專利名稱：用于印刷電路板的振動測試的支架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及支架領(lǐng)域，并特別涉及用來支撐印刷電路板的支架。
背景技術(shù)：
很少有產(chǎn)品不進(jìn)行某種類型的測試就由制造商出售的。這種測試可以簡單地如人工確定一定的部件是否被可靠地附著-或復(fù)雜到“應(yīng)力測試”。在應(yīng)力測試(或如有時稱為“應(yīng)力放映”)中，測試期間呈現(xiàn)“早期損壞”的產(chǎn)品直接失效?；蜃鳛檫@種測試結(jié)果，可能證明產(chǎn)品在工作環(huán)境中早期失效的可能。且應(yīng)力測試的某些方面涉及破壞性測試，這時測量一定的性能參數(shù)和/或失效經(jīng)過的時間。
對于用于要求苛刻的應(yīng)用并對于需要很高可靠性的產(chǎn)品，最常采用應(yīng)力測試。例子包括地面行進(jìn)的軍用設(shè)備上使用的產(chǎn)品，和以及基本上所有類型的航行器中使用的產(chǎn)品(例如電子和機(jī)電產(chǎn)品)。
應(yīng)力測試可以幾種不同的方式的任何方式進(jìn)行。一類測試方案涉及對產(chǎn)品加以迅速的極端的溫度變化。作為一個例子，測試腔體可被用來以例如每分鐘10攝氏度C(大約18華氏度)的速率改變產(chǎn)品的溫度。在美國專利No.5,072,177(Liken等)和5,191,282(Liken等)公開了用于這種測試方案的示例性環(huán)境測試腔體。
另一類應(yīng)力測試涉及通過使其經(jīng)受振動而測試產(chǎn)品，振動的類型在產(chǎn)品使用中可能會遇到。十倍重力量級(“10Gs”)的振動應(yīng)力是常用的。振動測試是通過把被測產(chǎn)品安裝在某種平臺或臺板上，并然后使用旋轉(zhuǎn)偏心或直線振動器振動臺板進(jìn)行。在美國專利No.5,804,732(Wetzel等)中公開用于這種應(yīng)力測試的一種示例性的振蕩器驅(qū)動臺板設(shè)備。
另一類應(yīng)力測試稱為高加速應(yīng)力測試(HAST)并涉及使產(chǎn)品，例如有時印刷電路板(PCB)受到高達(dá)50Gs的振動應(yīng)力。這種力隨機(jī)沿著并在六個運(yùn)動軸(如工業(yè)對其描述)，即沿直線X，Y和Z軸及圍繞這些直線軸的旋轉(zhuǎn)軸，施加到產(chǎn)品。這種振動測試單獨(dú)進(jìn)行，或當(dāng)PCB還受到涉及每分鐘60攝氏度C(大約110華氏度F)速率溫度變化的極端熱應(yīng)力時進(jìn)行。在后者的情形下，在其上支撐有PCB的振蕩器臺板放置在腔體內(nèi)部。這種腔體配置有加熱和致冷能力，以允許腔體內(nèi)部與振動測試同時的極端和快速的溫度變化。環(huán)境和振動測試設(shè)備的主導(dǎo)制造商是Thermotron Industries of Holland，Michigan。
當(dāng)對這種測試配置PCB支架時，有數(shù)個設(shè)計考慮。它們之中有圍繞PCB的空氣循環(huán)(便于上述板的溫度快速變化)以及向PCB傳送振動力。
雖然先有技術(shù)PCB支架(諸如美國專利No.5,268,637(Liken等)公開的滑架已一般滿足了它們要求的目的，但它們不適于振動測試，特別是以上描述的HAST方案。一個原因涉及到從振動器臺板向PCB傳送振動力。上述Liken等的5,268,637專利中所示的滑架試圖滑入和插入板安裝。但這種安裝不適于傳送振動力。
一種改進(jìn)的用于以上印刷電路板的振動和熱測試支架則是本技術(shù)中的一個明顯的進(jìn)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是要提供一種克服了早先支架的某些問題和缺陷的電路板支架。
本發(fā)明的另一目的是要提供一種可用于高加速應(yīng)力測試的電路板支架。
本發(fā)明的另一目的是要提供一種電路板支架，有被選擇的剛性和板的夾持能力，以引起振動能從振蕩器臺板向經(jīng)受測試的的板傳送。
本發(fā)明的另一目的是要提供一種電路板支架，其適應(yīng)印刷電路板的尺寸范圍。
本發(fā)明的另一目的是要提供一種電路板支架，配置為允許充足的空氣圍繞并穿越板流動用于熱應(yīng)力測試。這些和其它目的如何實現(xiàn)從以下的說明和附圖明顯可見。
本發(fā)明涉及用于在振動(及可選地?zé)?測試期間支撐印刷電路板的支架，這種測試常常涉及測試板到破壞。這種測試的目的是要確認(rèn)板的設(shè)計和制造如何堅固，以及它們在失效之前可耐受多么嚴(yán)酷的服務(wù)。
新的電路板支架包括一框架，該框架一般是直角構(gòu)型并包含一對直立的、縱向間隔的端板，有一對橫向間隔的下軌道延伸在它們之間。一個板的接合平臺相對于框架被固定，并由端板和軌道“構(gòu)成”。這種平臺包括多個邊緣接合部件在軌道之間橫向延伸。每一這種部件有直線接合槽用于容納并固定各印刷電路板的下邊緣。
在平臺之上按某種尺寸間隔并一般是向其平行指向的是一個板保持部件。這種部件與接合平臺間隔的尺寸可由第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)選擇。在一特定的實施例中，每一端板有兩排垂直孔。這些排橫向彼此間隔并定義一排的孔最好彼此垂直間隔。
當(dāng)板保持部件以近似所希望的尺寸(即就被支撐的板邊緣到邊緣測量來看所希望的)在接合平臺上就位時，各肩部螺桿通過四個垂直排孔的每一個對應(yīng)的孔插入，并整潔地旋入保持部件?？缀图绮柯輻U與框架及保持部件共同作用并包括第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)允許以小的預(yù)定增量調(diào)節(jié)平臺與保持部件之間的尺寸。假設(shè)端板，軌道，接合平臺和保持部件緊固地彼此固定，支架將把來自振動臺的振動傳送到被測試的電路板。
該支架還包括在保持部件上的至少一個第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(并最好有多個這樣的機(jī)構(gòu))。每一個這種第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的安裝是用于向前并離開接合平臺的運(yùn)動，同時平臺到接合部件的尺寸基本上保持不變。在一特定的高度優(yōu)選的實施例中，支架有至少第一和第二多個第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。每一多個機(jī)構(gòu)最好包括三個橫向間隔開的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
只是作為例子，第一多個第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括第一，第二和第三調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。進(jìn)而，每一后者機(jī)構(gòu)包括各自的夾持螺桿(即第一，第二和第三夾持螺桿)，每一個有其自己的定位針(即第一，第二和第三定位針)。當(dāng)印刷電路板的第一或下及第二或上邊緣分別插入到一特定的邊緣接合部件和緊靠其上的第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(或多個這種機(jī)構(gòu))之間時，各機(jī)構(gòu)的定位針的指向使得其中的缺口接合印刷電路板上邊緣。第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)被擰緊以可靠保持板作振動測試。當(dāng)這種機(jī)構(gòu)擰緊時，壓縮力通過接合平臺和保持部件施加到板上。這種力可認(rèn)為基本上是平行，或基本上與印刷電路板的平面一致施加的。
從以上并特別是從附圖和以下的詳細(xì)說明，特定的優(yōu)選實施例的一定的尺寸關(guān)系將顯而易見。第一尺寸，即接合平臺與例如板保持部件的下側(cè)之間的尺寸，可按由第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的孔之間的間隔預(yù)定的增量選擇?？梢哉f這一構(gòu)型允許某種程度的“粗”調(diào)節(jié)。
應(yīng)當(dāng)理解，定位針向保持部件以下突出。這樣，定位針(或至少是示例性的針)與接合平臺間隔開一個稍微小于第一尺寸的第二尺寸。第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的上述構(gòu)型允許第二尺寸以連續(xù)的而不是離散的增量被選擇?？梢哉f這種構(gòu)型允許“細(xì)”調(diào)節(jié)以可靠夾持每一被測試的板。
為了實現(xiàn)這種測試，該框架(并更具體來說，這種框架的每一軌道)沿其包括開口。這種開口之間的間隔最好選擇為與振動臺板中的孔的間隔相一致。為了使支架，板和振動臺板彼此固定，螺桿通過這些開口延伸并擰入臺板中的孔。


本發(fā)明的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)在以下詳細(xì)說明和附圖中闡述。
圖1是與振動臺連接示出的新的支架的透視圖。
圖2是沿視軸VA2所取的圖1的支架的端板之一正視圖。
圖3是沿視軸VA3所取的圖1的支架的側(cè)面正視圖，省略了振動臺并包含兩個支架安裝的電路板。
圖4是示例性第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)分解視圖。板保持部件的部分以虛線表示。
圖5是附加到示例性夾持桿的三個第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)正視圖。
圖6是可施加到安裝在支架中的電路板的六個運(yùn)動(三個直線和三個旋轉(zhuǎn))的表示。
圖7是可使用該支架的環(huán)境測試腔體的透視圖。
具體實施例方式
實現(xiàn)參見圖1，2和3，本發(fā)明的支架10包含一個框架11，該框架一般為直角，并分別包含直立的一般為平面的第一和第二端板13，15，它們彼此平行并縱向間隔開。每一板13，15有一在其上形成的空氣循環(huán)插口17。在板13，15之間延伸并一般垂直于它們的分別是伸長的橫向間隔開的第一和第二軌道19，21。
沿每一軌道19，21有多個開口23。這些開口23的尺寸和間隔最好考慮到振蕩器臺27頂部中的開口25的尺寸和間隔。這樣，支架10能夠易于以螺栓固定到臺27上。板接合平臺29剛性固定在端板13，15之間以及軌道19，21之間，并具有至少一個(并最好多個)接合部件31，每一具有在其中形成的直線接合槽33。如以下更為詳細(xì)描述的，被測試的電路板35把它們的下或第一邊緣37容納在各槽33中。
支架10還包括板保持部件39，該板保持部件一般平行于平臺并在該平臺上以尺寸D1間隔開。部件39分別有伸長的橫向間隔的第一和第二支撐條41，43。部件39還包括多個夾持條45，諸如條45a和45b。條45伸長，橫向延伸在支撐條41，43之間并剛性固定在其上。
具體參見圖1和2，支架10包括第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)47，通過該機(jī)構(gòu)尺寸D1可按預(yù)定增量選擇。這種機(jī)構(gòu)47分別在第一端板13包括第一和第二排孔49，51，并在第二端板15分別包括第三和第四排孔53，55。雖然每一這種排49，51，53，55可具有單排孔組件57，但當(dāng)每一排49，51，53，55包含并排的這種組件57對，一個組件特定的孔例如組件57a在垂直方向?qū)ο噜彽慕M件57b對應(yīng)的孔稍微“交錯”時，則更于實現(xiàn)更小的調(diào)節(jié)增量。不論使用對排或一排組件，排組件57的孔59最好基本上彼此垂直排布。
第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)47還包括多個肩部螺桿61，在優(yōu)選實施例中為四個。每一螺桿61通過四排49，51，53，55之一的各孔59延伸，并旋入保持部件39?？?9最好這樣就位和選擇，使得當(dāng)支架10組裝供使用時，在保持部件39的任何垂直位置，這種保持部件39都平行于接合平臺29。
參見圖4和5，支架10還包括至少一個第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)63(并最好分別是第一，第二和第三機(jī)構(gòu)63a，63b，63c)，在保持部件39的每一夾持條45上橫向彼此間隔開。每一這種第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)63的一定部件對往來接合平臺29的運(yùn)動安裝，同時平臺到保持部件的尺寸D1基本保持不變。
每一第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)63包括具有其自身定位針67的夾持螺桿65。每一這種針67在其中形成有缺口69。當(dāng)印刷電路板35的第一或下邊緣37和第二或上邊緣71，分別插入到特定的邊緣接合部件31與緊靠其上的第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)63之間時，各機(jī)構(gòu)63的定位針67這樣指向，使得針缺口69接合印刷電路板上邊緣71。第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)63被緊固以可靠支撐板35供進(jìn)行振動測試。當(dāng)這種機(jī)構(gòu)63被緊固時，壓縮力通過接合平臺29和保持部件39被施加到板35。如箭頭73，75所示，這種力可看作是基本上平行或基本上與印刷電路板35平面重合施加的。(圖4示出每一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)63具有夾持螺桿65，平板螺母77，一對防振墊圈79及壓力配合到定位針67中的螺腳81。虛線83示出夾持條45相對于機(jī)構(gòu)63的組件的位置)。
考慮圖2和3，沿第一軸85測量尺寸D1，且每一排孔(即排55)沿基本上平行于第一軸85的第二軸87延伸。每一直線接合槽沿基本上垂直于第一軸85的第三軸89延伸。(可注意到，尺寸D1可在沿接合部件31與板13，15之間的任何地方測量)。
應(yīng)當(dāng)理解，定位針67向保持部件39的下側(cè)伸出。這樣，定位針67(或至少示例性的針67a)與接合平臺29間隔開比第一尺寸D1稍小的第二尺寸D2。第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)63的上述構(gòu)型允許第二尺寸D2被連續(xù)地而不是離散地選擇。
在使用中，如同1所示，測試設(shè)備的操作員能夠“離線”。即通過使用支架10而不是螺栓栓緊到振蕩器臺27的支架10加載電路板35。板的加載是向平臺29中的槽33之一通過可滑動插入板35的下邊緣37，垂直夾持板35，對齊對應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)63的缺口69與板35的上邊緣71，并緊固機(jī)構(gòu)63。雖然支架10能夠構(gòu)成夾持單個板35，但如果支架10夾持多個板35例如十二左右則將便于更迅速地測試。
假設(shè)包含板35的支架10在另一支架10離線加載期間經(jīng)受測試，在測試結(jié)束時通過從開口23，25去除螺栓(未示出)而去除測試支架10。已經(jīng)新加載板35的支架10以螺栓被固定到臺27代替第一支架10。通常，經(jīng)受測試的電路板35在這種測試期間被操作(或至少被加電監(jiān)視)。到這種板35的電連接例如可通過邊緣連接器進(jìn)行。
為支架結(jié)構(gòu)選擇的材料必須有足夠的堅硬和強(qiáng)固，以便向經(jīng)受測試的板35有效傳送臺板振動。鎂和鋁是適用的；但鉛和塑料不適用。
再參見圖6，新支架10適用于以工業(yè)上稱為六軸運(yùn)動(三個直線和三個旋轉(zhuǎn))的方式測試印刷電路板35。這些軸分別包括三個直線軸91，93，95，及三個旋轉(zhuǎn)軸97，99，101。
圖7示出代表性的環(huán)境測試腔體103，其中安裝有包含板35的支架10。振蕩器臺27(及其驅(qū)動機(jī)構(gòu))在腔體103中，且支架10如上所述螺栓固定到臺27。在振動測試期間使用風(fēng)道105導(dǎo)向熱和冷空氣穿越板35。
在這一說明書中，術(shù)語諸如上，下，垂直，并排等的使用是為便于理解，而不是故意限制本發(fā)明的范圍。并在本發(fā)明的原理已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實施例展示和描述時，應(yīng)當(dāng)理解，這些實施例是示例性的而不是限制。
權(quán)利要求
1.一種電路板支架，包括一個框架；一個板接合平臺，對于框架固定；一個板保持部件，與板接合平臺間隔開一定尺寸；一個第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，與框架及保持部件共同作用并允許選擇所述尺寸；以及一個保持部件上的第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對往來接合平臺的運(yùn)動安裝，同時保持所述尺寸基本保持不變。
2.權(quán)利要求1的支架，其中框架包括多個用于將支架附著到振動臺的開口；以及一個第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，包括彼此間隔開的孔，以便允許以預(yù)定的增量選擇尺寸。
3.權(quán)利要求2的支架，其中所述尺寸是沿第一軸測量的直線尺寸；以及所述孔沿基本上平行所述第一軸的第二軸延伸。
4.權(quán)利要求3的支架，其中板接合平臺包括沿第三軸延伸的直線接合槽；以及所述第三軸基本上垂直所述第一軸。
5.在組合中，具有第一和第二邊的電路板，以及支撐該電路板的支架，該支架包括一個框架；一個平臺，對于框架安裝并與第一邊接合；一個板保持部件，與接合平臺間隔開一定尺寸；一個第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，與框架及保持部件共同作用并保持第一尺寸；以及一個位于保持部件上并與第二邊接合的第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；以及其中平臺和第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對板施加壓縮力。
6.權(quán)利要求5組合，其中第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括擰緊到板保持部件的一個夾持螺桿；以及安裝到夾持螺桿的一定位針，用于對于這種螺桿相對運(yùn)動，該針包括與印刷電路板第二邊接合的缺口。
7.權(quán)利要求5組合，其中板保持部件包括多個第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；每一第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)具有各自的夾持螺桿；每一夾持螺桿擰緊在保持部件上；以及每一夾持螺桿具有其上安裝的各自的定位針。
8.權(quán)利要求7組合，其中夾持螺桿是第一，第二和第三夾持螺桿；定位針是分別安裝在第一，第二和第三夾持螺桿上的第一，第二和第三定位針；以及每一定位針相對于其安裝在的各自的夾持螺桿可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
9.權(quán)利要求5組合，其中板具有基本上平的表面；以及壓縮力基本上平行于平面表面施加。
10.權(quán)利要求5組合，其中板具有基本上平的表面；以及壓縮力基本上與平面表面重合施加。
11.在組合中，多個印刷電路板，支撐所述電路板的支架以及支撐支架和電路板的振動臺，并且其中所述支架包括對電路板施加壓縮力的平臺和板保持部件；所述臺包括具有在其中形成有多個孔的安裝面；所述支架包括在其中形成有多個開口的框架；以及緊固件通過開口向孔延伸，從而把支架和板固定在臺上。
12.權(quán)利要求11的組合，其中框架包含一對垂直的、縱向間隔開的端板，端板之間具有一對橫向間隔開的軌道；平臺和板保持部件在端板之間以相對另一個的間隔關(guān)系被支撐并且印刷電路板在其之間被夾持；以及開口在軌道中。
13.權(quán)利要求12的組合，其中板保持部件具有第一和第二多個擰緊在其上的夾持螺桿；以及第一多個夾持螺桿每一個具有與其連接的可移動的定位針。
14.權(quán)利要求12的組合，其中板保持部件具有第一和第二多個擰緊在其上的夾持螺桿；第一多個和第二多個夾持螺桿每一個具有與其連接的定位針；電路板包括第一和第二電路板；第一電路夾持在平臺與多個第一夾持螺桿之間；以及第二電路板夾持在平臺與多個第二夾持螺桿之間。
15.權(quán)利要求12的組合，其中端板是第一和第二端板，分別具有第一和第二排垂直間隔開的孔；第一和第二螺桿分別通過第一和第二排孔延伸，并與板保持部件接合。
16.權(quán)利要求15的組合，其中平臺和板保持部件間隔開第一尺寸；平臺和第一多個夾持螺桿的定位針間隔開第二尺寸；第一和第二排孔與第一和第二螺桿包括第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，從而第一尺寸可按預(yù)定增量選擇；以及第一多個夾持螺桿包括第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，從而第二尺寸可被連續(xù)調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于印刷電路板振動測試的電路板支架(10)，包括一框架(11)，在其上的一個板接合平臺(29)，與板接合平臺間隔開的板保持部件(39)。支架具有第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(47)，例如多排垂直間隔開的孔(49，51，53，55)以容納肩螺桿(61)擰入保持部件。這種機(jī)構(gòu)與框架及保持部件共同作用，從而允許選擇接合平臺與板保持部件之間的間隔。支架具有第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(63)，例如擰入保持部件的螺桿(65)，每一具有缺口定位針(67)。第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的安裝用于定位針相對于接合平臺的運(yùn)動。第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)允許配置支架以接近板的垂直高度，且第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在板被加載供測試時允許每一板的邊可靠地夾持。
文檔編號H05K7/14GK1516997SQ02812024
公開日2004年7月28日 申請日期2002年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月24日
發(fā)明者皮特·萊肯, 邁克爾·J·鮑徹, J 鮑徹, 皮特 萊肯 申請人:溫徹爾達(dá)因有限公司