NO327376B1

NO327376B1 - Device and method for mounting electronic component

Info

Publication number: NO327376B1
Application number: NO20074511A
Authority: NO
Inventors: Petter Muren
Original assignee: Tandberg Telecom As
Priority date: 2007-09-05
Filing date: 2007-09-05
Publication date: 2009-06-22
Also published as: NO20074511L

Abstract

For å sikre god innretting og posisjoneringsnøyaktighet i alle retninger (x, y, z) for en elektronisk komponent (30) som skal loddes til et kretskort (3 1) er en anordning (10) i samsvar med foreliggende oppfinnelse brukt. Anordningen (10) er utformet til å posisjonere ICen (30) i både x- og y-retning (sideveis, frem og tilbake), i rotasjon (t) og å holde ICen nede under loddeprosessen for å sikre at ICen forblir parallell med kretskortet før, under og etter loddeprosessen.In order to ensure good alignment and positioning accuracy in all directions (x, y, z) for an electronic component (30) to be soldered to a circuit board (3 1), a device (10) in accordance with the present invention is used. The device (10) is designed to position the IC (30) in both the x and y directions (laterally, back and forth), in rotation (t) and to hold the IC down during the soldering process to ensure that the IC remains parallel to the circuit board. before, during and after the soldering process.

Description

Teknisk område Technical area

Den foreliggende oppfinnelsen angår en anordning og fremgangsmåte for posisjonering og støtte av en elektronisk komponent på et kretskort under sammenstilling. The present invention relates to a device and method for positioning and supporting an electronic component on a circuit board during assembly.

Bakgrunn Background

Elektronisk utstyr utnytter vanligvis et kretskort (PCB - printed circuit board) for posisjonering og kobling av elektroniske komponenter, som integrerte kretser (IC). Vanligvis er plassering og lodding av ICene på kretskortet en automatisert prosess hvor roboter plukker komponenter fra et lager og plasserer dem i en forhåndsprogrammert posisjon på kretskortet. Kretskort for overflatemonterte komponenter har flate, vanligvis tynne, sølv- eller gullplatterte kopperpunkter uten hull, kalt loddepunkter (eng: solder pads), hvor komponenter plasseres. Loddepasta, som er en klebrig blanding av flussmiddel og små loddepartikler, påføres først alle loddepunktene. Etter initial plassering av alle komponentene beveges kretskortet gjennom et loddeområde hvor komponentene loddes til kretskortet. I loddeområdet er temperaturen høy nok til å smelte loddepartiklene i loddepastaen, noe som fester komponentpinnene til puten på kretskortet. Overflatespenningen til den smeltede loddingen hjelper til med å holde komponenten på plass, og dersom loddepunkt-geometrien er korrekt utformet vil overflatespenningen automatisk innrette komponentene på sine punkter. Electronic equipment usually uses a printed circuit board (PCB) for positioning and connecting electronic components, such as integrated circuits (IC). Typically, placing and soldering the ICs on the circuit board is an automated process where robots pick components from a warehouse and place them in a pre-programmed position on the circuit board. Circuit boards for surface-mounted components have flat, usually thin, silver- or gold-plated copper points without holes, called solder pads, where components are placed. Solder paste, which is a sticky mixture of flux and small solder particles, is first applied to all the solder points. After initial placement of all the components, the circuit board is moved through a soldering area where the components are soldered to the circuit board. In the solder area, the temperature is high enough to melt the solder particles in the solder paste, which attaches the component pins to the pad on the circuit board. The surface tension of the molten solder helps to hold the component in place, and if the solder point geometry is correctly designed, the surface tension will automatically align the components at their points.

Enkelte komponenter (f.eks. optiske sensorer) må posisjoneres svært nøyaktig i forhold til kretskortet eller til et objekt (f.eks. optisk linse) som deretter vil bli posisjonert foran komponenten. F.eks. skal en bildesensor og en tilhørende optisk linse monteres direkte på kretskortet. Kretskortet har monteringshull for den optiske linsen. Dersom sensoren ikke er innrettet korrekt i forhold til monteringshullene i kretskortet (og dermed den optiske linsen) vil bildekvaliteten fra sensoren være mindre enn optimal, og tidskrevende justeringer kan være nødvendig. På grunn av de svært små størrelsene og pinnemellomrommet til overflatemonterte anordninger (SMD - surface mounted devices) er manuell håndtering og reparasjon på komponentnivå ekstremt vanskelig, og ofte uøkonomisk. Certain components (e.g. optical sensors) must be positioned very precisely in relation to the circuit board or to an object (e.g. optical lens) which will then be positioned in front of the component. E.g. an image sensor and an associated optical lens must be mounted directly on the circuit board. The circuit board has mounting holes for the optical lens. If the sensor is not aligned correctly in relation to the mounting holes in the circuit board (and thus the optical lens), the image quality from the sensor will be less than optimal, and time-consuming adjustments may be necessary. Due to the very small sizes and pin spacing of surface mounted devices (SMD), manual handling and repair at the component level is extremely difficult, and often uneconomical.

Ved plassering av IC-komponenter på kretskort og under etterfølgende loddeprosess er det mulig at IC-komponenter beveger seg ut av sin tilsiktede posisjon. Selv dersom ICen er limt til kretskortet når den plasseres på kretskortet er det mulig å få feilplassering i flere retninger. Som vist i fig. IA og IB kan ICen posisjoneres litt vekk fra målet i både x- og y-retning likesom i rotasjonsretning (prikket linje 34 i fig. IA og IB illustrerer den perfekte posisjonen for komponentpinnene). I tillegg til dette er det mulig at lodding samles under nålene eller loddepunktene på ICen og forårsaker at den blir løftet i z-retning (oppover), som vist i fig. 1C. ICen kan likeså bli løftet mer i én ende enn i en annen ende, noe som fører til at sensoren blir hellende. For de fleste ICer, f.eks. mikroprosessorer og minnebrikker, vil ikke en slik feil innretting forårsake degradering av ytelsen til ICen så lenge komponentpinnene har tilstrekkelig kontakt med den tilhørende korrekte loddepunktet. Imidlertid vil slik feil innretting resultere i flere problemer i optiske sensorsystemer. F.eks. i systemer hvor en optisk sensor og en optisk linse skal kobles til samme kretskort vil den minste feilinnretting av bildesensoren forårsake betydelig bildeforverring. F.eks. dersom den optiske sensoren tiltes i forhold til PCB'en, vil deler av den optiske sensoren være utenfor fokusplanet til linsen. When placing IC components on circuit boards and during the subsequent soldering process, it is possible for IC components to move out of their intended position. Even if the IC is glued to the circuit board when it is placed on the circuit board, it is possible to get incorrect placement in several directions. As shown in fig. IA and IB, the IC can be positioned slightly away from the target in both the x and y directions as well as in the direction of rotation (dotted line 34 in fig. IA and IB illustrates the perfect position for the component pins). In addition to this, it is possible for solder to collect under the pins or solder points on the IC and cause it to be lifted in the z-direction (up), as shown in fig. 1C. The IC can also be lifted more at one end than at the other end, which causes the sensor to tilt. For most ICs, e.g. microprocessors and memory chips, such misalignment will not cause degradation of the performance of the IC as long as the component pins have sufficient contact with the corresponding correct solder point. However, such misalignment will result in several problems in optical sensor systems. E.g. in systems where an optical sensor and an optical lens are to be connected to the same circuit board, the slightest misalignment of the image sensor will cause significant image deterioration. E.g. if the optical sensor is tilted in relation to the PCB, parts of the optical sensor will be outside the focal plane of the lens.

En måte å overkomme dette problemet på er å lage arrangementene slik at opplinjeringen eller festingen av optikken skjer direkte til sensoren og ikke til kretskortet. Imidlertid er denne måten å håndtere innrettingsproblemene på både kostbart og komplisert. One way to overcome this problem is to make the arrangements so that the alignment or attachment of the optics takes place directly to the sensor and not to the circuit board. However, this way of handling the alignment problems is both expensive and complicated.

Det er flere eksempler på ulike loddeanordninger for konnektorer, brytere og ulike elektriske anordninger, men svært få av disse anordningene er ment for elektroniske komponenter montert på et kretskort. There are several examples of various soldering devices for connectors, switches and various electrical devices, but very few of these devices are intended for electronic components mounted on a circuit board.

En anordning ment for å hindre komponenter med pinner som går gjennom kretskortet fra å bli løftet opp i løpet av loddeprosessen er vist i den japanske patentsøknaden JP-2002261433. Denne anordningen har ikke noen midler for føring eller justering av posisjonen til komponenten og kan kun brukes for komponenter med pinner som går gjennom kretskortet. A device intended to prevent components with pins passing through the circuit board from being lifted up during the soldering process is shown in Japanese patent application JP-2002261433. This device has no means of guiding or adjusting the position of the component and can only be used for components with pins that pass through the circuit board.

En annen japansk publikasjon JP-3038089 (JP 3-38089A) beskriver en anordning i form av en ramme som skal plasseres rundt en IC. Denne løsningen er ment for overflatemonterte komponenter og holder ICen på plass i horisontalplanet under lodding. Imidlertid kan ikke loddeanordningen som er beskrevet her sikre den vertikale posisjonen, og er ikke konstruert til å føre ICen til sin korrekte posisjon. I motsetning til dette er hulrommet til anordningen større enn ICen, og det ser ut som anordningen må bli montert på en manuell måte på kretskortet. Another Japanese publication JP-3038089 (JP 3-38089A) describes a device in the form of a frame to be placed around an IC. This solution is intended for surface-mounted components and holds the IC in place in the horizontal plane during soldering. However, the soldering device described here cannot ensure the vertical position, and is not designed to guide the IC to its correct position. In contrast, the cavity of the device is larger than the IC, and it appears that the device must be manually mounted on the circuit board.

Loddeanordningen i JP-10084183 er plassert over en overflatemontert IC. Imidlertid er denne kun ment for maskering av rommet mellom beina til ICen under lodding for å hindre at loddebroer bygges opp mellom komponentbeina. The soldering device in JP-10084183 is placed over a surface-mounted IC. However, this is only intended for masking the space between the legs of the IC during soldering to prevent solder bridges from building up between the component legs.

Den japanske publikasjonen JP-6334325 viser hvordan en føringspinne på ICen og en tilsvarende hellende del på kretskortet kan anvendes til å posisjonere ICen på kretskortet. The Japanese publication JP-6334325 shows how a guide pin on the IC and a corresponding inclined part on the circuit board can be used to position the IC on the circuit board.

Sammendrag av oppfinnelsen Summary of the invention

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en anordning og en fremgangsmåte som brukes ved sammenstilling av en elektronisk komponent på et kretskort, og som løser minst ett av de ovenfor nevnte problemer med kjent teknikk. It is an aim of the present invention to provide a device and a method which is used when assembling an electronic component on a circuit board, and which solves at least one of the above-mentioned problems with known technology.

Nærmere bestemt omfatter den foreliggende oppfinnelsen en anordning for innretting og støtting av en elektronisk komponent på et kretskort (PCB) under sammenstilling, og hvor anordningen omfatter: en ramme med en åpning, hvor åpningen har en størrelse og form tilsvarende til minst deler av den elektroniske komponenten, et sett av føringsorganer tilknyttet rammen, konfigurert til å føre minst deler av den elektroniske komponenten inn i åpningen, et sett monteringsbein tilknyttet rammen, konfigurert til å gripe inn med et sett av hull i kretskortet og låse seg til kretskortet, og hvor anordningen er karakterisert ved at den videre omfatter: ett eller flere holdeorgan for samvirking med en toppoverflate på den elektroniske komponenten. More specifically, the present invention comprises a device for aligning and supporting an electronic component on a circuit board (PCB) during assembly, and where the device comprises: a frame with an opening, where the opening has a size and shape corresponding to at least parts of the electronic the component, a set of guides associated with the frame, configured to guide at least parts of the electronic component into the opening, a set of mounting legs associated with the frame, configured to engage with a set of holes in the circuit board and lock to the circuit board, and wherein the device is characterized in that it further comprises: one or more holding means for interaction with a top surface of the electronic component.

Videre omfatter den foreliggende oppfinnelsen en fremgangsmåte for å fremstille en elektronisk anordning, og hvor fremgangsmåten omfatter trinnene: Furthermore, the present invention comprises a method for manufacturing an electronic device, and where the method comprises the steps:

å tilveiebringe et kretskort omfattende et sett av monteringshull, providing a circuit board comprising a set of mounting holes,

å tilveiebringe en elektronisk komponent som skal monteres på kretskortet og forsyne komponenten til kretskortet, to provide an electronic component to be mounted on the circuit board and supply the component to the circuit board,

å tilveiebringe en anordning for innretting og støtting av den elektroniske komponentene på kretskortet, hvor anordningen omfatter en åpning, hvor åpningen har en størrelse og form tilsvarende minst deler av den elektroniske komponenten, to provide a device for aligning and supporting the electronic components on the circuit board, where the device includes an opening, where the opening has a size and shape corresponding to at least parts of the electronic component,

å føre minst deler av den elektroniske komponenten inn i åpningen ved hjelp av et sett føringsorgan tilknyttet en ramme, to lead at least parts of the electronic component into the opening by means of a set of guide means associated with a frame,

å inngripe settet føringsorganer tilknyttet rammen med et sett av hull i kretskortet for låsing til kretskortet, og hvor fremgangsmåten er karakterisert ved at den omfatter følgende trinn: å montere komponenten til kretskortet ved hjelp av anordningen, hvor anordningen omfatter ett eller flere holdeorgan for å samvirke med en toppoverflate på den elektroniske komponenten. to engage the set of guide means associated with the frame with a set of holes in the circuit board for locking to the circuit board, and where the method is characterized in that it comprises the following steps: mounting the component to the circuit board by means of the device, where the device comprises one or more holding means to cooperate with a top surface of the electronic component.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er definert i de uselvstendige kravene. Further features of the invention are defined in the independent claims.

Kort beskrivelse av tegninger Brief description of drawings

For å gjøre oppfinnelsen enklere å forstå vil diskusjonen nedenfor henvise til de vedlagte tegninger. Fig. 1A-1C er en skjematisk tegning av en elektronisk komponent som er feilinnrettet i forhold til sin optimale posisjon; Fig. 2 er en skjematisk tegning av en anordning i samsvar med én utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen og deler av et kretskort: Fig. 3 A er en skjematisk tegning ovenfra av en anordning i samsvar med én utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen: Fig. 3B er en skjematisk tegning nedenfra av en anordning i samsvar med én utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen, og Fig. 4-6 illustrerer andre utførelsesformer av en anordning i samsvar med foreliggende oppfinnelse. To make the invention easier to understand, the discussion below will refer to the attached drawings. Figs. 1A-1C are schematic drawings of an electronic component that is misaligned relative to its optimal position; Fig. 2 is a schematic drawing of a device in accordance with one embodiment of the present invention and parts of a circuit board: Fig. 3 A is a schematic drawing from above of a device in accordance with one embodiment of the present invention: Fig. 3B is a schematic drawing from below of a device in accordance with one embodiment of the present invention, and Figs. 4-6 illustrate other embodiments of a device in accordance with the present invention.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen Detailed description of the invention

I det følgende vil den foreliggende oppfinnelsen bli diskutert ved å beskrive en foretrukket utførelsesform og ved å henvise til de vedlagte tegninger. Imidlertid vil fagpersoner på området realisere andre anvendelser og modifikasjoner innenfor rammen av oppfinnelsen som definert i de vedlagte selvstendige patentkrav. In the following, the present invention will be discussed by describing a preferred embodiment and by referring to the attached drawings. However, professionals in the field will realize other applications and modifications within the scope of the invention as defined in the attached independent patent claims.

Den foreliggende oppfinnelsen omfatter både en fremgangsmåte og midler (en loddeanordning) for korrekt posisjonering og støtte under lodding, av en IC eller liknende elektronisk komponent til et kretskort (PCB). The present invention includes both a method and means (a soldering device) for correct positioning and support during soldering, of an IC or similar electronic component to a circuit board (PCB).

Som nevnt ovenfor, når elektroniske komponenter skal loddes til et kretskort er det en risiko for at komponentene feilinnrettes med tanke på sin optimale posisjon under plassering på kretskortet eller under loddeprosessen. Feil innrettingen behøver ikke være problematisk for elektronisk tilkobling mellom komponentbeina og loddepunktene, men for bestemte komponenter (slik som bildesensorer) kan feilinnrettingen forårsake alvorlige problemer. Derfor, for å kunne sikre god innretting og posisjonsnøyaktighet i alle retninger (x, y, z) for en elektronisk komponent 30 som skal loddes til et kretskort 31, er en anordning 10 i samsvar med foreliggende oppfinnelse brukt, som vist i fig. 2. Anordningen 10 er utformet til å posisjonere ICen 30 i både x- og y-retningene (sideveis, frem og tilbake), i rotasjon t, og holde ICen nede under loddeprosessen for å være sikker på at ICen forblir parallell med kretskortet før, under og etter loddeprosessen. As mentioned above, when electronic components are to be soldered to a circuit board, there is a risk that the components are misaligned with regard to their optimal position during placement on the circuit board or during the soldering process. The misalignment need not be problematic for electronic connection between the component legs and the solder points, but for certain components (such as image sensors) the misalignment can cause serious problems. Therefore, in order to ensure good alignment and positional accuracy in all directions (x, y, z) for an electronic component 30 to be soldered to a circuit board 31, a device 10 in accordance with the present invention is used, as shown in fig. 2. The device 10 is designed to position the IC 30 in both the x and y directions (sideways, back and forth), in rotation t, and hold the IC down during the soldering process to ensure that the IC remains parallel to the circuit board before, during and after the soldering process.

I den detaljerte beskrivelsen som følger av den foreliggende oppfinnelsen, henviser uttrykket "komponentbein" til den delen av den metalliske lederen hos en elektrisk eller elektronisk komponent som festes til kretskortet, dvs. komponentlederne, beina, terminalene, hakene, etc. Uttrykket "punkt" (pad) som brukt her henviser til den delen av det metalliske mønsteret på kretskortet hvortil beina skal festes. In the detailed description that follows of the present invention, the term "component leg" refers to the part of the metallic conductor of an electrical or electronic component that attaches to the circuit board, i.e. the component leads, legs, terminals, tabs, etc. The term "point" (pad) as used here refers to the part of the metallic pattern on the circuit board to which the legs are to be attached.

Fig. 3A og 3B viser en innrettingsanordning ovenfra og nedenfra i samsvar med en eksemplarisk utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, også som vist i fig. 4. Anordningen omfatter en ramme 13, et sentralt legeme 11, et sett monteringsbein 14 og ett eller et sett av støttestrukturer 12 som kobler det sentrale legemet 11 til rammen 13. Figs. 3A and 3B show an alignment device from above and from below in accordance with an exemplary embodiment of the present invention, also as shown in fig. 4. The device comprises a frame 13, a central body 11, a set of mounting legs 14 and one or a set of support structures 12 which connect the central body 11 to the frame 13.

Rammen har en åpning, begrenset av de vertikale indre overflatene 19 av rammen, med en størrelse og form tilsvarende minst en del av den elektroniske komponenten som skal festes til kretskortet. Med andre ord er den indre omkretsen til rammen 13 The frame has an opening, limited by the vertical inner surfaces 19 of the frame, with a size and shape corresponding to at least part of the electronic component to be attached to the circuit board. In other words, the inner circumference of the frame is 13

i det vesentlige lik den ytre omkretsen til minst deler av komponenten som skal innrettes av anordningen, og har i det vesentlige samme form. I det vesentlige betyr at når anordningen utformes for en spesifikk komponent må det tas i betraktning at komponenten kan ha små avvik i størrelse og form siden det er nesten umulig å masseprodusere komponenter som er 100 % identiske. Imidlertid må åpningen i rammen (eller den indre omkretsen av rammen) være så tett som mulig når den festes rundt komponenten, eller deler av komponenten). substantially equal to the outer circumference of at least parts of the component to be accommodated by the device, and having substantially the same shape. Essentially, this means that when the device is designed for a specific component, it must be taken into account that the component may have small deviations in size and shape since it is almost impossible to mass produce components that are 100% identical. However, the opening in the frame (or the inner perimeter of the frame) must be as tight as possible when it is attached around the component, or parts of the component).

Et sett føringsorganer er tilknyttet rammen for å føre en komponent, eller minst deler av komponenten, inn i åpningen av rammen 13. A set of guide means is connected to the frame to guide a component, or at least parts of the component, into the opening of the frame 13.

I samsvar med én eksemplarisk utførelsesform av foreliggende oppfinnelse stikker et sett av føringstunger 18 frem fra bunnen av rammen. Føringstungene 18 er skrå, og danner en helling fra den vertikale indre overflaten 19. Denne utførelsesformen hindrer fremskytende deler av komponenten (f.eks. komponentbeina) fra å hindre eller forstyrre rammen ved innretting. In accordance with one exemplary embodiment of the present invention, a set of guide tongues 18 project from the bottom of the frame. The guide tongues 18 are inclined, forming a slope from the vertical inner surface 19. This embodiment prevents protruding parts of the component (eg the component legs) from obstructing or interfering with the frame during alignment.

I en annen eksemplarisk utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen er rammen i seg selv skrå, og danner en hellende nedre del 22 (henvist til som føringsorgan) hos rammen for føring av komponenten, eller deler av komponenten inn i åpningen 19 av rammen. In another exemplary embodiment of the present invention, the frame itself is inclined, and forms an inclined lower part 22 (referred to as guide means) of the frame for guiding the component, or parts of the component, into the opening 19 of the frame.

Anordningen omfatter et sett av monteringsbein 14 festet til eller som er en del av rammen 13. Monteringsbeina er utformet for å gripe inn med tilsvarende sett av hull 32 i kretskortet, og låses til kretskortet. The device comprises a set of mounting legs 14 attached to or which are part of the frame 13. The mounting legs are designed to engage with a corresponding set of holes 32 in the circuit board, and are locked to the circuit board.

I samsvar med én utførelsesform av foreliggende oppfinnelse omfatter monteringsbeina en fleksibel arm 16 med pigger 15, slik at når beina skyves gjennom tilsvarende sett av hull vil piggene gripe inn med kretskortet og låse anordningen til kretskortet 31. Fjerning av anordningen krever påføring av et trykk til beina, manuelt eller ved hjelp av et verktøy, for å hindre piggene fra å gripe inn med kretskortet. Det skal bemerkes at enhver type av delvis permanent type eller hurtig frigivelsestype av låsepinnen kan brukes med den foreliggende oppfinnelsen. In accordance with one embodiment of the present invention, the mounting legs comprise a flexible arm 16 with spikes 15, so that when the legs are pushed through corresponding sets of holes, the spikes will engage with the circuit board and lock the device to the circuit board 31. Removal of the device requires applying a pressure to legs, manually or using a tool, to prevent the spikes from engaging the circuit board. It should be noted that any type of semi-permanent type or quick release type of locking pin may be used with the present invention.

Videre kan beina eller hullene være så vidt skrå for å lette innføringen (eller føringen) av beina inn i hullene. Videre kan anordningen omfatte én eller flere holdeorgan(er) for forsiktig pressing av den elektroniske komponenten nedover på kretskortet, holde den parallell til kretskortet og å hindre komponenten eller deler av komponenten fra å bli løftet under lodding. For å sikre en korrekt festing av anordningen til kretskortet og på samme tid å tilveiebringe et forsiktig press på den elektroniske komponenten er holdeorganene minst delvis elastisk ettergivende under returkraften fra den elektroniske komponenten når den presses ned på denne. Holdeorganene vil typisk samvirke med toppoverflaten til komponenten, eller deler av toppoverflaten. Furthermore, the legs or the holes can be slightly inclined to facilitate the introduction (or guiding) of the legs into the holes. Furthermore, the device may comprise one or more holding member(s) for gently pressing the electronic component down onto the circuit board, holding it parallel to the circuit board and preventing the component or parts of the component from being lifted during soldering. In order to ensure a correct attachment of the device to the circuit board and at the same time to provide a gentle pressure on the electronic component, the holding members are at least partially elastically yielding under the return force from the electronic component when it is pressed down on it. The holding members will typically cooperate with the top surface of the component, or parts of the top surface.

I samsvar med en eksemplarisk utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen er holdeorganene et sett av fleksible holdearmer 20 som strekker seg i det vesentlige horisontalt fra den nedre delen av det sentrale organet 11. Holdearmene 20 omfatter kontaktorganer 21 i området til armenes distale ender, og skyter frem nedover. Det sentrale organet og dettes holdearmer er utformet slik at holdearmene og/eller kontaktorganene er minst delvis elastisk ettergivende under returkraften ved inngrep med komponent. Med andre ord, når anordningen skyves nedover med en komponent danner karakteristikkene til de fleksible holdearmene 20 og/eller kontaktorganene 21 en fjærlignende virkning på komponenten, som tvinger den mot kretskortet. In accordance with an exemplary embodiment of the present invention, the holding means are a set of flexible holding arms 20 which extend substantially horizontally from the lower part of the central member 11. The holding arms 20 comprise contact means 21 in the region of the distal ends of the arms, and project forward downwards. The central member and its holding arms are designed so that the holding arms and/or contact members are at least partially elastically yielding under the return force when engaging with a component. In other words, when the device is pushed downwards with a component, the characteristics of the flexible holding arms 20 and/or the contact members 21 form a spring-like effect on the component, which forces it against the circuit board.

I samsvar med en annen eksemplarisk utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er holdeorganene et sett av fleksible holdearmer 20, som strekker seg i det vesentlige horisontalt fra rammen, som vist i fig. 4. Holdearmene 20 omfatter kontaktorganer 21 i området til armenes distale ender, og stikker nedover. Holdearmene og kontaktorganene har samme karakteristikker som beskrevet i den tidligere utførelsesformen. In accordance with another exemplary embodiment of the present invention, the holding means are a set of flexible holding arms 20, which extend substantially horizontally from the frame, as shown in FIG. 4. The holding arms 20 comprise contact members 21 in the area of the distal ends of the arms, and project downwards. The holding arms and contact members have the same characteristics as described in the previous embodiment.

I enda en eksemplarisk utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, er holdeorganene en fjær 23, eller et fjærliknende objekt tilknyttet med det sentrale organet 11, som vist i fig. 5. In yet another exemplary embodiment of the present invention, the holding members are a spring 23, or a spring-like object associated with the central member 11, as shown in fig. 5.

Det sentrale legemet 11 er stivt forankret til rammen 13 ved én eller et sett av støtteorgan 12. Videre har det sentrale legemet en vesentlig flat toppoverflate. De fleste plukke- og plasseringsmaskiner for elektroniske komponenter har plasseringshoder omfattende en dyse for holding av en komponent på plass ved hjelp av sugekrefter. Den i det vesentlige flate toppoverflaten til det sentrale organet II tilveiebringer kompatibilitet med tradisjonelle plukkings- og plasseringsmaskiner. The central body 11 is rigidly anchored to the frame 13 by one or a set of support means 12. Furthermore, the central body has a substantially flat top surface. Most pick and place machines for electronic components have placement heads comprising a nozzle for holding a component in place using suction. The substantially flat top surface of the central member II provides compatibility with traditional pick and place machines.

I enda en alternativ utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen tjener det sentrale organet 11 som holdeorgan 20 og et sett kontaktorganer er fremskytende nedover fra bunnen av det sentrale organet, som vist i fig. 6.1 samsvar med denne utførelsesformen er støtteorganene 12 fleksible for å tilveiebringe den elastiske ettergivenheten til holdeorganet. Siden det sentrale organet ikke er stivt forankret i rammen, vil denne utførelsesformen kreve en manuell installering eller en dedikert plukke- og plasseringsmaskin. In yet another alternative embodiment of the present invention, the central member 11 serves as a holding member 20 and a set of contact members project downwards from the bottom of the central member, as shown in fig. 6.1 according to this embodiment, the support members 12 are flexible to provide the elastic compliance of the holding member. Since the central body is not rigidly anchored to the frame, this embodiment would require manual installation or a dedicated pick and place machine.

Det henvises tilbake til fig. 2, hvor en robot (plukke- og plasseringsmaskin) under sammenstilling av et kretskort vil plukke en IC eller en annen elektronisk komponent 30 (f.eks. en optisk sensor) fra en mater og plassere den på kretskortet 31. Roboten er programmert til å plassere komponenten i den korrekte posisjonen slik at komponentbeina 33 er opplinjert med loddepunktene (ikke vist) på kretskortet 31. Typisk vil disse loddepunktene være dekket med en loddepasta, en klebrig blanding av flussmiddel og små loddepartikler, før plassering av komponenten. Når kretskortet senere varmes opp vil loddepartiklene i pastaen smelte og feste komponentbeina til puten på kretskortet. Reference is made back to fig. 2, where a robot (pick and place machine) during circuit board assembly will pick an IC or other electronic component 30 (e.g. an optical sensor) from a feeder and place it on the circuit board 31. The robot is programmed to place the component in the correct position so that the component legs 33 are aligned with the solder points (not shown) on the circuit board 31. Typically, these solder points will be covered with a solder paste, a sticky mixture of flux and small solder particles, before placing the component. When the circuit board is later heated, the solder particles in the paste will melt and attach the component legs to the pad on the circuit board.

Kretskortet 31 kan ha førings/monteringshull 32 i nærheten av den elektriske komponenten 30 (med andre ord i nærheten av loddepunktene for den elektriske komponenten), som senere vil bli brukt til å montere et objekt (ikke vist) foran ICen, f.eks. en optisk linse. Siden disse hullene 32 bestemmer den endelige posisjonen til objektet som skal monteres, og siden den relative posisjonen mellom de elektriske komponentene 30 og objektet er vesentlig, anvendes de samme monteringshullene 32 som førings/monteringshuller for anordningen 10. 1 samsvar med en annen utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen lages dedikerte førings/monteringshull for anordningen 10. Når ICen 30 plasseres på kretskortet 31 er det mulig og sannsynlig at det ikke er 100 % korrekt innrettet med tanke på monteringshullene 32. ICen 30 kan ha blitt feilplassert så vidt sideveis (x-retning) eller frem og tilbake (y-retning). Det kan også være så vidt rotert, plassert ved en feil vinkel i horisontalplanet. The circuit board 31 may have guide/mounting holes 32 near the electrical component 30 (in other words near the soldering points of the electrical component), which will later be used to mount an object (not shown) in front of the IC, e.g. an optical lens. Since these holes 32 determine the final position of the object to be mounted, and since the relative position between the electrical components 30 and the object is essential, the same mounting holes 32 are used as guide/mounting holes for the device 10. 1 according to another embodiment of the present invention, dedicated guide/mounting holes are made for the device 10. When the IC 30 is placed on the circuit board 31 it is possible and likely that it is not 100% correctly aligned with regard to the mounting holes 32. The IC 30 may have been misplaced as far as sideways (x direction ) or back and forth (y direction). It may also be slightly rotated, positioned at an incorrect angle in the horizontal plane.

Etter at ICen er plassert på kretskortet vil derfor roboten plukke opp anordningen 10 fra en mater og plassere den over ICen. Når roboten presser anordningen nedover mot kretskortet 31 vil monteringsbeina 14 (eller deler av monteringsbeina, slik som de fleksible armene 16) på anordningen entre monteringshullene 32 i kretskortet 31. Hullene 32 tjener nå som føringshull for anordningen. Tuppene hos monteringsbeina 14 kan ha en konisk form for å lett bli stand til å entre hullet 32 selv om nøyaktigheten til roboten ikke er perfekt. Etter at tuppen av monteringsbeina 14 har entret monteringshullene 32 presses anordningen 10 ytterligere nedover. Dersom ICen nå ikke er korrekt posisjonert på kretskortet 31 i kantene vil i de minste deler av ICen 30 komme i kontakt med komponentens føringsorgan 18 hos rammen 13. Når anordningen 10 presses ytterligere nedover mot kretskortet 31 vil føringsorganene 18 bevege ICen 30 til korrekt posisjon. Rett før anordningen er på plass vil kantene av minst deler av ICen ha passert føringsorganene 18 og entre delen av rammen som har mer eller mindre vertikale kanter 19 (også henvist til som åpninger i rammen). Tuppen av hjørnebeina 14 har mindre haker (eller kroker) 15 på siden, og deler av hjørnebeina kan ha blitt kuttet for å gjøre det lettere for bena å bøye seg (eller spenne seg) litt, noe som gir rom for at hakene 15 passerer ned gjennom hullene 32. Når anordningen 10 er i sin endelige posisjon helt skjøvet ned på kretskortet 31, vil hakene 15 komme ut av hullene på den andre siden av kretskortet 31 og låse anordningen 10 til kretskortet 31. After the IC has been placed on the circuit board, the robot will therefore pick up the device 10 from a feeder and place it over the IC. When the robot presses the device downwards towards the circuit board 31, the mounting legs 14 (or parts of the mounting legs, such as the flexible arms 16) on the device enter the mounting holes 32 in the circuit board 31. The holes 32 now serve as guide holes for the device. The tips of the mounting legs 14 may have a conical shape to easily be able to enter the hole 32 even if the accuracy of the robot is not perfect. After the tip of the mounting legs 14 has entered the mounting holes 32, the device 10 is pressed further down. If the IC is now not correctly positioned on the circuit board 31 at the edges, the smallest parts of the IC 30 will come into contact with the component's guide member 18 at the frame 13. When the device 10 is pressed further down towards the circuit board 31, the guide members 18 will move the IC 30 to the correct position. Just before the device is in place, the edges of at least parts of the IC will have passed the guide members 18 and entered the part of the frame that has more or less vertical edges 19 (also referred to as openings in the frame). The tips of the corner legs 14 have smaller notches (or hooks) 15 on the side, and parts of the corner legs may have been cut to make it easier for the legs to bend (or buckle) slightly, allowing the notches 15 to pass down through the holes 32. When the device 10 is in its final position fully pushed down on the circuit board 31, the hooks 15 will come out of the holes on the other side of the circuit board 31 and lock the device 10 to the circuit board 31.

Ettersom anordningen er i ferd med å bli skjøvet til sin endelige posisjon vil det elastisk ettergivende holdeorganet og deres kontaktorgan 21 gripe inn med toppoverflaten til ICen 30 og tvinges til å bøye seg, noe som danner en konstant nedpressingskraft på ICen 30. Hakene 15 på den første siden av kretskortet og holdeorganet på den andre siden av kretskortet låser anordningen 10 og ICen 30 til kretskortet 31. Anordningen som nå holdes nedover på kretskortet og festes ved hakene (eller krokene) 15 posisjonerer ICen absolutt korrekt i x-, y- og roteringsretning. Videre hindrer anordningen ICen fra å helle med tanke på kretskortet. As the device is about to be pushed to its final position, the elastically yielding holding member and their contact member 21 will engage with the top surface of the IC 30 and be forced to bend, forming a constant downward force on the IC 30. The hooks 15 on the first side of the circuit board and the holding device on the other side of the circuit board locks the device 10 and the IC 30 to the circuit board 31. The device which is now held downwards on the circuit board and fixed by the hooks (or hooks) 15 positions the IC absolutely correctly in the x, y and rotation direction . Furthermore, the device prevents the IC from spilling in view of the circuit board.

Kretskortet 31 kan nå beveges gjennom loddesonen hvor loddepartiklene i loddepastaen oppvarmes til sitt smeltepunkt. Beina på ICen er festet til kretskortets loddepute når kretskortet kjøles ned igjen. Under loddeprosessen holdes ICen i sin posisjon ved hjelp av anordningen og den skyves også nedover mot loddepunktet hos kretskortet, noe som hindrer den fra å bli løftet og/eller vippet. The circuit board 31 can now be moved through the soldering zone where the solder particles in the solder paste are heated to their melting point. The legs of the IC are attached to the circuit board's solder pad when the circuit board cools down again. During the soldering process, the IC is held in position with the help of the device and it is also pushed down towards the soldering point of the circuit board, which prevents it from being lifted and/or tilted.

Under testing og ytterligere håndtering av kretskortet beskytter anordningen ICen. Når det er tid for å montere objektet (f.eks. den optiske linsen) foran ICen, kan anordningen enkelt hektes av, eller fjernes) ved skyving av hakene 15 (eller minst deler av beina) på undersiden av kretskortet for å frigi dem. Objektet (for eksempel den optiske linsen) anvender de samme monteringshullene 32 som anordningen 10; dermed blir objektet (dvs. f.eks. den optiske linsen) automatisk korrekt posisjonert med hensyn på ICen 30. During testing and further handling of the circuit board, the device protects the IC. When it is time to mount the object (e.g. the optical lens) in front of the IC, the device can be easily unhooked (or removed) by sliding the hooks 15 (or at least parts of the legs) on the underside of the circuit board to release them. The object (eg the optical lens) uses the same mounting holes 32 as the device 10; thus the object (i.e. e.g. the optical lens) is automatically correctly positioned with respect to the IC 30.

I samsvar med en eksemplarisk utførelsesform av oppfinnelsen er anordningen permanent festet til kretskortet. Objektet kan da festes på anordningen istedenfor kretskortet. In accordance with an exemplary embodiment of the invention, the device is permanently attached to the circuit board. The object can then be attached to the device instead of the circuit board.

Anordningen 10 har også andre trekk som forårsaker en sikker funksjon. Det sentrale legemet 11 hos anordningen har en vesentlig flat og glatt toppoverflate, noe som muliggjør at en robot (eller plukke- og plasseringsmaskin) kan anvende en vakuumbasert opplukkingsanordning for å holde anordningen 10 under sammenstilling. Det sentrale legemet 11 brukes også til å presse ned anordningen. For å tillate monteringsbeina 14 å bli presset forsiktig og likt ned er det sentrale legemet 11 koblet med rammen 13 hos anordningen ved stive og sterke armer 12 som strekker seg fra senteret ut til rammen. The device 10 also has other features that cause a safe function. The central body 11 of the device has a substantially flat and smooth top surface, which enables a robot (or pick and place machine) to use a vacuum-based opening device to hold the device 10 during assembly. The central body 11 is also used to press down the device. In order to allow the mounting legs 14 to be pressed gently and leveled down, the central body 11 is connected to the frame 13 of the device by rigid and strong arms 12 which extend from the center out to the frame.

For å være i stand til å motstå den høye temperaturen under loddeprosessen bør anordningen være laget av et varmebestandig materiale, f.eks. varmebestandig plastmaterialer som polyamider. Anordningen kan sprøytestøpes i et passende høytemperaturpolymermateriale, eller reaksjonssprøytestøpes (eng: reaction injection molded) eller dannes ved hjelp av enhver passende produksjonsteknikk. Anordningen kan også lages av ethvert materiale som motstår høye temperaturer, slik som metall. Det er viktig at formen til anordningen ikke endrer seg vesentlig under den høye temperaturen under loddingen, videre må støtteorganene 12 som presser ICen nedover opprettholde skikkelig stivhet. To be able to withstand the high temperature during the soldering process, the device should be made of a heat-resistant material, e.g. heat-resistant plastic materials such as polyamides. The device can be injection molded in a suitable high temperature polymer material, or reaction injection molded or formed using any suitable manufacturing technique. The device can also be made of any material that resists high temperatures, such as metal. It is important that the shape of the device does not change significantly under the high temperature during soldering, furthermore the support members 12 which press the IC down must maintain proper rigidity.

Anordningen kan ha 2, 3, 4, 5, 6 eller ethvert antall monteringsbein. The device can have 2, 3, 4, 5, 6 or any number of mounting legs.

Anordningen i samsvar med foreliggende oppfinnelse posisjonerer en IC korrekt i forhold til sine loddepunkter (dersom nødvendig) og holder ICen nede under loddeprosessen, og hindrer ICen fra å bli feilinnrettet både i horisontal- og vertikalplan. Videre holder anordningen en IC i posisjon med tanke på et sett av monteringshull, f.eks. for montering av optikk eller andre objekter som vil bli montert på kretskortet ved et etterfølgende trinn og behøver å bli posisjonert nøyaktig i forhold til ICen. The device according to the present invention positions an IC correctly in relation to its soldering points (if necessary) and holds the IC down during the soldering process, and prevents the IC from being misaligned both in the horizontal and vertical planes. Furthermore, the device holds an IC in position with respect to a set of mounting holes, e.g. for mounting optics or other objects that will be mounted on the circuit board at a subsequent step and need to be positioned precisely in relation to the IC.

Anordningen kan enkelt håndteres (plukkes og plasseres) ved hjelp av en robot (plukke- og plasseringsmaskin), og er enkelt fjernbar (kan hektes av) når det ikke lenger er behov for den, enten ved hjelp av en robot eller manuelt ved en person. The device can be easily handled (picked and placed) with the help of a robot (pick and place machine), and is easily removable (can be unhooked) when it is no longer needed, either with the help of a robot or manually by a person .

Anordningen beskytter ICen under testing og ytterligere håndtering av kretskortet. The device protects the IC during testing and further handling of the circuit board.

Videre hindrer anordningen kostbar og tidsforbrukende manuell korrigering av feilloddede ICer, redusere produksjonskostnader og øker produktkvalitet. Furthermore, the device prevents costly and time-consuming manual correction of incorrectly soldered ICs, reduces production costs and increases product quality.

Claims

1. Device for aligning and supporting an electronic component on a circuit board (PCB) during assembly, comprising: a frame with an opening, where the opening has a size and shape corresponding to at least parts of the electronic component, a set of guide means associated with the frame , configured to guide at least part of the electronic component into the opening, a set of mounting legs associated with the frame, configured to engage with a set of holes in the circuit board and lock to the circuit board, characterized in that the device further comprises: one or more holding means for interaction with a top surface of the electronic component.

2. Device in accordance with claim 1, where one or more holding members are at least partially elastically yielding.

3. Device in accordance with one or more claims above, where the device further comprises a central body rigidly connected to the frame, and where the central body has a substantially flat top surface.

4. Device in accordance with one of the patent claims above, where one or more holding means are flexible holding arms which extend substantially horizontally from the frame and which have, in the area of their distal ends, a contact means for interaction with the top surface of the electronic component.

5. Device according to claim 2, where one or more holding means are flexible holding arms which extend essentially horizontally from the central body and with a contact means in the area at its distal end for interaction with the top surface of the electronic component.

6. Device in accordance with claim 2, where the holding member is a spring connected to the central body and/or the frame.

7. Device in accordance with one or more of the above claims, where the guide means are inclined parts at the bottom of the frame.

8. Device according to one of the above claims, where the guide means is an inclined part of the frame.

9. Device in accordance with one of the above claims, where the mounting legs are flexible, and where the legs further comprise a hook.

10. Method for manufacturing an electronic device, comprising the steps: providing a circuit board comprising a set of mounting holes, providing an electronic component to be mounted on the circuit board and supplying the component to the circuit board, providing a device for aligning and supporting the electronic the components on the circuit board, where the device comprises an opening, where the opening has a size and shape corresponding to at least parts of the electronic component, to lead at least parts of the electronic component into the opening by means of a set of guide means associated with a frame, to engage the set of guide means associated with the frame with a set of holes in the circuit board for locking to the circuit board, where the method is characterized in that it comprises the following steps: mounting the component to the circuit board by means of the device, where the device comprises one or more holding means to cooperate with a top surface of the the electronic component.

11. Method according to claim 10, where the device is provided on the circuit board by pushing the device against the circuit board, and forcing the mounting legs through the holes in the circuit board until the mounting legs lock to the circuit board.

12. Method in accordance with claim 10, where at least one flexible holding member is configured to cooperate with the top surface of the electronic component, where at least one holding member is at least partially elastically yielding under the return force from the electronic component.

13. A method in accordance with claim 10, wherein the electronic component is a surface mount device, and wherein the step of mounting the component to the circuit board further comprises surface mount technology.

14. A method according to any one of claims 10-13, wherein the electronic component is an optical sensor and wherein the mounting holes are configured to mount an optical lens in alignment with a set of solder points for the optical sensor.