CN100475000C - 电子电路模块及其组装方法 - Google Patents

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Abstract

在自动组装线上组装具有基板(10)和安装在所述基板上的电路元件(16，19，21)的电子电路模块之中，载盘被放置在输送器装置上，并在各个组装台之间输送，以便在载盘上放置、固定和/或接触电路元件(16，19，21)，载盘被用作为电路模块的基板(10)。当电路模块完成时，载盘因此成为其中置入模块的器件的一部分。

Description

电子电路模块及其组装方法
技术领域
本发明涉及电子电路模块，具体地，涉及用于生成和/或处理射频信号的电路模块及其组装方法。
背景技术
传统上，这样的电路模块在自动生产线上通过使用所谓的载盘(平承载板)被组装，该平承载板的外形适合于允许它在这样的组装线的输送器装置上稳定和安全地运输，以及该平承载板被使用来在其上安装一个基板，而完成的电路模块的电路元件就直接或间接地固定在该基板上。
这样的传统的载盘的例子在图1中以平面图示出。在这样的载盘1上可提供的用于固定基板2的空间(即，基板本身的面积)是有限的，这样，当制造RF(射频)混合电路时，通常，只有实际处理RF信号的电路元件才被安装在基板2上。用来处理较低频率信号、为RF混合电路提供电源电压等等的电路元件通常位于基板2的外面。所以，基板2需要多个绝缘的馈电通路4，用于电压源和/或在完成的电路模块中与其上安装基板的电路板进行信号交换。这些馈电通路按照对于各个混合电路特定的图案被安排在基板2上。
这样的基板必须保持绝对牢固和被固定在载盘1上这样各个电路元件可以放置在基板上，并以需要的精度相接触。为此，载盘1传统上在它的上边具有机械加工的切口3，它被成形为使得基板2可以有间隙地放置在其中。在切口3的边缘，有多个***在载盘1中的金属销子5(称为“蘑菇状件”)，它为定位载盘2提供精确的对接。而且，在切口3的边缘，设置有多个夹爪或块6，它由弹簧推动，把基板2从上面压在载盘1上。在基板2的每个馈电通路4的下面，载盘1必须具有凹口，它能够接纳保持在馈电通路4中的导线的自由末端。提供了两个窗口7，用于安装中空波导，以便馈入和/或送出RF信号。
由于切口3的形状，其上形成的凹口以及蘑菇状件5与块6的位置通常是对于要被制造的每个混合电路是特定的，所以对于每个制造任务必须制作专门的载盘。由于切口的底部必须具有非常良好的平面度，以便在放置过程期间防止被保持在其上的基板倾斜，以及蘑菇状件必须非常精确地放置，以使得基板上的电路元件有可能精确地放置，所以需要载盘的高的精度。
由于对于预定的制造任务，按照生产线的尺寸，必须提供几百个载盘，这些方面的花费很大地加到总的制造成本上。
为了能够在组装后测试或平衡电路，必须把这些电路与载盘分开，因为否则不能接入馈电通路4处的信号和供电端口。这附加地增加制造工作量。由于馈电通路4的安排随基板的不同的类型而改变，需要特定类型的工具，以便接触端口，或者必须对于每个馈电通路单独地制作需要的接触。第一个可能性是昂贵的，而另一个是费时的。
发明内容
本发明的目的是提供电子电路模块和用于制造这样的电路模块的方法，它们允许自动生产线上与生产批量的大小无关地以高的精度经济地制造。
一方面，该目的是通过一个方法达到的，按照该方法，载盘被放置在输送器装置上，以及在组装线的各个组装站之间输送，以便把电路元件放置在载盘上，固定和/或接触这些元件，其中载盘同时被用作为电路模块的基板。即，代替传统上把基板固定在载盘上、把电路元件安装在基板上以及在安装后把基板与载盘分离开，按照本发明的方法不需要基板作为单独的元件可与载盘分离的单元，因为在组装期间满足载盘的导引和输送功能的同样的元件在组装后将构成完成的电路模块的基板。
虽然可以预期这样的方法导致增加的成本，但因为每个载盘只通过生产线一次，然后必须被新的载盘代替，仔细的推理表明，通过按照本发明的方法，达到相当大的经济性。其理由在于，通过本发明的方法，不再需要通过机械加工、放置蘑菇状件等等把新的载盘适配到特定的制造任务的全部花费巨大的步骤。按照本发明的载盘用作为基板的材料成本可能略高于传统的增加尺寸的基板的花费，但这是不太重要的。由于按照本发明的方法和电路模块，花费巨大的馈电通路大多数可被避免，可以达到进一步经济性潜力。
单个的电路元件优选地不直接安装在基板上，而是通过一个或多个电路基片被安装。具体地，在射频元件的情形下，这些元件必须以严格的位置公差进行放置，优选地，首先把电路基片固定在载盘的表面上，然后再把电路元件放置在电路基片上。在电路元件对于它们的位置的精确性具有不太严格的要求的情形下，具体地涉及到用于低的工作频率的元件，也可能首先把电路元件放置在基片上，然后再把基片作为单元固定在载盘上。
可以使用各种类型的基片，例如传统的印刷电路板，特别是用于低的工作频率的元件，或陶瓷基片，特别是用于RF电路元件。
为了使得其上放置有元件的这样的印刷电路板与对于以后安装RF元件在同一个载盘的间隙要求相兼容，优选地，对其上放置有电路元件的这样的印刷电路板实行清洗处理，既可是在把它安装在载盘之前，或者与载盘一起清洗。
该至少一个基片或多个基片优选地具有带有内部导体平面的结构。这允许把信号连接头放置在接触焊盘上，以及通过线路焊接与基板上的其他电路元件接触，而不用通过基片和基板给它们馈电。这样，用于基板的花费被节省，因为可以避免昂贵的用于信号的绝缘馈电通路；而且，电路的射频和低频部件可以紧密地放置，由此可以达到电路模块的时间性能和信号质量的改进。
把用于RF元件的基片安排在载盘的中心以及把用于低频工作的电子元件的基片安排在载盘的***区域在实践上是可行的。这样，可以提供相当大的表面，其上低频元件被放置成离承载射频元件的基片很小的距离，这样，取得短的信号路径的优点。
本实施例的另一个优点在于涉及到这一事实：在低频工作的电子元件中经常有某些元件高于射频元件。如果在中心处放置有射频基片的基片在制造期间偶尔翻转，通常只有低频工作的高的元件与支撑物接触；然而，射频元件被保护不与支撑物接触，因此防止其损坏。
附图说明
通过参照附图给出的以下的实施例的说明，将明白本发明的进一步的特性和优点。
图1，已讨论过，显示配备有传统的基板的用于自动化生产的传统的载盘；
图2显示适合于实行本发明的基板；
图3显示带有其上安装有电路元件的印刷电路板的图2的基板；
图4显示在本发明的方法的后面的阶段中图3的电路板的一部分的放大图；
图5显示本发明的电路模块的示意的剖面图；
图6显示带有屏蔽的RF电路部分的电路模块的细节图；以及
图7显示在与图3相同的制造状态下，按照本发明的第二实施例的基板的图。
具体实施方式
本发明可应用于传统的生产线(未示出)，所述生产线具有输送器装置，具体地为传送带装置，以及被安排在输送器装置附近的多个自动装置，诸如放置、焊接或测试装置、用于粘结的配料装置等等。
图2所示的基板10是具有几毫米厚度和基本上矩形轮廓的铝板。基板的纵向边缘11在面向观看者的末端部分互相会聚，这样，在该末端部分，基板10不同于理想的矩形形式，有点变尖。基板10的这个轮廓便于在自动生产线的以后的传送带装置之间通过，如果这两者互相没有完全对准的话。在基板10的前面区域中的两个孔12被设置来作为用于接纳RF波导的端口。除此之外，基板10的上边是完全水平的。基板10的外形和它的尺寸由所采用的制造***的要求规定。按照生产线类型，基板可以具有不同于图2的例子的形状。另一方面，对于给定的生产线，只使用单一类型的基板10，而不管要被制造的电路模块的类型。
图3显示在本发明的组装方法的中间阶段中图1的基板。印刷电路板13例如通过粘结被表面地固定在基板10上。它覆盖基板10的全部表面，除了在纵向边缘11处的窄条14和围绕孔12的***切口15，这个窄条必须保持是空的，以便能够在生产线上输送基板。电子SMD元件16和连接器27被放置在印刷电路板13上并被焊接。
印刷电路板13具有多层结构，它的底层是由电触点接地到基板10的实心金属层。在这个金属层上，放置几个层对，每个层对由绝缘层和构建的导体层形成。如需要的话导体层被互相连接，并经由绝缘层的通路(微通路)与金属层相连接。由于这样的结构是已知的，这里不需要更详细地说明。
几个镀金的焊盘17位于切口15的边缘处，以及通过它的结构的导体连接到电路板13的电路元件16。
为了按照本发明的方法组装电路模块，可以提供印刷电路板13连同在其上放置和接触的作为预先组装的元件的电路元件16，印刷电路板和电路元件只需要通过所谓的摘取放置机被放置在基板10上。然而，也有可能首先把其上不带有元件的印刷电路板13放置在基板10上，然后再安装上元件16并进行焊接。在任一种情形下，实际上在把射频元件放置在电路板的切口15之前先清洗电路板，以便去除来自焊接过程或与组装射频电路时必须满足的清洁要求不相容的其他来源的最终的残余物。
图4以放大的透视图显示在电路模块的组装的较后的阶段时具有切口15的基板10的正面区域。在切口15上，放置有例如氧化铝陶瓷等陶瓷基片18，其上有射频电路元件19。像电路板13那样，陶瓷基片18在面向基板10的表面上具有连续的金属化，它通过与基板10接触而接地。类似于印刷电路板13结构的陶瓷基片18的分层的结构是可设想的，其中导体被嵌入在陶瓷材料中，但通常并不需要，因为在陶瓷基片18上元件的数目通常小于电路板13上的元件数，因此在基片上不需要导体互相交叉。
通常，通过印刷电路板13上导体的适当的布局可以避免在陶瓷基片18上交叉的必要性。
图上显示两个陶瓷基片18，每个基片承载两个电路元件19，但显然陶瓷基片和射频电路元件可以以要被组装的电路模块所需要的任何数目被放置。
当电路板13作为完全组装的最后清洁的元件被放置在基板10上时，所使用的摘取与放置机器因此可以在同一个处理步骤被使用来放置陶瓷基片18，以及把RF电路元件19放置在陶瓷基片上。当其上不带有电路元件的电路板13被放置在基板10以及电路元件16在以后才安排在电路板时，宁愿要这样的组装线，其中有第一摘取与放置机器和第一焊接台，用于安装电路板13和电路元件16；清洗台，用于清洁电路板13和基板；以及第二摘取与放置机器和第二焊接台，用于安装基片18和RF元件19。
在陶瓷基片18安装在基板10和射频电路元件19固定在陶瓷基片后，陶瓷基片18通过在焊盘17处焊接导线进行接触，如果分别对于两种类型的基片13和18有这个效果。这样组装的电路模块现在可以进行中间测试，而不必把它与支撑物分开。
通过把测试台的测试连接器连接到连接器27和查验电路模块对预定的测试信号的反应，而简单地实行测试。由于连接器27对于许多不同类型的电路模块可以是相同的以及常常被安装在基板10的同一个地点，所以很容易自动进行与测试连接器的连接，从而执行测试。
用于电路模块的测试台甚至可以完全合并到组装线，这样，要被查验的电路元件被自动提供到测试台以及在查验后再被自动输送到工作台，在这里实行在测试中发现必须要进行的平衡或缺陷修补步骤。
在图4中，特别高的电路元件21被安排在沿切口15的边延伸的印刷电路板13的支路20上。这个措施的目的从图5所示的电路模块的剖面图可以明显地看出。如果组装事故使得电路模块翻转以及撞击平支撑物，只有基板10的边缘和电路元件21的外角会与支撑物接触。在图5的虚线22里面的所有的电路元件，具体地RF元件19，都不接触支撑物，所以不会被损坏、弯曲或其他伤害。
在组装过程结束时，在把RF波导23安装在孔12中后，可以在承载RF电路元件19的陶瓷基片18上安装一个金属外罩24，如图6所示。在这里显示的实施例中，外罩24把它的侧壁与基板10的金属直接电接触，以及为了在电路板13与陶瓷基片的焊盘之间通过焊接线25馈电，在外罩24的侧壁上形成窄缝26。类似的外罩可以代替地被放置在全部基板10上，以便也屏蔽低频电路元件16、21免受环境影响。
完成的电路模块现在最终连同其他模块或电路元件一起被安装在装置中。
显然，有这样的应用，其中载盘的全部表面比起对于应用的所有的电路元件所需要的表面大得多。在这样的情形下，在一个载盘的表面上同时组装几个电路模块以及在组装结束后把它们互相分离开，是有用的。为此，特别适合于使用多部分的载盘，如在类似于图3的电路组装阶段时在图7上显示的。图7的载盘10由两个部分组成，前面部分10a，它包括边缘11的会聚部分，以及后面部分10b，该区域在这里是精确的矩形。为了强调载盘10的两部分的结构，在图7上显示在部分10a、10b之间的缝隙27，但优选地，这两个部分互相直接邻接。通过把一部分印刷电路板13粘结在其上，达到在两个部分10a、10b之间的牢固连接。电路板13由分别覆盖载盘的部分10a、10b的两个部分13a、13b组成，以及例如在它们之间通过多个孔或通过刻痕，沿着缝隙27形成断裂线。在载盘的两个部分10a、10b上，在组装期间和在组装后，建成两个相同的电路模块，通过沿着断裂线断开，这两个模块就被互相分离开，这样它们可被构建在不同的器件中。
当然，载盘也可被划分成三个或多个部分，以及该划分可以不单沿输送方向的横方向延伸，正如这里显示的，而且也可以沿平行于输送方向的方向延伸。

Claims (26)

1.一种用于组装包括基板(10)和被安装在基板上的电路元件(16，19，21)的电子电路模块的方法，其中载盘被放置在输送器装置上，并在各个组装台之间输送，以便在载盘上放置、固定和/或接触电路元件(16，19，21)，其特征在于，载盘也被用作为电路模块的基板(10)。
2.一种用于组装具有包括基板(10)和被安装在基板上的电路元件(16，19，21)的至少一个电路模块的电子器件的方法，其中载盘被放置在输送器装置上，并在各个组装台之间输送，以便放置、固定和/或接触电路元件(16，19，21)，其特征在于，载盘作为基板(10)被构建在电子器件中。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少一个电路基片(13，18)被固定在载盘(10)的表面上，然后在该基片上安装电路元件(16，19，21)。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少一个电路基片(13)首先被安装电路元件(16，19，21)，然后被固定在载盘(10)的表面。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，作为第一类型的电路基片，印刷电路板(13)被固定在载盘(10)上。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，作为第二类型的电路基片，陶瓷基片(18)被固定在载盘(10)上。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，用于低频工作的电子元件(16，21)被焊接在载盘(10)的电路基片(13)上，然后清洁第一电路基片(13)，以及然后射频元件(19)被安装在载盘(10)的第二电路基片(18)上。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，用于低频工作的电子元件(16，21)的基片(13)和用于射频元件(19)的基片(18)通过连线焊接而接触。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，用于射频元件的基片(18)被安装在载盘(10)的中心区域(15)，以及用于低频工作的电子元件(16，21)的基片(13)被放置在载盘(10)的***区域(20)。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，电路模块的测试是以安装在载盘上的状态进行的。
11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在组装电路元件(16，19，21)后，覆盖至少某些电路元件(19)的屏蔽罩(24)被安装在载盘(10)上。
12.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，多个优选地相同的电路模块通过使用单个载盘(10)作为公共的基板被组装，以及后来各个电路模块被互相分离开。
13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，采用由多个分开的部分(10a、10b)组成的载盘(10)，以及在每个部分(10a、10b)上，构建一个电路模块。
14.按照权利要求13所述的方法，其特征在于，用于组装电路模块的部分(10a、10b)通过公共的电路基片(13)被连接。
15.一种具有被安排在基板上的多个电路元件(16，19，21)的电子电路模块，其特征在于，基板被设计成用于自动输送和/或放置***的载盘(10)或载盘(10)的部分(10a、10b)。
16.按照权利要求15所述的电子电路模块，其特征在于，基板(10、10a、10b)基本上是矩形以及具有两个相对的边缘(11)，该相对的边缘在接近所述末端时，在它们的末端之一附近互相会聚。
17.按照权利要求15或16所述的电子电路模块，其特征在于，电路元件(16，19，21)通过至少一个基片(13，18)被保持在基板(10、10a、10b)上。
18.按照权利要求17所述的电子电路模块，其特征在于，基片(13)具有内部导体面。
19.按照权利要求18所述的电子电路模块，其特征在于，基片(13，18)具有的外表面，该外表面面向具有接地金属化的基板(10、10a、10b)。
20.按照权利要求15所述的电子电路模块，其特征在于，至少一个基片是印刷电路板(13)。
21.按照权利要求15所述的电子电路模块，其特征在于，至少一个基片是陶瓷基片(18)。
22.按照权利要求21所述的电子电路模块，其特征在于，陶瓷基片(18)通过结合连线(25)直接接触到印刷电路板(13)。
23.按照权利要求15所述的电子电路模块，其特征在于，用于射频元件(19)的基片(18)被安装在基板(10、10a、10b)的中心区域，以及用于低频工作的电子元件(16，21)的基片(13)被安排在基板(10、10a、10b)的***区域。
24.按照权利要求15所述的电子电路模块，其特征在于，用于射频元件(19)的基片(18)被安排在用于低频工作的电子元件(16，21)的基片(13)的切口(15)中。
25.按照权利要求24所述的电子电路模块，其特征在于，切口(15)是开放边缘的。
26.按照权利要求15所述的电子电路模块，其特征在于，用于低频工作的电子元件(21)被安排成使得阻止在射频元件(19)与在电路模块的任何位置处的支撑物之间的接触。
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