专利名称：高强度高密度载体板的制作方法
技术领域：
本发明大体来说涉及处理微型电子组件且更具体来说涉及在处理此类组件时所使用的高强度高密度载体板。
背景技术：
使用各种各样的不同电子组件处置器来处理电子组件。一个此种处置器描述于(例如)标题为“用于处理例如电容器或电阻器的微型电子组件的构件(Means for Processing Miniature Electronic Components such as Capacitors or Resistors)，，的第4,5 ，1 号美国专利。在其中，揭示一种支撑供处理的若干个微型电子组件(例如向每一组件的相对端施加导电涂层)的板。
发明内容
本文中所教示的发明的一个实施例是一种制造用于支撑多个电子组件的载体板的方法。所述方法包括将载体模芯支撑于第一模具部分与第二模具部分之间。所述第一模具部分包含面向所述载体模芯的面向表面及从中延伸的第一多个销栓，且所述第二模具部分包含面向所述载体模芯的面向表面及从中延伸的第二多个销栓。所述载体模芯包含框架部分，其形成所述载体模芯的外围边缘；网部分，其由模芯框架部分环绕且从所述框架部分的面向所述第一模具部分及所述第二模具部分的所述面向表面的相对表面凹入；及多个六边形布置的镗孔，其延伸穿过所述网部分且垂直于所述第一模具部分及所述第二模具部分的所述面向表面。所述多个第一及第二销栓中的每一者延伸穿过所述多个六边形布置的镗孔中的相应一者。所述方法还包括通过所述第一模具部分及所述第二模具部分中的每一者中的浇口注射弹性材料以形成经模制部件；及将所述经模制部件的相对表面精加工到所要厚度。本文中所教示的发明的另一实施例是一种根据此方法而形成的载体板。举例来说，一个载体板包含载体模芯，其具有框架部分，其形成所述载体模芯的外围边缘；网部分，其由所述框架部分环绕且从所述框架部分的相对表面凹入；及多个六边形布置的镗孔， 其延伸穿过所述网部分。弹性材料给所述多个六边形布置的镗孔加衬且填充形成于所述网部分的相对表面之间的每一凹部，使得所述弹性材料与所述网部分的所述相对表面大致齐平。下文中详细地描述本发明的这些及其它实施例的额外细节以及修改。
本文中的说明参考附图，其中在所有数个视图中相似的参考编号指代相似的部件，且附图中图1是本文中所教示的发明性载体板的一个实施例的平面图；图IA是沿着图1中的线A-A的横截面图IB是图1中的细节B的放大视图；图2是图1的载体板的载体板模芯的平面图；图2A是图2中的细节A的放大视图；图3是用于形成根据图1的载体板的设备的简化示意图；图4是图解说明一种使用图3的设备形成根据图1的载体板的方法的流程图；图5是根据图3的模具及模芯在闭合位置中的部分横截面图，其中所述横截面是沿着图2的模芯的线5-5截取的；图5A是图5中的细节A的放大视图；图6A到图6C是用于描述在注射模制期间液体弹性材料的流动的图形说明；且图7是按照根据图3及图5的设备制作的经模制部件的部分横截面图。
具体实施例方式首先参考图1、图IA及图1B，所图解说明的载体板11包含用于接纳若干部件的多个支撑孔12。弹性材料14界定每一支撑孔12的壁且从载体板11的顶部表面16延伸到底部表面18，如下文中更详细地论述。载体板11由如图2及图2A中所示的模芯20形成。模芯20可为(举例来说)重量轻且容易机加工的铝合金。可使用的一种此铝合金为具有高拉伸强度的7075-T651。模芯20及因此完成的载体板11在形状上为大体矩形以符合现有处理设备(例如下文中所论述的处理设备)，但其并不限于此。沿着模芯20的整个外围边缘形成有框架部分22。框架部分22的宽度并不受特定限制，只不过其合意地符合已知板中的宽度以便容易地在现有处理设备中使用。在框架部分22的两个相对边缘上的是通孔M，通孔M在载体板11的制造期间使模芯20对准且在使用期间使载体板11对准。框架部分22界定模芯20的内部凹部或网部分26。网部分沈包括从中延伸的多个镗孔观。网部分沈比框架部分22薄。也就是说，网部分沈从框架部分22的顶部及底部表面两者凹入以辅助将弹性材料14固持于适当位置中。镗孔观通过(举例来说)根据已知方法及技术进行机器或激光钻孔而形成。载体板11及因此模芯20并不限于特定厚度。然而，类似于其形状，如果载体板11 经定大小以在现有处理设备中使用从而减少与使用发明性载体板11而非常规板相关联的资本支出，那么其为合意的。此外，支撑孔12必须经定大小以适应安装于其中的部件的长度。因此，举例来说，载体板11在精加工之后的一种合意厚度为约0.35英寸(S卩，在公差或更小公差内)。现有部件处置板(例如描述于第4，526，129号美国专利中的部件处置板)包含布置成正方形图案的多个部件接纳通道。发明人已注意到关于此布置的若干个问题。首先， 基于现有板的组件处理中的生产速率受可在任何一次用来处理组件的通道的数目的限制。 然而，为了一次处理较多部件(例如，增加生产速率)而增加此类板的大小由于对现有设备的大资本投资而不可行。此外，假如仅通过将通道间隔得更靠近在一起来增加所述通道的数目，那么维持板的强度及/或刚度将是严重的问题。发明人通过形成镗孔观的六边形布置且因此形成支撑孔12的六边形布置来解决这些问题。在此布置中，如图IB及图2A中所示，每一镗孔观及对应支撑孔12 (框架部分22的边缘处的那些除外)在其周围以相等距离Sl具有六个相邻者。距离Sl是从中心到中心测量的，且在一个实例中，距离Sl为.07英寸。在此实例中，邻近的对准镗孔观或孔12 行之间的距离S2为约0. 123英寸。接下来参考图3到图5、图5A及图7来描述使用模芯20制造载体板11。制造载体板11时的第一步骤30为使用用于制造经模制组件的设备38的任何已知加热元件40来加热顶模具部分44及底模具部分46。模具部分44、46优选地由匹配模芯 20的热膨胀特性的材料形成且可由与模芯20相同的材料制成。举例来说，模具部分44、46 由具有高拉伸强度的铝合金(例如7075-T651)制成。可用无电镀镍与聚四氟乙烯(PTFE) 的涂层对模具部分44、46进行精加工。一种此材料以商标名Poly-Ond 出售且可从马萨诸塞州奇科皮的聚合镀敷公司(Poly-Plating，Inc. of Chicopee, ΜΑ)购得。如业界已知，模具部分44、46安装到设备38的可移动支撑结构(图3中未展示)以朝向及远离彼此移动。在使用加热元件40加热模具部分44、46之后，制造前进到步骤32，在步骤32中将模芯20放置于模具部分44、46之间，接着将模具部分44、46移动在一起以包封模芯20。 图5及图5Α展示模具部分44、46及模芯20的此闭合布置。图5的横截面图平行地面向图 3的平面图且布置于图像的左侧上(如图2中的截面线5-5所示)。如图5中所示，模具部分44、46各自包含分别面向模芯20的表面44a、46。更具体来说，顶模具部分44具有至少与模芯20 —样大的表面积，使得在闭合布置中时表面4 与框架部分22的上部表面22a的至少一部分紧密配合。类似地，底模具部分46具有至少与模芯20 —样大的表面积，使得在闭合布置中时表面46a与框架部分22的底部表面22b的至少一部分紧密配合。围绕模芯20的整个外围边缘的紧密配合防止在如稍后描述的注射期间弹性材料14泄漏。网部分沈如先前所论述为凹入的。因此，即使模具部分44、46沿着由表面44a、 46a界定的同一平面延伸跨越模芯20的整个表面，在网部分沈与模具部分44、46之间也将提供有空间。然而，在此情况下，以下操作为合意的但并非必需的修改模具部分44、46使得未针对网部分26的表面积定大小的第二表面44b、46b分别从表面44a、46a凹入。实际上，此提供顶模具部分44与模芯网部分沈之间的间隙48及底模具部分46与模芯网部分 26之间的间隙50，使得在完成注射之后弹性材料14延伸超过模芯框架部分22的顶部表面 22a且超过模芯框架部分22的底部表面22b。顶模具部分44包含与其配合啮合且在闭合布置中向下延伸穿过模芯网部分沈的对应镗孔观的多个销栓52。类似地，底模具部分46包含与其配合啮合且在闭合布置中向上延伸穿过模芯网部分沈的对应镗孔28的多个销栓M。模具44、46的每一销栓5254因此延伸穿过模芯20，且各自终止于相对模具上的盲孔中。通常，销栓52、54由高强度工具钢制成且如关于模芯20所描述的那样被涂覆。图5及图5A中通过实例展示了仅两个销栓， 但销栓52、54的总数对应于模芯网部分沈中的镗孔28的数目。如在图5A中可更详细地看出，销栓52、54的圆周小于镗孔28的圆周，以便在注射期间在其之间的间隙中形成一层弹性材料14。销栓52、54的布置并不受特定限制。然而，合意地，可在闭合布置中时以某一方式使销栓5254跨越模芯网部分沈的表面区域交替且销栓52的数目并不显著不同于销栓M 的数目。举例来说，销栓52与销栓M的数目可均等，且其可在不同镗孔之间交替。使销栓52,54在不同镗孔之间交替可使得模具部分44、46的制造困难，因此更合意的布置可为使销栓52、54的群组交替，使得在闭合布置中所述群组位于模芯网部分沈的不同区中。销栓布局及数目的目标为在注射期间辅助弹性材料14的均勻流动。销栓52与销栓M的数目的大差异可不利地影响此目标。发明人已成功地制备载体板11，其中模具部分44、46的销栓5254被分组在不同区中且销栓52的数目与销栓M的数目的比率为40/60。再次参考图4，一旦在步骤32中将模芯20附加于模具部分44、46之间，制造就前进到步骤34，在步骤34中通过注射模制机器42来注射弹性材料14。弹性材料14应具有弹性且在被冷却时耐高温。举例来说，弹性材料14可为热固化硅酮橡胶。由于制造工艺并入有对弹性材料14的注射模制，因此使所述弹性材料分级以进行注射模制为合意的。对于载体板11的性能，弹性材料14的硬度也成问题。已使用具有介于50A与60A(肖式A 硬度级)之间的硬度的硅酮橡胶作为弹性材料14。举例来说，适合弹性材料可从俄亥俄州阿克隆的新科硅酮公司(Shincor Silicones, Inc. of Akron, OH)、密歇根州米德兰的道康宁公司(Dow Corning Corp. of Midland, MI)、密歇根州艾德里安的瓦克化学公司(Wacker Chemical Corp. of Adrian，MI)及康耐迪格州威尔顿的迈图高性能材料公司(Momentive Performance Materials of Wilton, CT)如图5中所示，浇口 Mc形成为顶模具部分44的表面4 与第二表面44b之间的凹部。类似地，浇口 46c形成为底模具部分46的表面46a与第二表面46b之间的凹部。每一浇口 Mc、46c在形状上为半圆形且沿着其中模芯框架部分22与模芯网部分M交会的区域纵向延伸。在所图解说明的实施例中，浇口 Mc、46c仅位于模具44、46的一端上。然而， 本发明并不限于此。举例来说，浇口 Mc、46c可位于模芯20的相对侧上，或者圆形或环形浇口可位于模具44、46的中心处。在每一浇口 Mc、46c中同时注射液体弹性材料14以使其行进到模具44、46与模芯20之间的间隙48、50且流动到每一销栓5254与其相应镗孔观之间的间隙中。由于镗孔28的小尺寸，因销栓52或M的存在而难以使弹性材料14始终如一地填充所述间隙。此处，发明人意外地观测到弹性材料14的流动在镗孔观的六边形布置的情况下相对于在常规正方形图案布置的情况下有可观改进。在不受理论约束的情况下，认为，在六边形布置中从上游模具销栓52或M到其相关的下一下游模具销栓52或M的间隔的增加克服由于每一模具销栓5254下游的低压区域的存在所致的湍流。也就是说，弹性材料14大体相对于销栓5254流动，如图6A中所示。流在销栓5254上游开始且继续进行以接触销栓5254并经过销栓5254而在销栓5254下游回到一起成为层流。湍流及低压区域56在销栓5254下游延伸。在图5的所图解说明实施例中，弹性材料14在注射期间主要沿着模芯20的主轴 (也就是说，沿着其矩形形状的长侧)流动。在如图6B中所示的正方形图案中，除第一销栓以外的每一销栓紧接在另一销栓下游。举例来说，间隔可如先前所描述为Si。然而，在如图6C中所示的六边形布置中，即使邻近销栓5254之间的间隔Sl不变，每一下游销栓52、 54也远离约1. 73倍。发明人推理，此差异允许弹性材料14在经过销栓5254之后到达下一下游销栓5254之前大致或完全返回成层流。再次返回到图4，在如先前所描述于步骤34处注射液体材料14以填充间隙之后， 所述材料固化。举例来说，当使用液体硅酮橡胶时，硅酮固化成橡胶。
在固化之后，可从由模芯20及弹性材料14形成的经模制部件56拉开模具部分 44,46,以便可在步骤36处对经模制部件56进行机加工以形成载体板11。S卩，由模芯20及弹性材料14形成的经模制部件56包含模芯网部分沈中的弹性材料14，所述材料延伸超过模芯框架部分22的表面22a、22b，如图7中所示。弹性材料14 还在经模制部件56的表面上形成与浇口 Mc、46c —致的形状。此外，通常模芯框架部分22 在此时比在被精加工时厚。举例来说，使用金刚石砂轮，将经模制部件56的两个表面机加工到精加工的载体板11的所要厚度。如上文所提及，此厚度可为约0. 35英寸。如图IA中所示，由于模芯网部分26相对于模芯框架部分22具有减小的厚度11，因此甚至在对经模制部件56的相对表面进行机加工之后，载体板11也在模芯网部分沈的相对表面上维持一层弹性材料14。每一层具有厚度t2。在载体板11从顶部表面16到底部表面18的总厚度为 0. 35英寸的情况下，厚度tl为约0. 25英寸且每一层弹性材料的厚度t2为约0. 05英寸。 也就是说，在制造公差内，弹性材料14与载体板11的剩余部分齐平。载体板11的实施例由于孔12的六边形布置的使用而允许在工艺的每一批中处理更多组件。也就是说，载体板11中的孔12在数目上显著大于使用正方形图案的载体板。 举例来说，由受让人出售的现有载体板具有7，668个孔，其中模芯网部分沈的表面积为约 10. 126英寸X6. 625英寸。相同大小的发明性载体板11包含14，008个孔12。令人惊讶地，尽管模芯网部分沈的质量由于大数目的孔12而显著减小，但模芯20 的强度及刚度比在模芯20以具有相同间隔的正方形孔图案被钻孔的情况下高。也就是说， 当邻近孔之间的间隔为Sl且每一孔的直径恒定时，模芯20及因此载体板11比使用具有相同孔间隔及直径的正方形图案的相同大小的模芯强(如通过偏转负载测试所测量)，尽管模芯20中的孔12的数目显著增加。孔数目的增加大约为至少40%。在考虑之后且在不受理论约束的情况下，发明人认为，由于经钻孔模芯是从在钻出所述孔之后留下的小量金属获得其劲度，因此六边形孔图案提供此剩余金属的三个轴而非如同常规板一样仅提供两个轴ο所揭示的发明性载体板11包含六边形形状的规则多边形的单位单元，除在所述多边形的中心处包含一镗孔外，所述多边形的每一顶点还具有一镗孔。因此，有三个孔位于每一单位单元的区域中。此与呈正方形形式的常规单位单元形成对比，在常规单位单元中仅有一个孔位于所述单位单元的区域中。在边缘长度与图6B及图6C中所示的一样的情况下，单位单元面积不同但可经正规化以进行比较。在所述情况下，虽然六边形形状的单位单元的面积大于正方形形状的单位单元的面积，但每单位单元面积孔的数目仍大于一。载体板11用于在处理期间保持小的电子组件，例如在向所述组件的端施加精确量的焊料膏期间。用橡胶加衬的孔12经定大小以夹紧组件且在处理期间保持所述组件，而又允许所述组件容易地被插入橡胶及从橡胶顶出。第4，526，1 号美国专利中揭示其中发明性载体板11可用作对导电涂层工艺设备中的部件处置板10的替换的一个应用，所述美国专利以全文引用的方式并入本文中。如此处理的组件在大小上可范围广泛。当处理小部件时，由于必需的大小及公差， 穿过橡胶的孔的位置的非常良好的精确度为合意的。发明人认为，在板劲度方面令人惊讶的改进可能是组件固持孔12的经改进位置准确度的原因，此直接且有利地影响载体板11 的生产合格率及总体寿命。
尽管用于相对大部件的载体板不需要与穿过橡胶的孔的位置一样高的精确度，但发明性载体板11可成功地与此类部件一起使用以改进生产合格率。已描述上述实施例，旨在允许容易地理解本发明，而非限制本发明。相反，本发明打算涵盖所附权利要求书的范围内所包含的各种修改及等效布置，所述范围与最广泛的解释一致，以便在法律的许可下囊括所有此类修改及等效结构。
权利要求
1.一种制造用于支撑多个电子组件的载体板的方法，其包括将载体模芯支撑于第一模具部分与第二模具部分之间，其中所述第一模具部分包含面向所述载体模芯的面向表面及从中延伸的第一多个销栓，且所述第二模具部分包含面向所述载体模芯的面向表面及从中延伸的第二多个销栓，且所述载体模芯包含框架部分，其形成所述载体模芯的外围边缘；网部分，其由模芯框架部分环绕且从所述框架部分的面向所述第一模具部分及所述第二模具部分的所述面向表面的相对表面凹入；及多个六边形布置的镗孔，其延伸穿过所述网部分且垂直于所述第一模具部分及所述第二模具部分的所述面向表面，且所述多个第一及第二销栓中的每一者延伸穿过所述多个六边形布置的镗孔中的相应一者；通过所述第一模具部分及所述第二模具部分中的每一者中的浇口注射弹性材料以形成经模制部件；及将所述经模制部件的相对表面精加工到所要厚度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中注射所述弹性材料进一步包括注射弹性材料直到所述弹性材料填满所述网部分与所述第一模具部分及所述第二模具部分的所述面向表面之间的间隙为止。
3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在注射所述弹性材料之前加热所述第一模具部分及所述第二模具部分；且其中同一材料形成所述载体模芯、所述第一模具部分及所述第二模具部分。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个第一及第二销栓中的每一者具有比所述多个六边形布置的镗孔中的每一者小的直径；且其中注射所述弹性材料进一步包括将所述弹性材料注射到在所述多个第一及第二销栓中的每一者延伸穿过所述多个六边形布置的镗孔中的相应一者时所形成的间隙中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述载体模芯在形状上为矩形，且所述第一模具部分及所述第二模具部分中的每一者中的所述浇口沿着所述载体模芯的其中所述框架部分与所述网部分接合的一个边缘延伸且沿着所述载体模芯的所述一个边缘延伸达至少所述网部分的长度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一模具部分及所述第二模具部分的所述面向表面中的每一者包括第一表面部分，其与所述框架部分的至少一部分配合啮合；及第二表面部分，其从所述第一表面部分凹入且面向所述网部分。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述浇口中的每一者包括介于所述第一表面部分与所述第二表面部分的至少一部分之间的凹入部分。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个第一销栓与所述多个第二销栓在总数上相差不大于20%。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个第一销栓及所述多个第二销栓跨越所述网部分的表面以群组形式交替。
10.根据权利要求1所述的方法，其中布置所述多个六边形布置的镗孔使得下游镗孔与沿所述弹性材料的流动方向紧接在所述下游镗孔上游的另一镗孔之间的距离大于形成六边形形状的邻近镗孔之间的间隔。
11.一种根据权利要求1所述的方法而形成的载体板。
12.一种用于支撑多个电子组件的载体板，其包括 载体模芯，其包含框架部分，其形成所述载体模芯的外围边缘；网部分，其由所述框架部分环绕且从所述框架部分的相对表面凹入；及多个六边形布置的镗孔，其延伸穿过所述网部分；及弹性材料，其给所述多个六边形布置的镗孔加衬且填充形成于所述网部分的相对表面之间的每一凹部，使得所述弹性材料与所述网部分的所述相对表面大致齐平。
13.根据权利要求12所述的载体板，其中所述载体模芯在形状上为矩形且具有约0.35 英寸的精加工的厚度。
14.根据权利要求12所述的载体板，其中镗孔与其等距间隔开的相邻镗孔之间的距离为0. 07英寸，且邻近的对准镗孔行之间的间隔为约0. 123英寸。
全文摘要
本发明涉及一种用于在处理期间支撑电子组件的载体板，其包含用于支撑所述组件的六边形布置的孔。所述孔的壁包括夹紧弹性材料。所述六边形布置提供强载体，所述强载体通过每批处理的增加及胜过常规载体的位置准确度的改进而改进生产合格率。
文档编号B29C33/76GK102317047SQ201080008218
公开日2012年1月11日 申请日期2010年1月21日 优先权日2009年2月19日
发明者戴尔·S·多尔蒂, 托德·C·塞科伊, 米克尔·S·科尔, 米歇尔·韦纳特, 道格拉斯·J·加西亚 申请人:电子科学工业有限公司