CN101292576B - 适合于安装在基板上的器件和安装表面安装设备的方法 - Google Patents

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Abstract

一种支撑器件(1)，这种支撑器件(1)适合于安装在基板(11)上并用作用于表面安装设备(15)的支撑，这种支撑器件(1)包括本体(2)，这种本体(2)具有适合于安装在基板(11)上的第一表面(3)和适合于支撑表面安装设备(15)的第二表面(4)。第二表面(4)相对于第一表面(3)倾斜。支撑器件(1)还包括第一支撑器件导体(6)，第一支撑器件导体(6)适合于在基板(11)的第一基板导体(12)与表面安装设备(15)的第一电极(16)之间形成电气接触。在一种在基板(11)上以倾斜方式安装表面安装设备(15)的方法中，支撑器件(1)安装在基板(11)上，且表面安装设备(15)在支撑器件(1)上。

Description

适合于安装在基板上的器件和安装表面安装设备的方法
技术领域
本发明涉及适合于一种安装在基板上并用作用于表面安装设备的支撑的支撑器件。本发明还涉及将表面安装设备安装在基板上的方法。
背景技术
表面安装设备(SMD)如发光二极管(LED)、光电二极管和电阻器等适合于安装到基板的表面，如印刷电路板(PCB)。为了进行大规模制造，以快速的自动方式进行SMD到基板的安装是重要的。
在一些情形中，需要以某种倾斜度将表面安装设备安装在基板上。可能有必要以某种倾斜度将LED片安装到基板，以引导以某种方向发射的光。
JP 2003-264299描述了一种用弯曲的金属板制成的支架。这种支架能够起到用于LED的支撑的作用，以使LED相对于该支撑倾斜。LED具有将LED与支架隔离的板。
由在JP 2003-264299中所描述的倾斜支架支撑的LED的问题在于LED不易安装在基板上。这样，安装就或多或少变成了手工劳动，这就增加了安装成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种支撑器件，这种支撑器件使以有效方式将表面安装设备倾斜安装在基板上成为可能。
这种目的通过一种支撑器件来实现，这种支撑器件适合于安装在基板上并用作用于表面安装设备的支撑，这种支撑器件包括本体，该本体具有适合于安装在基板上的第一表面和适合于支撑该表面安装设备的第二表面，该第二表面相对于该第一表面倾斜，这种支撑器件还包括第一支撑器件导体，该第一支撑器件导体适合于在基板的第一基板导体与表面安装设备的第一电极之间形成电气接触，其中，通过热导粘合剂将第一支撑器件导体固定到基板的第一基板导体并固定到所述表面安装设备的第一电极。该热导粘合剂可以是粘贴剂。该热导粘合剂也可以是胶水。
这种支撑器件的优点在于这种支撑器件向表面安装设备(SMD)提供倾斜支撑，这种倾斜支撑为SMD相对于基板的理想倾斜做好准备，这种支撑器件还提供一种导体，这种导体提供基板与SMD的至少一个电极之间的接触。这就为以非常适合于大规模制造的方式的简单自动安装做好准备。
根据本发明的一个方面，支撑器件还包括第二支撑器件导体，第二支撑器件导体适合于在基板的第二基板导体与表面安装设备的第二电极之间形成电气接触，第二支撑器件导体与第一支撑器件导体隔离。该方案的优点在于可通过该支撑器件将SMD的两个电极与基板接触。这样，相对于基板倾斜的SMD的安装就为到基板的导体的同时连接做好了准备。这就为用几个工作操作进行快速安装做好准备。
根据本发明的一个方面，本体包括隔离部分，隔离部分将第一支撑器件导体与第二支撑器件导体隔离。该方案的优点在于这种方案提供将相互隔离的两个电极定位在支撑器件上的有效方式。
根据本发明的一个方面，隔离部分用隔离材料制成，隔离材料形成芯，支撑器件导体已在芯上形成。该方案的优点在于隔离材料的芯向支撑器件提供易于制造的简单设计，这些导体已在这种芯上形成。
根据本发明的一个方面，本体包括陶瓷芯。该方案的优点在于陶瓷芯通常具有适当的热导性，这种热导性避免与从由支撑器件支撑的SMD发出的热有关的问题。陶瓷材料通常还隔离，这样就可更容易地保持两个或更多的支撑器件导体相互隔离。
根据本发明的一个方面，本体包括金属芯，金属芯至少部分地由隔离层覆盖，所述隔离层将第一支撑器件导体与所述金属芯隔离。该方案的优点在于支撑器件中的金属芯还提供增加的从SMD至基板的有效热传输的特征，该支撑器件安装在这种基板上。
根据本发明的一个方面，第一支撑器件导体通过结构性的金属化已形成在本体上。该方案的优点在于通过结构性的金属化(structuredmetallisation)形成导体提供用于形成具有至少一个导体的支撑器件的简单的制造技术。
根据本发明的一个方面，支撑器件包括适合于由一种自动拾放设备夹紧的突出结构。该方案的的优点在于为通过拾放(pick-and-place)设备在基板上进行简单的安装做好准备。
本发明的另一个目的在于提供一种在基板上倾斜安装表面安装设备的有效方法。
这种目的通过将表面安装设备安装在基板上的方法来实现，这种方法包括：
提供一种支撑器件，这种支撑器件包括本体，该本体具有第一表面和第二表面，该第二表面相对于该第一表面倾斜，这种支撑器件还包括第一支撑器件导体，该第一支撑器件导体适合于在基板的第一基板导体与表面安装设备的第一电极之间形成电气接触，以及
以可选次序：
a)将该支撑器件应用在该基板上，其中支撑器件的第一表面朝向基板，第一支撑器件导体与第一基板导体接触，以及
b)将该表面安装设备应用在支撑器件的第二表面上，其中第一支撑器件导体与表面安装设备的第一电极接触，其中，通过热导粘合剂将第一支撑器件导体固定到基板的第一基板导体并固定到所述表面安装设备的第一电极。
这种方法的优点在于表面安装设备(SMD)由支撑器件支撑，且支撑器件还为SMD与基板之间的电气接触做好准备。这就使得SMD的安装快于现有技术。正如将会理解的那样，步骤a)可在步骤b)之前进行，或者，步骤b)可在步骤a)之前进行。这样，就可在将支撑器件应用在基板上之后或之前将表面安装设备应用于该支撑器件。这就使得根据实际情况下的条件选择进行步骤a)和步骤b)的最佳次序成为可能。
根据本发明的一个方面，在将支撑器件应用于基板上之前，其中表面安装设备应用在支撑器件上，将所述表面安装设备应用到支撑器件的第二表面。该方案的优点在于在许多情况下，首先将表面安装设备应用在支撑器件上以形成预制包然后用单工作操作将表面安装设备安装在基板上是有利的。
根据本发明的一个方面，用选自钎焊、焊接、用粘贴剂涂覆或胶合的方法将支撑器件固定到基板并固定到表面安装设备。该方案的优点在于钎焊、焊接和胶合为将支撑器件同时固定到基板上和SMD上并形成从基板到SMD的良好电气接触做好准备。
从下面的描述和所附的权利要求书就会明白本发明的其它实施例和优点。
附图说明
将参考附图对本发明进行详细描述，在这些图中：
图1是示出了根据本发明的一个实施例的支撑器件的透视图。
图2是沿图1中的II-II线截取的截面图。
图3是示出了安装在基板上的支撑器件的透视图。
图4是沿图3中的IV-IV线截取的截面图。
图5是示出了根据本发明的第二实施例的支撑器件的透视图。
图6是示出了根据本发明的第三实施例的支撑器件的截面图。
图7是示出了根据本发明的第四实施例的支撑器件的透视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一个实施例的支撑器件1的透视图。器件1具有本体2，本体2形成支撑器件1的芯并用隔离材料制成，优选这种隔离材料是技术陶瓷，如氧化铝(Al2O3)。本体2呈楔形并因此而具有第一表面3和第二表面4，第二表面4相对于第一表面3倾斜。楔形本体2的顶端5设有第一支撑器件导体6。优选导体6用具有高传导率的金属制成，如铜(Cu)、铝(Al)、金(Au)或银(Ag)。在楔形本体2的相对侧面即在楔形本体2的粗端7已设有第二支撑器件导体8。优选导体8也用具有高传导率的金属制成。本体2具有部分9，由于本体2用隔离材料制成，所以该部分9将第一导体6与第二导体8隔离。
可根据本领域公知的形成表面安装设备(SMD)如陶瓷电阻器的原理通过挤出氧化铝来形成本体2。然后通过适当的提供结构性的金属化工艺在本体2上形成第一导体6和第二导体8。这些工艺是公知的且包括如汽相淀积技术和电镀技术。可通过用保护层覆盖本体2的一部分、在金属化步骤之前通过如照相平版印刷术或通过在淀积期间使用荫罩来获得无金属涂层的部分9。
图2示出了支撑器件1的截面图。如图2所示，本体2形成一种芯，已将导体6、8应用于该芯上。图2清楚地示出了第一导体6“卷绕”在顶端5周围。因此，第一导体6在第一表面3开始、在顶端5改变方向并且在第二表面4上继续。图中还示出第二导体8在第一表面3开始、在本体2的粗端7的周围延伸并且在第二表面4上继续。这样，第一导体6和第二导体8就为第一表面3与第二表面4之间的电气接触做好准备。
如图2所示，第一表面3与第二表面4之间的角α约为20°。将会理解，根据用途，优选在约1°至89°的范围内选择角α。
图3示出了已将支撑器件1应用于以印刷电路板(PCB)形式的基板11的表面10时的情形。第一基板导体12和第二基板导体13设在基板11的表面10上。基板11具有部分14，部分14用隔离材料制成并将导体12、13相互隔离。以发光二极管(LED)15的形式的表面安装设备(SMD)支撑在器件1的第二表面4上。
图4示出了沿图3中的IV-IV线截取的支撑器件1、基板11和LED 15的截面图。截面图如图所4示，器件1的第一表面3朝向基板11的表面10。将器件1定位，以使第一基板导体12在第一表面3与第一支撑器件导体6接触。而且，第二基板导体13在第一表面3与第二支撑器件导体8接触。可通过焊接或钎焊、通过导电粘合剂如导电胶合剂或通过实现导体之间的电气接触的其它任何公知的方法来获得基板导体12、13与各自的支撑器件导体6、8之间的电气接触。
器件1的第二表面4支撑LED 15。LED 15设有第一电极16和第二电极17。第一电极16与第一支撑器件导体6接触，且第二电极17与第二支撑器件导体8接触。可通过焊接、钎焊、胶合或另一种公知的方法来获得电极16、17与各自的导体6、8之间的电气接触。已使LED 15的下部分18隔离以避免导体6、8在第二表面4短路。将会理解，第一电极16通过导体6与第一基板导体12接触。而且，第二电极17通过导体8与第二基板导体13接触。
箭头L示意性地示出了如何以与基板11的表面10所成的角β发射光。这样，将接着安装在基板11上的LED 15支撑在器件1上就会为LED 15相对于基板11的倾斜做好准备。同时，器件1会为基板11与LED 15之间的电气连接做好准备。这样就使安装和电气接触的提供同时进行。因此为LED 15在基板11上的有效安装做好了装备。
图5示出了根据本发明的第二实施例的支撑器件101。器件101具有楔形本体102，楔形本体102具有第一表面103和第二表面104，第二表面104相对于第一表面103倾斜。如图5所示，器件1具有第一支撑器件导体106，第一支撑器件导体106在本体102的第一侧面120从顶端105延伸到楔形本体102的粗端107。第二支撑器件导体108在楔形本体102的第二侧面121从顶端105延伸到楔形本体102的粗端107。如图5所示，部分109将两个导体106、108相互隔离。第一导体106与在基板111的表面110上形成的第一基板导体112接触，且第二导体108与在基板111上形成的第二基板导体113接触。LED 115根据类似于前面所描述的原理与导体106、108接触。因此，支撑器件1与支撑器件101之间的主要差异在于支撑器件导体的位置。
图6示出了根据本发明的第三实施例的支撑器件201。器件201具有楔形本体202，楔形本体202具有第一表面203和第二表面204，第二表面204相对于第一表面203倾斜。除了支撑SMD并将SMD与基板接触之外，器件201还有将热从SMD如LED传导至基板的目的。在高功率SMD如高功率LED的情形中，热的传输尤为重要，以避免SMD和/或支撑器件的损坏。为了实现这个目的，支撑器件201的本体202有一种金属芯220。金属芯220可以是一种铝芯。金属芯220由薄的隔离层21覆盖，例如，这种隔离层221可用氧化铝制成。薄的隔离层221将位于楔形本体202的顶端205的第一支撑器件导体206与位于楔形本体202的粗端207的第二支撑器件导体208隔离。金属芯220对从LED(未示出)到基板(未示出)传输热有效，该LED支撑在第二表面204，该基板位于该第一表面203。
图7示出了根据本发明的第四实施例的支撑器件301。支撑器件301具有非常类似于前面所描述的本体2的中心本体302。不过，本体302在第一侧面320设有突出结构322。这种结构322含有标记323，标记323含有关于支撑器件301和/或由支撑器件301支撑的SMD 315的信息。除了承载标记323之外，突出结构322还可由一种自动拾放设备夹紧。这种自动拾放设备是表面安装到PCB的设备领域中公知的，并用于将支撑器件301和SMD 315自动安装在基板311上。
设备托架324位于本体302的第二侧面321上。设备托架324支撑另外的SMD 325。如图7所示，第一支撑器件导体306和第二支撑器件导体308用于在基板311上形成SMD 315分别与第一基板导体312和第二基板导体313之间的电气接触。与设备托架324电气接触的第三基板导体326可与第二基板导体313一起向该另外的SMD 325提供电流。
将会理解，在所附的权利要求书的范围内，前面所描述的实施例可有多种变化形式。
前面已描述了第二表面4相对于第一表面3倾斜，且这两个表面3、4均为平面表面。将会理解，第一表面和第二表面可具有其它形状，且第二表面也可以其它方式相对于第一表面倾斜。例如，第二表面可以两个方向相对于第一表面倾斜。
正如前面所描述的那样，这种支撑器件支撑一个表面安装设备(SMD)。还可将支撑器件设计成在其第二表面上支撑几个SMD，例如，支撑SMD阵列或SMD组群。
前面的描述中描述了这种支撑器件可用于支撑不同类型的表面安装设备，包括发光二极管(LED)。这种支撑器件对这些LED尤其有用，因为所发射的光的方向通常是LED的重要特征。支撑器件有用的用途的示例是在为了将普通的焦点照明而将几个LED安装在印刷电路板上的不同位置时，例如将普通的焦点照明的原因在于将来自几个LED的光耦合到一个光学元件中，如透镜或镜。这种应用的示例是用在汽车用途中的大灯。
本发明可对其有用的另一种类型的SMD的示例是光电二极管。例如，在固态照明(SSL)模块中，可使用在反馈***中的光电二极管倾斜以指向某种方向，可按照这种方向进行可能的最佳测量。
除了支撑表面安装设备之外，还可将这种支撑器件设计用于支撑其它设备，如发光二极管的初级或次级光学装置。
前面所描述的支撑器件1、11、201和301中的每一种具有第一支撑器件导体和第二支撑器件导体。将会理解，还可形成仅具有第一支撑器件导体的支撑器件。在此情形中，将表面安装设备(SMD)的第二电极与基板接触的导体往往需要单独形成。而且，根据另一个实施例，例如，为了支撑SMD并用多于两个的触点接触SMD，如含有多于一个的(LED)模的包或带有几个触点的器件，或者为了在一个支撑器件上支撑和接触几个单独的SMD，还可形成带有三个或更多的支撑器件导体的支撑器件。
前面已描述了将支撑器件安装到基板并且将表面安装设备(SMD)安装在支撑器件上。不过，进行这些工作操作的次序并不重要。因此，可首先将支撑器件应用在基板上然后将表面安装设备应用在基板上的支撑器件上。还可首先将SMD安装在支撑器件上，然后将包括SMD和支撑器件的包定位于基板上。在许多情形中，优选后一种进行工作操作的次序，即首先将SMD安装在支撑器件上以形成预制包，因为需要在基板进行的工作操作较少。前面还指出在将SMD定位于第二表面上之前在本体上形成支撑器件导体。不过，还可首先将SMD安装在支撑器件的本体的第二表面上，然后形成第一支撑器件导体，以使该导体在形成时已与该SMD电气接触。
正如前面所提及的那样，可通过适当的技术陶瓷或另一种适当的材料的挤出来制成支撑器件的本体。对于更复杂的结构而言，还可通过其它公知的方法来形成这种本体，如注模、压制和机械加工等。
图6示出了金属芯用于改进热传输的实施例。除了将薄的铝层用于隔离之外，还可采用金属芯印刷电路板领域中公知的隔离技术。还可将具有高热导性的非金属材料如AlN用作芯材料。在采用非金属材料的情形中，可不要求使用隔离材料。
正如前面所提及的那样，优选可将表面安装设备(如发光二极管)焊接到、钎焊到、用粘贴剂涂覆到或胶合到支撑器件的第二表面上。在所有的情形中，优选固定方法提供良好的电气接触。因此，例如，可将导电粘贴剂或导电胶合剂用于将SMD固定到该第二表面并用于提供良好的电气接触。在认为支撑器件具有另外的将热从SMD传输到基板的功能的情况下，将支撑器件固定到基板并固定到SMD的方式应适合于这种目的。钎焊、用热导胶水胶合或通过热导粘贴剂的固定提供适当的通过支撑器件获得从SMD到基板的良好的热传输的方式。
在一些情形中，将子模适当的安装在支撑器件与SMD之间。这种子模可起到SMD的布线模式与这些支撑器件导体之间的适配器的作用。还可将这些支撑器件导体设计成具有一种模式，以使支撑器件本身起到SMD的布线模式与基板的布线模式之间的适配器的作用。
总之，适合于安装在基板11上并适合于用作用于表面安装设备15的支撑的支撑器件1包括本体2，本体2具有适合于安装在基板11上的第一表面3和适合于支撑表面安装设备15的第二表面4。第二表面4相对于第一表面3倾斜。支撑器件1还包括第一支撑器件导体6，第一支撑器件导体6适合于形成基板11的第一基板导体12与表面安装设备15的第一电极16之间的电气接触。
在以倾斜方式将表面安装设备15安装在基板11上的方法中，支撑器件1安装在基板11上，且表面安装设备15在支撑器件1上。

Claims (16)

1.一种支撑器件(1)，所述支撑器件适合于安装在基板(11)上并用作用于表面安装设备(15)的支撑，所述支撑器件(1)包括本体(2)，所述本体(2)具有适合于安装在所述基板(11)上的第一表面(3)和适合于支撑所述表面安装设备(15)的第二表面(4)，所述第二表面(4)相对于所述第一表面(3)倾斜，所述支撑器件(1)还包括第一支撑器件导体(6)，所述第一支撑器件导体(6)适合于在所述基板(11)的第一基板导体(12)与所述表面安装设备(15)的第一电极(16)之间形成电气接触，其中，通过热导粘合剂将第一支撑器件导体(6)固定到基板(11)的第一基板导体(12)并固定到所述表面安装设备(15)的第一电极(16)。
2.如权利要求1所述的支撑器件，其特征在于：所述热导粘合剂为胶水。
3.如权利要求1所述的支撑器件，其特征在于：所述热导粘合剂为粘贴剂。
4.如权利要求1所述的支撑器件，其特征在于：所述支撑器件(1)还包括第二支撑器件导体(8)，所述第二支撑器件导体(8)适合于在所述基板(11)的第二基板导体(13)与所述表面安装设备(15)的第二电极(17)之间形成电气接触，所述第二支撑器件导体(8)与所述第一支撑器件导体(6)隔离。
5.如权利要求4所述的支撑器件，其特征在于：所述本体(2)包括隔离部分(9)，所述隔离部分(9)将所述第一支撑器件导体(6)与所述第二支撑器件导体(8)隔离。
6.如权利要求5所述的支撑器件，其特征在于：所述隔离部分(9)用隔离材料制成，所述隔离材料形成芯(2)，所述支撑器件导体(6、8)已在所述芯(2)上形成。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的支撑器件，其特征在于：所述本体(2、102)包括陶瓷芯。
8.如权利要求1至5中的任一项所述的支撑器件，其特征在于：所述本体(202)包括金属芯(220)，所述金属芯(220)至少部分地由隔离层(221)覆盖，所述隔离层(221)将所述第一支撑器件导体(206)与所述金属芯(220)隔离。
9.如权利要求1至5中的任一项所述的支撑器件，其特征在于：所述第一支撑器件导体(6)通过结构性的金属化已形成在所述本体(2)上。
10.如权利要求1至5中的任一项所述的支撑器件，其特征在于：所述支撑器件(301)包括适合于由一种自动拾放设备夹紧的突出结构(322)。
11.一种印刷电路板，所述印刷电路板包括基板(11)、表面安装设备(15)和根据权利要求1至9中的任一项的支撑器件(1)，所述支撑器件(1)安装在所述基板(11)上，且所述支撑器件(1)的第一表面(3)朝向所述基板(11)，所述支撑器件(1)的第二表面(4)支撑所述表面安装设备(15)，所述第一支撑器件导体(6)在所述基板(11)的第一基板导体(12)与所述表面安装设备(15)的第一电极(16)之间形成电气接触。
12.一种将表面安装设备(15)安装在基板(11)上的方法，所述方法包括：
提供一种支撑器件(1)，所述支撑器件(1)包括本体(2)，所述本体(2)具有第一表面(3)和第二表面(4)，所述第二表面(4)相对于所述第一表面(3)倾斜，所述支撑器件(1)还包括第一支撑器件导体(6)，所述第一支撑器件导体(6)适合于在所述基板(11)的第一基板导体(12)与所述表面安装设备(15)的第一电极(16)之间形成电气接触，以及
将所述支撑器件(1)应用在所述基板(11)上，其中所述支撑器件(1)的所述第一表面(3)朝向所述基板(11)，所述第一支撑器件导体(6)与所述第一基板导体(12)接触，以及
将所述表面安装设备(15)应用在所述支撑器件(1)的所述第二表面(4)上，所述第一支撑器件导体(6)与所述表面安装设备(15)的所述第一电极(16)接触，其中，通过热导粘合剂将第一支撑器件导体(6)固定到基板(11)的第一基板导体(12)并固定到所述表面安装设备(15)的第一电极(16)。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：所述热导粘合剂为胶水。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于：所述热导粘合剂为粘贴剂。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于：在将所述支撑器件(1)应用于所述基板(11)上之前，其中所述表面安装设备(15)应用在所述支撑器件(1)上，将所述表面安装设备(15)应用到所述支撑器件(1)的所述第二表面(4)。
16.如权利要求12或15所述的方法，其特征在于：用选自钎焊、焊接、用粘贴剂涂覆或胶合的方法将所述支撑器件(1)固定到所述基板(11)并固定到所述表面安装设备(15)。
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