УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНТАЖНОЙ ПАЙКИ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЕ Российский патент 1997 года по МПК B23K3/00 

Изобретение относится к технологии монтажа и пайки элементов на печатной плате, в частности к устройствам для монтажной пайки элементов на печатной плате.

Известно устройство для пайки печатных плат, паяльная головка, размещенная на консоли, перемещаемой по вертикальной стойке, закрепленной на координатном столе [1]
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство для пайки элементов на печатной плате [2] в котором имеются монтажное основание с липким слоем и установленными фиксирующими штырями, пластина для установки печатной платы, пружины и нагреватель, которые также устанавливаются и закрепляются на фиксирующих штырях, система вакуумного прижатия платы к пластине и система воздушного охлаждения нагревателя и печатной платы. На данном устройстве предусмотрено выполнение всех операций по установке элементов, их пайке и охлаждению. На липком слое монтажного основания закрепляют предварительно корпуса элементов, затем пластину с установленной на ней печатной платой, на контактные площадки которой предварительно нанесен слой припоя, подевают на фиксирующие штыри монтажного основания и совмещают выводы элементов, закрепленных на липком слое, с контактными площадками печатной платы. После этого на фиксирующие штыри устанавливают и закрепляют пружины и нагреватель, который включают на нагрев и тепло от которого передается вначале пластине, затем печатной плате. В результате печатная плата нагревается до температуры расплавления предварительно нанесенного на контактные площадки платы припоя, и, таким образом, происходит пайка планарных выводов элементов, прижатых к контактным площадкам платы. После охлаждения печатной платы обдувом воздуха происходит кристаллизация пайки.

Недостатком данного устройства является то, что его применение ограничено только пайкой элементов с планарными выводами к контактным площадкам печатной платы и оно не применено для пайки элементов, выводы которых устанавливаются в монтажные отверстия плат. Кроме того, в данном устройстве нагреватель-теплоноситель конструктивно является съемным элементом, который вручную устанавливают и закрепляют на фиксирующих штырях при пайке каждой платы и вновь вручную снимают по окончании процесса пайки, т. е. нагреватель подвергается постоянному перемещению, что может вызвать его поломку или механическое повреждение при случайном ударе или падении. Плюс к тому, значительную долю операционного времени процесса пайки элементов к печатной плате на данном устройстве составляет (по сравнению с временем самой) пайки подготовительно-заключительные работы по сборке и разборке устройства. Кроме того, применение данного устройства не позволяет, совершенствуя процесс организации труда, разделить одну сложную и длительную операцию монтажа и пайки на несколько более простых.

Задача изобретения обеспечение стабильной цикличности технологического термодинамического режима нагрева и охлаждения, необходимого для процесса образования надежного паяного соединения элементов с печатной платой, а также сочетание безопасности с удобством работ и возможностью совершенствования организации труда.

Задача решается тем, что устройство, содержащее основание, нагреватель и системы вакуумного отсоса и воздушного охлаждения, снабжено вертикальными опорами, размещенными на основании, нагреватель установлен на вертикальных опорах с возможностью цикличного перемещения, а в его основании выполнены автономные каналы систем вакуумного отсоса и воздушного охлаждения.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства для монтажной пайки элементов на печатной плате; на фиг. 2 конструкция нагревателя; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 узлы устройства и оснастки в рабочем положении.

Устройство для монтажной пайки элементов на печатной плате содержит основание 1, вентиляционный местный отсос 2, лампу местного освещения 3, щиток управления и контроля 4, прибор контроля силы тока 5, кнопки управления 6, вертикальные опоры 7, нагреватель 8, магистраль пневмосистемы 9, вакуумный отсос 10, направляющие 11, блок системы управления 12, заземление 13. Нагреватель 8 выполнен в виде термодинамического элемента, состоящего из основания 14, изготовленного из теплостойкого материала, в котором выполнены отверстия 15 под вертикальные опоры 7, пазы 16 под спираль 17 и паз 18 под розетку электрической схемы нагрева, каналы 19 вакуумного отсоса 10, воздуховодные каналы 20 пневмосистемы 9 воздушного охлаждения термодинамического элемента. Позицией 21 на чертеже обозначен блок технологической сборки печатной платы с радиоэлементами.

Устройство для монтажной пайки элементов на печатной плате работает по следующей схеме:
подготовить устройство к работе, при этом термодинамический элемент 8 должен быть в верхнем положении, включить систему вентиляции 2, включить кнопку 6 "Вкл", подав напряжение на устройство, установить автоматический режим работы, нажав кнопку 6 "Автом.", привести вентили на пневмосистеме 9 в рабочее положение;
установить блок 21 технологической сборки печатной платы с элементами, установленными и зафиксированными при помощи специальной технологической оснастки, обеспечивающей качество и надежность сборки платы с элементами при перемещении технологического блока от рабочих мест по сборке до устройства для монтажной пайки, в направляющие 11 и ввести его до упора в рабочую зону устройства;
нажать кнопку 6 "Пуск", термодинамический элемент 8 опускается по вертикальным опорам 7 до нижнего рабочего положения, в котором должен осуществиться плотный контакт термодинамического элемента 8 с верхней поверхностью блока 21, через которую происходит передача тепла непосредственно на выводы элементов и саму печатную плату и тот припойный материал, который должен быть предварительно введен в зону паек. При совмещении поверхностей термодинамического элемента 8 и блока 21 должно осуществляться совпадение каналов вакуумного прижатия в элементе 8 и соответствующих каналов, имеющихся в блоке 21;
далее автоматически включается вакуумный прижим 10, который увеличивает плотность контакта между печатной платой и блоком 21, что важно для повышения КПД передачи тепла от нагревателя 8;
вслед за вакуумным отсосом 10 включается нагрев спирали 17 термодинамического элемента 8, время и сила тока нагрева задается системой управления 12 и по прибору 5 на щитке 4 контролируется его наличие и величина, по истечении заданного времени нагрев автоматически отключается;
включается режим охлаждения термодинамического элемента 8, который также задает система управления 12 (время и скорость продувки воздуха из системы 9 по воздуховодным путям 20);
автоматически отключается продувка воздуха и включается подача воздуха в каналы 19, за счет чего уменьшается сила прижатия элемента 8 к блоку 21;
система управления 12 выдает команду на подъем термодинамического элемента 8 в верхнее положение по вертикальным опорам 7.

Рабочий цикл устройством отработан, далее можно извлечь технологический блок сборки и на его место установить другой.

Использование: монтаж и пайка элементов на печатной плате. Сущность изобретения: устройство содержит основание, нагреватель, системы вакуумного отсоса и воздушного охлаждения и систему управления. На основании размещены вертикальные опоры, на которых установлен нагреватель с возможностью цикличного перемещения. При этом в основании нагревателя выполнены каналы систем вакуумного отсоса и воздушного охлаждения. 4 ил.

Устройство для монтажной пайки элементов на печатной плате, содержащее основание, нагреватель и системы вакуумного отсоса и воздушного охлаждения, отличающееся тем, что оно снабжено вертикальными опорами, размещенными на основании, нагреватель установлен на вертикальных опорах с возможностью цикличного перемещения, а в его основании выполнены автономные каналы систем вакуумного отсоса и воздушного охлаждения.