Co można uzyskać dzięki wynalazkowi

Reklama

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do lutowania płytek obwodów drukowanych (ang. Printed Circuit Board, PCB). Urządzenie umożliwia montaż komponentów elektronicznych na płytkach PCB w prosty, nieinwazyjny sposób, uwzględniający wrażliwość temperaturową poszczególnych komponentów. Dzięki zastosowaniu innowacyjnej konstrukcji, urządzenie pozwala na lutowanie selektywne komponentów w sposób pozwalający zapobiec odkształceniom płytki PCB. Materiały, z których zbudowane są płytki PCB i komponenty elektroniczne, zazwyczaj charakteryzują się różnym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej, co podczas lutowania układów scalonych może skutkować powstawaniu nieciągłości strukturalnych w połączeniu lutowanym, w trakcie poddawania działaniu wysokiej temperatury całego układu scalonego oraz powoduje deformacje, znacznie skracając czas życia urządzenia elektronicznego (uszkadzać go bądź czyni niesprawnym). Urządzenie według wynalazku wykorzystuje lokalne oddziaływanie wysoką temperaturą (wyłącznie na ścieżkach i polach lutowniczych), przez co nie ma konieczności ogrzewania całego układu i komponentów elektronicznych. Dzięki temu proces lutowania nie powoduje deformacji płytki, tj. zwiększa żywotność układu, co przekłada się na dłuższe i mniej awaryjne funkcjonowanie urządzeń elektronicznych. Ponadto metoda selektywna wymaga o wiele mniejszego nakładu energii w porównaniu do standardowego procesu lutowania, co bezpośrednio związane jest z obniżeniem kosztów produkcji układów elektronicznych związanych z wydatkowaniem energii. Zastosowanie wynalazku umożliwia lutowanie płytek układów elektronicznych do m.in. przemysłu kosmicznego (połączenia różnorodnych materiałów o bardzo odmiennych charakterystykach cieplnych i fizykochemicznych) i innych niezwykle trudnych i wymagających warunków (wibracje, duże różnice temperatur).

Istota wynalazku

W odpowiedzi na problemy współczesnego przemysłu elektronicznego, zespół projektowy proponuje nowatorską technikę̨ lutowania selektywnego wraz z urządzeniem umożliwiającym jednoczesny montaż̇ wielu komponentów. Dzięki innowacyjnej konstrukcji urządzenia do lutowania, proponowana technika umożliwia jednoczesne lutowanie wielu komponentów na płytce PCB z uwzględnieniem ich wrażliwości na działanie wysokich temperatur. Ponadto, sama płytka PCB jest chroniona przed deformacją powodowaną przez działanie wysokich temperatur, rozszerzalność́ cieplną materiałów i lokalne naprężenia. Lutowanie według opracowanej techniki ma charakter lokalny, dzięki czemu urządzenie ogrzewa wyłącznie ścieżki i pola lutownicze określone na podstawie modelu cyfrowego płytki PCB. Urządzenie do lutowania selektywnego składa się̨ z obudowy, w której jest zamontowana co najmniej jedna ruchoma płyta lutująca, oraz modułu kontrolno-pomiarowego. Płyta lutująca ma zamontowane pręty lutujące, z których każdy pręt zbudowany jest w sposób umożliwiający osiągniecie wymaganej temperatury niezależnie od pozostałych prętów. Budowa pręta pozwala również̇ na relatywnie szybki spadek temperatury po zakończeniu procesu lutowania. Proces lutowania według opracowanej techniki odbywa się̨ w taki sposób, ze płyta lutująca przybliża się̨ w kierunku płytki PCB z komponentami, następnie te pręty lutujące, które znajdują̨ się̨ nad komponentami ogrzewają̨ je i przeprowadzają̨ montaż̇, podczas gdy inne pręty przytrzymują̨ płytkę̨ PCB. Po zakończeniu lutowania, pręty ochładzają̨ płytkę̨ i komponenty. Opracowana technika oferuje szereg korzyści płynących z jej wykorzystania: dzięki specjalnej konstrukcji urządzenie chroni płytkę̨ PCB i komponenty przed lokalnymi nieprężeniami, deformacją i uszkodzeniami spowodowanymi działaniem wysokiej temperatury i niejednakową rozszerzalnością̨ cieplną łączonych materiałów, co z kolei wydłuża czas życia układów scalonych. Technika ta pozwala na jednoczesne lutowanie wielu komponentów wrażliwych na rożne wartości temperatury przy uniknięciu uszkodzeń́ cechuje się̨ wysoką wydajnością̨ wykorzystania energii elektrycznej niezbędnej do lutowani (ograniczenie strat energii na ogrzanie płytki PCB).

Potencjał komercjalizacji

Z racji szerokiego wykorzystania układów scalonych w elektronice, proponowane urządzenie ma wysoki potencjał, jeśli chodzi o możliwości wdrożenia. Zastosowanie maszyny do selektywnego lutowania płytek drukowanych będzie możliwe w każdym zakładzie zajmującym się profesjonalną budową urządzeń elektronicznych. Wdrożenie technologii pozwoli na zmniejszenie zużycia energii wymaganej do podgrzania całej płyty grzejnej, co obniży koszty produkcji oraz sprawi, że lutowane obwody nie będą narażone na odganianie pod wypływem stałej, wysokiej temperatury, co zwiększy żywotność produkowanych urządzeń elektronicznych. Zakupem urządzenia według wynalazku zainteresowały się największe firmy produkujące układy elektroniczne w Polsce.