СПОСОБ СОВМЕСТНОГО МОНТАЖА ЭЛЕКТРОРАДИОИЗДЕЛИЙ И ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Российский патент 2020 года по МПК H05K13/04 H05K7/02 H05K1/18 

Изобретение относится к области радиоэлектронного машиностроения и может быть использовано при изготовлении различной радиоэлектронной аппаратуры и радиоэлектронных устройств ответственного и бытового назначения, включая радиоэлектронную аппаратуру космических аппаратов, работающую при воздействии условий космического пространства, с большими сроками активного существования. Изобретение может быть использовано и в других областях техники, где изготавливают и применяют радиоэлектронную аппаратуру с улучшенными электрическими и прочностными характеристиками (стойкость к механическим и температурным воздействиям) и уменьшенными затратами при производстве.

В настоящее время наиболее близким к заявляемому способу является способ поверхностного монтажа электрорадиоизделий радиоэлектронной аппаратуры, раскрытый в описании заявки на изобретение RU №2018112192, который заключается в том, что монтаж электрорадиоизделий проводят одновременно для группы электрорадиоизделий, при этом проводят подготовительные операции сначала на одной стороне печатной платы, а затем на второй стороне печатной платы, в том числе, наносят паяльную пасту на контактные площадки печатной платы в местах установки выводов электрорадиоизделий, при выполнении подготовительных операций при необходимости наносят клей для крепления электрорадиоизделий, устанавливают электрорадиоизделия, проводят полимеризацию клея при значениях температуры, определяемых техническими условиями на материалы, исключающих активацию флюса и расплавление паяльной пасты; после завершения подготовительных операций на обеих сторонах печатной платы производят пайку электрорадиоизделий одновременно на двух сторонах печатной платы в соответствии с требуемым температурным профилем оплавления паяльной пасты. Этот способ принят за прототип заявляемого способа.

Недостатком способа является только пайка (монтаж) электрорадиоизделий на печатную плату, при этом в последующем для изготовления радиоэлектронной аппаратуры (узлов радиоэлектронной аппаратуры) требуется выполнить монтаж печатных плат с установленными электрорадиоизделиями на основание (корпус) блока или прибора, т.е. выполнить дополнительную технологическую операцию, или несколько дополнительных технологических операций, путем механического закрепления печатной платы с электрорадиоизделиями (винтами, болтами, стяжками и пр.), при этом фиксация печатной платы с электрорадиоизделиями и с корпусом осуществляется только в местах механического крепления, что снижает механическую прочность всего прибора, особенно в условиях воздействия вибрационных и механических нагрузок (например, на этапе выведения космического аппарата на орбиту Земли), увеличивает массу прибора (за счет использования крепежных элементов) ухудшает тепловое рассеяние тепловыделяющих электрорадиоизделий на печатной плате (сброс тепла с печатной платы на корпус) и за счет ограничения числа мест передачи (только места крепления) тепла кондуктивным способом, напрямую связанным с площадью теплового контакта поверхности печатной платы с электрорадиоизделиями и корпуса. Если основание (корпус) блока (прибора) имеет сложную конструкцию (пазы, углубления, колодцы для установки печатной платы с электрорадиоизделиями) то выполнение дополнительного крепления требует применения специализированного инструмента, а в некоторых случаях становится невозможной.

Техническими задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение являются: снижение сложности и трудоемкости изготовления радиоэлектронной аппаратуры, уменьшение количества технологических операций, уменьшение массы радиоэлектронной аппаратуры, увеличение надежности радиоэлектронной аппаратуры в условиях воздействия вибрационных и механических нагрузок, снижение тепловой нагруженности электрорадиоизделий, расширение конструктивных возможностей радиоэлектронной аппаратуры, повышение надежности и ресурса изготовленной предложенным способом радиоэлектронной аппаратуры.

Технические задачи решаются за счет того, что при изготовлении радиоэлектронной аппаратуры применяют способ совместного монтажа электрорадиоизделий на печатную плату и печатной платы с электрорадиоизделиями к корпусу прибора (радиоэлектронной аппаратуры) паяльной пастой за одну технологическую операцию, что значительно упрощает процесс изготовления радиоэлектронной аппаратуры за счет уменьшения числа технологических операций, при этом пайку (путем оплавления паяльной пасты) печатной платы с электрорадиоизделиями выполняют непосредственно к корпусу прибора, что позволяет отказаться от механического крепления печатной платы с электрорадиоизделиями к корпусу прибора, уменьшить его массу за счет отказа от крепежных элементов (болтов, гаек, шайб, уголков, стяжек и других известных способов механического крепления), при этом контактирование поверхности печатной платы через кристализовавшийся слой припоя с корпусом прибора снижает тепловую нагруженность тепловыделяющих электрорадиоизделий на печатной плате за счет сброса тепла на корпус прибора кондуктивным теплообменом, используя его в качестве радиатора охлаждения. Способ позволяет использовать корпуса приборов более сложной формы, расширяя конструктивные возможности радиоэлектронной аппаратуры. Пайку путем оплавления паяльной пасты выполняют в соответствии с требуемым температурным профилем оплавления паяльной пасты, и в соответствии с режимами, допускаемыми (в части температуры, времени воздействия) техническими условиями на электрорадиоизделия и материалы корпуса прибора. Применение данного способа монтажа электрорадиоизделий и печатной платы для радиоэлектронной аппаратуры, работающей в условиях вакуума (в вакууме отсутствует конвективный теплообмен) дополнительно улучшает тепловой режим электрорадиоизделий за счет контактирования печатной платы с электрорадиоизделиями с корпусом прибора.

Способ совместного монтажа электрорадиоизделий и печатных плат радиоэлектронной аппаратуры заключается в последовательном выполнении следующих технологических операций:

Комплектование электрорадиоизделий, деталей, сборочных единиц и материалов согласно чертежу и технологическому процессу;

Формовка выводов, заключающаяся в формовке и обрезке выводов электрорадиоизделий согласно чертежу;

Подготовка, заключающаяся во включении технологического оборудования и установке режимов его работы согласно ранее отработанным режимам, инструкциям по эксплуатации и технологическому процессу;

Сушка, заключающаяся в уменьшении содержания влаги в электрорадиоизделиях и печатной плате до значений, обеспечивающих получение качественных паяных соединений оплавлением паяльной (припойной) пасты;

Нанесение пасты, заключающееся в нанесении паяльной пасты на контактные площадки печатной платы в местах установки выводов электрорадиоизделий, в количествах, достаточных для пайки;

Нанесение пасты, заключающееся в нанесении паяльной пасты на корпус прибора, в количествах, достаточных для пайки;

Контрольная, заключающаяся в проверке качества нанесения паяльной пасты;

Установка электрорадиоизделий, заключающаяся в установке электрорадиоизделий на печатной плате согласно чертежу;

Контрольная, заключающаяся в проверке качества установки электрорадиоизднлий на печатную плату;

Совмещение печатной платы с установленными электрорадиоизднлиями и корпуса прибора согласно чертежу;

Совместная пайка электрорадиоизделий и печатной платы к корпусу прибора с оплавлением паяльной пасты, заключающаяся в пайке поверхностно монтируемых электрорадиоизделий оплавлением паяльной пасты в соответствии с требуемым температурным профилем оплавления (температурный профиль указывается в программе оплавления) одновременно с пайкой к корпусу прибора в один этап. При этом печатную плату и корпус прибора помещают в установку оплавления, включают ранее разработанную программу, рассчитанную по времени и температуре. После завершения программы, печатную плату и корпус прибора извлекают из установки (печки;

Промывка, заключающаяся в промывке печатной платы и корпуса от остатков флюсовых загрязнений;

Контрольная, заключающаяся в проверке качества промывки, качества совместной пайки электрорадиоизделий и корпуса прибора визуальным способом;

Контрольная, заключающаяся в проверке качества совместной пайки электрорадиоизделий и корпуса рентгеновским способом;

Испытания электрические, заключающиеся в проверке электрически разъединенных цепей, проверке сопротивления изоляции цепей, электрически соединенных цепей печатной платы, прибора.

Примечание: формовку выводов электрорадиоизделий выполняют при необходимости, в зависимости от конструктивных особенностей радиоэлектронной аппаратуры.

Таким образом, проведение совместного монтажа электрорадиоизделий, печатных плат и корпуса радиоэлектронной аппаратуры (прибора) одновременно в один этап позволяет существенно снизить трудоемкость и сложность способа монтажа, увеличить надежность и ресурс радиоэлектронной аппаратуры за счет облегчения температурного режима работы электрорадиоизделий. Применение данного способа монтажа для радиоэлектронной аппаратуры, работающей в условиях вакуума дополнительно улучшает тепловой режим электрорадиоизделий за счет кондуктивного теплообмена.

Изобретение может быть использовано при изготовлении радиоэлектронной аппаратуры и радиоэлектронных устройств ответственного и бытового назначения, включая радиоэлектронную аппаратуру космических аппаратов, работающую при воздействии условий космического пространства, с большими сроками активного существования. Технический результат - снижение трудоемкости и упрощение изготовления радиоэлектронной аппаратуры, уменьшение количества технологических операций, массы радиоэлектронной аппаратуры, увеличение надежности радиоэлектронной аппаратуры в условиях воздействия вибрационных и механических нагрузок, снижение тепловой нагруженности электрорадиоизделий, расширение конструктивных возможностей радиоэлектронной аппаратуры, повышение надежности и ресурса изготовленной предложенным способом радиоэлектронной аппаратуры. Достигается тем, что применяют способ одновременного (совместного) монтажа электрорадиоизделий на печатную плату и печатной платы с электрорадиоизделиями - к корпусу прибора (радиоэлектронной аппаратуры) паяльной пастой за одну технологическую операцию. При этом пайку печатной платы с электрорадиоизделиями выполняют непосредственно к корпусу прибора. Пайку путем оплавления паяльной пасты выполняют в соответствии с требуемым температурным профилем оплавления паяльной пасты и в соответствии с режимами, допускаемыми (в части температуры, времени воздействия) техническими условиями на электрорадиоизделия и материалы корпуса прибора. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ совместного монтажа электрорадиоизделий и печатных плат радиоэлектронной аппаратуры, заключающийся в том, что монтаж электрорадиоизделий проводят одновременно для группы электрорадиоизделий, отличающийся тем, что проводят подготовительные операции только на одной стороне печатной платы, нанесение паяльной пасты выполняют непосредственно на корпус прибора (блока, узла радиоэлектронной аппаратуры) в местах пайки поверхности печатной платы к корпусу прибора, в количествах, достаточных для пайки, после завершения подготовительных операций на одной стороне печатной платы и на корпусе прибора производят пайку электрорадиоизделий на печатную плату одновременно с пайкой печатной платы к корпусу прибора в соответствии с требуемым температурным профилем оплавления припойной пасты и режимами, допускаемыми техническими условиями для электрорадиоизделий, материалов печатной платы и корпуса прибора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пайку печатной платы к корпусу прибора выполняют за часть ее поверхности, определяемой конструкцией корпуса прибора (печатной платы).

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что применяют клей для крепления электрорадиоизделий, например, обладающих относительно большой массой или габаритами.