与元件400相耦合。元件400可以包括任何类型的电气和/或电子元件，例如集成电路、插座或连接器。尽管元件400优选为以例如球形网格阵列(BGA)、方形扁平封装(QFP)或薄型小尺寸封装(TSOP)等方式制造的表面安装元件，但是应当理解，保持器100兼容以任何封装类型制造的元件400，包括透孔封装。元件400包括一个或多个电连接420，例如引线和/或焊接点，其由元件封装壳430电绝缘并支撑。元件封装壳430可以由任何类型的电子封装材料形成，例如本领域公知的塑料、陶瓷或金属。电连接420每个都被配置成将元件400与双面印刷电路板500的一个面(例如主要面530或次要面540)上的一个或多个相应安装表面520(例如焊接点或焊接区)相耦合。每个电连接420都通过如图6中所示的焊料连接600而与一个或多个相应安装表面520相耦合。
可以以本领域公知的任何方式将保持器100放置到元件400的元件封装壳430之上，并且优选地将其基本放置于中央，使得元件400的质量或尺寸在保持器100周围均匀分布。保持器100可以在装配到双面印刷电路板500之前的任何时候以本领域公知的任何方式(例如借助粘合剂)耦合到元件400。例如，从环氧树脂材料形成的近端区域100a可以配置为粘附于元件封装壳430。保持器100还可以通过耦合构件耦合到元件400，更具体地说，如图2中所示的定位柱410。定位柱410与元件400的元件封装壳430相耦合，并且从其延伸出来。定位柱410优选地基本位于中央，从而元件400的质量或尺寸在定位柱410或保持器100的周围基本均匀分布。定位柱可以由任何类型的材料形成，例如本领域公知的塑料、陶瓷或金属。与元件封装壳430的电子封装材料类似，形成定位柱410的材料被配置成在经受远高于一般回流焊温度的条件下仍保持化学和功能上的稳定。
定位柱410优选地在元件400装配到双面印刷电路板500上之前就耦合到或形成在元件封装壳430之上。定位柱更加优选为在元件400的预装配准备期间或当正在生产元件400的时候(例如，在单独的制造步骤期间)耦合到或形成在元件封装壳430之上。可以以本领域公知的任何方式将定位柱410耦合到元件封装壳430，例如，通过粘合剂、夹持器和/或固定器。定位柱410可以从元件封装壳430的任何一部分延伸，并且优选地被配置为从元件封装壳430的表面440延伸，当元件400被放置并装配时，该表面440充分邻近双面印刷电路板500。
定位柱410可以包括任意类型的延伸部分，并且可以以任何尺寸和形状形成。定位柱410的尺寸和形状取决于保持器100的尺寸和形状。例如，定位柱410可以具有如图3所示的长度D和横截面E。定位柱410的长度D可以包括任意长度，并且可以大于、基本等于或小于保持器100的厚度A。为了正确装配元件400，保持器100的厚度A优选地小于表面440和双面印刷电路板500的相应面(例如主要面530)之间的预回流间距F。例如，当预回流间距F基本等于1.8mm时，保持器100的厚度A优选地基本等于1mm，并且横截面B的宽带优选地基本等于5mm。保持器100的厚度A优选地不超过预回流间距F，使得可以将元件400正确放置和/或装配到相应的安装表面520上。定位柱410的长度D可以小于或基本等于预回流间距F。定位柱410的横截面E可以是任何尺寸和形状，并且优选地小于保持器100的横截面B。保持器100优选地被配置为具有一个带状环氧树脂材料全部或部分地围绕定位柱410的横截面E。换句话说，保持器100的环氧树脂材料可以被配置为完全或部分围绕定位柱410的横截面E。尽管定位柱410可以形成为任何规则或不规则形状，定位柱410优选地形成为圆柱形栓。定位柱410也具有近端区域410a和远端区域410b，并且通过近端区域410a与元件封装壳430相耦合。定位柱410的横截面E优选地是基本一致的；但是，近端区域410a的横截面E′可以大于、基本等于或小于远端区域410b的横截面E″。
参考图2，保持器100被配置为通过通道110来容纳定位柱410的远端区域410b。通道110被配置为基本完全或部分容纳远端区域410b，并且可以在将元件400装配到双面印刷电路板500上之前的任何时间在环氧树脂材料中形成。例如，如图1b所示，通道110可以在环氧树脂材料中预制(preform)，并且/或者可以在远端区域410b正在被容纳时，由远端区域410b在环氧树脂材料中形成。通道110的横截面C可以包括任意尺寸和宽度，并且可以大于、基本等于或小于定位柱410的横截面E。远端区域410b可以基本位于保持器100的内部，例如当保持器100的厚度A大于定位柱410的长度D的时候，或者远端区域410b可以延伸穿过保持器100，例如当长度D大于厚度A的时候。换句话说，通道110被配置为基本全部或部分地容纳定位柱410的远端区域410b。通道110还被配置为继续容纳定位柱410，直到保持器100的近端区域100a变得基本邻近元件封装壳430的表面440或与之相接触，如图3所示。当近端区域100a基本邻近或接触表面440的时候，保持器100优选地是基本扁平的。可以使用自动插入工具或机器(未示出)将保持器100安放到元件400之上，例如通过使保持器100基本保持扁平同时将保持器100推压到定位柱410上。
当通道110容纳了远端区域410b之后，至少一个定义通道110的内表面120(图1b中示出)被配置为与远端区域410b啮合。内表面120每个都能以任何方式啮合远端区域410b，例如摩擦的方式或粘附的方式。例如，如果是当正容纳远端区域410b时在保持器100中形成通道110的，则通道110可以具有与远端区域410b的横截面E″基本一致的横截面C。从而，每个内表面120被配置成与远端区域410b充分啮合。可替换的或者附加的，可以象前面详细讨论的那样，在保持器100中预制通道110。如果横截面C小于或基本等于远端区域410b的横截面E″，则所预制的通道110被配置成与远端区域410b基本一致并与之充分啮合。通道110还可以包括延伸到通道110中的一个或多个啮合构件130(图1b中所示)。在啮合构件130形成或耦合到一个或多个内表面120的情况下，啮合构件130每个都可以任何尺寸和形状形成，并且优选地从一个或多个内表面120基本沿径向延伸到通道110中。如果横截面C总的来说大于远端区域410b的横截面E″，则远端区域410b可以容纳在通道110中，并由一个或多个啮合构件130啮合。例如，当远端区域410b的横截面E″的宽度基本为2.3mm时，相对应的啮合构件130可以以径向距离约2.2mm分开。远端区域410b的横截面E″优选地基本均匀一致以便于和通道110的啮合。
在与保持器100相耦合之后，如图4中所示，元件400被安放到双面印刷电路板500的一个面(例如，主要面530)上的一个或多个相应安装表面520上。主要面530是双面印刷电路板首先进行组装以及回流的一个面；而次要面540在主要面530的对面，在主要面530之后进行组装和回流。元件400可以以本领域公知的方式安放到主要面530之上，例如拾取-贴装机(未示出)。附加元件(未示出)也可以和元件400一起以本领域公知的任何方式安放到主要面530上的一个或多个相应安装表面(未示出)上。如果有附加元件的话，元件400优选地以和安放附加元件相同的方式安放到主要面530之上。如果需要使用回流焊来装配元件400和附加元件，则例如可以在放置元件之前，施加焊膏610到用于元件400的每个相应安装表面520上以及用于附加元件的每个相应安装表面上。当正确安放了元件400之后，保持器100优选地被配置为与双面印刷电路板500的耦合区域550沿轴向对准，并且向其延伸。耦合区域550形成在双面印刷电路板500的主要面530之上，并且定义了一个目标区域，用于以粘附的方式将双面印刷电路板500耦合到远端区域100b的环氧树脂材料。为了说明的目的，元件400被示出并被描述为安放到主要面530之上；然而应当理解，元件400可以安放到双面印刷电路板500的任何一个面，包括次要面540。
一旦被安放到了主要面530之上，元件400和附加元件(如果有的话)通过例如焊膏610和/或重力而被保持在适当的位置，并且随后被装配到主要面530上。远端区域100b基本向耦合区域550延伸。元件400和附加元件可以以本领域公知的任何方式装配到主要面530之上，包括波动焊接、手工焊接、对流回流和/或红外线(IR)回流。例如在对流回流期间，开始加热双面印刷电路板500、元件400、保持器100和附加元件。双面印刷电路板500周围的环境温度从室温开始升高，并且接近一般回流焊温度，在该温度下焊膏会液化。在保持器100是由液化温度低于或基本等于一般回流焊温度的环氧树脂材料形成的情况下，保持器100被配置成在焊膏610液化时或之前从固态转变为半液态，如图5中所示。在转变为半液态之后，远端区域100b的液化环氧树脂材料被配置为借助例如重力向耦合区域550的方向粘性流动，并流动到耦合区域550上。耦合区域550被配置成用于接收并粘附着远端区域100b的液化环氧树脂材料。换句话说，如图5中所示，在保持与元件400相耦合的同时，保持器100的液化环氧树脂材料被配置成流到耦合区域550之上并且与之粘附，从而以粘附的方式将元件400耦合到双面印刷电路板500。
耦合区域550被配置成接收并以粘附的方式耦合到从保持器100流出的液化环氧树脂材料，并且当元件400被放置到主要面530上时，耦合区域550与远端区域100b沿轴向对准。耦合区域550优选地不包括任何元件和/或任何暴露的金属，例如相应安装表面520，耦合区域550可以以任意尺寸和形状形成到主要面530之上。换句话说，耦合区域550包含的主要面530的区域可以大于、基本等于或小于保持器100的横截面B。耦合区域550优选地被配置为可防止液化环氧树脂材料延伸或流动到耦合区域550之外。如果需要，耦合区域550可以包括开口510，开口510在双面印刷电路板500中形成，并且由一个或多个内部表面560定义。由于开口510被配置为用于接收从远端区域100b流出的液化环氧树脂材料，所以开口510被配置成为保持器100提供附加的粘附表面区域，并且用来进一步限制液化环氧树脂材料。开口510可以以任意尺寸来形成，并且可以包括任何类型的开口，例如通孔(via)和/或电镀或非电镀透孔。开口510基本完全地或部分地延伸穿过双面印刷电路板500，并且可以以任何尺寸形成，优选地使其尺寸适于防止液化环氧树脂材料延伸或流动到耦合区域550之外。耦合区域550和/或定义开口510的内部表面560每个都可以进行粗糙化处理，以增强液化环氧树脂材料和双面印刷电路板500之间的粘附性，结果，进一步限制液化环氧树脂材料。可以使用本领域公知的任何方法来粗糙化耦合区域550和/或内部表面560，包括喷砂或砂纸打磨。此外，可以在主要面530上定义一个或多个非流出区域(non-welling region，未示出)以防止液化环氧树脂材料附着到耦合区域550外的双面印刷电路板500上。耦合区域550优选地由非流出区域限定。
随着环境温度接近一般回流焊温度，焊膏610开始液化。如图6所示，处于半液态的液化环氧树脂材料被配置成使得液化焊膏610的表面张力能够将元件400与主要面530上的相应安装表面520对准并耦合。一旦元件400与主要面530上的相应安装表面520充分对准后，液化焊膏610就形成焊料连接600，从而将每个电连接420与一个或多个相应安装表面520相耦合。随着对流回流继续，环境温度基本保持在一般回流焊温度或其上，这个温度基本对应于保持器100的环氧树脂材料的固化温度。当环境温度高于或基本等于固化温度的时候，保持器100的液化环氧树脂材料以半液态下生成的形状固化。通过以粘附的方式将双面印刷电路板500与元件400相耦合，固化的保持器100被配置成即使在对流回流期间焊料连接600保持液态的时候，仍可充分维持元件400的正确位置。在对流回流之后，焊料连接600冷却并固化，并且元件400被正确地装配到双面印刷电路板500上。
在元件400和附加元件装配到了主要面530上之后，会倒置双面印刷电路板500以便于在次要面540上安放一个或多个其它元件(未示出)。如上文详细讨论的那样，可以以本领域公知的任何方式，例如拾取-贴装机(未示出)，将其它元件的每一个都安放到次要面540上的一个或多个相应安装表面(未示出)之上。例如，可以施加焊膏(未示出)到次要面540上的每个相应安装表面上，并且其它元件可以被安放到相应安装表面上，并且由焊膏和/或重力将其保持在适当位置。一旦已经安放，就以本领域公知的任何方法将其它元件装配到次要面540上，例如与上文详细讨论的对流回流步骤基本相似的第二对流回流步骤。在第二对流回流步骤期间，开始加热双面印刷电路板500、倒置的元件400、保持器100和其它元件。为了液化与其它元件相关联的焊膏，可以使双面印刷电路板500周围的环境温度接近一般回流焊温度，在该温度下，倒置元件400的焊料连接600的一些或全部也会液化。
由于保持器100是由固化的环氧树脂材料形成的，这种环氧树脂材料在超出一般回流焊温度的温度下仍可以经受得住分解和/或保持功能稳定，所以保持器100在第二对流回流步骤期间保持功能稳定。固化环氧树脂材料的使用防止了保持器100由于遇热而变形或软化，进而基本维持了倒置元件400的位置。保持器100被配置成在第二对流回流步骤期间继续以粘附的方式将倒置元件400耦合到耦合区域550。从而，防止倒置元件400从双面印刷电路板500分离以及/或者偏离相应安装表面520。这样，当在第二对流回流步骤之后焊料连接600冷却并再次固化时，元件400保持正确装配到双面印刷电路板500上。
本领域普通技术人员将意识到，本发明的保持器100与具有耦合构件(具体地说是定位柱410)的元件400相兼容，如图7所示，该定位柱410被配置成延伸进入在双面印刷电路板500中形成的开口510中，并由开口510容纳。如上文详细讨论的那样，保持器100由预固化的环氧树脂材料(未示出)形成，并且可以以任意尺寸和形状形成。由于保持器100具有近端区域100a和远端区域100b，所以保持器100被配置成通过例如前文详细讨论的定位柱410而与元件400相耦合。定位柱410从元件400的元件封装壳430延伸，并且包括远端区域410b。如上文参考图3所详细讨论的那样，定位柱410的长度D(图3中示出)可以大于或基本等于预回流间距F。保持器100被配置成接收定位柱410的远端区域410b。可以在保持器100的环氧树脂材料中预制通道110(图1b中示出)，并且/或者可以在正容纳远端区域410b的时候由远端区域410b在环氧树脂材料中形成通道110。通道110还被配置为继续容纳远端区域410b，直到保持器100的近端区域100a变得基本邻近元件封装壳430的表面440或与之相接触。当近端区域100a基本邻近或接触元件封装壳430的表面440的时候，保持器100优选地基本是扁平的。
在与保持器100相耦合之后，如上文详细讨论的那样，元件400被安放到例如双面印刷电路板500的主要面530上的一个或多个相应安装表面520上。可以以本领域公知的任何方法来安放元件400和附加元件，例如拾取-贴装机(未示出)。如果通过回流焊来将元件400和附加元件(如果有的话)装配到主要面530，则施加焊膏610到用于元件400的每个相应安装表面520上以及用于附加元件的每个相应安装表面上。随后元件400和附加元件每个都分别安放在相应安装表面上，并且由焊膏610和/或重力将其保持在适当位置。当正确安放了元件400之后，定位柱410优选地被配置为与双面印刷电路板500中的开口510沿轴向对准，并且基本完全或部分地容纳于开口510中。保持器100还被配置为与耦合区域550基本沿轴向对准，并且向耦合区域550延伸。如上文所详细讨论的那样，耦合区域500形成在双面印刷电路板500的主要面530上，并且被配置为当环氧树脂材料转变为半液态时，接收从保持器100流出的环氧树脂材料。
开口510基本位于耦合区域550内部，开口510可以包括任何类型的开口，例如通孔和/或电镀或非电镀透孔，并且开口510可以基本完全或部分延伸穿过双面印刷电路板500。开口510可以以大于远端区域410b的横截面E″的任何尺寸和形状形成。例如，如果双面印刷电路板500的厚度T约为1.5mm，则远端区域410b可以具有约为2.3mm的横截面E″(图3中示出)，并且开口510可以具有基本等于2.6mm的直径G。当元件400正确安放到主要面530上时，定位柱410和保持器100优选地与开口510沿轴向对准。尽管定位柱410被配置为经由开口510而基本完全或部分延伸穿过双面印刷电路板500，但是当元件400安放到主要面530上时，远端区域410b优选地基本位于开口510的内部。
如上文详细讨论的那样，可以使用本领域公知的方法(例如对流回流)将元件400装配到主要面530上。随着开始加热双面印刷电路板500、元件400、保持器100和任何附加元件(未示出)，双面印刷电路板500周围的环境温度接近一般回流焊温度。由于保持器100是由液化温度低于或基本等于一般回流焊温度的环氧树脂材料形成的，所以保持器100被配置为在焊膏610开始液化时或之前从固态转变到半液态。在转变到半液态之后，来自保持器100的远端区域100b的液化环氧树脂被配置为借助重力流动到主要面530的耦合区域550上，并粘附于其上。在液化环氧树脂材料的表面张力和/或定位柱410的引导下，一些液化环氧树脂材料进一步被配置为流入开口，并且粘附于用于定义开口510的一个或多个内部表面560。定位柱410和内部表面560为液化环氧树脂材料提供附加的粘附表面区域，并且用于防止液化环氧树脂材料延伸或流动到耦合区域550之外。在保持与定位柱410相耦合的同时，保持器100的液化环氧树脂材料被配置为粘性流动到耦合区域550和开口510之上，并且粘附于它们，从而以粘附的方式将元件400耦合到双面印刷电路板500。
随着环境温度接近一般回流焊温度，焊膏610开始液化。如上文所详细讨论的那样，液化焊膏610形成焊料连接600(图6中示出)，进而将每个电连接420与一个或多个相应安装表面520相耦合。随着对流回流继续，环境温度基本保持在一般回流焊温度或其上，这个温度基本对应于保持器100的环氧树脂材料的固化温度。当环境温度高于或基本等于固化温度的时候，如上文详细讨论的那样，液化环氧树脂材料以半液态下生成的形状固化。通过以粘附的方式将双面印刷电路板500与元件400相耦合，保持器100的固化环氧树脂材料被配置成即使在对流回流期间焊料连接600保持液态的时候，仍能充分维持元件400的正确位置。在对流回流之后，焊料连接600冷却并固化，并且元件400被正确地装配到双面印刷电路板500上。从而，当双面印刷电路板500随后倒置并经历第二回流焊步骤的时候，固化环氧树脂材料被配置成用来充分维持元件400在一个或多个相应安装表面520上的位置，即使是在焊料连接600的一些或全部液化的情况下。
本领域普通技术人员将意识到，本发明的保持器100可以包括如图8所示的延伸式环氧树脂主体140。该延伸式环氧树脂主体140被配置成延伸进入在双面印刷电路板500中形成的开口510中，并由开口510容纳。如上文详细讨论的那样，保持器100由预固化的环氧树脂材料(未示出)形成，并且可以以任意尺寸和形状形成。具有近端区域100a和远端区域100b的保持器100被配置成通过近端区域100a与元件400相耦合。如上文所详细讨论的那样，保持器100被配置成可以任何方式耦合到元件400，所述方式例如是粘附的方式以及/或者借助从元件400的元件封装壳430延伸出来的耦合构件，更具体地说是定位柱410(图7中示出)。如果保持器100通过定位柱410而与元件400耦合，则例如定位柱410的远端区域410b(图7中示出)可以基本位于环氧树脂主体140内，或从其延伸出来。优选地，近端区域100a被安放在充分邻近元件封装壳430的表面440处或与之相接触处。
在元件400与保持器100相耦合之后，如上文详细讨论的那样，以本领域公知的任何方法将元件400安放到例如双面印刷电路板500的主要面530上的一个或多个相应安装表面520上。如果通过回流焊来将元件400和附加元件(如果有的话)装配到主要面530，则施加焊膏610到用于元件400的每个相应安装表面520上以及用于附加元件的每个相应安装表面上。元件400和附加元件随后每个都分别安放在相应安装表面上，并且由焊膏610和/或重力将其保持在适当位置。当正确安放了元件400之后，保持器100的远端区域100b被配置为与耦合区域550基本沿轴向对准，并且向耦合区域550延伸。如上文所详细讨论的那样，耦合区域500形成在双面印刷电路板500的主要面530上，并且被配置为当环氧树脂材料转变为半液态时，接收从保持器100流出的环氧树脂材料。
开口510基本位于耦合区域550内部。如上文详细讨论的那样，开口510可以包括任何类型的开口，例如通孔和/或电镀或非电镀透孔，并且开口510优选地延伸穿过双面印刷电路板500。开口510可以以任何尺寸和形状形成，优选地具有大于远端区域100b的横截面B″的直径G。当元件400正确安放到主要面530上时，远端区域100b与开口510基本沿轴向对准。尽管远端区域100b被配置为经由开口510而基本完全或部分延伸穿过双面印刷电路板500，但是当元件400安放到主要面530上时，远端区域100b优选地基本位于开口510的内部。当保持器100容纳在开口510内的时候，保持器100可以被配置成基本邻近用于定义开口510的一个或多个内部表面或者与之相接触。
如上文详细讨论的那样，可以使用本领域公知的方法(例如对流回流)将元件400装配到主要面530上。随着开始加热双面印刷电路板500、元件400、保持器100和任何附加元件(未示出)，双面印刷电路板500周围的环境温度接近一般回流焊温度。由于保持器100是由液化温度低于或基本等于一般回流焊温度的环氧树脂材料形成的，所以保持器100被配置为在焊膏610开始液化时或之前从固态转变到半液态。在转变到半液态之后，远端区域100b的液化环氧树脂被配置为流动到用于定义开口510的一个或多个内部表面560上，并粘附于其上。内部表面560为远端区域100b提供粘附表面区域，并且防止液化环氧树脂材料延伸或流动到开口510或耦合区域550之外。一些液化环氧树脂材料进一步被配置为流动到主要面530上的耦合区域550之上，并且粘附于其上。保持器100的近端区域100a保持与元件400相耦合，并且远端区域100b被配置为流动到耦合区域550和开口510之上，并且粘附于它们，从而以粘附的方式将元件400耦合到双面印刷电路板500。
如上文详细讨论的那样，随着环境温度接近一般回流焊温度，焊膏610开始液化。液化焊膏610形成焊料连接600(图6中示出)，进而将每个电连接420与相应安装表面520相耦合。随着对流回流继续，环境温度基本保持在一般回流焊温度或其上，这个温度基本对应于保持器100的环氧树脂材料的固化温度。当环境温度高于或基本等于固化温度的时候，液化环氧树脂材料以半液态下生成的形状固化。从而，双面印刷电路板500与元件400相耦合，并且保持器100的固化环氧树脂材料被配置成即使在对流回流期间焊料连接600保持液态的时候，仍可充分维持元件400的正确位置。在对流回流之后，焊料连接600冷却并固化，并且元件400被正确地装配到双面印刷电路板500上。从而，如上文详细讨论的那样，当双面印刷电路板500随后倒置并经历第二回流焊步骤的时候，保持器100被配置成用来充分维持元件400在相应安装表面520上的位置，即使是在焊料连接600的一些或全部液化的情况下。
还应当意识到，如果元件400太大和/或太重以至于不足以由单个保持器100支持的话，则可以将多个保持器100耦合到元件400。多个保持器100中的每一个都可以如上文详细讨论的任何方式形成在或耦合到元件400。多个保持器100每个都可以由基本相同的环氧树脂材料和/或不同的环氧树脂材料形成，并且可以以任何方式耦合到元件400，如上文详细讨论的那样，所述方式例如是粘附的方式/或者借助耦合构件，更具体地说是定位柱410。双面印刷电路板500可以包括一个或多个耦合区域550，每个耦合区域550都与多个保持器100之一相关联。多个保持器100可以以任何方式排列，优选地是基本均匀分布，这样元件400的质量在多个保持器100之间基本均匀的分布。例如，如果元件400制备在基本呈矩形外形的元件封装壳430中，则多个保持器100可以耦合到元件封装壳430的每个角。在经受了基本等于环氧树脂材料的液化温度的温度之后，多个保持器100的其中至少一个或优选地为全部的，被配置为流到相应耦合区域550上，并且粘附于其上。多个保持器100的液化环氧树脂每个还被配置为当经受高于或基本等于环氧树脂材料的固化温度的温度时固化。从而，元件400借助于多个保持器100而以粘附的方式耦合到双面印刷电路板500。由于多个保持器100包括固化环氧树脂，所以多个保持器100每个都被配置成当双面印刷电路板500倒置并经历第二回流焊步骤时，充分维持元件400的正确位置。
在操作中，如图1a和图1b所示，保持器100是由预固化的环氧树脂材料(未示出)形成的，并且可以以任何尺寸和形状来形成。尽管可以由环氧树脂材料形成为实心体105a，但是保持器100优选地包括多孔主体105b，如上文参考图1b所详细讨论的那样，主体105b包括用于定义通道110的一个或多个内表面120。通道110可以以任意尺寸和形状形成，并且可以包括一个或多个啮合构件130。啮合构件130每个都形成在或耦合到用于定义通道110的一个或多个内表面120上，并且优选地沿径向从内表面120延伸到通道110中。为了将啮合构件130配置为基本相对应，通道110优选地被形成为具有如图1b所示的十字形状的横截面C。如图3所示，保持器100还包括或者可以被形成为具有近端区域100a和远端区域100b。近端区域100a优选地与远端区域100b基本相对，并且通过通道110耦合到远端区域100b，或与之连通。
如图4所示，如上文详细讨论的那样，保持器100以本领域公知的任何方式(例如粘附或摩擦)与元件400相耦合。元件400可以包括任何类型的电气和/或电子元件，并且包括由元件封装壳430电绝缘和支撑的一个或多个电连接420。如上文详细讨论的那样，保持器100优选地借助耦合构件，具体地说是定位柱，与元件封装壳430的表面440相耦合。定位柱410可以由本领域公知的任何类型的材料形成，例如塑料、陶瓷或金属，并且定位柱410与元件封装壳430的表面440相耦合，并从其延伸出来。由于定位柱410具有近端区域410a和远端区域410b，所以定位柱410通过近端区域410a与元件封装壳430相耦合。可以以本领域公知的任何方式将定位柱410耦合到元件封装壳430，包括借助于粘合剂、夹持器和/或固定器。可以在将元件400装配到双面印刷电路板500上之前的任何时间将保持器100和/或定位柱410耦合到元件400，例如在元件400的预装配准备期间或在单独的制造步骤期间。
例如，当通道110借助定位柱410被安放到并耦合到元件400的时候，通道110容纳定位柱410的远端区域410b。通道110继续容纳远端区域410b，直到保持器100的近端区域100a变得基本邻近元件封装壳430的表面440或与之相接触，如图3所示。当近端区域100a基本邻近或接触表面440的时候，保持器100优选地是基本扁平的。定位柱410的远端区域410b可以基本位于保持器100的远端区域100b的内部，或从其延伸出来。通道110的内表面120和/或啮合构件130以任何方式(例如摩擦和/或附着)啮合远端区域410b，从而维持保持器100基本邻近元件封装壳430的表面440。保持器100可以进一步例如以粘附的方式借助近端区域110a的环氧树脂材料或粘合剂固定到表面440。
回到图4，如上文详细讨论的那样，在耦合到保持器100之后，元件400被安放到双面印刷电路板500的一个面(例如，主要面530)上的相应安装表面520上。可以以本领域公知的任何方式，例如拾取-贴装机(未示出)将元件400和附加元件(未示出)安放到主要面530上。例如，可以通过回流焊将元件400和附加元件装配到主要面530上。如果将要使用回流焊，则在布置之前要将焊膏610施加到每个相应安装表面520和用于附加元件的每个相应安装表面上。通过焊膏610和/或重力将元件400和附加元件每个都分别保持在适当的位置。当正确安放了元件400之后，保持器100基本沿轴向对准耦合区域550，并向其延伸。耦合区域550形成在主要面530上，并且定义了双面印刷电路板500的一个目标区域，用于以粘附的方式与保持器100的环氧树脂材料相耦合。耦合区域550可以以任意尺寸和形状形成，耦合区域550可以包括开口510，开口510优选地被形成为完全穿过双面印刷电路板500。开口510优选地与定位柱410的远端区域410b和/或保持器100的远端区域100b沿轴向对准，并被配置为全部或部分容纳它们。
一旦安放之后，就如上文详细讨论的那样，可以以本领域公知的任何方式将元件400和附加元件装配到主要面530。例如，可以使用对流回流来装配元件400和附加元件。在对流回流期间，开始加热双面印刷电路板500、元件400、保持器100和附加元件。双面印刷电路板500周围的环境温度升高并且接近一般回流焊温度。由于保持器100是由液化温度低于或基本等于一般回流焊温度的环氧树脂材料形成的，所以保持器100在焊膏610开始液化时或之前从固态转变为半液态，如图5中所示。在转变为半液态之后，远端区域100b的液化环氧树脂材料借助于例如重力，在例如液化环氧树脂的表面张力和/或定位柱410的引导下，向耦合区域550和开口510的方向粘性流动。远端区域100b的液化环氧树脂材料容纳在耦合区域550上，并粘附于其上。液化环氧树脂材料继续粘性流动，液化环氧树脂材料的一部分可以容纳在开口510内，并且可以粘附于用于定义开口510的内部表面560上。保持器100的通道110和近端区域100a还保持与元件400及定位柱410相耦合，从而以粘附的方式将元件400与双面印刷电路板500相耦合。
随着环境温度接近一般回流焊温度，焊膏610开始液化。处于半液态的液化环氧树脂材料符合使得液化焊膏610的表面张力能够将元件400与主要面530上的相应安装表面520对准并耦合的要求。如图6所示，一旦元件400与每个相应安装表面520充分对准后，液化焊膏610就形成焊料连接600，从而将每个电连接420与一个或多个相应安装表面520相耦合。由于双面印刷电路板500周围的环境温度基本处于一般回流焊温度或其上，所以该环境温度达到保持器100的环氧树脂材料的固化温度。当环境温度高于或基本等于固化温度的时候，液化环氧树脂材料以半液态下生成的形状固化。通过以粘附的方式将双面印刷电路板500与元件400相耦合，即使在对流回流步骤期间焊料连接600保持液态的时候，保持器100仍能充分维持元件400的正确位置。在对流回流步骤之后，焊料连接600冷却并固化，并且元件400被正确地装配到双面印刷电路板500的主要面530之上。
在元件400和附加元件被装配到了主要面530上之后，可以倒置双面印刷电路板500以便于在次要面540上安放一个或多个其它元件(未示出)。如上文详细讨论的那样，可以以本领域公知的任何方式将其它元件每个都安放到次要面540上的一个或多个相应安装表面(未示出)之上。例如，可以施加焊膏(未示出)到每个相应安装表面上，并且其它元件可以被安放到相应安装表面上，并且由焊膏和/或重力将其保持在适当位置。一旦已经安放，就以本领域公知的任何方法将其它元件装配到次要面540上，例如上文详细讨论的第二对流回流步骤。在第二对流回流步骤期间，开始加热双面印刷电路板500、倒置的元件400、保持器100和其它元件。为了回流与其它元件相关联的焊膏，双面印刷电路板500周围的环境温度接近一般回流焊温度，在该温度下，倒置元件400的焊料连接600的一些或全部会液化。
由于保持器100是由固化的环氧树脂材料形成的，这种环氧树脂材料在超出一般回流焊温度的温度下仍可以经受得住分解并保持功能稳定，所以保持器100在第二对流回流步骤期间保持功能稳定。在进入固化状态后，环氧树脂材料防止了保持器100由于遇热而变形或软化。保持器100在第二对流回流步骤期间继续将倒置的元件400粘附到主要面530。从而，在第二对流回流步骤期间防止倒置元件400从双面印刷电路板500分离，并且防止倒置元件400变得不再对准相应安装表面520。这样，当在第二对流回流步骤之后焊料连接600再次冷却并固化时，元件400保持正确装配到双面印刷电路板500上。从而，其它元件被装配到次要面540上，并且由于保持器100在第二回流步骤期间的支持，元件400也被正确装配到了主要面530上。
尽管很容易对本发明进行各种修改和多种形式的替换，这里作为示例已经在附图中示出并详细描述了有关的具体示例。但是应当理解，本发明并不局限于公开的特定形式与方法，相反，本发明包含落入权利要求的精神和范围内的所有修改、等同物和替换。

Claims (14)

1.一种用于保持已组装元件的方法，包括：
提供元件；
当一粘性主体处于固态时，将所述粘性主体与所述元件相耦合，耦合所述粘性主体的操作包括：在形成于所述粘性主体中的通道内安置从所述元件延伸出来的耦合构件，使得所述耦合构件与至少一个啮合构件啮合，所述至少一个啮合构件每一个都从用于定义所述通道的内表面延伸到所述通道中；
将所述元件装配到印刷电路板上；以及
当所述粘性主体处于半液态时，借助于所述粘性主体将所述元件粘附到所述印刷电路板上。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述粘性主体由环氧树脂材料形成。
3.如权利要求1所述的方法，其中在所述粘性主体中形成所述通道的操作包括：当所述耦合构件正被所述粘性主体容纳时，在所述粘性主体中形成所述通道。
4.如权利要求1所述的方法，其中将所述元件装配到所述印刷电路板上的操作包括：将所述粘性主体安置到形成于所述印刷电路板内的开口中。
5.如权利要求1所述的方法，其中将所述元件装配到所述印刷电路板上的操作包括：将所述元件回流到所述印刷电路板上。
6.如权利要求1所述的方法，其中将所述元件装配到所述印刷电路板上的操作包括：将焊膏施加到所述印刷电路板上，并且将所述元件安放到所述印刷电路板上。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述印刷电路板是双面印刷电路板。
8.如权利要求1所述的方法，其中将所述元件粘附到所述印刷电路板上的操作包括：在100℃和150℃之间的温度下，将所述粘性主体从所述固态转变到所述半液态。
9.如权利要求1所述的方法，其中将所述元件粘附到所述印刷电路板上的操作包括：在高于或等于150℃的温度下，将所述粘性主体从所述半液态转变到所述固化状态。
10.如权利要求1所述的方法，还包括倒置所述印刷电路板，以及回流所述倒置的印刷电路板。
11.如权利要求10所述的方法，还包括将焊膏施加到所述倒置的印刷电路板上，以及将至少一个其他元件安放到所述倒置的印刷电路板上。
12.如权利要求10所述的方法，其中回流所述倒置的印刷电路板的操作包括：借助于所述粘性主体，充分维持所述元件在所述印刷电路板上的位置。
13.如权利要求12所述的方法，其中充分维持所述元件的所述位置的操作包括：充分防止所述元件从所述印刷电路板分离。
14.如权利要求12所述的方法，其中充分维持所述元件的所述位置的操作包括：防止所述元件变得不再与所述印刷电路板上的至少一个安装表面充分对准。
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