УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНТАЖА МИКРОСХЕМЫ НА ПЕЧАТНУЮ ПЛАТУ Российский патент 2024 года по МПК H05K1/18 H05K3/36 H05K7/12 

Изобретение относится к машиностроению, приборостроению, предназначено для монтажа электронных компонентов приборов, в частности микросхем с матричным расположением контактных площадок на основании корпуса, на печатную плату.

Постоянно возрастающая интеграция микросхем приводит к увеличению количества контактов (PIN) на единицу площади. Монтаж электронных компонентов на печатную плату, таких как микросхем с матричным расположением контактных площадок на основании корпуса, является актуальной задачей. Несмотря на свои преимущества (максимальное количество выводов по отношению к габаритам при заданном шаге, низкая индуктивность выводов, самовыравнивание при пайке) такие микросхемы имеют серьезный для надежных применений недостаток - невозможность достоверного визуального контроля качества паяных соединений.

Известно устройство US 9.629.259 В1, МПК: B23K 37/00 18.04.2017 для установки (монтажа) и последующей пайки выводов таких микросхем - шариковых или столбиковых, в том числе в виде витых пружин, на контактные площадки основания корпуса. Устройство позволяет выполнять только монтаж и пайку выводов на контактные площадки основания корпуса микросхемы. Последующий монтаж микросхемы на печатную плату выполняется пайкой выводов на контактные площадки печатной платы.

Недостатками применения таких устройств являются последующая сложность контроля мест пайки, невозможность ремонта (замены или перепайки) вывода. Кроме того, выводы в местах пайки, после монтажа на печатную плату, подвержены растрескиванию и разрушению от многоцикловых температурных и механических воздействий. Поэтому для ответственных применений, в частности, в военной или ракетно-космической технике, производится заливка зоны выводов специальными составами (компаундирование пространства между корпусом и платой), что усложняет и удорожает монтаж. Демонтаж такой микросхемы с печатной платы весьма затруднен, а монтаж вновь не всегда возможен или, как следствие, приводит к снижению качества паяных соединений.

В тоже время имеется ряд устройств, которые обеспечивают надежный электрический контакт выводов изделий электронной компонентной базы (далее - ЭКБ) с печатной платой без использования пайки, сварки и других способов постоянного соединения выводов с контактными площадками печатной платы.

Известны устройства RU 200248 U1, МПК: H05K 1/00 03.04.2020, JP 6706494 В2, МПК: H01R 33/76 10.06.2020 для подключения ЭКБ к печатной плате.

Такие устройства позволяют выполнить монтаж и подключение микросхем с матричным расположением контактных площадок на основании корпуса к печатной плате. Однако устройства неприменимы для монтажа микросхем на печатные платы с высокой плотностью компоновки.

Наиболее близким аналогом - прототипом изобретения является устройство для монтажа микросхем на печатную плату, описанное в патенте на полезную модель RU 179608 U1 МПК: Н05К 7/18 05.12.2017, включающее контактную панель, под установку на нее микросхемы с матричным расположением контактных площадок на корпусе микросхемы, с отверстиями, совпадающими с контактными площадками на корпусе микросхемы и контактными площадками на печатной плате, имеющую пружинные контактные элементы из плунжеров и цилиндрических пружин, закрепленные в ней с возможностью их возвратно-поступательного перемещения и соединения с контактными площадками на корпусе микросхемы и контактными площадками на печатной плате, крышку и крепежные винты.

Устройство позволяет выполнять надежное соединение изделий ЭКБ, в том числе микросхем с матричным расположением контактных площадок на основании корпуса, с контактными площадками печатной платы без применения пайки, сварки или иного разрушающего, или модифицирующего воздействия на контакты или контактные площадки изделий ЭКБ.

Недостатками устройства являются сложность конструкции, большие габариты, в частности, из-за применения плунжеров, и масса, что ограничивает его функциональные возможности - устройство неприменимо для монтажа микросхем на печатные платы с высокой плотностью компоновки.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей - монтаж микросхем с матричным расположением контактных площадок на основании корпуса на печатные платы с высокой плотностью компоновки при сохранении надежности соединений.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для монтажа микросхемы на печатную плату, содержащем контактную панель под установку на нее микросхемы с матричным расположением контактных площадок на корпусе микросхемы, с отверстиями, совпадающими с контактными площадками на корпусе микросхемы и контактными площадками на печатной плате, имеющую пружинные контактные элементы, закрепленные в ней с возможностью их возвратно-поступательного перемещения и соединения с контактными площадками на корпусе микросхемы и контактными площадками на печатной плате, крышку и крепежные винты, в отличие от известного, в отверстия контактной панели, выполненной из электроизоляционного материала, установлены с зазором пружинные контактные элементы, выполненные свитыми из проволоки, превышающие высоту отверстия, по периметру контактной панели со стороны установки микросхемы выполнен прямоугольный выступ, соответствующий высоте корпуса микросхемы, на контактную панель по внутреннему периметру прямоугольного выступа с прилеганием к его стенке установлена пружинная лента, в которой выполнены лепестки, выступающие над плоскостью ленты, а концы лепестков обращены к основанию прямоугольного выступа, в выступе по периметру и, соответственно, в крышке по периметру выполнены отверстия под крепежные винты, - при этом, пара винтов, расположенных по диагонали, установлена в отверстия крышки с зазором, а в отверстия контактной панели и в отверстия печатной платы - по посадке, а остальные с зазором, и винты затянуты гайками с шайбами с обратной стороны печатной платы, при этом крышка оперта на корпус микросхемы по периметру.

Предлагаемым устройством обеспечивается возможность решения поставленной задачи, при конструктивной несложности устройства, не требующим больших затрат для его реализации, что поясняется фиг. 1-5.

Суть изобретения поясняется фиг. 1-5,

где на фиг. 1 изображено устройство для монтажа микросхемы на печатную плату в сборе,

на фиг. 2 изображено устройство для монтажа микросхемы на печатную плату в разрезе,

на фиг. 3 изображены пружинные контактные элементы (выносной элемент - увеличение на Фиг. 2),

на фиг. 4 изображена контактная панель с установленной лентой пружинной,

на фиг. 5 изображено устройство для монтажа микросхемы на печатную плату подетально.

Устройство для монтажа микросхемы на печатную плату согласно настоящему изобретению состоит из контактной панели 1, имеющей отверстия 2 для установки пружинных контактных элементов 3, отверстия 4 под крепежные винты 5, отверстия 6 под крепежные винты 7, ленты пружинной 8, крышки 9. Отверстия 2, выполненные в центре контактной панели, совпадают с контактными площадками на корпусе установленной микросхемы 10 (с матричным расположением контактных площадок на основании корпуса) и контактными площадками на печатной плате 11.

Монтаж микросхемы на печатную плату выполняют следующим образом.

На печатную плату, в месте расположения контактных площадок микросхемы, устанавливают контактную панель 1, изготовленную из электроизоляционного материала, например, стеклотекстолита или антистатического пластика (при большом тепловыделении микросхемы для обеспечения теплосъема, как вариант, рекомендуется применение электроизоляционного материала с теплопроводными характеристиками, например, теплопроводной керамики) любым известным способом (механическим, литьевым), соблюдая маркировку контактов (выполненная фаска на углу панели соответствует маркировке первого контакта на печатной плате). Для совмещения отверстий 2 контактной панели с контактными площадками на печатной плате используют два крепежных винта 5, имеющих резьбовую часть и не резьбовую часть, которая заходит в отверстия 4 панели и отверстия 12 печатной платы по посадке и выполняет функцию кондуктора. Все металлизированные и не металлизированные отверстия в печатной плате, а также другие отверстия под электронные компоненты выполняются однооперационно с высокой точностью по допуску не менее чем 0,03 мм. Аналогично выполняются и элементы печатного рисунка, а также отверстия в контактной панели. Крепежные винты 5 устанавливаются по диагонали в отверстия 12 печатной платы и отверстия 4 контактной панели, соответственно отверстия 2 контактной панели совмещаются с контактными площадками печатной платы с высокой точностью. Как вариант, возможно применение двух технологических штырей-кондукторов. В отверстия 2 (по форме цилиндрические или, как вариант, гиперболоидные) контактной панели устанавливаются пружинные контактные элементы 3, изготовленные, например, по РЮМК.430420.089ТУ. Пружинные контактные элементы представляют собой свитые из тонкой (диаметром 0,05-0,08 мм) проволоки детали, сформованные в цилиндры. Материал - бериллиевая бронза с покрытием золото. Обеспечивают многоточечное (не менее 7 точек) контактирование, низкие паразитные параметры (емкость, индуктивность, скин-эффект), низкое контактное сопротивление, незначительный фреттинг, применяются в компрессионных беспаячных соединителях высокой надежности. Пружинные контактные элементы устанавливаются в отверстия с заданным зазором для их подвижности и превышением до 1/3 высоты отверстия, рекомендуемое изготовителем. На контактную панель по внутреннему периметру прямоугольного выступа с прилеганием к его стенке устанавливают пружинную ленту 8, изготовленную из материала, например, по ГОСТ 2283-79 толщиной 0,1-0,15 мм, с размером по высоте меньшим или равным высоте стенки. В ленте выполнены лепестки 15. Лепестки выполнены, например, перфорацией, с постоянным шагом, отогнуты на одинаковый (острый до 30° для исключения заклинивания при демонтаже микросхемы) угол и распределены равным количеством по каждой стороне, а концы лепестков обращены к основанию прямоугольного выступа. Затем на контактную панель устанавливают микросхему 10, соблюдая маркировку контактов (фаска на углу микросхемы или его маркировка соответствует первому контакту и фаске на углу панели, что соответствует маркировке первого контакта на печатной плате). При установке микросхемы отогнутые лепестки пружинной ленты сжимаются и за счет равномерного обжатия корпуса микросхемы точно центрируют ее на контактной панели, исключая допуски на изготовление корпуса микросхемы и обеспечивая совмещение контактных площадок корпуса микросхемы с отверстиями контактной панели и, соответственно, выступающими из них пружинными контактными элементами. Далее микросхема накрывается крышкой с соответствующей ориентацией ее крепежных отверстий относительно отверстий контактной панели. Крепежные винты поочередно вынимаются с одной стороны печатной платы и вновь вставляются через крышку в те же отверстия контактной панели и печатной платы - с другой стороны. Если используются технологические штыри-кондукторы, то последние выталкиваются крепежными винтами при их установке. Затем устанавливаются остальные крепежные винты 7 (с зазором), шайбы 13 и гайки 14 с обратной стороны печатной платы и затягиваются по инструкции (равномерно). Крышка с пазом в ее центре (или, как вариант, с выборкой в центре) по периметру прижимает корпус микросхемы к контактной панели, а контактную панель к печатной плате, равномерно сжимая выступающие пружинные контактные элементы. Для обеспечения прижатия корпуса микросхемы к контактной панели прямоугольный выступ на панели выполнен меньшим или соответствующим высоте (минимальной по допуску) корпуса микросхемы.

Устройство имеет простую конструкцию, небольшие размеры и массу, что расширяет его функциональные возможности - позволяет применять его для печатных плат с высокой плотностью компоновки, а также выполнять демонтаж и вновь монтаж при сохранении надежности соединений.

Устройство показывает также высокую устойчивость, с учетом обязательной контровки крепежа, к механическим (ударным и вибрационным) нагружениям. А при применении теплопроводной контактной панели эффективно решается и задача отвода тепла от микросхем с большим тепловыделением.

Изобретение предназначено для монтажа электронных компонентов приборов, в частности микросхем с матричным расположением контактных площадок на основании корпуса на печатную плату. Технический результат - упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей - беспаячный монтаж микросхем с матричным расположением контактных площадок на основании корпуса на печатные платы с высокой плотностью компоновки при сохранении надежности соединений. Технический результат достигается тем, что устройство для монтажа микросхем на печатную плату включает контактную панель, крышку и крепежные винты в отверстия контактной панели, совпадающие с контактными площадками на корпусе микросхемы и контактными площадками на печатной плате и выполненную из электроизоляционного материала. Также установлены с зазором пружинные контактные элементы, выполненные свитыми из проволоки, превышающие высоту отверстия, по периметру контактной панели со стороны установки микросхемы выполнен прямоугольный выступ, соответствующий высоте корпуса микросхемы, на контактную панель по внутреннему периметру прямоугольного выступа с прилеганием к его стенке установлена пружинная лента, в которой выполнены лепестки, выступающие над плоскостью ленты, а концы лепестков обращены к основанию прямоугольного выступа. В выступе по периметру и, соответственно, в крышке по периметру выполнены отверстия под крепежные винты, при этом пара винтов, расположенных по диагонали, установлена в отверстия крышки с зазором, а в отверстия контактной панели и в отверстия печатной платы - по посадке, а остальные с зазором, и винты затянуты гайками с шайбами с обратной стороны печатной платы, при этом крышка оперта на корпус микросхемы по периметру. 5 ил.

Устройство для монтажа микросхемы на печатную плату, содержащее контактную панель под установку на нее микросхемы с матричным расположением контактных площадок на корпусе микросхемы, с отверстиями, совпадающими с контактными площадками на корпусе микросхемы и контактными площадками на печатной плате, имеющую пружинные контактные элементы, закрепленные в ней с возможностью их возвратно-поступательного перемещения и соединения с контактными площадками на корпусе микросхемы и контактными площадками на печатной плате, крышку и крепежные винты, отличающееся тем, что в отверстия контактной панели, выполненной из электроизоляционного материала, установлены с зазором пружинные контактные элементы, выполненные свитыми из проволоки, превышающие высоту отверстия, по периметру контактной панели со стороны установки микросхемы выполнен прямоугольный выступ, соответствующий высоте корпуса микросхемы, на контактную панель по внутреннему периметру прямоугольного выступа с прилеганием к его стенке установлена пружинная лента, в которой выполнены лепестки, выступающие над плоскостью ленты, а концы лепестков обращены к основанию прямоугольного выступа, в выступе по периметру и, соответственно, в крышке по периметру выполнены отверстия под крепежные винты, при этом пара винтов, расположенных по диагонали, установлена в отверстия крышки с зазором, а в отверстия контактной панели и в отверстия печатной платы - по посадке, а остальные с зазором, и винты затянуты гайками с шайбами с обратной стороны печатной платы, при этом крышка оперта на корпус микросхемы по периметру.