Устройство для полимеризации адгезива

(57) Изобретениростроению. Уст ПОЛИМЕРИЗА 1 СИИ АД" приботноситс лимеритво для ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБ ЕТЕНИЯМ И ОТКРЦТИЛМПРИ П(НТ СССР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Система управления процессомполимериэации адгезива. Проспектфирмы 8070, Швеция,Устройство управления процессомполимеризации адгезива, Модель РапазегС МВ. Проспект фирмы МазцзЫ 1 а Е 1 ессг 1 с 1 пйпзйг 1 а 1 Со, ЬТ 0,Япония. зации 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 11, 13, 25 камеры 14, 24, блок 9 управления источниками . УФ-излучения, пульт управления, блок 41 управления процессом полнмеризации адгезива. Устройство высокопроизводительно и экономично в работе. Интенсификация процесса достигается под а действием УФ-облучения и процесса низкотемпературной обработки ИК-термоизлучением. 5 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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 БИТ 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 ппайки 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 (3- фазного, 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-излучения (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 3, Вентиляторы 11 и 13 предназ - начены д.я об,:.ува источников 3 и 6(охлаждения колб РДТ ламп 4 и 7),расположенных в камере 14. Третий выходисточника 1 подключен к входу третьего блока 15 включения, выход которого подключен к входам блоков 16 и17 управления и источникам излученияВыходы блоков 16 и 17 подключены квходам 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, котораяснабжена вентилятором 25 вытяжнойвентиляции. 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 33расположены в камере 24, в непосредственной близости от колб КГТ излучателей 22 и 23, а третий датчик 34расположен в камере 14 в непосредственной близости от колбы РДТ ламп4 и 7. Выходы детекторов 29-,31 рассогласования подключены к входам первого, второго и третьего пропорционально-интегро-дифференциальных (ПИД)регуляторов 35-37, Выходы регуляторов35 и 36 подключены к вторым входамблоков 16 и 17, а выход регулятора37 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 первыми вторым входам блоков 18 и 19, Причем блоки 2,8 и 15, задатчики 2628 и блок 9 расположены на пульте40 управления блока 41 управленияпроцессом 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 первомувходу блока 9, вторые силовые электроды - к выходу блока 9, а управляющие электроды - к первому входублока 9 через резисторы 45-47 и замыкающие контакты реле 48, обмоткакоторого одним концом подключенак второму входу блока 9 вторым - кисточнику питания +П,Пороговой блок 38(39) (фиг.3) со.держит два компаратора 49 и 50, два3 14536повторителя 5 и 52 с открытыми коллекторпыми выходами и делитель напряжения, выполненный на резисторах53-55. Причем прямой вход первогокомпаратора 49 и инверсный вход второго компаратора 50 подключены к входу блока 38(39), а инверсный вход пер"вого 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 под.ключен через первый повторитель 51 кпервому выходу блока 38(39), а выходвторого компаратора 50 через второйповторитель 52 - к второму выходублока 38(39).Блок 18( 9) компараторов (фиг4)содержит тиристорные ключи, количествр которых соответствует количеству КГТ излучателей каждого источника 20 и 2 ИК-излучений, и два реле 56 и 57. Тиристорные ключи выполнены на тиристорах 58-63, кнопочных переключателях 64-69 и токоограничивающих резисторах 70-75. Причемпервые силовые электроды тиристоров58-63 и резисторы 70-75, включенныев цепь управляющих электродов тиристоров 58-63, подключены к третьемувходу блока 18(19), а вторые силовые электроды - к выходам блока 18(19), Замыкающие и размыкающие кон 35такты 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 40концом подключены к источнику пита-.ния +11 (не показан), а вторымиконцами - к первому и второму входамблока 18(1 9) .соответственно,Блоки6 и 7 управления (тиристорного) содержатрелаксационныйгенератор 76 и фототиристоры 77 и 78,Релаксационный генератор 76 выполненна однопереходном транзисторе 79 иподключен к второму входу блока тиристорного управления, Нагрузкой релаксационного генератора 76 служатсветодиоды фототиристоров 77 и 78,включенных в цепь базы однопереходного транзистора 79. Причем анодпервого фототиристора 77 и катод второго фототиристора 78 подключены кпервому входу блока тиристорного управления, а катод первого фототирис 344тора 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 установденнымиБИЭТ 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 14Электродвигатель 10 постоянно подключен к второму выходу источника 1, благодаря чему вентилятор 11 создает постоянный воздушный поток, охлаждающий колбы ламп 4 и 7 источников Э и б и удаляющий в атмосферу озон, образующий в камере 14 под действием УФ-излучения. Показатели инициирова" ния 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 42- 44 - 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 б, стабилизируется.В процессе работы электродвигатель 12 вентилятора 13 периодически отключается от источника 1, что создает дополнительно экономию электроэнергии, Аналогичное регулирование воздушного потока одним основным 53634 6вентилятором не достаточно эффективно из-за сравнительно высокой тепловой инерции камеры 14 и жестких требований к постоянству показателейинициирования полимеризации адгезива, выполняемых в сравнительно узком интервале температур колб РДТламп 4 и 7.Кроме этоГо, для создания безопасных условий труда необходим постоянный воздушный поток для удаления ватмосферу озона, образующегося вкамере 14 под действием Уф-облучения. В предлагаемом устройстве озонпостоянным воздушным потоком, созданным постоянно включенным основным вентилятором 11, переносят изкамеры 14 в камеру 24 с источниками20 и 21 ИК-излучений. Из камеры 24озон удаляют в атмосферу посредствомвытяжного вентилятора 25.При дальнейшем перемещении ПП поступает в камеру 24 с источниками 20 и 21 25 для окончательнойполимеризации адге-зива - низкотемпературной термообработки ИК-излучением. Заданный интервалтемператур в камере 24 в зонах источников 20 и 21 ИК-излучений устанавли вают посредством соответствующих задатчиков 26 и 27 пульта 40. Температура в указанных зонах определяетсядатчиками 32 и 33, размещенными вкамере 24. С выходов детекторов 29 ЗБи 30 на вход соответствующих регуляторов 35 и 36 подают аналоговый сигнал, пропорциональный отклонениюдействительной температуры от заданной. При отклонении температуры в 40 зоне источника 20 или 21 в большую(меньшую) сторону соответствующийрегулятор 35 или Эб 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 вызываетпропорциональное. понижение(повышение)величины тока КГТ излучателей 22(23)Вследствие этого температура в зонесоответствующего источника 20(21) сс течением времени, зависящий от тепловой инертности камеры 24, стабилизируется. Таким образом, обеспечивается поддержание температуры процесса термообработки в заданном интервале. Это способствует поддержа7 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 стве обеспечивается экономия электроэнергии за счет отключения от источника 1 излучателей источников 20 и 21, расположенных вне зоны обработки печатных плат данной ширины на Б весь период термообработки. Отключение КГТ излучателей от источника 1 осуществляется переключателями 64- 69 (фиг.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 гируют только молекулы с высокой энергией, а в значительной степени обусловлен фотохимической реакцией (возбуждением молекул адгезива поглощенными квантами ИК-излучения с35 целью интенсификации процесса полимеризации адгезива)предлагаемое устройство обеспечивает непрерывное ИК" облучение ПП следующим образом. Пусть для обработки ПП заданной ширины не 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 В 0 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(21) 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 по. тенциала на инверсном входе компаратора 50 (фиг. 3 и 4). Срабатывание последнего вызывает срабатывание реле 57, которое своим размыкающим контактом размыкает цепь управляющего электрода тиристора 60, При этом излучатель 82 отключается от сети, Температура в зоне источника 20(21) понижается, а мощность подводимая к излучателям 80 и 81,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) по" вьппается, 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 14ется - компаратор 49 возвращается висходное состояние, а замыкающийконтакт реле 56 размыкает цепь питания управляющего электрода тиристора 61, При этом КГТ излучатель 83отключается 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 адгезива под действием УФ-облучения впредлагаемом устройстве достигаетсяза счет увеличения энергии УФ-излучения, инициирования полимеризацииадгезива одновременно по всей толщине отпечатка адгезива, облучения жидкого адгезива одновременно длинноволновым и коротковолновым УФ-излучением, поддержания спектра УФ-излучения в оптимальной области, соответствующей наибольшему поглощениюфотонов молекулами компонентов адгезива.20 25 красного излучения, выходы которыхподключены к вторым входам соответ-,ствующих детекторов рассогласования,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения производительностиустройства, оно снабжено двумя бло"ками коммутаторов, двумя пороговымиблоками, третьим задатчиком температуры, третьим регулятором, третьимдетектором рассогласования, третьимблоком управления, третьим датчикомтемпературы, регулятором напряжения 53634 1 Одам трех блоков включения, выходы которых соединены соответственно с входом питания вентилятора, размещенного в камере источника ультрафиолетового изЛучения, входом питания источника ультрафиолетового излученияи 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 15 Управляющим входам блоков управления,а также два датчика температуры, расположенных в камере источников инфра30 35 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 воздушного 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 45 50 и вторым источником ультрафиолетового излучения, вход которого соединен с выходом регулятора напряжения, а также вторым вентилятором,расположенным в камере источников ультрафиолетового излучения, приэтом входы пороговых блоков соединены с выходами первого и второго датчиков температуры, выходы пороговыхблоков 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 соединенс выходом третьего датчика температуры, расположенного в камере источ- .ников ультрафиолетового излучения,выход третьего детектора рассогласования подключен к входу третьего регулятора, выход которого подключенк управпяющему входу третьего блокауправления, вход питания которого соединен с-выходом источника питания,причем выход третьего блока управления соединен с входом питания второго вентилятора, выходы первого ивторого блоков управления соединены111453634 12 с управляющими входами соответствую- вого блока включения соединен с вхо, щих блоков коммутаторов, а выход пер- дом регулятора напряжения.и,Фиг. У1453634 ставитель С. Шумилишская Техред М.Дидык Корректор Г. Реше дакто огулич 0 Т СССР етениям шская на олнграфическое предприятие, г. Ужгород, ул . Проектная,Производствен В Заказ 7305/57 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изо 113035, Москва, Ж, Р