способ поверхностного монтажа электронных компонентов на печатной плате

Классы МПК:B23K11/24 электрические схемы питания или управления 
H05K3/30 монтаж печатных схем с электрическими элементами, например резистором 
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно- исследовательский институт экспериментальной физики,
Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Приоритеты:
подача заявки:
2001-09-12
публикация патента:

Изобретение может быть использовано при выполнении навесного монтажа электронных компонентов (ЭК) на печатной плате (ПП) в электронной и радиоэлектронной технике. Загрузку ЭК в накопители производят с учетом расположения их выводов относительно ориентации контактных площадок ПП. Производят захват и перенос ЭК из накопителей в зону монтажа на ПП. Приварку выводов производят с использованием последовательного разряда батарей конденсаторов по линейно-возрастающему закону. В процессе сварки осуществляют непрерывный дистанционный неразрушающий контроль качества каждого соединения по оценке интенсивности инфракрасного излучения из зоны сварки с возможностью корректировки сварочных режимов в зависимости от состояния и геометрии свариваемых поверхностей. Приварку выводов ЭК к контактным площадкам ПП осуществляют тремя сварочными электродами, образующими две пары сдвоенных электродов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Способ обеспечивает расширение технологических возможностей монтажа и повышение производительности.

Формула изобретения

Способ поверхностного монтажа электронных компонентов (ЭК) на печатной плате (ПП), включающий загрузку и выборку ЭК из накопителя, захват и перенос ЭК в зону монтажа на ПП, коррекцию расположения выводов ЭК относительно координат контактных площадок на ПП, фиксацию ЭК на ПП за счет предварительной приварки, по крайней мере, двух любых выводов ЭК на контактных площадках ПП, последующую сварку всех остальных выводов ЭК на контактных площадках ПП с использованием последовательного разряда батарей конденсаторов по линейно-возрастающему закону, при этом в процессе сварки осуществляют непрерывный дистанционный неразрушающий контроль качества каждого соединения по оценке интенсивности инфракрасного излучения из зоны сварки с возможностью корректировки сварочных режимов в зависимости от состояния и геометрии свариваемых поверхностей, отличающийся тем, что загрузку ЭК в накопители производят с учетом расположения их выводов относительно ориентации контактных площадок ПП, а приварку выводов ЭК к контактным площадкам ПП осуществляют тремя сварочными электродами, образующими две пары сдвоенных электродов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электронной и радиоэлектронной технике и может быть использовано при выполнении навесного монтажа электронных компонентов (ЭК) на печатной плате (ПП) в производстве, например, радио- и телеаппаратуры.

Известен способ контактной сварки по а.с. 1199532, кл. В 23 К 11/24 от 03.02.84, опубл. в БИ 47, 1985 г.. Способ заключается в формировании импульса сварочного тока и осуществлении им нагрева, сварки и отжига свариваемых деталей путем последовательного разряда n батарей конденсаторов на первичную обмотку сварочного трансформатора, при этом величину сварочного тока в импульсе формируют по линейно-возрастающему закону путем последовательного уменьшения индуктивности L-разрядной цепи на величину L/n и увеличения емкости с каждой последовательно разряжаемой батареи конденсаторов на величину сспособ поверхностного монтажа электронных компонентов на   печатной плате, патент № 2212990n, причем последовательность времени разряда конденсаторов сохраняют постоянной.

Недостатком способа является то, что он не предусматривает контроль качества соединения и корректировку сварочных режимов в процессе сварки в зависимости от состояния свариваемых элементов, что не гарантирует высокое качество каждого соединения и не позволяет использовать его в автоматическом техническом процессе.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ поверхностного монтажа изделий электронной техники на печатной плате по пат. 2108213, кл. В 23 К 11/24 от 14.11.95, опубл. в БИ 10, 1998 г. Способ осуществляется в автоматическом режиме, при котором производят выборку ЭК из накопителя, захват и перенос их в зону монтажа на ПП, коррекцию расположения выводов ЭК относительно координат контактных площадок (КП) на ПП, фиксацию ЭК на ПП предварительной приваркой не менее двух выводов, последующую приварку всех остальных выводов с использованием последовательного разряда батарей конденсаторов на первичную обмотку сварочного трансформатора по линейно-возрастающему закону, при этом в процессе сварки производят непрерывный дистанционный неразрушающий контроль качества каждого соединения по оценке интенсивности инфракрасного излучения (ИК-излучения) из зоны сварки с возможностью корректировки сварочных режимов в зависимости от состояния свариваемых поверхностей.

Недостатком способа-прототипа является то, что он не предусматривает:

- возможности монтажа на КП ПП ЭК, выводы которых расположены по всему периметру его корпуса, как в одном, так и в двух взаимно перпендикулярных положениях;

- возможность монтажа на КП ПП ЭК, выводы которых расположены с двух противоположных сторон его корпуса, в двух взаимно перпендикулярных положениях.

Все это сужает его функциональные возможности. В устройстве, реализующем данный способ, такой монтаж невозможен, поскольку разворот ЭК на 90o относительно КП ПП, например, с помощью манипулятора или, наоборот, разворот ПП на 90o относительно ЭК перенесенного в зону монтажа, так как ПП крепится на неподвижном столе. Кроме того, сварочная головка, снабженная двумя сварочными электродами, обеспечивает сварку выводов ЭК с КП ПП только в одном положении, заданном пространственным положением этих электродов.

Решаемой технической задачей является разработка способа поверхностного монтажа ЭК на ПП в непрерывном автоматическом режиме, который обеспечивал бы более широкие возможности и повышение производительности за счет сокращения времени на операции коррекции ЭК на КП ПП.

Ожидаемый технический результат реализации заявленного способа выражается в обеспечении возможности сварки выводов ЭК:

- расположенных по всему периметру сторон его корпуса как в одном положении, так и в двух взаимно перпендикулярных положениях;

- расположенных на двух противоположных сторонах его корпуса в двух взаимно-перпендикулярных положениях.

Поставленная техническая задача решается способом поверхностного монтажа электронных компонентов (ЭК) на печатной плате (ПП), обеспечивающим выполнение в автоматическом режиме всей совокупности операций монтажно-сборочного процесса ЭК на ПП - выборку ЭК из накопителя, захват и перенос ЭК в зону монтажа на ПП, коррекцию расположения выводов ЭК относительно координат контактных площадок (КП) на ПП, фиксацию ЭК на ПП за счет предварительной приварки, по крайней мере, двух любых выводов ЭК на КП ПП, последующую сварку всех остальных выводов ЭК на КП ПП с использованием последовательного разряда батарей конденсаторов по линейно-возрастающему закону, при этом в процессе сварки осуществляется непрерывный дистанционный неразрушающий контроль качества каждого соединения по оценке интенсивности ИК-излучения из зоны сварки с возможностью корректировки сварочных режимов в зависимости от состояния и геометрии свариваемых поверхностей, загрузку ЭК в накопители производят с учетом расположения их выводов относительно ориентации КП ПП, а приварку выводов ЭК к КП ПП осуществляют тремя сварочными электродами, образующими две пары сдвоенных электродов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Возможность установки на КП ПП выводов ЭК, которые расположены на его корпусе по всему периметру или на двух противоположных сторонах, в одном или в двух взаимно перпендикулярных положениях, обеспечено загрузкой ЭК в накопители с учетом расположения их выводов относительно ориентации КП ПП, предназначенных для их монтажа. Возможность сварки выводов ЭК с КП ПП, которые расположены на его корпусе по всему периметру или на двух противоположных сторонах его корпуса в одном положении или в двух взаимно перпендикулярных положениях, обеспечено тремя сварочными электродами, образующими две пары сдвоенных электродов, расположенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Способ поверхностного монтажа ЭК на ПП реализуется следующим образом. ЭК, которые необходимо монтировать на ПП в различных положениях, загружаются в накопители с учетом расположения их выводов относительно соответствующих КП ПП. Затем ЭК с помощью захвата манипулятора извлекают из того или иного накопителя в зависимости, на какую КП ПП оно предназначено быть установленным, переносят в зону монтажа, осуществляют коррекцию расположения выводов относительно координат КП на ПП и удерживают им в процессе приварки не менее двух выводов. Закрепленную на неподвижном столе ПП перемещают в зону монтажа и устанавливают так, чтобы выводы ЭК совмещались с КП ПП. Сварочную головку перемещают в положение, позволяющее произвести последовательно приварку двух диагонально-противоположных выводов ЭК с КП ПП. Приварку выводов ЭК к КП ПП осуществляют одной из двух пар сдвоенных сварочных электродов, которые образованы тремя электродами и расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. После этого захваты манипулятора освобождают ЭК и манипулятор уходит из зоны сварки за следующим ЭК. В это время сварочную головку и ПП перемещают по заданной программе для последовательной сварки остальных выводов ЭК с КП ПП. В процессе сварки производят непрерывный контроль качества соединения каждого вывода по радиационному потоку ИК-излучеиия из зоны сварки, и при необходимости ведется автоматическая корректировка сварочных режимов в пределах, обеспечивающих заданные параметры соединения. Эти пределы предварительно определены расчетно-экспериментальным путем. После завершения сварки выводов одного ЭК процесс повторяют для следующего ЭК в вышесказанной последовательности. Сварочные режимы обеспечиваются автоматически источником питания по линейно-возрастающему закону проходящим током повышенной частоты. Закон вложения энергии формируют для каждого соединения с учетом свариваемых материалов и геометрических размеров выводов ЭК и ПП.

Проверка процесса приварки выводов ЭК к КП ПП была реализована на автоматической установке габаритами 1000способ поверхностного монтажа электронных компонентов на   печатной плате, патент № 2212990800 мм, высотой 1400 мм. На ней выполнен монтаж ПП размерами 300способ поверхностного монтажа электронных компонентов на   печатной плате, патент № 2212990200 мм, на которой установлены 30-35 микросхем 3-5 типов серии 133, 134, 564, микросхем 3-5 типов серии 133, 134, 564.

Время от начальной операции монтажа до выхода готовой платы составило 12,5 мин. Ручной паяный монтаж аналогичной платы требует около 10-12 ч. Качество всех соединений проконтролировано в процессе монтажа системой неразрушающего контроля и подтверждено металлографическим анализом.

При реализации на автоматической установке предлагаемого способа приварка к КП ПП тех же габаритов и с тем же количеством микросхем, выводов ЭК, которые расположены по всему периметру сторон его корпуса или с двух взаимно противоположных сторон его корпуса, в одном положении или в двух взаимно перпендикулярных положениях, производительность и качество монтажа должны быть аналогичными.

Таким образом заявленный способ отвечает всем требованиям, определенным поставленной технической задачей.

Класс B23K11/24 электрические схемы питания или управления 

способ управления электрическим питанием сварочного трансформатора однофазных контактных машин переменного тока при сварке -  патент 2521743 (10.07.2014)
способ стабилизации тока контактной сварки -  патент 2507046 (20.02.2014)
способ и устройство для определения напряжения на электродах клещей для точечной сварки -  патент 2493944 (27.09.2013)
способ стабилизации тока контактной сварки -  патент 2424099 (20.07.2011)
способ определения коэффициента мощности контактной сварочной машины -  патент 2424098 (20.07.2011)
способ стабилизации тепловыделения при контактной точечной сварке -  патент 2424097 (20.07.2011)
способ измерения сварочного тока -  патент 2424096 (20.07.2011)
способ измерения сопротивления сварочного контакта -  патент 2424095 (20.07.2011)
способ электрического питания сварочного трансформатора однофазных контактных машин переменного тока -  патент 2392099 (20.06.2010)
источник питания для контактной сварки -  патент 2389590 (20.05.2010)

Класс H05K3/30 монтаж печатных схем с электрическими элементами, например резистором 

плата печатная -  патент 2499374 (20.11.2013)
способ монтажа микроэлектронных компонентов -  патент 2490837 (20.08.2013)
дискретный электронный компонент и способ его установки -  патент 2363070 (27.07.2009)
способ монтажа электронных компонентов с шариковыми выводами -  патент 2331993 (20.08.2008)
способ встраивания компонента в основание -  патент 2327311 (20.06.2008)
прецизионный гибкий шлейф и способ высокоплотного монтажа электронных приборов с помощью таких шлейфов -  патент 2312474 (10.12.2007)
карточка с микросхемой, имеющая контактную зону, и способ изготовления такой карточки с микросхемой -  патент 2215325 (27.10.2003)
непроводящая подложка, образующая ленту или единицу использования, на которой выполнено множество несущих элементов -  патент 2202126 (10.04.2003)
печатная плата для пайки столбиками припоя -  патент 2199840 (27.02.2003)
способ соединения электрических элементов и устройство для его осуществления -  патент 2145756 (20.02.2000)
Наверх