способ крепления электронных компонентов и электронное устройство с упругой опорой электронного компонента

Формула изобретения

1. Способ крепления электронного компонента (7,7'; 17) в электронном устройстве, содержащем печатную плату (4; 14) и конструктивный элемент (5; 15), закрывающий, по меньшей мере, часть печатной платы (4; 14), заключающийся в том, что устанавливают электронный компонент (7,7'; 17) на печатную плату (4; 14), прикладывают упруго-сжимаемый и амортизирующий материал (8,8'; 18) к конструктивному элементу (5; 15) на участке (22), который предназначен для того, чтобы закрывать компонент (7,7'; 17), осуществляют сборку печатной платы (4; 14) и конструктивного элемента (5; 15) таким образом, чтобы упругосжимаемый и амортизирующий материал (8,8'; 18) придавливал электронный компонент (7,7'; 17) в направлении к печатной плате (4; 14).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве упругосжимаемого и амортизирующего материала (8,8'; 18) используют силикон.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве упругосжимаемого и амортизирующего материала (8,8'; 18) используют термоэластопласт.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что упругосжимаемый и амортизирующий материал (8,8'; 18) является электропроводящим.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве конструктивного элемента используют электромагнитную экранирующую крышку (15), при этом упругосжимаемый и амортизирующий материал (18') прикладывают к внешней кромке (21) экранирующей крышки (15) на том шаге способа, когда осуществляют приложение упругосжимаемого и амортизирующего материала (8,8') к экранирующей крышке (15) на участке (22).

6. Электронное устройство, содержащее печатную плату (РСВ) (4; 14) и конструктивный элемент (5; 15), который закрывает, по меньшей мере, участок печатной платы (4; 14), где расположен электронный компонент (7,7'; 17), отличающееся тем, что упруго-сжимаемый и амортизирующий материал (8,8'; 18) размещен между конструктивным элементом (5; 15) и электронным компонентом (7,7'; 17) таким образом, что упруго-сжимаемый и амортизирующий материал (8,8'; 18) придавливает электронный компонент (7,7'; 17) в направлении к печатной плате (4; 14).

7. Электронное устройство по п.6, отличающееся тем, что упругосжимаемым и амортизирующим материалом (8,8'; 18) является силикон.

8. Электронное устройство по п.6, отличающееся тем, что упругосжимаемым и амортизирующим материалом (8,8'; 18) является термоэластопласт.

9. Электронное устройство по п.6, отличающееся тем, что упругосжимаемый и амортизирующий материал (8,8'; 18) является электропроводящим.

10. Электронное устройство по п.7, отличающееся тем, что упругосжимаемый и амортизирующий материал (8,8'; 18) является электропроводящим.

11. Электронное устройство по п.8, отличающееся тем, что упругосжимаемый и амортизирующий материал (8,8'; 18) является электропроводящим.

12. Электронное устройство по п.9, отличающееся тем, что конструктивным элементом является электромагнитная экранирующая крышка (15), при этом упругосжимаемый и амортизирующий материал (18, 18') контактирует с внешней кромкой (21) экранирующей крышки (15) и с экранирующей крышкой (15) на участке (22), который предназначен для того, чтобы закрывать компонент (17).

13. Электронное устройство по любому из пп.6-10, отличающееся тем, что электронным устройством является мобильная радиостанция, например мобильный телефон (1).

Описание изобретения к патенту

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу крепления электронного компонента в электронном устройстве, содержащем печатную плату (PCB) и конструктивный элемент, закрывающий, по меньшей мере, часть печатной платы. Изобретение также относится к электронному устройству.

Предшествующий уровень техники

Электронные компоненты, которые устанавливаются на печатной плате посредством запаивания, имеют основную проблему, заключающуюся в том, что в паяных соединениях могут возникать трещины вследствие динамической силы, прикладываемой к электронному устройству с печатной платой. Трещины оказывают влияние на нормальное функционирование электронного устройства, поскольку электрический контакт между электронным компонентом и печатной платой нарушается. Трещины обычно появляются, когда электронное устройство роняют, когда большая сила прикладывается к клавишам электронного устройства или когда клавиши нажимаются многократно, что приводит к усталостному разрушению.

Трещины возникают вследствие того, что печатная плата более эластичная, чем электронный компонент. Поэтому, когда внешняя сила прикладывается к электронному устройству, это часто вызывает небольшое прогибание печатной платы, что, в свою очередь, воздействует на паяные соединения между печатной платой и электронным компонентом. Проблема образования трещин возникает особенно для так называемых компонентов размера кристалла и, в частности, типа BGA (микросхема с контактной группой в виде матрицы шариков), которые припаиваются к печатной плате посредством множества шарообразных точек пайки на оборотной стороне компонента.

Помимо образования трещин в паяных соединениях прогибание печатной платы может также вызвать образование трещин в самом электронном компоненте, что также приводит к неисправности электронного компонента и, вследствие этого, электронного устройства.

Были использованы различные способы для того, чтобы избежать образования трещин в паяных соединениях. Один из них - это так называемое решение с "незаполнением", в котором предусматривается нанесение эпоксидного клея вокруг паяных соединений между печатной платой и электронным компонентом. Это решение в большинстве случаев обеспечивает решение проблемы, даже если образования трещин по-прежнему происходят. Недостатки решения с незаполнением заключаются в том, что оно достаточно дорого, печатная плата не может быть восстановлена впоследствии и применение эпоксидного материала нежелательно с экологической точки зрения.

Известен еще один способ, используемый для минимизации образования трещин в паяных соединениях, это так называемое решение с "переполнением", в котором большое количество термоплавкого клея помещают между электронным компонентом и конструктивным элементом, таким как экранирующая крышка или каркас, который закрывает электронные компоненты. Цель данного решения - создать жесткую конструкцию, состоящую из печатной платы, электронного компонента и конструктивного элемента. Такая жесткая конструкция обеспечивает изготовление печатной платы, менее поддающейся прогибанию при приложении внешней силы к электронному устройству. Недостатки этого решения заключаются в том, что либо термоплавкий клей соединяет конструктивный элемент и электронный компонент, что приводит к тому, что затрудняется последующий ремонт, либо имеется небольшой зазор между электронным компонентом и термоплавким клеем, т.е. компонент не полностью закрепляется затвердевшим термоплавким клеем.

Краткое изложение существа изобретения

Технической задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа крепления электронного компонента в электронном устройстве, содержащем печатную плату и конструктивную часть, такую как экранирующая крышка, закрывающая печатную плату, обеспечивающего получение изделия, в котором решены вышеописанные проблемы и в котором обеспечивается полное крепление электронного компонента к печатной плате, а также создание электронного устройства, в котором обеспечено надежное крепление электронного компонента.

Поставленная задача решена путем создания способа крепления электронных компонентов, который включает следующие этапы:

установку электронного компонента на печатную плату,

приложение упругосжимаемого и амортизирующего материала к конструктивному элементу на участке, который предназначен для того, чтобы закрыть компонент,

сборку печатной платы и конструктивного элемента таким образом, что упругосжимаемый и амортизирующий материал придавливает электронный компонент к печатной плате.

Поставленная задача решена также путем создания электронного устройства, в котором между конструктивным элементом и электронным компонентом размещен упругосжимаемый и амортизирующий материал таким образом, что упругосжимаемый и амортизирующий материал обеспечивает придавливание электронного компонента к печатной плате.

Способ и электронное устройство согласно изобретению позволяют обеспечить надежное крепление электронного компонента посредством упругосжимаемого и амортизирующего материала, который придавливает электронный компонент к печатной плате. При этом любая внешняя сила, прикладываемая к электронному устройству, например нажатие клавиши, будет до некоторой степени поглощаться упругосжимаемым и амортизирующим материалом, который оказывает меньшее давление на паяные соединения между электронным компонентом и печатной платой. Использование упругосжимаемого и амортизирующего материала в соответствии с изобретением привело к значительному уменьшению образования трещин в паяных соединениях компонентов микросхем, если к клавишам электронного устройства прикладывается большая сила, и если клавиши нажимаются многократно.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения упругосжимаемым и амортизирующим материалом служит силикон. Этот материал часто используется для изготовления прокладок на каркасах или других конструктивных частях в электронном устройстве, и поэтому он может быть использован для других частей каркасов или конструктивных элементов без существенных дополнительных затрат.

В качестве других подходящих материалов используются термоэластопласты, которые также могут быть применены к конструктивному элементу с небольшими затратами.

Упругосжимаемый и амортизирующий материал может быть электропроводящим, поэтому можно использовать упругосжимаемый и амортизирующий материал в качестве функциональной части электронного устройства.

Удобно, если конструктивным элементом является электромагнитная экранирующая крышка, при этом указанный упругосжимаемый и амортизирующий материал используется для внешней кромки экранирующей крышки за одну производственную операциею путем нанесения на участок, предназначенный для того, чтобы закрывать компонент. Это снижает производственные затраты по сравнению со способом, при котором два различных материала используются в качестве материала крепления края экранирующей крышки и материала крепления электронного компонента.

В предпочтительном варианте осуществления электронным устройством является мобильная радиостанция, например мобильный телефон.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительного варианта воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых

фиг. 1 изображает общий вид мобильного телефона в разобранном виде с печатной платой и внутренним каркасом, оснащенным средством крепления нескольких электронных компонентов на печатной плате, согласно изобретению;

фиг. 2 изображает поэтапно способ крепления электронного компонента на печатной плате согласно изобретению.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения

Мобильный телефон 1 (фиг. 1) содержит переднюю крышку 2, заднюю крышку 3, печатную плату 4, расположенную на передней крышке 1, внутренний каркас 5 и аккумулятор 6.

Печатная плата 4 содержит ряд электронных компонентов, часть из которых является компонентами размера кристалла 7, 7', например так называемого типа BGA. Эти типы электронных компонентов сильно подвержены образованию трещин в паяных соединениях между компонентом и печатной платой 4, когда внешняя сила прикладывается к клавишам мобильного телефона 1.

Внутренний каркас 5 может быть в форме экранирующей крышки, которая защищает электронные компоненты на печатной плате от электромагнитного излучения, либо может быть в форме конструктивной части мобильного телефона 1. Внутренний каркас 5 имеет такую структуру, в которой предусмотрены участки, предназначенные для того, чтобы закрывать компоненты размера кристалла 7, 7'. Согласно изобретению на этих участках расположен слой упругосжимаемого и амортизирующего материала 8, 8', чтобы обеспечивать противодавление на компоненты размера кристалла 7, 7', когда внутренний каркас 5 установлен на печатной плате 4. Внутренний каркас 5 может быть подключен к печатной плате 4 посредством любого традиционного способа, например посредством привинчивания, припаивания, приклеивания и т.д. Внутренний каркас 5 может также быть подсоединен к печатной плате 4 посредством плотного прикрепления к передней крышке 2 или задней крышке 6.

На фиг. 2 представлен поэтапный способ согласно настоящему изобретению крепления компонента 17 размера кристалла типа BGA на печатной плате 14 с помощью металлической экранирующей крышки 15. Способ в начальной стадии осуществляется параллельно, т.е. одновременно осуществляются установка компонента и подготовка экранирующей крышки.

На этапе установки компонента 17 размера кристалла этот компонент 17 оснащен матрицей шариковых выводов 19, устанавливаемой на печатной плате любым известным способом, например способом поверхностного монтажа. В этом процессе компонент 17 размера кристалла размещается на печатной плате 14 предпочтительно посредством манипулятора для захвата и установки деталей, затем печатная плата 14 нагревается, чтобы обеспечить паяные соединения между компонентом 17 размера кристалла и печатной платой 14 в каждом шариковом выводе для пайки в матрице шариковых выводов 19. Одновременно и другие электронные компоненты могут быть размещены на печатной плате 14 (не показаны).

Одновременно на этапе подготовки экранирующей крышки 15, которая имеет форму плоского открытого металлического ящика, крышку 15 снабжают упругосжимаемым и амортизирующим материалом, который в предпочтительном варианте осуществления является электропроводящим силиконовым материалом 18, 18', по наружной кромке или краю 21 и в области 22, которая предназначена для того, чтобы закрывать компонент 17 размера кристалла, когда экранирующая крышка 15 установлена на печатной плате 14. Электропроводящий силиконовый материал 18, 18' прикладывается в виде слоя, который обеспечивает полный контакт между кромкой 21 и печатной платой 14 в области компонента 17 размера кристалла, чтобы закрывать компонент 17 и чтобы обеспечивалось противодавление на компонент 17 электропроводящим силиконовым материалом 18, когда экранирующая крышка 15 переворачивается и компонуется на печатной плате 14 (фиг. 2).

Упругосжимаемый и амортизирующий материал может быть выбран из ряда материалов, которые имеют подходящие упругие свойства. Предпочтительным материалом является силиконовый материал, который может быть электропроводящим, либо это может быть обычный силикон, применяемый в процессе двойной формовки. Другими подходящими материалами могут быть термоэластопласты либо другой вид резины или резиноподобного материала.

Упругосжимаемый и амортизирующий материал может быть приложен к конструктивному элементу посредством любого удобного способа в зависимости от материала, который используется. Специалист в данной области техники может свободно выбрать соответствующий способ приложения после выбора материала.

Конструктивным элементом, к которому прикладывается упругосжимаемый и амортизирующий материал, может быть любая конструктивная или функциональная часть электронного устройства. Как описано выше со ссылкой на фиг. 1 и 2, элементом может быть внутренний каркас электронного устройства или экранирующая крышка, защищающая электронные компоненты от электромагнитного излучения. Элементом также может быть внешний футляр или крышка электронного устройства. Элемент, разумеется, может быть выполнен из любого подходящего материала, например металла или пластмассы.