专利名称：将指轮开关安装在印刷电路板上的方法和手持电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及手持电子装置和用于诸如指轮开关的装置的用户接口，以及装配这些装置的方法。
背景技术：
手持电子装置被广泛使用。一些使用能够用于滚动而对显示屏上出现的操作或项目进行选择的指轮开关，作为用户接口部分。典型地，指轮的一部分从外壳的侧面突出，当装置握在使用者的手撑中时，在那里它可以由拇指容易地操纵。指轮开关产生电信号，该电信号必定被传送到通常设置在手持电子装置的外壳内的印刷电路板上的电路。当在手持电子装置中提供指轮开关时需要考虑的一些因素包括使用指轮开关的外壳；缩小手持电子装置的总体尺寸；容纳更大的显示屏；和自动组装的趋势。
当前的手持电子装置具有使用表面组装技术(SMT)机械紧固到印刷电路板上并电连接到印刷电路板的电路的指轮开关和其它部件。在这一过程中，焊料被丝网印刷以形成印刷电路板基片上的接触焊盘。包括指轮开关的部件被按压入适当位置处的焊料中，而组件被传送经过融化焊料的烤炉，其然后冷却以将指轮开关和其它部件机械和电连接到印刷电路板上。然而，指轮本身被装配在指轮开关的主体上，其依次就位于印刷电路板上，这样旋轮会很大程度地偏移印刷电路板基片的平面。当印刷电路板被安装在外壳中，在通常平行于手持电子装置的外壳的前表面的平面中时，指轮位于印刷电路板后，正好在不太方便操作的该设置的前部下方。由于妨碍典型地为液晶显示屏(LCM)的装置显示屏，指轮开关不能被定位在印刷电路板的前部。
在另一手持电子装置中，指轮开关被装配在一个使得其可被安装在装置中的分离的板上，而该轮的旋转轴与装置的表面成某一角度。虽然这在人体工效性上更令人满意，但它也具有重大不足。首先，它需要更深的外壳，而因此，它不能叠盖显示屏。这意味着装置的总宽度必须更大与/或显示屏必须变窄。其次，由于在开关和印刷电路板之间需要单独的电子连接，而为安装开关和进行电连接，需要更难自动化的另外的装配步骤，这使得装置的安装成本更高。
一个手持电子装置移动进入到印刷电路板的基片边缘中切口的指轮开关的轮，以便它在基片的平面中。然而，指轮开关由螺丝紧固到印刷电路板上，从而需要另外的装配步骤。此外，需要带状连接器以将开关连接到印刷电路板的电路上。同样，这增加了装配过程的步骤，并需要印刷电路板上另外的空间。
总之，在具有指轮开关的手持电子装置中存在改进的地方。
发明内容
根据本发明的方面，手持电子装置具有使用表面装配技术装配在印刷电路板上的指轮开关，其指轮与印刷电路板的基片中的切口配准。因此，可以实现通过使用能够机器实现的表面装配技术的组件的优点，同时也可取得指轮的更人类工效性满意放置的优点。
更具体地，本发明请求保护包括具有前表面的外壳和由外壳支撑的部件的手持电子装置。这些部件包括其本身包括指轮开关的用户接口；具有扁平基片的印刷电路板；和装配在扁平基片且由电迹线电气连接的电子部件。扁平基片被安装在外壳中，通常与前表面平行。该基片具有边缘切口。指轮开关具有主体和指轮，主体实质由焊料被机械和电连接到基片和电迹线，其指轮就位在边缘切口内并可在边缘切口内旋转。基片具有焊料隆起焊盘，而指轮开关具有嵌入焊料隆起焊盘的从主体延伸的引线。一些引线仅是机械引线。基片可具有其中嵌入一些机械引线的填充焊料的孔。主体也可具有一些L型机械引线，利用焊料，其第一凸缘被紧固到主体的侧壁而第二凸缘平齐并紧固到基片的第一表面。
此外，印刷电路板的基片能够具有定位孔，而主体可具有就位于这些定位孔的定位销。根据本发明的其它方面，指轮开关的主体能够沿至少两个相对方向延伸超过指轮，而至少两个定位销能够定位在沿这两个相对方向超出指轮的主体上。
根据本发明的另外的方面，指轮就位在指轮开关的主体的顶表面的凹陷中，并延伸在顶表面上方约扁平基片的一个厚度，以便利用其顶表面就位于扁平基片的第一表面的就位在扁平基片的主体，指轮约与扁平基片的第二表面平齐。手持装置的部件还可包括装配在外壳的前表面中的显示屏。印刷电路板可被装配在外壳中，其扁平基片通常平行于前表面，而指轮开关部分延伸在显示屏的后面，而经外壳中的侧面开口可接近指轮。根据本发明的特定方面，外壳具有通常在与前表面实质平行的平面中沿分隔线结合的两部分，且侧面开口位于分隔线处。
本发明还包括一种将具有主体和电子部件的指轮开关装配在手持电子装置的印刷电路板上的方法，其中印刷电路板具有带有电迹线和边缘切口的基片，且其中指轮主体和电子部件在其上具有引线，其中至少一些为电路引线。所述方法包括将焊膏涂到基片上的地方，以形成至少用于电路引线结合所选电迹线的焊料隆起焊盘。所述方法包括将指轮开关的主体和电子部件定位在基片上，至少其电路引线结合焊料隆起焊盘，以形成一个组件，而指轮就位在边缘切口中。通过如下方式，引线基本上被紧固到印刷电路板对组件进行加热以融化焊料隆起焊盘并用焊料浸润引线；和，经冷却固化焊料，以将指轮开关和电子部件机械紧固和电连接到印刷电路板上。根据本发明的方面，指轮的主体可具有定位销，而基片可具有定位孔，这样定位步骤包括将定位销结合入定位孔中。根据本发明的另一方面，指轮被就位于指轮开关的主体的前表面中的凹陷中，而延伸超过前表面约扁平基片的厚度。这样，利用定位在印刷电路板上的指轮开关，通过主体的前表面就位在扁平基片的第一表面上，指轮约与扁平基片的第二表面平齐。根据本发明的其它方面，指轮开关的主体上的一些引线为机械的，并从主体突起。在该实例中，基片具有其中涂焊膏的对应凹陷，而指轮开关的主体通过机械引线延伸进入对应凹陷中的焊膏中而被定位。
根据本发明的另一方面，指轮开关和电子部件利用机器被定位在基片上。
当结合附图通过阅读对优选实施例的下述描述，可以完全理解本发明，其中图1是根据本发明的方面的指轮开关的等距视图；图2是其上装配图1的指轮开关的印刷电路板的下侧的局部等距视图；图3是印刷电路板的另一侧的等距视图；图4是穿过装有带有指轮开关的印刷电路板的手持电子装置的局部断面视图；图5是根据本发明的方面的装有指轮开关的手持电子装置的等距视图。
具体实施例方式
图1显示了根据本发明的方面的指轮开关1。指轮开关1具有包含已知的电位器(未示出)及其它部件的主体3。主体3具有顶面7中的凹陷5，在凹陷中指轮9被可旋转地装配和连接到电位器。指轮开关1具有从主体3突出的多个引线11。这包括在典型指轮开关中图2中可最清楚看到的六个电路引线11c和几个机械引线11m。这些机械引线包括金属柱11m1和两个L形机械引线11m2。这种L形机械引线11m2是角度部件，具有被紧固到主体3的第一凸缘13和与凸缘13垂直且与主体3的顶部表面7平齐的第二凸缘15。此外，两个定位销17从主体3的顶表面7突起。主体3是T形，其具有指轮9被装配在其上的横臂19，横臂19沿两个相对方向延伸超过指轮9，更确切地说，横臂19比指轮的直径长。同两个定位销17一样，两个金属柱11m1位于在指轮9的相对侧上、横臂19上。虽然示例性的指轮开关1具有六个电路引线11c；两个金属柱机械引线11m1；两个L-型机械引线11m2；和两个定位销17，在主体3上可以设置其它数目的任何或所有这些引线11，并能够被不同地进行定位。然而，金属柱11m1和定位销17接近指轮9的任一侧的横臂19的外部末端定位，这实现了指轮开关1的很好的稳定性。
根据本发明的其它方面，指轮开关1以将被讨论的方式使用SMT(表面装配技术)装配在印刷电路板21上。如图2-4可以看到，印刷电路板21构成再使用SMT在其上装配多个电子部件25的扁平基片23。电子部件25由电迹线(trace)27相互联接以形成电路。如已知的情况，示例性的扁平基片23形成多个层，电迹线27夹在层之间且经孔(图2中未示出)电气相互连接。为简单起见，图2中仅显示了一个电迹线27。
基片23具有部分圆形的边缘切口31。根据本发明的方面，指轮开关1和电子部件25使用SMT被装配在扁平基片23上，以形成印刷电路板组件33。焊膏(solder paste)被丝网印刷到基片23上以形成焊料隆起焊盘35。另外的焊料隆起焊盘35能够形成用于机械引线11。这些焊料隆起焊盘35可只是在基片的表面上，如由焊料隆起焊盘351所示。用于诸如引线11m1的机械引线的其它焊料隆起焊盘能够延伸穿过附加孔37，这些附加孔37可以一直延伸穿过基片23(参见图3)。通过丝网印刷焊膏，焊料隆起焊盘35形成在基片23上的期望位置处。然后，指轮开关1和电子部件被定位在基片上，其引线11嵌入相应的焊料隆起焊盘35中。通过将定位销17与基片上的定位孔38对准，主体3的顶部表面7与基片的第一表面39邻接，以便指轮9与边缘切口31对准，从而指轮开关1被定位在基片23上。指轮9的厚度是这样的指轮9的顶表面41约与基片23的第二表面43平齐。利用如此定位的指轮开关1，金属柱11m1就与基片中的孔37接合。这些孔37能够在其中具有焊膏或没有。在后一种情况中，孔37能够被确定大小，以便金属柱11m1被压配合以帮助指轮开关1到基片23的机械连接。机械引线11m2上的凸缘15被嵌入焊料隆起焊盘35的焊膏中。定位销17接合基片中的定位孔38，以适当地将指轮19对准在边缘切口31中。
如上面提及的，指轮开关1和电子部件25使用SMT装配在基片23上。根据这一过程，焊膏丝网印刷(is screened onto)到基片23上以形成焊料隆起焊盘35。然后，指轮开关1的主体3和电子部件25被定位在基片上，至少电路引线11c接合焊料隆起焊盘35，以形成印刷电路板组件33。指轮主体被以如上方式定位，指轮9就位在扁平基片23中的边缘切口31中。指轮开关1和电子部件25的这种定位优选地由诸如机器人的机器执行。然后基本上通过如下方式，引线11被紧固到印刷电路板上对组件33进行加热以熔化焊料隆起焊盘35并用焊料浸润引线11。然后，焊料经冷却而固化，以将指轮开关1和电子部件25机械紧固和电连接到基片23。电路引线11c经装入基片23中的电轨迹27执行电连接指轮开关1和电子部件25的双重功能，并还提供至少一些机械支撑。进一步的机械支撑能够通过包括机械引线提供，机械引线可以是柱11m1和角度部件11m2的一种或两种。此外，通过确定它们的尺寸以压力配合到基片23中的孔38中，定位销能够用作附加的机械引线。
如图4和5所示，当完成时，印刷电路板组件33被安装在手持电子装置47的外壳45中。外壳45具有沿分隔线49结合的基部部件45b和盖部件45c。手持电子装置47具有用户接口51，该用户接口51包括键盘53、诸如液晶显示屏(LCD)的显示屏55、指轮开关1和转义(escape)按钮57。链盘53和LCD 55被装配在盖45c的前表面59中，并突出到由外壳45的两半45b和45c形成的空腔61中。当印刷电路板组件33被安装在外壳空腔61中，而扁平基片23大体与外壳45的前表面59平行时，指轮9经分隔线49处的外壳中的开口63突出。转义按钮57类似地在分隔线49处经开口65突出。在人体功率学上，指轮9被垂直定位在LCD 55的垂直范围内、外壳45侧。然而，由于指轮被安装在基片23上，以便它不会突出超过基片的第二表面43，因此它不会妨碍LCD 55，而能够被定位向前朝着外壳的前表面59，从而它能够被舒服地使用。
从上述描述可以意识到，本发明的方面允许指轮9被人体工效学地定位在邻近LCD 55的手持电子装置47的外壳45侧，而仍被有效地使用SMT装配在印刷电路板的基片上。
虽然已详细地描述了本发明的具体实施例，按照本发明总的教导，本领域所属技术人员可会理解可以开发出对这些细节的多种修改和替换。因此，所披露的特定结构仅用于说明，而不是对权利要求及其任何和所有等价物的全部范围给出的本发明的范围的限制。
权利要求
1.一种手持电子装置，包括具有前表面的外壳；和由外壳支撑的部件，该部件包括用户接口，该用户接口包括具有主体和可旋转地装配在主体上的指轮的指轮开关；和印刷电路板，该印刷电路板具有扁平基片；和装配在扁平基片上并由电迹线电连接的电子部件，扁平基片大体与前表面平行地安装在外壳中并具有边缘切口；指轮开关具有主体和指轮，主体基本上通过焊料被机械和电连接到基片和电迹线，指轮位于边缘切口内并可在边缘切口内旋转。
2.根据权利要求1所述的手持电子装置，其中基片具有焊料隆起焊盘，而指轮开关具有嵌入焊料隆起焊盘中的从主体伸出的引线。
3.根据权利要求2所述的手持电子装置，其中一些引线仅是机械引线。
4.根据权利要求3所述的手持电子装置，其中基片具有其中嵌入至少一些机械引线的填充焊料的孔。
5.根据权利要求4所述的手持电子装置，其中主体沿至少两个相对方向延伸超过指轮，而至少两个机械引线位于主体上沿该两个相对方向超出指轮。
6.根据权利要求3所述的手持电子装置，其中主体具有一些L形机械引线，L形机械引线具有利用焊料紧固到主体的侧壁的第一凸缘和与基片的第一表面平齐并紧固到基片的第一表面的第二凸缘。
7.根据权利要求2所述的手持电子装置，其中基片具有定位孔，且主体具有位于定位孔中的定位销。
8.根据权利要求7所述的手持电子装置，其中主体沿至少两个相对方向延伸超过指轮，而至少两个定位销位于主体上沿该两个相对方向超出指轮。
9.根据权利要求1所述的手持电子装置，其中指轮安装在主体的顶表面中的凹陷中，并在顶表面之上伸出约扁平基片的厚度，以便通过顶表面安装在扁平基片的第一表面上主体位于扁平基片上，指轮约与扁平基片的第二表面平齐。
10.根据权利要求9所述的手持电子装置，其中用户接口还包括装配在外壳的前表面中的显示屏，印刷电路板被装配在外壳中，扁平基片大体平行于前表面，而指轮开关部分在显示屏的后面延伸，其中经外壳中的侧面开口可接近指轮。
11.根据权利要求10所述的手持电子装置，其中外壳具有沿大体在与前表面实质平行的平面中的分隔线连接的两部分，且侧面开口位于分隔线处。
12.一种将具有主体和指轮的指轮开关和电子部件装配在用于手持电子装置的印刷电路板上的方法，其中印刷电路板具有带有电迹线和边缘切口的基片，指轮主体和电子部件在其上具有引线，至少一些引线为电路引线，所述方法包括将焊膏涂到基片上的地点，以形成至少用于电路引线的接合所选电迹线的焊料隆起焊盘；将指轮开关的主体和电子部件定位在基片上，至少电路引线接合焊料隆起焊盘，以形成组件，而指轮位于边缘切口中；和基本通过如下步骤将引线紧固到印刷电路板上，对组件进行加热以熔化焊料隆起焊盘并用焊料浸润引线；和经冷却固化焊料，以将指轮开关和电子部件机械紧固和电连接到基片。
13.根据权利要求12所述的方法，其中指轮开关的主体和其它部件在基片上的定位由机器实现。
14.根据权利要求13所述的方法，其中指轮开关的主体具有定位销，而基片具有定位孔，而其中定位包括将定位销接合在定位孔中。
15.根据权利要求14所述的方法，其中定位销的尺寸适合压配合在定位孔中。
16.根据权利要求12所述的方法，其中指轮被装配在指轮主体的顶表面上，并延伸超过顶表面约基片的厚度，指轮开关被定位在印刷电路板上，主体的顶表面位于基片的第一表面上，以便指轮约与基片的第二表面平齐。
17.根据权利要求16所述的方法，其中指轮主体的顶表面具有其中安装指轮的凹陷。
18.根据权利要求12所述的方法，其中一些引线是从指轮开关的主体伸出的机械引线，而基片具有其中涂焊膏的对应凹陷，指轮开关的主体定位，而机械引线延伸到对应的凹陷中的焊料中。
19.根据权利要求18所述的方法，其中指轮开关的主体具有定位销，而基片具有定位孔，且定位包括将定位销接合在定位孔中。
20.根据权利要求12所述的方法，其中一些引线是机械引线并从指轮开关的主体伸出，而其中基片具有其中机械引线定位的对应凹陷。
21.一种印刷电路板组件，包括印刷电路板，该印刷电路板具有电子部件装配在其上且其中具有边缘切口的扁平基片，所述电子部件由电迹线电连接；和指轮开关，该指轮开关具有主体和指轮，所述主体基本上由焊料机械和电连接到所述基片和所述电迹线，其中所述指轮位于所述边缘切口内并可在所述边缘切口内旋转。
22.根据权利要求21所述的印刷电路板组件，其中基片具有焊料隆起焊盘，而指轮开关具有嵌入焊料隆起焊盘的从主体伸出的引线。
23.根据权利要求22所述的印刷电路板组件，其中一些引线仅是机械引线。
24.根据权利要求23所述的印刷电路板组件，其中所述基片具有其中嵌入至少一些机械引线的填充焊料的孔。
25.根据权利要求24所述的印刷电路板组件，其中主体沿至少两个相对方向延伸超过指轮，而至少两个机械引线位于主体上沿该两个相对方向超出指轮。
26.根据权利要求23所述的印刷电路板组件，其中主体具有一些L形机械引线，L形机械引线具有利用焊料紧固到主体的侧壁的第一凸缘和与基片的第一表面平齐并紧固到基片的第一表面的第二凸缘。
27.根据权利要求22所述的印刷电路板组件，其中基片具有定位孔，且主体具有位于定位孔中的定位销。
28.根据权利要求27所述的印刷电路板组件，其中主体沿至少两个相对方向延伸超过指轮，而至少两个定位销位于主体上沿该两个相对方向超出指轮。
29.根据权利要求21所述的印刷电路板组件，其中指轮位于主体的顶表面中的凹陷中，并在顶表面之上延伸约扁平基片的厚度，以便通过顶表面安装在扁平基片的第一表面上主体位于扁平基片上，指轮约与扁平基片的第二表面平齐。
全文摘要
一种用于手持电子装置的指轮开关使用SMT被机械和电装配在印刷电路板的基片上，其中指轮就位于基片中的切口中，而指轮的顶表面约与基片的顶表面平齐，以便指轮被人体工效地定位在显示屏水平处的手持电子装置的侧部。
文档编号H05K3/34GK1770969SQ20051011368
公开日2006年5月10日 申请日期2005年10月13日 优先权日2004年10月14日
发明者陈超, 蒂莫西·H·基奥基奥沃斯基, 詹森·T·格里芬 申请人:捷讯研究有限公司