用于将电路载体与壳体部件进行组装的方法及光学单元技术

本发明专利技术涉及一种用于将电路载体与壳体部件进行组装的方法，并且还涉及使用这种特定的将电路载体与壳体部件进行组装并且对准的方法而制造的一种用于发射和/或接收辐射的光学单元。所述方法包括以下步骤：提供所述电路载体并且提供具有至少一个第一开口的所述壳体部件，其中在所述电路载体上布置有至少一个电子部件；按照将所述电子部件相对于所述壳体部件中的所述第一开口对准的方式来对准所述电路载体，其中所述电子部件直接用作其在所述电路载体上的自身位置的基准；将所述电路载体固定在所述壳体部件处。

【技术实现步骤摘要】
用于将电路载体与壳体部件进行组装的方法及光学单元
本专利技术涉及用于将电路载体与壳体部件进行组装的方法，此外还涉及使用这种特定的将电路载体与壳体部件进行组装并且对准的方法制造的用于发射和/或接收辐射的光学单元。
技术介绍
在组装电子部件时，通常将它们安装在某种电路载体上，并且电路载体必须要安装在形成壳体或作为该壳体的一部分的机械零件处或机械零件内。在多个应用领域中，例如当组装光电部件如发光二极管(LED)或光接收部件如光电二极管时，必须要实现电子部件相对于壳体、或另外的机械或光学零件(如透镜和孔)、或壳体的开口的特别准确的定位。通常借助于某种机械配件、或通过在印刷电路板(PCB)上设置借助于自动组装设备对其进行光学评估的基准来完成该对准。对PCB的对准借助于机械定位辅助如开口来实现。因此，必须要考虑两个对准步骤的公差。例如，通过设置在电路载体的金属化层中的结构如十字、圆圈等来形成基准。然而，特别对于光电应用，仍然需要提供以下改进了的对准方法，该对准方法使得壳体部件与电子部件之间的定位具有更高的准确性，此外可以以更具成本效益并且简单的方式来进行。
技术实现思路
通过独立权利要求的主题解决了本目的。根据本专利技术的方法及光学单元的有利实施方式为从属权利要求的主题。本专利技术是基于以下思想：可以通过将电子部件自身用作其位置的指示器来实现壳体部件中的开口与组装在电路载体上的电子部件之间最准确的对准。因此电子部件自身具有基准的功能，并且其位置相对于壳体部件中的开口被评估。该解决方案首先具有以下优点：未使用将另外的公差及不准确性引入对准处理的中间结构。此外，由于除所组装的电子部件以外无需设置另外的基准或机械对准结构，所以简化了生产过程。除开口以外，壳体部件的外围区域或透明区域也可以用于将壳体部件与安装的电子部件对准。在对准步骤之后，电路载体与壳体部件彼此机械地连接以保持对准位置。用于对准电路载体的一种很好地确立了的可能性是借助于相机进行光学评估，其中通过以下来监视电子部件的位置：通过第一开口或另外的机械参照来拍摄电子部件的图像，并且数字地评估这些图像以得到这两个部件相对于彼此的准确位置。例如，对于没有孔的光学系统，电路载体上的芯片必须相对于透镜的光轴被对准。本专利技术特别适合于使壳体的零件与安装有光电部件的电路载体对准。这样的光电部件可以是发光二极管(LED)、或用于接收辐射的光电二极管，但也可以是用于安全和监视应用的飞行时间(time-of-flight)元件。将电路载体固定至壳体部件的特别有效的方式是进行激光焊接步骤。为此，可以为印刷电路板设置使得激光束能够被引导至壳体部件的第二开口。如果壳体部件在第二开口的位置处包括相应的可焊接材料，则借助于激光束来熔化可焊接材料并且建立至电路载体的连接。替选地或另外地，还可以进行热冲压步骤。此外，还可以使用将两个零件彼此固定的任何其它适合的方法如粘合或包覆成型(overmolding)。如果开口为在光电部件的操作期间意在使入射或发射辐射束成形的光学功能性孔，则安装在电路载体上的光电部件与设置在壳体部件中的开口之间的准确对准具有特别的相关性。例如，在光幕与光障的应用领域中，通常要求辐射束具有小的开口角。为此，在发光元件前面布置具有限定直径的孔以减小开口角。另一方面，对于接收元件，孔也可以有利地滤除任何噪声辐射。在任何情况下，必须尽可能精确地关于光学部件的光轴来设置孔。本专利技术特别有利于借助于板上芯片技术安装的电子部件。然而，本专利技术当然也可以用于SMD(表面安装器件)部件。此外，如果直接使用发光二极管(LED)在其SMD壳体内的芯片位置进行对准，则可以通过使用根据本专利技术的对准技术来消除该LED芯片在SMD壳体内的位置的不准确性。由于SMD壳体内LED芯片的公差较大，与COB部件相比本专利技术的对准的效果更高。为确保任何所生成的热快速散去并且此外为确保保持热膨胀尽可能低，可以使用所谓的MCPCB(金属芯印刷电路板)作为电路载体。金属芯通常包括被电绝缘外层覆盖的铝合金。然而，本专利技术的原理当然也可以用于任何其它种类的电路载体如陶瓷电路载体或印刷电路板。为建立壳体部件与电路载体之间的预定距离，可以在电路载体处设置一个或更多个间隔元件。这可以是例如覆盖印刷电路板的表面的一部分的插入成型件(insertmolding)。进行根据本专利技术的对准的最简单的方法是使用连接有视频处理单元的可移动XY致动器，视频处理单元通过壳体部件的开口或沿壳体部件的周围区域拍摄电子部件的图像并且对图像进行处理。通过在壳体部件中设置金属结构，可以实现壳体部件的热稳定性与机械稳定性，其进一步增强了壳体部件与电子部件之间对准的准确性。特别地如在欧洲专利申请EP12166435.3或EP12166434.6中所提出的，可以通过包覆成型金属结构来形成壳体部件。附图说明将附图合并至本说明书并且形成其一部分以示出本专利技术的几种实施方式。这些附图连同描述用于说明本专利技术的原理。附图的目的仅为示出如何能够做出并且使用本专利技术的优选以及替选性示例，而非被解释为将本专利技术限于所说明与描述的实施方式。此外，实施方式的几个方面可以单独地或按照不同的组合形成根据本专利技术的解决方案。另外的特征和优点从如在附图中示出的以下对本专利技术的各种实施方式的更加具体的描述中会变得明显，其中相同的附图标记表示相同的要素，其中：图1是对电路载体的一部分的示意性表示；图2是对根据第一实施方式的电路载体的示意性表示；图3示出了根据本专利技术的对准过程的第一步骤；图4示出了该对准过程的下一步骤；图5示出了用于对图4的对准结构进行固定的激光焊接步骤；图6示出了光学单元的一个示例，该光学单元可以有利地使用根据本专利技术的对准方法进行组装；图7示出了光学单元的另一个示例，该光学单元可以有利地使用根据本专利技术的对准方法进行组装；图8示出了使用根据本专利技术的方法对不止一个部件的对准。具体实施方式电路载体100承载电子部件102，电子部件102借助于板上芯片(COB)技术与设置在电路载体上的相应互连引线连接。板上芯片技术的意思是将晶片(die)自身直接安装在电路载体如印刷电路板100上，而不在电子部件102周围提供任何另外的壳体。这是安装例如LED晶片非常常见的方法。根据本专利技术的电路载体可以例如通过具有包括铝合金的芯的金属芯PCB(MCPCB)来形成。如已经提到的，还可以将其它类型的电路载体用于根据本专利技术的安装过程。然而，如上面已经提到的，还可以使用根据本专利技术的对准来有利地组装SMD壳体中的标准LED芯片。COB技术的典型特征是电子部件102在印刷电路板自身上的定位相对于电路载体100的其他部分非常准确。例如，电子部件102相对于钻孔104的中心的距离d可以按照±50μm或更小的公差进行对准，钻孔104例如可以用于在对准过程中与移动PCB的工具接合。将关于图2至图5详细说明电路载体100相对于壳体106的一部分的对准。在所示实施方式中，电路载体100具有电子部件102和接合开口104，在接合开口104处用于移动电路载体100的自动机可以接合。通过对印刷电路板如MCPCB(金属芯印刷电路板)进行包覆成型来设置间隔元件108。对于后续的焊接处理，PCB100具有开口110。对于对准处理，将电路载体100带至壳体部件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将电路载体与壳体部件进行组装的方法，其中所述方法包括以下步骤：提供所述电路载体并且提供具有至少一个第一开口的所述壳体部件，其中在所述电路载体上布置有至少一个第一电子部件；按照将所述电子部件相对于所述壳体部件中的所述第一开口对准的方式来对准所述电路载体，其中所述第一电子部件直接用作所述第一电子部件在所述电路载体上的自身位置的基准；将所述电路载体固定在所述壳体部件处。

【技术特征摘要】
2013.05.27 EP 13169321.01.一种将电路载体(100)与壳体部件(106)进行组装的方法，其中所述方法包括以下步骤：提供所述电路载体(100)并且提供具有至少一个第一开口(114)的所述壳体部件(106)，其中在所述电路载体(100)上布置有至少一个第一电子部件(102)和至少一个第二开口(110)；按照将所述电子部件(102)相对于所述壳体部件(106)中的所述第一开口(114)对准的方式来对准所述电路载体(100)，其中所述第一电子部件(102)直接用作所述第一电子部件(102)在所述电路载体(100)上的自身位置的基准；通过所述至少一个第二开口(110)将所述电路载体(100)固定在所述壳体部件(106)处。2.根据权利要求1所述的方法，其中在对准所述电路载体(100)的步骤中，通过所述第一开口(114)拍摄并且评估所述电子部件(102)的图像以进行对所述第一电子部件(102)的位置的光学评估。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一电子部件(102)是能够操作以发送和/或接收辐射的光电部件。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中在将所述电路载体(100)固定在所述壳体部件(106)处的步骤中，进行激光焊接步骤、超声波焊接步骤或粘合步骤。5.根据权利要求4所述的方法，其中将激光束(116)引导穿过所述第二开口(110)以进行所述激光焊接步骤。6.根据权利要求1或2所述的方法，其中在将所述电路载体(100)固定在所述壳体部件(106)处的步骤中，进行热冲压步骤。7.根据权利要求3所述的方法，其中所述壳体部件(106)中的所述第一开口(114)是用于在所述光电部件的操作期间使入射辐射束和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·哈德格，亨利·舒尔策，
申请(专利权)人：赛德斯安全与自动化公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH