CN1279800C - 用于印刷电路板的振动测试的支架 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于印刷电路板振动测试的电路板支架(10),包括一框架(11),在其上的一个板接合平台(29),与板接合平台间隔开的板保持部件(39)。支架具有第一调节机构(47),例如多排垂直间隔开的孔(49,51,53,55)以容纳肩螺杆(61)拧入保持部件。这种机构与框架及保持部件共同作用,从而允许选择接合平台与板保持部件之间的间隔。支架具有第二调节机构(63),例如拧入保持部件的夹紧螺钉(65),每一具有缺口定位销(67)。第二调节机构的安装用于定位销相对于接合平台的运动。第一调节机构允许配置支架以接近板的垂直高度,且第二调节机构在板被加载供测试时允许每一板的边可靠地夹持。
Description
技术领域
本发明一般涉及支架领域,并特别涉及用来支撑印刷电路板的支架。
背景技术
很少有产品不进行某种类型的测试就由制造商出售的。这种测试可以简单地如人工确定一定的部件是否被可靠地附着-或复杂到“应力测试”。在应力测试(或如有时称为“应力放映”)中,测试期间呈现“早期损坏”的产品直接失效。或作为这种测试结果,可能证明产品在工作环境中早期失效的可能。且应力测试的某些方面涉及破坏性测试,这时测量一定的性能参数和/或失效经过的时间。
对于用于要求苛刻的应用并对于需要很高可靠性的产品,最常采用应力测试。例子包括地面行进的军用设备上使用的产品,以及基本上所有类型的航行器中使用的产品(例如电子和机电产品)。
应力测试可以几种不同的方式的任何方式进行。一类测试方案涉及对产品加以迅速的极端的温度变化。作为一个例子,测试腔体可被用来以例如每分钟10摄氏度C(大约18华氏度)的速率改变产品的温度。在美国专利No.5,072,177(Liken等)和5,191,282(Liken等)公开了用于这种测试方案的示例性环境测试腔体。
另一类应力测试涉及通过使其经受振动而测试产品,振动的类型在产品使用中可能会遇到。十倍重力量级(“10Gs”)的振动应力是常用的。振动测试是通过把被测产品安装在某种平台或台板上,并然后使用旋转偏心或直线振荡器振动台板进行。在美国专利No.5,804,732(Wetzel等)中公开了用于这种应力测试的一种示例性的振荡器驱动台板设备。
另一类应力测试称为高加速应力测试(HAST)并涉及使产品,例如有时印刷电路板(PCB)受到高达50Gs的振动应力。这种力随机沿着并在六个运动轴(如工业对其描述),即沿直线X,Y和Z轴及围绕这些直线轴的旋转轴,施加到产品。这种振动测试单独进行,或当PCB还受到涉及每分钟60摄氏度C(大约110华氏度F)速率温度变化的极端热应力时进行。在后者的情形下,在其上支撑有PCB的振荡器台板放置在腔体内部。这种腔体配置有加热和致冷能力,以允许腔体内部与振动测试同时的极端和快速的温度变化。环境和振动测试设备的主导制造商是Thermotron Industries of Holland,Michigan。
当对这种测试配置PCB支架时,有数个设计考虑。它们之中有围绕PCB的空气循环(便于上述板的温度快速变化)以及向PCB传送振动力。
虽然先有技术PCB支架(诸如美国专利No.5,268,637(Liken等))公开的滑架已一般满足了它们要求的目的,但它们不适于振动测试,特别是以上描述的HAST方案。一个原因涉及到从振荡器台板向PCB传送振动力。上述Liken等的5,268,637专利中所示的滑架试图滑入和插入板安装。但这种安装不适于传送振动力。
一种改进的用于以上印刷电路板的振动和热测试支架则是本技术中的一个明显的进展。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种克服了早先支架的某些问题和缺陷的电路板支架。
本发明的另一目的是要提供一种可用于高加速应力测试的电路板支架。
本发明的另一目的是要提供一种电路板支架,有被选择的刚性板的夹持能力,以引起振动能从振荡器台板向经受测试的板传送。
本发明的另一目的是要提供一种电路板支架,其适应印刷电路板的尺寸范围。
本发明的另一目的是要提供一种电路板支架,配置为允许充足的空气围绕并穿越板流动用于热应力测试。这些和其它目的如何实现从以下的说明和附图明显可见。
本发明涉及用于在振动(及可选地热)测试期间支撑印刷电路板的支架,这种测试常常涉及测试板到破坏。这种测试的目的是要确认板的设计和制造如何坚固,以及它们在失效之前可耐受多么严酷的服务。
根据本发明,提供了一种用于支撑具有彼此相对的下边缘和上边缘的电路板的支架,该支架包括:板接合平台,具有适合与下边缘接触的边接合部件;板保持件,与板接合平台间隔第一距离,所述板保持件具有定位销,所述定位销具有适合与上边缘接触的缺口,定位销与板接合平台间隔第二距离并与边接合部件对齐;第一调节机构,与板接合平台及板保持件互连,第一调节机构允许第一距离的调节;以及第二调节机构,与板保持件和定位销连接,第二调节机构包括拧到板保持件上的夹紧螺钉和安装到夹紧螺钉上以相对于该螺钉相对运动的定位销,并且第二调节机构允许第二距离的调节并在调节之后维持第二距离;从而,第一和第二调节机构是可独立调节的,以允许定位销在离边接合部件希望的距离处就位,使得当电路板由支架支撑时,边接合部件和缺口分别通过接触下边缘和上边缘而压紧电路板;以及其中第一调节机构包括彼此间隔开的孔,第一调节机构通过将板保持件附加到至少一个孔上而使板接合平台与板保持件互连,所述孔允许按预定增量调节第一距离。
根据本发明,提供了一种用于支撑多个电路板的支架,每一电路板具有彼此相对的下边缘和上边缘并且该电路板的长度在下边缘和上边缘之间限定,该支架包括:板接合平台,具有多个边接合部件,每一边接合部件适合与相应电路板的下边缘接触;板保持件,相对于板接合平台连接并与板接合平台间隔第一距离;板保持件具有包括缺口的定位销,每一定位销适合与相应电路板的上边缘接触,每一定位销与板接合平台间隔第二距离并与相应的边接合部件对齐;第一调节机构,与板接合平台及板保持件互连,第一调节机构允许第一距离的调节;以及多个第二调节机构,每一第二调节机构与板保持件和相应的定位销连接,每一第二调节机构包括被拧到板保持件上的夹紧螺钉和安装到夹紧螺钉上以相对于该螺钉相对运动的定位销,并且第二调节机构允许相应的第二距离的调节;从而,第一调节机构和每一第二调节机构是可独立调节的,以允许每一定位销在离相应的边接合部件相应的希望距离处就位,使得当电路板由支架支撑时,每一边接合部件和相应的缺口通过接触相应电路板的下边缘和上边缘而压紧相应电路板;以及其中第一调节机构包括彼此间隔开的孔,第一调节机构通过将板保持件附加到至少一个孔上而使板接合平台与板保持件互连,所述孔允许按预定增量调节第一距离。
根据本发明,提供了一种用于支撑电路板的支架,所述电路板具有彼此相对的下边缘和上边缘,该支架包括:框架;板接合平台,具有相对于框架安装的边接合部件,所述边接合部件与电路板的下边缘接合;板保持件,与板接合平台间隔开第一距离;第一调节机构,与框架及板保持件共同作用,以调节并维持第一距离;以及第二调节机构,与板保持件连接并与上边缘接合,第二调节机构包括夹紧螺钉及定位销,夹紧螺钉被拧到板保持件上,且定位销安装到夹紧螺钉上以相对于该螺钉相对运动,定位销包括与电路板的上边缘接合的缺口;每一定位销与板接合平台间隔第二距离并与相应的边接合部件对齐,其中定位销的移动调节第二距离;其中边接合部件和缺口分别通过接触彼此相对的下边缘和上边缘而对板施加压力;其中第一调节机构包括彼此间隔开的孔,第一调节机构通过将板保持件附加到至少一个孔上而使板接合平台与板保持件互连,所述孔允许按预定增量调节第一距离。
新的电路板支架包括一框架,该框架一般是直角构型并包含一对直立的、纵向间隔的端板,有一对横向间隔的下轨道延伸在它们之间。一个板的接合平台相对于框架被固定,并由端板和轨道“构成”。这种平台包括多个边缘接合部件在轨道之间横向延伸。每一这种部件有直线接合槽用于容纳并固定各印刷电路板的下边缘。
在平台之上按某种尺寸间隔并一般是向其平行指向的是一个板保持部件。这种部件与接合平台间隔的尺寸可由第一调节机构选择。在一特定的实施例中,每一端板有两排垂直孔。这些排横向彼此间隔并定义一排的孔最好彼此垂直间隔。
当板保持部件以近似所希望的尺寸(即就被支撑的板边缘到边缘测量来看所希望的)在接合平台上就位时,各有肩螺钉通过四个垂直排孔的每一个对应的孔插入,并整洁地旋入保持部件。孔和有肩螺钉与框架及保持部件共同作用并包括第一调节机构。这种机构允许以小的预定增量调节平台与保持部件之间的尺寸。假设端板,轨道,接合平台和保持部件紧固地彼此固定,支架将把来自振动台的振动传送到被测试的电路板。
该支架还包括在保持部件上的至少一个第二调节机构(并最好有多个这样的机构)。每一个这种第二调节机构的安装是用于向前并离开接合平台的运动,同时平台到接合部件的尺寸基本上保持不变。在一特定的高度优选的实施例中,支架有至少第一多个和第二多个的第二调节机构。多个机构的每一个最好包括三个横向间隔开的调节机构。
只是作为例子,第一多个的第二调节机构包括第三,第四和第五调节机构。进而,每一后者机构包括各自的夹紧螺钉(即第一,第二和第三夹紧螺钉),每一个有其自己的定位销(即第一,第二和第三定位销)。当印刷电路板的第一或下及第二或上边缘分别插入到一特定的边缘接合部件和紧靠其上的第二调节机构(或多个这种机构)之间时,各机构的定位销的指向使得其中的缺口接合印刷电路板上边缘。第二调节机构被拧紧以可靠保持板作振动测试。当这种机构拧紧时,压缩力通过接合平台和保持部件施加到板上。这种力可认为基本上是平行,或基本上与印刷电路板的平面一致施加的。
从以上并特别是从附图和以下的详细说明,特定的优选实施例的一定的尺寸关系将显而易见。第一尺寸,即接合平台与例如板保持部件的下侧之间的尺寸,可按由第一调节机构的孔之间的间隔预定的增量选择。可以说这一构型允许某种程度的“粗”调节。
应当理解,定位销向保持部件以下突出。这样,定位销(或至少是示例性的销)与接合平台间隔开一个稍微小于第一尺寸的第二尺寸。第二调节机构的上述构型允许第二尺寸以连续的而不是离散的增量被选择。可以说这种构型允许“细”调节以可靠夹持每一被测试的板。
为了实现这种测试,该框架(并更具体来说,这种框架的每一轨道)沿其包括开口。这种开口之间的间隔最好选择为与振动台板中的孔的间隔相一致。为了使支架,板和振动台板彼此固定,螺钉通过这些开口延伸并拧入台板中的孔。
附图说明
本发明的进一步的细节在以下详细说明和附图中阐述。
图1是与振动台连接示出的新的支架的透视图。
图2是沿视轴VA2所取的图1的支架的端板之一正视图。
图3是沿视轴VA3所取的图1的支架的侧面正视图,省略了振动台并包含两个支架安装的电路板。
图4是示例性第二调节机构分解视图。板保持部件的部分以虚线表示。
图5是附加到示例性夹持杆的三个第二调节机构正视图。
图6是可施加到安装在支架中的电路板的六个运动(三个直线和三个旋转)的表示。
图7是可使用该支架的环境测试腔体的透视图。
具体实施方式
实现参见图1,2和3,本发明的支架10包含一个框架11,该框架一般为直角,并分别包含直立的一般为平面的第一和第二端板13,15,它们彼此平行并纵向间隔开。每一板13,15有一在其上形成的空气循环插口17。在板13,15之间延伸并一般垂直于它们的分别是伸长的横向间隔开的第一和第二轨道19,21。
沿每一轨道19,21有多个开口23。这些开口23的尺寸和间隔最好考虑到振荡器台27顶部中的开口25的尺寸和间隔。这样,支架10能够易于以螺栓固定到台27上。板接合平台29刚性固定在端板13,15之间以及轨道19,21之间,并具有至少一个(并最好多个)接合部件31,每一具有在其中形成的直线接合槽33。如以下更为详细描述的,被测试的电路板35把它们的下或第一边缘37容纳在各槽33中。
支架10还包括板保持部件39,该板保持部件一般平行于平台并在该平台上以尺寸D1间隔开。部件39分别有伸长的横向间隔的第一和第二支撑条41,43。部件39还包括多个夹持条45,诸如条45a和45b。条45伸长,横向延伸在支撑条41,43之间并刚性固定在其上。
具体参见图1和2,支架10包括第一调节机构47,通过该机构尺寸D1可按预定增量选择。这种机构47分别在第一端板13包括第一和第二排孔49,51,并在第二端板15分别包括第三和第四排孔53,55。虽然每一这种排49,51,53,55可具有单排孔组件57,但当每一排49,51,53,55包含并排的这种组件57对,一个组件特定的孔例如组件57a在垂直方向对相邻的组件57b对应的孔稍微“交错”时,则更于实现更小的调节增量。不论使用对排或一排组件,排组件57的孔59最好基本上彼此垂直排布。
第一调节机构47还包括多个有肩螺钉61,在优选实施例中为四个。每一螺钉61通过四排49,51,53,55之一的各孔59延伸,并旋入保持部件39。孔59最好这样就位和选择,使得当支架10组装供使用时,在保持部件39的任何垂直位置,这种保持部件39都平行于接合平台29。
参见图4和5,支架10还包括至少一个第二调节机构63(并最好分别是第一,第二和第三机构63a,63b,63c),在保持部件39的每一夹持条45上横向彼此间隔开。每一这种第二调节机构63的一定部件对往来接合平台29的运动安装,同时平台到保持部件的尺寸D1基本保持不变。
每一第二调节机构63包括具有其自身定位销67的夹紧螺钉65。每一这种销67在其中形成有缺口69。当印刷电路板35的第一或下边缘37和第二或上边缘71,分别插入到特定的边缘接合部件31与紧靠其上的第二调节机构63之间时,各机构63的定位销67这样指向,使得销缺口69接合印刷电路板上边缘71。第二调节机构63被紧固以可靠支撑板35供进行振动测试。当这种机构63被紧固时,压缩力通过接合平台29和保持部件39被施加到板35。如箭头73,75所示,这种力可看作是基本上平行或基本上与印刷电路板35平面重合施加的。(图4示出每一调节机构63具有夹紧螺钉65,平板螺母77,一对防振垫圈79及压力配合到定位销67中的螺脚81。虚线83示出夹持条45相对于机构63的组件的位置)。
考虑图2和3,沿第一轴85测量尺寸D1,且每一排孔(即排55)沿基本上平行于第一轴85的第二轴87延伸。每一直线接合槽沿基本上垂直于第一轴85的第三轴89延伸。(可注意到,尺寸D1可在沿接合部件31与板13,15之间的任何地方测量)。
应当理解,定位销67向保持部件39的下侧伸出。这样,定位销67(或至少示例性的销67a)与接合平台29间隔开比第一尺寸D1稍小的第二尺寸D2。第二调节机构63的上述构型允许第二尺寸D2被连续地而不是离散地选择。
在使用中,如同1所示,测试设备的操作员能够“离线”。即通过使用支架10而不是螺栓栓紧到振荡器台27的支架10加载电路板35。板的加载是向平台29中的槽33之一通过可滑动插入板35的下边缘37,垂直夹持板35,对齐对应的调节机构63的缺口69与板35的上边缘71,并紧固机构63。虽然支架10能够构成夹持单个板35,但如果支架10夹持多个板35例如十二左右则将便于更迅速地测试。
假设包含板35的支架10在另一支架10离线加载期间经受测试,在测试结束时通过从开口23,25去除螺栓(未示出)而去除测试支架10。已经新加载板35的支架10以螺栓被固定到台27代替第一支架10。通常,经受测试的电路板35在这种测试期间被操作(或至少被加电监视)。到这种板35的电连接例如可通过边缘连接器进行。
为支架结构选择的材料必须有足够的坚硬和强固,以便向经受测试的板35有效传送台板振动。镁和铝是适用的;但铅和塑料不适用。
再参见图6,新支架10适用于以工业上称为六轴运动(三个直线和三个旋转)的方式测试印刷电路板35。这些轴分别包括三个直线轴91,93,95,及三个旋转轴97,99,101。
图7示出代表性的环境测试腔体103,其中安装有包含板35的支架10。振荡器台27(及其驱动机构)在腔体103中,且支架10如上所述螺栓固定到台27。在振动测试期间使用风道105导向热和冷空气穿越板35。
在这一说明书中,术语诸如上,下,垂直,并排等的使用是为便于理解,而不是故意限制本发明的范围。并在本发明的原理已经结合优选实施例展示和描述时,应当理解,这些实施例是示例性的而不是限制。
Claims (7)
1.一种用于支撑具有彼此相对的下边缘和上边缘的电路板的支架,该支架包括:
板接合平台,具有适合与下边缘接触的边接合部件;
板保持件,与板接合平台间隔第一距离,所述板保持件具有定位销,所述定位销具有适合与上边缘接触的缺口,定位销与板接合平台间隔第二距离并与边接合部件对齐;
第一调节机构,与板接合平台及板保持件互连,第一调节机构允许第一距离的调节;以及
第二调节机构,与板保持件和定位销连接,第二调节机构包括拧到板保持件上的夹紧螺钉和安装到夹紧螺钉上以相对于该螺钉相对运动的定位销,并且第二调节机构允许第二距离的调节并在调节之后维持第二距离;
从而,第一和第二调节机构是可独立调节的,以允许定位销在离边接合部件希望的距离处就位,使得当电路板由支架支撑时,边接合部件和缺口分别通过接触下边缘和上边缘而压紧电路板;以及
其中第一调节机构包括彼此间隔开的孔,第一调节机构通过将板保持件附加到至少一个孔上而使板接合平台与板保持件互连,所述孔允许按预定增量调节第一距离。
2.如权利要求1所述的支架,还包括框架,该框架包含一对垂直的、纵向地间隔开的端板,在端板之间,板接合平台和板保持件以彼此间隔开的关系被支撑,且其中当电路板由该支架支撑时,所述电路板被夹持在板接合平台和板保持件之间。
3.如权利要求2所述的支架,其中:
所述一对端板是第一和第二端板,分别具有第一和第二排垂直地间隔开的孔;
第一和第二有肩螺钉分别穿过第一和第二排的孔,并与板保持件接合。
4.一种用于支撑多个电路板的支架,每一电路板具有彼此相对的下边缘和上边缘并且该电路板的长度在下边缘和上边缘之间限定,该支架包括:
板接合平台,具有多个边接合部件,每一边接合部件适合与相应电路板的下边缘接触;
板保持件,相对于板接合平台连接并与板接合平台间隔第一距离;板保持件具有包括缺口的定位销,每一定位销适合与相应电路板的上边缘接触,每一定位销与板接合平台间隔第二距离并与相应的边接合部件对齐;
第一调节机构,与板接合平台及板保持件互连,第一调节机构允许第一距离的调节;以及
多个第二调节机构,每一第二调节机构与板保持件和相应的定位销连接,每一第二调节机构包括被拧到板保持件上的夹紧螺钉和安装到夹紧螺钉上以相对于该螺钉相对运动的定位销,并且第二调节机构允许相应的第二距离的调节;
从而,第一调节机构和每一第二调节机构是可独立调节的,以允许每一定位销在离相应的边接合部件相应的希望距离处就位,使得当电路板由支架支撑时,每一边接合部件和相应的缺口通过接触相应电路板的下边缘和上边缘而压紧相应电路板;以及
其中第一调节机构包括彼此间隔开的孔,第一调节机构通过将板保持件附加到至少一个孔上而使板接合平台与板保持件互连,所述孔允许按预定增量调节第一距离。
5.如权利要求4所述的支架,其中:
板保持件具有第一组和第二组拧到其上的夹紧螺钉;
第一组和第二组夹紧螺钉中的每一个具有与其连接的定位销;
电路板包括第一和第二电路板;
第一电路板当由支架支撑时,夹持在板接合平台与第一组夹紧螺钉之间;以及
第二电路板当由支架支撑时,夹持在板接合平台与第二组夹紧螺钉之间。
6.如权利要求4所述的支架,其中每一边接合部件都是直线接合槽。
7.一种用于支撑电路板的支架,所述电路板具有彼此相对的下边缘和上边缘,该支架包括:
框架;
板接合平台,具有相对于框架安装的边接合部件,所述边接合部件与电路板的下边缘接合;
板保持件,与板接合平台间隔开第一距离;
第一调节机构,与框架及板保持件共同作用,以调节并维持第一距离;以及
第二调节机构,与板保持件连接并与上边缘接合,第二调节机构包括夹紧螺钉及定位销,夹紧螺钉被拧到板保持件上,且定位销安装到夹紧螺钉上以相对于该螺钉相对运动,定位销包括与电路板的上边缘接合的缺口;
每一定位销与板接合平台间隔第二距离并与相应的边接合部件对齐,其中定位销的移动调节第二距离;
其中边接合部件和缺口分别通过接触彼此相对的下边缘和上边缘而对板施加压力;
其中第一调节机构包括彼此间隔开的孔,第一调节机构通过将板保持件附加到至少一个孔上而使板接合平台与板保持件互连,所述孔允许按预定增量调节第一距离。
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