Устройство для полимеризации адгезива

 

Изобретение относится к приборостроению . Устройство для полимериз .ации адгезива содержит источники 20, 21 Ик-излучения, источник 1 питания, блоки 2, 8, 15 включения, датчики 32- 34) блоки 18, 19 коммутаторов, пороговые блоки 38, 39, задатчики 26-28 температуры, регуляторы 5, 35-37, детекторы 29-31 рассогласования, блоки 16, 17 управления, источники 3,6 УФ- излучения, электродвигатель 10, 12, вентиляторы 1 Г, 13, 25, камеры 14, 24, блок 9 управления источниками УФ-излучения, пульт зшравления, блок 41 управления процессом полимеризации адгезива. Устройство высокопроизводительно и экономично в работе. Интенсификация процесса достигается под действием УФ-облучения и процесса низкотемпературной обработки ИК-термоизлучением. 5 ил. О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (II) (Я) 4 H 0 5 К 3 / 38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЛМ

ПРИ П(НТ СССР (21) 4088089/24-21 (22) 01.07.86 (46) 23.01.89. Бюл. Р 3 (72) В.И. Нижанковский, Б.М. Кузнецов, М.М. Григорьев и С.А. Черкасова (53) 632.396.677(088.8) (56) Система управления процессом полимериэации адгезива. Проспект фирмы SUVD, Швеция.

Устройство управления процессом полимеризации адгезива, Модель Panagert M-2501Â. Проспект фирмы Matgughita Electric industrial Со, LTD, Япония. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛИМЕРИЗАЦИИАДГЕ ЗИВА .(57) Изобретение относится к приборостроению. Устройство для полимеризации адгезива содержит источники 20, 21 Ик-излучения, источник 1 питания, блоки 2, 8, 15 включения, датчики 3234 блоки 18, 19 коммутаторов, пороговые блоки 38, 39, задатчики 26-28 температуры, регуляторы 5, 35-37, детекторы 29-31 рассогласования, блоки

16, 17 управления, источники 3,6 УФ излучения, электродвигатель 10 12, вентиляторы 11, 13, 25, камеры 14, 24, блок 9 управления источниками .

УФ-излучения, пульт управления, блок

41 управления процессом полимеризации адгезива. Устройство BblcoKoIIpoHS водительно и экономично в работе. Интенсификация процесса достигается под д действием УФ-облучения и процесса низкотемпературной обработки ИК-термоизлучением. 5 ил.

1453634

Изобретение относится к приборостроению и полупроводниковой технике, в частности к автоматизированному оборудованию сборки электронных узлов на основе безвыводных изделий электронной техники (БИЭТ) прямоугольной и цилиндрической формы, и может быть использовано в условиях серийного и массового производства.

Устройство предназначено для управления процессом полимериэации адгезива при временном креплении

БИ Т к печатным платам (ПП) и подложкам гибридных интегральных схем (ГИС) для проведения групповой пайки, посредством приклеивания БИЭТ к ПП и подложкам ГИС со стороны расположения токопроводящих печатных проводников при помощи адгезива, инициирования полимеризации адгезива под действием УФ-облучения с последующей низкотемпературной термообработкой ИК-термоизлучением, при этом групповая пайка осуществляется со стороны расположения БИЭТ методом пайки волной".

Целью изобретения является повышение производительности устройства.

На фиг. 1 изображена схема устройства для полимеризации адгезива; на фиг. 2 — блок управления; на фиг. 3 — пороговый блок; на фиг.4 блок коммутаторов; на фиг. 5 — блок управления ИК-источниками излучения.

Источник 1 питания устройства предназначен для преобразования промышленного сетевого напряжения (3фазного, 50 Гц, 380 В) в переменное и постоянное напряжения с величинами, необходимыми для нормального функционирования электрооборудования устройства (фиг. !), Первый выход источника 1 подключен к входу первого блока 2 включения, выход которого соединен с источником 3 УФ-излучения (РДТ лампой 4) и через регулятор 5 напряжения соединен с источником 6 УФ вЂ излучен (РДТ лампой 7), Второй выход источника 1 подключен к второму блоку 8 включения и первому входу блока 9 управления УФ-источников. Выход блока 8 соединен с электродвигателем !О первого вентилятора 11, а выход блока 9 — с электродвигателем 12 второго вентилятора 13. Всптиляторы 11 и 13 предназ— начены д. я об:.тува источников 3 и 6 (охлаждения колб РДТ ламп 4 и 7),расположенных в камере 14. Третий выход источника 1 подключен к входу третьего блока 15 включения, выход которого подключен к входам блоков 16 и

17 управления и источникам излучения °

Выходы блоков 16 и 17 подключены к входам блоков 18 и 1 9 коммутаторов, выходы которых соединены соответственно с источниками 20 и 21 ИК-излучения (с КГТ излучателями 22 и 23) расположенными в камере 24, которая снабжена вентилятором 25 вытяжной вентиляции. Электропривод вентилятора 25 не показан.

Выходы задатчиков 26-28 темиера-, туры подключены к первым входам детекторов 29-31 рассогласования.

Выходы датчиков 32-34 температуры подключены к вторым входам детекторов 29-31. Причем датчики 32 и 33 расположены в камере 24 в непосредственной близости от колб КГТ излучателей 22 и 23, а третий датчик 34 расположен в камере 14 в непосредственной близости от колбы РДТ ламп

4 и 7. Выходы детекторов 29-,31 рассогласования подключены к входам первого, второго и третьего пропорционально-интегро-дифференциальных (ПИД) регуляторов 35-37, Выходы регуляторов

35 и 36 подключены к вторым входам блоков 16 и 17, а выход регулятора

37 подключен к второму входу блока 9.

Входы пороговых блоков 38 и 39 подключены к выходам датчиков 32 и 33, а первые и вторые выходы — к первым и вторым входам блоков 18 и 19. Причем блоки 2,8 и 15, задатчики 2628 и блок 9 расположены на пульте

40 управления блока 41 управления процессом полимеризации адгезива.

Блок 9 управления электродвигателем 12 вентилятора 13 (фиг. 2) содержит тиристоры 42-44, токоограничивающие.резисторы 45-47 и реле 48.

Причем первые силовые электроды тиристоров 42-44 подключены к первому входу блока 9, вторые силовые электроды — к выходу блока 9, а управляющие электроды — к первому входу блока 9 через резисторы 45-47 и замыкающие контакты реле 48, обмотка которого одним концом подключена к второму входу блока 9 вторым — к

1 источнику питания +П „„, Пороговой блок 38 (39) (фиг. 3) содержит два компаратора 49 и 50, два

3 14536 повторителя 51 и 52 с открытыми коллектор ыми выходами и делитель напряжения, выполненный на резисторах

53-55. Причем прямой вход первого компаратора 49 и инверсный вход второго компаратора 50 подключены к входу блока 38(39), а инверсный вход первого компаратора 49 и прямой вход второго компаратора 50 подключены к резистору 55 делителя напряжения,подклю. ченного своим входом и выходом к источнику опорного напряжения Е (не показан) . Выход первого компаратора 49 подключен через первый повторитель 51 к первому выходу блока 38(39), а выход второго компаратора 50 через второй повторитель 52 — к второму выходу блока 38(39).

Блок 18(1 9) компараторов (фиг ° 4) 2р содержит тиристорные ключи, количествр которых соответствует количеству КГТ излучателей каждого источника 20 и 21 ИК-излучений, и два реле 56 и 57. Тиристорные ключи вы- 26 полнены на тиристорах 58-63, кнопочных переключателях 64-69 и токоограничивающих резисторах 70-75. Причем первые силовые электроды тиристоров

58-63 и резисторы 70-75, включенные в цепь управляющих электродов тиристоров 58-63, подключены к третьему входу блока 18(19), а вторые силовые электроды — к выходам блока 18 (19). Замыкающие и размыкающие кон35 такты переключателей 64-69, замыкающие 56 и размыкающие 57 контакты реле включены к цепи питания управляющих электродов тиристоров 58-63 (фиг.4), Обмотки реле 56 и 57 одним 40 концом подключены к источнику пита-. ния +U (не показан), а вторыми концами — к первому и второму входам блока 18(1 9) .соответственно.

Блоки l 6 и 17 управления (тиристорного) содержат-релаксационный генератор 76 и фототиристоры 77 и 78.

Релаксационный генератор 76 выполнен на однопереходном транзисторе 79 и подключен к второму входу блока тиристорного управления. Нагрузкой релаксационного генератора 76 служат светодиоды фототиристоров 77 и 78, включенных в цепь базы однопереходного транзистора 79. Причем анод первого фототиристора 77 и катод второго фототиристора 78 подключены к первому входу блока тиристорного управления, а катод первого фототирис34 4 тора 77 и анод второго фототиристора

78 — к выходу блока 16(17)

Блоки 2, 8 и 5 (фиг. 1) выполнены по схеме релейно-контакторного управления, задатчики 26-28 — потенциометрические, а в качестве датчиков 32-34 использованы термоэлектрические преобразователи. Детекторы

29-31 могут быть выполнены мостового типа. Регулятор 5 выполнен в виде автотрансформатора.Регуляторы 35-37 (электронные регуляторы) предназначены для автоматического регулирования температуры по ПЦЦ-закону регулирования и индикации фактического отклонения температуры от заданного значения.

Устройство работаЕт следующим образом.

В начале поточной линии сборки электронных узлов на основе БИЭТ на

ПП на место установки БИЭТ наносится с помощью управляемой капельницы дозированная капля адгеэии, на которую затем с помощью специального захвата устанавливают выбранное

БИЭТ. Далее ПП с установленнымиБИЭТ на жидкий адгезив со сборочного автомата поточной линии поступает на установку для полимеризации адгезива.

ПП захватывают транспортным механизмом и переносят в камеру 14 с источниками 3 и 6 (фиг. 1), где ее подвергают воздействию УФ-излучения одновременно двух источников 3 и 6, лучистый поток которых сфокусирован на один участок. При этом источники

3 и 6 (РДТ лампы 4 и 7) . излучают кванты с длинами волн, лежащими в различных областях УФ-спектра, что достигается различным подключением

РДТ ламп 4 и 7 к источнику 1. РДТ лампа 4 подключена непосредственно через блок 2 к первому выходу источ-, ника 1 и питается напряжением номинальной величины. РДТ лампа 7 подключена к регулятору 5 (автотрансформатору) и питается напряжением пониженной величины. В связи с этим кванты, излучаемые лампой 7, имеют меньшую энергию и более длинноволновые, чем кванты, излучаемые лампой 4.

Это обеспечивает инициирование полимеризации адгезива одновременно по всей толщине отпечатка адгеэива за счет различной глубины проникновения в толщину слоя адгезива УФ-излучения разных длин волн.

5 14

Электродвигатель 10 постоянно подключен к второму выходу источника 1, благодаря чему вентилятор 11 создает постоянный воздушный поток, охлаждающий колбы ламп 4 и 7 источников 3 и

6 и удаляющий в атмосферу озон, образующий в камере 14 под действием

УФ-излучения. Показатели инициирования полимеризации адгезива (энергия фотонов, глубина проникновения и т.п.) во время работы устройства ! поддерживаются в заданном интервале благодаря стабилизации температуры колб РДТ ламп 4 и 7 в заданном интервале путем регулировки воздушного потока, охлаждающего колбы РДТ ламп

4 и 7.

Регулировку воздушного потока осуществляют дополнительным вентилятором 13. Электродвигатель 12 привода вращения вентилятора 13 подключен к второму выходу источника 1 через блок 9 (фиг. 1 и 2). Последний управляется сигналами третьего регулятора 37 Заданный интервал температур колб РДТ ламп 4 и 7 устанавливают задатчиком 28 пульта 40. "Истинная" температура колб РДТ ламп 4 и 7 определяется датчиком 34, размещенным в камере 14. С выхода детектора 31 на вход регулятора 37 подают аналоговый сигнал, соответствующий отклонению действительной температуры колб РДТ ламп 4 и 7 от заданной. При отклонении, температуры колб РДТ ламп 4 и 7 от заданной в большую(меньшую) сторону регулятор

37 подключает .(отключает) обмотку реле 48 от сети. Реле срабатывает (возвращается в исходное состояние) и своими замыкающими контактами замыкает (размыкает) цепь питания управляющих электродов тиристоров 4244 — электродвигатель 12 подключается (отключается) к второму выходу источника 1. Воздушный поток, создаваемый обоими вентиляторами 11 и 13, уменьшается (увеличивается) — температура колб РДТ ламп 4 и 7 с течением времени, зависящим от тепловой инерции камеры 14 с источниками 3 и 6, стабилизируется.

В процессе работы электродвигатель 12 вентилятора 13 периодически отключается от источника 1, что создает дополнительно экономию электро энергии. Аналогичное регулирование воздушного потока одним основным

53634 6 вентилятором не достаточно эффективно из-за сравнительно высокой тепловой инерции камеры 14 и жестких требований к постоянству показателей инициирования полимеризации адгезива, выполняемых в сравнительно узком интервале температур колб РДТ ламп 4 и 7.

Кроме этого, для создания безопасных условий труда необходим постоянный воздушный поток для удаления в атмосферу озона, образующегося в камере 14 под действием УФ-облучения. В предлагаемом устройстве озон постоянным воздушным потоком, созданным постоянно включенным основным вентилятором ll, переносят из камеры 14 в камеру 24 с источниками

20 и 21 ИК-излучений. Из камеры 24 озон удаляют в атмосферу посредством вытяжного вентилятора 25.

При дальнейшем перемещении ПП поступает в камеру 24 с источниками 20 и 21

25 для окончательнойполимеризации адге- зива — низкотемпературной термообработки HK-излучением. Заданный интервал температур в камере 24 в зонах источников 20 и 21 ИК-излучений устанавлиgp вают посредством соответствующих задатчиков 26 и 27 пульта 40. Температура в указанных зонах определяется датчиками 32 и 33, размещенными в камере 24. С выходов детекторов 29

35 и 30 на вход соответствующих регуляторов 35 и 36 подают аналоговый сигнал, пропорциональный отклонению действительной температуры от заданной. При отклонении температуры в

40 зоне источника 20 или 21 в большую (меньшую) сторону соответствующий регулятор 35 или 36 изменяет параметры времязадающей цепочки релаксационного генератора 76. В результате величина питающего напряжения, поступающего на ГКТ излучатели 22(23) с блока 16(17) через блок 18(19), изменится. Понижение(повышение) величины питающего напряжения вызывает пропорциональное понижение(повышение) величины тока КГТ излучателей 22(23) °

Вследствие этого температура в зоне соответствующего источника 20(21) с с течением времени, зависящий от тепловой инертности камеры 24, стабилизируется. Таким образом, обеспечивается поддержание температуры процесса термообработки в заданном интервале. Это способствует поддержа634

7 1453 нию спектра ИК-излучения в оптимальной области, соответствующей наибольшему поглощению фотонов молекулами адгезива, а следовательно, обеспечивает интенсификацию процесса низкотемпературной термообработки.

Кроме интенсификации процесса полимеризации адгезива под действием

ИК-излучения, в предлагаемом устрой- 10 стве обеспечивается экономия электроэнергии за счет отключения от источника 1 излучателей источников 20 и

21, расположенных вне зоны обработки печатных плат данной ширины на !5 весь период термообработки. Отключение КГТ излучателей от источника 1 осуществляется переключателями 6469 (фиг. 1 и 4), При нажатии на кнопку одного из переключателей 64-69 20 размыкается цепь питания соответствующего управляющего электрода тиристора 58-63. При изменении ширины печатной платы изменяют количество

КГТ излучателей, отключаемых от 25 источника 1, расположенных вне зоны обработки печатной платы.

В связи с тем, что процесс полимеризации адгезива обусловлен не только термической реакцией, где реа- 30 гируют только молекулы с высокой энергией, а в значительной степени обусловлен фотохимической реакцией (возбуждением молекул адгезива поглощенными квантами ИК-излучения с

35 целью интенсификации процесса полимеризации адгезива)предлагаемое устройство обеспечивает непрерывное ИКоблучение ПП следующим образом. Пусть для обработки ПП заданной ширины не- 40 обходнмая зона обработки обеспечивается излучателями 80-82 (фиг.4), В этом случае для экономии электроэнергии КГТ излучатели 83-85 отключают от источника питания посредством на- = 45 жатия переключателей 67-69. При этом размыкающими контактами переключателей 67-69 размыкаются цепи питания управляющих электродов 61 и 62, цепь питания управляющего электрода 5б тиристора 60 подготовлена к размыканию размыкающим контактом реле 57, а цепь питания управляющего электрода тиристора 6! подготовлена к замыка- нию замыкающим контактом реле 56.При отклонении температуры в зоне источника 20(2!) в большую сторону блоком

16(17) уменьшается мощность, подводимая к излучателям 80-82. Если при этом величина питающего напряжения уменьшится до порогового значения, при котором пропадает ИК-излучение, срабатывает компаратор 50 блока

38(39) в результате увеличения потенциала на инверсном входе компаратора 50 (фиг. 3 и 4). Срабатывание последнего вызывает срабатывание реле 57, которое своим размыкающим контактом размыкает цепь управляющего электрода тиристора бО. При этом излучатель 82 отключается от сети. Температура в зоне источника 20(21) понижается, а мощность подводимая к излучателям

80 и Яl,увеличивается .блоком 16(17), В результате величина питающего напряжения излучателей 80 и 81 повышается, становясь больше пороговой, и ИК-излучение восстанавливается. При дальнейшем понижении температуры в зоне источника 20(21) потенциал на инверсном входе компаратора 50 уменьшается — компаратор

50 возвращается в исходное состояние, а размыкающим контактом реле 57 замыкается цепь питания управляющего электрода тиристора 60. При этом

КГТ излучатель 82 подключается к питающей сети. Таким образом, излучение в течение всего процесса работы уст ройства стабилизируется при отклонении температуры в зоне источника 20(21) ,излучения в большую сторону.

При отклонении температуры в зоне источника 20(21) излучения в меньшую сторону блок 16(17) увеличивает мощность,подводимую к излучателям

80-82. Если при этом величина питаю щего напряжения увеличится до порогового значения, срабатывает компаратор 49 блока 38(39) (фиг. 3 и.4}

Срабатывание последнего вызывает срабатывание реле 56, которое своим замыкающим контактом замыкает цепь питания управляющего электрода тиристора 61. При этом излучатель 83 подключается к питающей сети. Тем:пература в зоне источника 20(21) повьппается, а мощность, подводимая к

КГТ излучателям 80-83, уменьшается блоком 16(17) ° В результате величина питающего напряжения излучателей

80-83 уменьшается, становясь меньше порогового значения. При дальнейшем повышении температуры в зоне источника 20(21) потенциал на прямом входе компаратора 49 увеличива9 14 ется — компаратор 49 возвращается в исходное состояние, а замыкающий контакт реле 56 размыкает цепь питания управляющего электрода тиристора 61. При этом КГТ излучатель 83 отключается от питающей сети.

Интенсификация процесса полимеризации адгезива в предлагаемом уст, ройстве достигается за счет одновре,,менной интенсификации процесса поли меризации адгезива под действием . УФ-облучения и интенсификация про.— цесса низкотемпературной термообработки ИК-термоизлучением.

Интенсификация полимеризации ад1 гезива под действием УФ-облучения в предлагаемом устройстве достигается за счет увеличения энергии УФ-излучения, инициирования полимеризации адгезива одновременно по всей толщине отпечатка адгезива, облучения жидкого адгезива одновременно длинноволновым и коротковолновым УФ-излучением, поддержания спектра УФ-из— лучения в оптимальной области, соответствующей наибольшему поглощению фотонов молекулами компонентов адгезива.

25 красного излучения, выходы которых подключены к вторым входам соответ-, ствующих детекторов рассогласования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности устройства, оно снабжено двумя блоками коммутаторов, двумя пороговыми блоками, третьим задатчиком температуры, третьим регулятором, третьим детектором рассогласования, третьим блоком управления, третьим датчиком температуры, регулятором напряжения

53634 . 1О дам трех блоков включения, выходы которых соединены соответственно с входом питания вентилятора, размещенного в камере источника ультрафиоле5 тового изЛучения, входом питания источника ультрафиолетового излучения и входами питания двух блоков управления, два задатчика температуры, выходы которых подключены к первым входам соответствующих детекторов рассогласования, выходы которых подключены к входам соответствующих регуляторов, выходы которых подключены к управляющим входам блоков управления, а также два датчика температуры, расположенных в камере источников инфра30

40

Интенсификация процесса низкотемпературной термообработки ИК-термоизлучения в предлагаемом устройстве достигается за счет поддержания спектра ИК-излучения в оптимальной области, соответствующей наибольшему поглощению фотонов молекулами адгезива, непрерывного облучения адгезива ИК-излучением в течение всего процесса низкотемпературной термообработки ПП.

Кроме интенсификации процесса полимеризации адгезива., предлагаемое устройство обеспечивает экономию электроэнергии за счет сокращения времени полимеризации адгезива, умень шения мошности Hoздушного потока охлаждения колб РДТ ламп источников

УФ-излучения, сокращения мощности подводимой к КГТ излучателям источников ИК-излучения при ширине ПП, менее номинальной.

Формула изобретения

Устройство для поличеризации адге зива, содержащее два источника инфракрасного излучения, источник питания, выход которого подключен к вх

50 и вторым источником ультрафиолетового излучения, вход которого соединен с выходом регулятора напряжения, а также вторым вентилятором, расположенным в камере источников ультрафиолетового излучения, при этом входы пороговых блоков соединены с выходами первого и второго датчиков температуры, выходы пороговых блоков подключены к соответствующим входам блоков коммутаторов, выходы которых подключены к соответствующим входам источников инфракрасного излучения, выход третьего задатчика температуры подключен к первому входу третьего детектора рассогласования, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика температуры, расположенного в камере источников ультрафиолетового излучения, выход третьего детектора рассогласования подключен к входу третьего регулятора, выход которого подключен к управпяющему входу третьего блока управления, вход питания которого соединен с-выходом источника питания, причем выход третьего блока управления соединен с входом питания второго вентилятора, выходы первого и второго блоков управления соединены

11 1453634 l2 с управляющими входами соответствую- вого блока включения соединен с вхо щих блоков коммутаторов, а выход пер- дом регулятора напряжения. Улит.2

1453634

1453634

Составитель С. Шумилишская

Техред М.Дидык Корректор Г. Решетник

Редактор Н. Рогулич

Заказ 7305/57

Тираж 770 Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5