Устройство сушки флюса и подогрева печатных плат

 

1. УСТРОЙСТВО СУШКИ ФЛЮСА И ПОДОГРЕВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ, содержащее узел подачи печатных плат, корпус с последовательно установленными блоками сушки и подогрева, в которых расположены трубчатые электронагреватели и вентилятор , отличающееся тем, что, с целью повышения качества сушки флюса и подогрева печатных плат, оно снабжено установленными под трубчатыми электронагревателями теплоотражателями блока сушки и блока подогрева , втеплоотражателе блока сушки между трубчатыми электронагревателями / полнены ряды отверстий с уменьшающейся площадью сечения по ходу движения узла подачи печатных плат. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трубчатые электронагреватели блока сушки установлены перпендикулярно направлению перемещения узла подачи печатных плат с уменьщающимся шагом в направлении его перемещения. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трубчатые электронагреватели блока сушки расположены равномерно под углом 5- 10° к направлению перемещения узла подачи. 4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отверстия в каждом ряду теплоотражателя блока сушки выполнены с уменьщающимся диаметром по ходу перемещения узла подачи печатных плат. 5.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отверстия в каждом ряду выполнены с увеличивающимся щагом по ходу перемещения узла подачи печатных плат. 5 00 О5 1C Т Фиг

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3615091/25-27 (22) 08.07.83 (46) 23.10.85. Бюл. № 39 (72) В. И. Нижанковский, В. В. Губанов, P. Ф. Исмагилов и В. П. Птюшкин (53) 621.791.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 680829, кл. В 23 К 3/06, 25.08.79. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО СУШКИ ФЛЮСА И ПОДОГРЕВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ, содержащее узел подачи печатных плат, корпус с последовательно установленными блоками сушки и подогрева, в которых расположены трубчатые электронагреватели и вентилятор, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сушки флюса и подогрева печатных плат, оно снабжено установленными под трубчатыми электронагревателями теплоотражателями блока сушки и блока подогрева, втеплоотражателе блока сушки между трубчатыми электронагревателями выХ

„„SU„„1186420 A полнены ряды отверстий с уменьшающейся площадью сечения по ходу движения узла подачи печатных плат.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трубчатые электронагреватели блока сушки установлены перпендикулярно направлению перемещения узла подачи печатных плат с уменьшающимся шагом в направлен и и его перемещен и я.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трубчатые электронагреватели блока сушки расположены равномерно под углом 5—

10 к направлению перемещения узла подачи.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отверстия в каждом ряду теплоотражателя блока сушки выполнены с уменьшающимся диаметром по ходу перемещения узла подачи печатных плат.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отверстия в каждом ряду выполнены с увеличивающимся шагом по ходу перемещения узла подачи печатных плат.

1186420

10 l5

Зо

Изобретение относится к автоматизированному оборудованию для групповой пайки печатных плат, в частности к вспомогательному оборудованию для подсушки флюса, нанесенного на нижнюю поверхность печатных плат и на выводы радио- и электроэлементов, установленных на них, и для предварительного нагрева печатных плат с целью уменьшения теплового удара при соприкосновении с расплавленным припоем в момент групповой пайки, и может быть использовано в различных отраслях промышленности в условиях поточного или массового производства печатных плат и блоков.

Цель изобретения — повышение качества сушки флюса и подогрева печатных плат перед групповой пайкой путем согласования прямого количества тепловой энергии, подводимой к печатной плате, и подводимого воздушного потока со скоростью испарения и количеством растворителя флюсующего состава, а также путем обеспечения благоприятного режима активации для эффективного взаимодействия активных компонентов флюсующего состава с соответствующими местами поверхности печатной платы и материалом выводов радио- и электроэлементов, установленных на плате.

Цель достигается тем, что устройство сушки флюса и подогрева печатных плат, содержащее узел подачи печатных плат, корпус с последовательно установленными блоками сушки и подогрева, в которых расположены трубчатые электронагреватели и вентилятор, снабжено установленными под трубчатыми электронагревателями теплоотражателями блока сушки и блока подогрева, в теплоотражателе блока сушки между трубчатыми электронагревателями выполнены ряды отверстий с уменьшающейся площадью сечения по ходу движения узла подачи печатных плат.

Трубчатые электронагреватели блока сушки установлены перпендикулярно направлению перемещения узла подачи трубчатых плат с уменьшающимся шагом в направлении его перемещения.

Трубчатые электронагреватели блока сушки расположены равномерно под острым углом к направлению перемещения узла подачи.

Отверстия в каждом ряду теплоотражателя блока сушки выполнены с уменъшающимся диаметром по ходу перемещения узла подачи печатных плат.

Отверстия в каждом ряду выполнены с увеличивающимся шагом по ходу перемещения узла подачи печатных плат.

На фиг, 1 показано устройство сушки флюса и подогрева печатных плат (трубчатые электронагреватели расположены перпендикулярно направлению перемещения печатных плат и установлены с уменьшающимся шагом по ходу движения печатной платы); на фиг. 2 — то же, вид сверху (отверстия каждого поперечного ряда в теплоотражателе блока сушки выполнены с уменьшающимся диаметром по ходу движения платы); на фиг. 3 — то же, вид сверху (шаг отверстий в теплоотражателе блока сушки в каждом предыдущем поперечном ряду меньше, чем в последующем); на фиг. 4— то же, трубчатые электронагреватели блока сушки установлены равномерно под углом

5 — 10 к направлению перемещения печатных плат; на фиг. 5 — то же, вид сверху (отверстия каждого поперечного ряда в теплоотражателе блока сушки выполнены с уменьшающимся диаметром по ходу движения платы); на фиг. 6 — то же, вид сверху (отверстия каждого горизонтального ряда в теплоотражателе блока сушки расположены с увеличивающимся шагом по ходу движения платы); на фиг. 7 — зависимость температурного напора на нижнюю поверхность печатной платы от ее положения над устройством; на фиг. 8 — зависимость воздушного напора на нижнюю поверхность печатной платы от ее положения над устройством

В корпусе 1 устройства последовательно установлены блок 2 сушки и блок 3 подогрева (фиг. 1). В блоке 2 сушки трубчатые электронагреватели 4 расположены перпендикулярно направлению перемещения печатной платы 5, подвергаемой сушке и подогреву, и установлены с уменьшающимся шагом по ходу движения узла подачи печатной платы 5. В блоке 3 подогрева, трубчатые электронагреватели 6 расположены перпендикулярно направлению перемещения печатной платы 5 и установлены равномерно. Вентилятор 7 установлен в блоке 2 сушки и расположен под электронагревателями 4.

Устройство снабжено теплоотражателями

8 и 9. Теплоотражатель 8 расположен в блоке 2 сушки и установлен под электронагревателями 4 над вентилятором 7, а теплоотражатель 9 расположен в блоке 3 подогрева под электронагревателями 6. В теплоотражателе 8, расположенном в блоке 2 сушки, в просветах между электронагревателями 4 выполнены отверстия 10 или 11, имеющие в каждом поперечном ряду различную площадь сечения. При этом площадь сечения отверстий, расположенных в поперечном ряду, уменьшается от ряда к ряду в направлении перемещения печатной платы

5. Причем, отверстия 10 выполнены с уменьшающимся диаметром по ходу движения печатной платы 5 (фиг. 2), а шаг отверстий 1! в каждом предыдущем поперечном ряду меньше, чем в последующем (фиг. 3).

На фиг. 4 показан конструктивный вариант выполнения устройства сушки флюса

1186420 и подогрева печатных плат, который отличается от варианта устройства, показанного на фиг. 1 тем, что в блоке 2 сушки трубчатые электронагреватели 12 установлены равномерно под углом 5 — 10 к направлению перемещения печатной платы 5, а в теплоотражателе 8 в просветах между электронагревателями 12 выполнены отверстия 10 или 11, имеющие в каждом поперечном ряду различную площадь сечения так, что площадь сечения отверстий, расположенных в поперечном ряду уменьшается в направлении перемещения печатной платы 5. Причем отверстия 10 каждого поперечного ряда выполнены с уменьшающимся диаметром по ходу движения печатной платы 5 (фиг. 5), а отверстия 11 каждого горизонтального ряда расположены с увеличивающимся шагом походу движения печатной платы 5 (фиг. 6).

Электронагреватели 12, расположенные к направлению перемещения печатной платы

5 под углом, меньшим 5, создают температурный напор на нижнюю поверхность печатной платы 5 на входе и выходе блока 2 сушки с незначительным перепадом температур. Если на входе блока 2 сушки устанавливают благоприятный температурный режим для подсушки флюса, то на выходе блока 2 сушки температурный напор недостаточный для активации компонентов флюсующего состава с поверхностью печатной платы 5. Если на выходе блока 2 сушки устанавливают благоприятный температурный режим для эффективного взаимодействия активных компонентов флюсующего состава с соответствующими местами поверхности печатной платы при температуре активации, то на входе блока 2 сушки температурный напор сравнительно высокий и вызывает бурное кипение растворителя флюсующего состава.

Электронагреватели 12, расположенные к направлеНию перемещения печатной платы 5 под углом, большим 10, создают температурный напор на нижнюю поверхность печатной платы 5 на входе и выходе блока

2 сушки с большим перепадом температур.

Если на входе блока 2 сушки устанавливают благоприятный температурный режим для подсушки флюса, то на выходе блока 2 сушки температурный напор больше, чем необходимо для активации компонентов флюсующего состава с поверхностью печатной платы 5, избыточный нагрев и пересушка вызывают преждевременное отверждение реагентов флюсующего состава. Если на выходе блока 2 сушки устанавливают благоприятный температурный режим для эффективного взаимодействия активных компонентов флюсующего состава с соответствующими местами поверхности печатной платы при температуре активации, то на входе блока

2 сушки температурный напор будет недостаточный для испарения растворителя из флюсового состава, и печатные платы под5

55 ходят к блоку 3 подогрева еще сильно увлажненным и.

Электронагреватели 12, расположенные к направлению перемещения печатной платы 5 под углом 5 — 10, создают температурный напор на нижнюю поверхность печатной платы 5 (фиг. 7), благоприятный для испарения растворителя из флюсующего состава, находящегося на поверхности плат в жидком состоянии, на входе блока 2 сушки и благоприятный для эффективного взаимодействия активных компонентов флюсующего состава с соответствующими местами поверхности печатной платы при температуре активации на выходе блока 2 сушки.

Аналогичный температурный напор на нижнюю поверхность печатной платы (фиг. 7) создают электронагреватели 4 блока 2 сушки основного варианта устройства, расположенные перпендикулярно направлению перемещения печатных плат 5 и установленные с уменьшающимся шагом по ходу движения печатной платы 5. Шаг между электронагревателями 4 на входе блока 2 сушки больше шага между электронагревателями 4 на выходе блока 2 сушки. Количество электронагревателей 4 в блоке 2 сушки и шаг между ними зависит от скорости перемещения печатных плат 5, их конструкции и размера, от марки флюса и способа его нанесения и других конкретных условий.

Вентиляционные отверстия 10 или 11. выполненные в теплоотражателе 3 блока 2 сушки в п росветах между электронагревателями 4(12) и имеющие в каждом поперечном ряду различную площадь сечения (фиг. 2 и 5„или 3 и 6), создают воздушный напор на нижнюю поверхность печатной платы 5 (фиг. 8), уменьшающийся от входа блока 2 сушки к его выходу, благоприятный для испарения растворителя из флюсующего состава, находящегося на поверхности платы 5 в жидком состоянии. Воздушный поток согласован со скоростью испарения и количеством растворителя флюсующего состава на поверхности печатной платы

5. В противном случае интенсивный воздушный поток охлаждает поверхность платы, а малый воздушный поток не отводит пары растворителя от поверхности платы, препятствующие прогреву лежащих ниже слоев флюса. Количество отверстий 10 (11), их диаметр и шаг между ними зависит от скорости перемещения плат 5, их конструкции и размера, от марки флюса и способа его нанесения, от воздушного напора (давления), создаваемого вентилятором 7 и его производительности и других конкретных условий.

На качество сушки флюса и подогрева печатных плат влияет не только расположение электронагревателей 4 (12) и вентиляционных отверстий 10 (! 1), но также (существенно) расстояние от электронагревате1186420

30 лей 4 (12) блока 2 сушки и электронагревателей 6 блока 3 подогрева до зеркала теплоотражателей 8 и 9, установленных соответственно в блоке 2 сушки и блоке 3 подогрева. При сравнительно малом указанном расстоянии сокращаются пути воздушного потока через обогреваемую электронагревателями 4 (12) зону. Воздушный поток при этом достигает поверхности печатной платы 5 недостаточно прогретым и охлаждает подогреваемую плату. При сравнительно большом указанном расстоянии увеличивается объем, обогреваемый электронагревателями 4 (12) и 6, повышается расход электроэнергии на разогрев элементов устройства до заданного теплового режима, увеличивается тепловая инертность устройства и снижается быстродействие автоматического регулирования теплового режима а в задан HOM интервале.

Устройство сушки флюса и подогрева печатных плат работает следующим образом.

Печатная плата 5 с выхода устройства нанесения флюса на нижнюю поверхность плат (не показано) поступает на вход блока 2 сушки (фиг. 1 и 4). На входе блока 2 сушки создает наименьший температурный напор (фиг. 7) и наибольший воздушный напор (фиг. 8). По мере перемешения печатной платы 5 от входа блока 2 сушки к его выходу, температурный напор на нижнюю поверхность платы 5 плавно увеличивается, а воздушный напор постепенно уменьшается. На выходе блока 2 сушки происходит интенсивное испарение растворителя из флюсующего состава, находящегося на нижней поверхности печатной платы 5. При малом температурном напоре на входе блока 2 сушки испарение растворителя флюса происходит без кипения на поверхности платы 5. Пары растворителя легко поглощаются сухим горячим воздухом и уносятся интенсивным конвекционным потоком, не мешая поступлению тепла к нижележашим слоям флюса. По мере перемещения печатной платы 5 над блоком 2 сушки осушествляется постепенная подсушка флюса, удаляется растворитель флюса с нижней поверхности платы 5 слой за слоем до полной ликвидации жидкой фазы. По мере уменьшения количества растворителя флюса на нижней поверхности печатной платы 5 увеличивается температурный напор, воздушный напор уменьшается.

Печатная плата 5 не подвергается нагреву выше температуры кипения растворителя флюса, пока последний не испаряется полностью. На выходе блока 2 сушки при перемещении печатной платы 5 осушествляется эффективное взаимодействие активных компонентов флюсующего состава с соответствующими местами поверхности печатной платы 5 и материалов выводов радио- и

55 электроэлементов, установленных на плате 5 при температуре активации в течение определенного времени. С выхода блока 2 сушки печатная плата 5, подвергнутая подсушке, поступает на вход блока 3 подогрева.

По мере перемещения над блоком 3 подогрева печатная плата 5 интенсивно нагревается до более высокой температуры (может достигать нескольких сот градусов и регулируется в зависимости от конкретных услови й) . Интенсивному кратковременному нагреву перед пайкой подвергаются флюс, плата и установленные на ней детали для предотвращения теплового удара при соприкосновении с припоем, уменьшения коробления, деталей, снижения температуры пайки, уменьшения охлаждения припоя при встрече

его с платой и быстрого установления теплового баланса в системе плата — припой.

С выхода блока 3 подогрева печатная плата

5, подвергнутая подогреву, поступает на вход устройства групповой пайки (не показано).

Устройство обеспечивает повышенное качество сушки флюса и подогрева печатных плат перед групповой пайкой за счет указанного расположения электронагревателей

4 (12) в блоке 2 сушки, выполнения вентиляционных отверстий 1О (или 11) и снабжения блоков сушки 2 и подогрева 3 теплоотражателями 8 и 9 соответственно. Устройство обеспечивает согласование прямого количества тепловой энергии, подводимой к печатной плате 5, и подводимого воздушного потока со скоростью испарения и количеством растворителя флюсуюшего состава на поверхности платы 5.

Устройство обеспечивает благоприятный режим для эффективного взаимодействия активных компонентов флюсуюшего состава с соответствующими зонами поверхности печатных плат и материалом выводов радиои электроэлементов, установленных на плате

5 при температуре активации. Снижен расход электроэнергии на разогрев элементов устройства до заданного теплового режима, уменьшена тепловая инертность устройства и увеличено быстродействие автоматического регулирования теплового режима в заданном интервале температур. Устройство обеспечивает постепенную подсушку флюса удалением растворителя флюса с платы слой за слоем до полной ликвидации жидкой фазы, что обеспечивает качественный припой выводов электрорадиоэлементов и контактных площадок печатных плат без раковин и пустот и исключает короткие замыкания между близкорасположенными проводниками, которые могут появляться от разбрызгивания припоя при соприкосновении недосушенной платы с расплавленным припоем. Интенсивный подогрев платы перед лайкой до более высокой температуры производится только после окончательного испарения растворителя из флюсового состава и

1186420

10 выдержки плат в течение определенного времени п ри температуре активации, что благоприятно сказывается на формировании надежных паяных соединений и существенно уЛучшает условия стекания избыточного количества припоя.

1186420

77ОдОгРГЮа

НКг)н

77ОдОгРЕда

Редактор О. Головач

За к аз 6480/1 7

Составитель В. Белинкий

Техред И Верес Корректор А. Зимокосов

Тираж 1085 Г1одписиое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретеннй и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4