ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ПАЙКИ ВОЛНОЙ ПРИПОЯ Российский патент 1997 года по МПК H05K3/34 H05K13/04 

Изобретение относится к производству радиоэлектронной аппаратуры, в частности к монтажу радиоэлементов на печатных платах в установках пайки волной припоя.

Известно устройство для пайки радиоэлементов на печатных платах в установках пайки волной припоя, содержащее связанную с приводной цепью тележку с закрепленной на ней платформой, в окне которой установлена съемная рама с гнездом по размеру печатной платы, оснащенная упорами и поворотными прижимами для закрепления платы [1]
Недостатком известного устройства является невозможность размещения в гнезде съемной рамки печатной платы с размерами, отличными от размера гнезда. В связи с этим возникает необходимость проектирования и изготовления для каждого типа плат из всей номенклатуры их производства своей рамки с гнездом, исполненным по размерам каждого типа плат, оснащенных упорами и поворотными фиксаторами. В условиях многономенклатурного производства печатных плат это приводит к значительным затратам на его оснащение.

Существенным недостатком известного устройства является также то, что площадь поверхности съемной рамки используется под гнезда плат не полностью, из-за чего снижается производительность установки пайки волной припоя. Низкий коэффициент использования площади съемной рамки под загрузку печатными платами обусловлен наличием сравнительно широких перемычек между гнездами под платы, на которые устанавливаются упоры и поворотные прижимы для закрепления плат.

Кроме того, высокая теплоемкость съемных рамок и большая площадь контакта рамок с расплавленным припоем ведет к нестабильности режима пайки, снижению скорости перемещения печатных плат под волной припоя, повышенному расходу энергии и ухудшению качества пайки.

Известно также приспособление для пайки выводов радиоэлементов на печатных платах в установках пайки волной припоя, содержащее прямоугольную несущую рамку с установленными на ней вдоль движения к волне припоя рейками, одна из которых установлена на рамке постоянно закрепленной, а остальные - подвижно, с возможностью закрепления их на несущей рамке параллельно постоянно закрепленной рейке и оснащенные с двух сторон пазами для размещения в них кромок плат [2]
В этом приспособлении недостатки указанного выше аналога в значительной мере сведены к минимуму. Оно универсально и легко настраивается на платы любого размера, следовательно, технологический процесс пайки радиоэлементов с использованием этого приспособления становится гибким. Благодаря малой ширине реек коэффициент полезной загрузки известного приспособления выше и здесь возможна загрузка двух и более плат в ряд, образованный двумя соседними рейками, а также загрузка плат в два ряда и более при установке дополнительных реек, если общая ширина рядов плат и удерживающих их реек не превышает ширину волны припоя. Кроме того, вследствие малой ширины реек, площадь контакта их с волной припоя, в сравнении с рассмотренным выше аналогом, значительно меньше, соответственно, и отбор тепла приспособлением из припоя меньше, режим пайки более стабильный, а качество ее выше.

Однако, несмотря на указанные выше достоинства известного приспособления, оно имеет ряд недостатков.

Существенным недостатком его является то, что рейки этого приспособления постоянно ориентированы своей длиной вдоль движения плат, вследствие чего и платы, если их стороны не равны, вынуждено ориентированы длинной стороной вдоль своего движения, так как платы необходимо вдвигать в пазу реек длинной стороной для уменьшения их тепловой деформации и, соответственно, для сокращения брака пайки.

При плотном монтаже радиоэлементов на печатных платах ориентацию плат относительно направления движения их к волне припоя необходимо выбирать такую, чтобы не было перемыкания припоем близко расположенных контактных площадок. Если печать платы выполнена вдоль ее длинной стороны так плотно, что контактные площадки перемыкаются припоем при ориентации ее длинной стороной вдоль движения, то какой бы стороной такая плата не была вдвинута в пазы реек этого приспособления, вероятность брака будет высокой: при ориентации платы вдоль ее движения длинной стороной из-за перемыкания припоем контактных площадок; короткой стороной из-за ее тепловой деформации.

Кроме того, жесткая ориентация реек в определенном направлении вообще и вдоль направлении движения, в частности, ограничивает, в ряде случаев, возможность загрузки приспособления максимальным количеством плат, снижая тем самым производительность установки пайки волной припоя в целом. Это возможно, например, в случае, когда ширина плат больше или равна половине ширины волны припоя, а длина ее больше половины длины приспособления, но меньше ширины волны припоя. В этом случае при ориентации плат длинной стороной вдоль их движения исключена загрузка приспособления более чем одним рядом плат, так как общая ширина двух плат и трех реек превышает ширину волны припоя, а размещение плат больше одной штуки в ряду тоже невозможно из-за того, что общая длина двух плат в ряду превышает длину приспособления. Если эти платы ориентировать короткой стороной вдоль движения, то в этом случае было бы возможно загрузить приспособление двумя и более платами в одном ряду, однако сделать этого в известном приспособлении нельзя из-за повышенной тепловой деформации плат при зажиме их вдоль короткой стороны. Поэтому известное приспособление загружается вместо двух или более плат всего одной, ориентированной своей длиной вдоль движения, что резко снижает производительность установки пайки волной припоя.

Еще одним существенным недостатком известного приспособления является также то, что платы с установленными на них радиоэлементами необходимо вдвигать в пазы реек с их торцевой стороны, из-за чего высота устанавливаемых на плату радиоэлементов предопределяется зазором между нижней поверхностью несущей рамки и плоскостью пазов, т. е. радиоэлементы с высотой, превышающей величину этого зазора, не могут быть установлены на плату и припаяны к ней высокопроизводительным способом волной припоя. Устанавливать и припаивать их приходится вручную после пайки волной привоя радиоэлементов с высотой, меньшей упомянутого зазора, в результате чего трудоемкость изделия резко возрастает.

Цель предлагаемого изобретения повышение производительности и качества пайки выводов радиоэлементов на печатных платах в установках пайки волной припоя, а также расширение технологических и эксплуатационных возможностей этих установок.

Поставленная цель достигается тем, что несущая рамка приспособления, которым оснащается установка для пайки выводов радиоэлементов на печатных платах, выполнена квадратной и все рейки установлены на ней подвижно с возможностью закрепления их как вдоль направления движения приспособления к волне припоя, так и поперек движения его, причем одна из сторон рек оснащена пружинными защелками, а другая пазом.

На фиг. 1 изображено приспособление с рейками, ориентированными своей длиной вдоль движения, вид сверху; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 выносной элемент I фиг. 2; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг.5 - выносной элемент II фиг. 4; на фиг. 6 приспособление с рейками, ориентированными своей длиной поперек движения, вид сверху.

Приспособление содержит квадратную несущую рамку 1 с передней 2, задней 3 и боковыми 4 и 5 сторонами. На передней стороне 2 рамки 1 укреплен защитный экран 6 с горизонтальным приемным пазом 7, в котором размещается передняя кромка 8 платы 9. На боковых сторонах 4 и 5 рамки 1 закреплены колодки 10 и 11, скользящие по направляющим салазкам 12 и 13 транспортера установки пайки волной припоя. Одна из боковых сторон (4) рамки 1 оснащена подпружиненными упорами 14, входящими в зацепление с приводной цепью 15 транспортера установки пайки волной припоя.

На несущей рамке 1 установлены и закреплены винтовыми прижимами 16 съемные ┴ образные рейки 17, ориентированные своей длиной либо вдоль, либо поперек направления перемещения плат 9 и содержащие вертикальную стенку 18 и горизонтальную полку 19. С одной стороны вертикальной стенки 18 рейки 17, вплотную к ее горизонтальной полке 19, выполнен приемный паз 20, а с другой стороны стенки 18 укреплены по всей длине рейки 17 пружинные защелки 21 с уступами 22, выполненные из ленточного тонколистового материала и удерживающие платы 9 на горизонтальных полках 19 от перемещения их вверх. В зависимости от ориентировки реек 17 на их горизонтальных полках 19 размещены либо боковые кромки 23 и 24 платы 9 при ориентировке реек 17 вдоль движения, либо передняя 8 и задняя 25 кромки при ориентировке реек 17 поперек движения.

Приспособление работает следующим образом.

Перед началом работы определяется ориентировка плат относительно направления их движения к волне припоя и их количество в расчете на одну загрузку приспособления. При этом принимаются во внимание такие обстоятельства, как загрузка приспособления максимально возможным количеством плат при обеспечении высокого качества пайки, т. е. исключении перемыкания припоем контактных площадок печатных плат и сведение к минимуму тепловой деформации плат. Определив ориентировку плат и их количество, определяют потребное количество реек 17, которые устанавливают и закрепляют на несущей рамке 1 винтовыми прижимами 16 следующим образом: если платы будут ориентированы длинной стороной вдоль их движения, соответственно, ориентируются своей длиной вдоль движения и рейки 17 которые устанавливаются и закрепляются на несущей рамке параллельно боковым сторонам 4 и 5 в зоне, перемещающейся над волной припоя; если платы ориентированы длинной стороной поперек своего движения параллельно передней 2 и задней 3 сторонам рамки 1.

Рейки 17 устанавливаются и закрепляются на несущей рамке 1 параллельно друг другу таким образом, чтобы приемный паз 20 одной рейки был противоположен пружинным защелкам 21 соседней рейки, а приемный паз 20 соседней рейки - противоположен пружинным защелкам 21 третьей рейки, и так далее. При ориентировке реек 17 поперек их движения они должны быть установлены таким образом, чтобы их пружинные защелки были противоположны приемному пазу 7 защитного экрана 6. Расстояние, на котором устанавливаются и закрепляются рейки 17 параллельно друг другу, выбирается таким, чтобы плата 9, вставляясь кромкой 23 в приемный паз 20 одной рейки (или кромкой 8 в приемный паз 7 защитного экрана 6) и опускаясь кромкой 24 или кромкой 25 на уступы 22 пружинных защелок 21 другой рейки, свободно, легким нажимом преодолевали сопротивление пружинных защелок 21 и удерживались на горизонтальных полках 19 реек 17 от перемещения вверх.

Так как рейки 17 устанавливаются и закрепляются на рамке 1 ориентированными в двух вариантах, продольном и поперечном, то работа приспособления рассматривается, соответственно, в обоих вариантах.

Вариант 1. Рейки 17 ориентированы своей длиной вдоль направления движения плат.

В этом варианте кромку 23 платы 9 вставляют в приемный паз 20 одной из реек, а кромку 24 этой же платы опускают на уступы 22 пружинных защелок 21 соседней рейки и легким нажатием на плату, преодолевая сопротивление пружинных защелок 21, опускают ее кромку 24 на горизонтальную полку 19 рейки 17, при этом кромка 24 защелкнется таким образом, что плата будет удерживаться от перемещения вверх, после чего плату 9 сдвигают вперед так, чтобы ее кромка 8 вошла в паз 7 защитного экрана 6. Установив таким образом в приспособление одну плату, ставят в этом же ряду, образованном двумя соседними рейками, вторую и все последующие платы, причем последующие платы сдвигаются так, чтобы их передние кромки 8 вплотную упирались в задние кромки 25 уже установленных плат. Плотное размещение плат в ряду, без промежутков, исключает возможную заливку плат припоем сверху через их передние кромки 8. Установку плат в один ряд проводят до тех пор, пока это позволяет длине реек 17, то есть общая длина плат в ряду не должна превышать длину реек. Заполнив платами один ряд, таким же образом заполняются второй и все последующие ряды.

В случае, когда ширина плат больше или равна половине ширины волны припоя, а их длина больше половины длины реек, но меньше ширины волны припоя, для увеличения производительности установки путем загрузки приспособления большим количеством плат, рейки 17 рациональней закреплять на несущей рамке 1 поперек направления движения плат.

Вариант 2. Рейки 17 ориентированы своей длиной поперек направления движения плат.

В этом случае переднюю кромку 8 платы 9 устанавливаемой в приспособлении первой, вставляют в паз 7 защитного экрана 6, а заднюю кромку 25 этой же платы опускают на уступы 22 пружинных защелок 21 рейки 17, установленной первой после защитного экрана 6 по ходу перемещения приспособления, и так же, как и в первом варианте, защелкивают ее. Следующая плата вставляется своей кромкой 8 в приемный паз 20 первой рейки, а ее кромка 25 аналогично защелкивается на соседней рейке и т.д. пока будет позволять длина боковых сторон 4 и 5 несущей рамки 1. В рассматриваемом варианте ориентации реек 17 защиту второй и всех последующих плат от заливки их припоем сверху выполняют сами рейки 17.

Приспособление с подлежащими пайке печатными платами устанавливают колодками 10 и 11 на направляющие салазки 12 и 13 транспортера. Движущаяся приводная цепь 15 входит в заземление с подпружиненными упорами 14 и перемещает приспособление с печатными платами через гребень волны припоя, в результате чего производится пайка выводов радиоэлементов к контактным площадкам плат. После пайки приспособление снимается с транспортера и освобождается от печатных плат нажатием на них со стороны паяной поверхности, после чего можно производить загрузку следующих печатных плат. Цикл повторяется.

Преимущество предлагаемого приспособления для пайки выводов радиоэлементов на печатных платах в установках пайки волной припоя перед прототипом заключается в том, что рейки, удерживающие платы, могут быть ориентированы свой длиной и закреплены на несущей квадратной рамке как вдоль направления движения приспособления, так и поперек его движения. Таким образом, при разработке технологического процесса пайки появляется возможность гибкого подхода к совмещению высокого качества пайки с ее высокой производительностью за счет исключения перемыкания припоев контактных площадок печатных плат и сведения к минимуму тепловой деформации плат при загрузке приспособления максимально возможным количеством плат путем соответствующей их ориентации.

Кроме того, применение предлагаемого приспособления позволяет производить пайку выводов без ограничения высоты устанавливаемых на платы радиоэлементов, так как, в отличие от прототипа, плата здесь не вдвигаетая в пазы реек с их торцевой стороны, а устанавливается сверху и здесь нет ограничивающего высоту радиоэлементов конструктивно необходимого зазора между нижней поверхностью несущей рамки и плоскостью пазов.

Использование заявляемого приспособления обеспечивает повышение производительности и качества пайки выводов радиоэлементов на печатных платах в установках пайки волной припоя, а также расширение технологических и эксплуатационных возможностей в этих установках и экономически целесообразно в условиях многономенклатурного серийного и массового производства.

Область использования изобретения: изобретение относится к производству радиоэлектронной аппаратуры, в частности к монтажу радиоэлементов на печатных платах в установках пайки волной припоя. Сущность изобретения заключается в том, что для повышения производительности и качества пайки, а также расширения технологических и эксплуатационных характеристик кассеты, кассета содержит несущую квадратную рамку 1 и рейки 17, удерживающие платы. Рейки выполнены 17 ┴ -образной формы с вертикальной стенкой 18 и горизонтальной полкой 19 и могут закрепляться на несущей рамке 1 как вдоль направления движения кассеты, так и поперек ее движения. С одной стороны вертикальной стенки 18 вплотную к горизонтальной полке 19 выполнен паз 20, а с другой стороны по всей длине рейки 1 укреплены пружинные защелки 21. Платы вставляются в кассету сверху и удерживаются двумя соседними рейками 17, при этом кромка каждой платы вставляется в паз 20 одной рейки 17, а противоположная кромка фиксируется пружинными защелками 21 другой рейки 17. 2 з.п. ф-лы 6 ил.

1. Приспособление для пайки волной припоя, содержащее несущую рамку прямоугольной формы с колодками для установки ее в направляющих установки для пайки волной припоя, которые закреплены на одних ее двух противоположных сторонах, рейки с пазами для размещения печатных плат, одни из которых закреплены на несущей рамке параллельно одним ее двум противолежащим сторонам с возможностью возвратно-поступательного перемещения их вдоль других ее двух противолежащих сторон, отличающееся тем, что несущая рамка прямоугольной формы выполнена с равновеликими сторонами, а рейки снабжены пружинными защелками, причем пазы реек для размещения печатных плат выполнены на одних их поверхностях, а пружинные защелки закреплены на других противоположных поверхностях реек, которые ориентированы своими пазами и пружинными защелками в одинаковых направлениях соответственно. 2. Приспособление по п. 1, отличающееся тем, что рейки закреплены параллельно двум противолежащим сторонам несущей рамки с колодками. 3. Приспособление по п. 1, отличающееся тем, что рейки закреплены параллельно двум другим противолежащим сторонам несущей рамки.