专利名称：用于印刷电路板的振动测试的支架的制作方法
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，和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动器振动台板进行。在美国专利No.5,804,732(Wetzel等)中公开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动器台板向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，有被选择的刚性和板的夹持能力，以引起振动能从振荡器台板向经受测试的的板传送。
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。
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，各肩部螺杆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。孔和肩部螺杆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，支架有至少第一和第二多个第二调节机构。每一多个机构最好包括三个横向间隔开的调节机构。
只是作为例子，第一多个第二调节机构包括第一，第二和第三调节机构。进而，每一后者机构包括各自的夹持螺杆(即第一，第二和第三夹持螺杆)，每一个有其自己的定位针(即第一，第二和第三定位针)。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，各机构的定位针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，定位针向保持部件以下突出。这样，定位针(或至少是示例性的针)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，螺杆通过这些开口延伸并拧入台板中的孔。
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。
具体实施例方式
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还包括多个肩部螺杆61，在优选实施例中为四个。每一螺杆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针67的夹持螺杆65。每一这种针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的定位针67这样指向，使得针缺口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具有夹持螺杆65，平板螺母77，一对防振垫圈79及压力配合到定位针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，定位针67向保持部件39的下侧伸出。这样，定位针67(或至少示例性的针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。
权利要求
1.一种电路板支架，包括一个框架；一个板接合平台，对于框架固定；一个板保持部件，与板接合平台间隔开一定尺寸；一个第一调节机构，与框架及保持部件共同作用并允许选择所述尺寸；以及一个保持部件上的第二调节机构，所述第二调节机构对往来接合平台的运动安装，同时保持所述尺寸基本保持不变。
2.权利要求1的支架，其中框架包括多个用于将支架附着到振动台的开口；以及一个第一调节机构，包括彼此间隔开的孔，以便允许以预定的增量选择尺寸。
3.权利要求2的支架，其中所述尺寸是沿第一轴测量的直线尺寸；以及所述孔沿基本上平行所述第一轴的第二轴延伸。
4.权利要求3的支架，其中板接合平台包括沿第三轴延伸的直线接合槽；以及所述第三轴基本上垂直所述第一轴。
5.在组合中，具有第一和第二边的电路板，以及支撑该电路板的支架，该支架包括一个框架；一个平台，对于框架安装并与第一边接合；一个板保持部件，与接合平台间隔开一定尺寸；一个第一调节机构，与框架及保持部件共同作用并保持第一尺寸；以及一个位于保持部件上并与第二边接合的第二调节机构；以及其中平台和第二调节机构对板施加压缩力。
6.权利要求5组合，其中第二调节机构包括拧紧到板保持部件的一个夹持螺杆；以及安装到夹持螺杆的一定位针，用于对于这种螺杆相对运动，该针包括与印刷电路板第二边接合的缺口。
7.权利要求5组合，其中板保持部件包括多个第二调节机构；每一第二调节机构具有各自的夹持螺杆；每一夹持螺杆拧紧在保持部件上；以及每一夹持螺杆具有其上安装的各自的定位针。
8.权利要求7组合，其中夹持螺杆是第一，第二和第三夹持螺杆；定位针是分别安装在第一，第二和第三夹持螺杆上的第一，第二和第三定位针；以及每一定位针相对于其安装在的各自的夹持螺杆可旋转运动。
9.权利要求5组合，其中板具有基本上平的表面；以及压缩力基本上平行于平面表面施加。
10.权利要求5组合，其中板具有基本上平的表面；以及压缩力基本上与平面表面重合施加。
11.在组合中，多个印刷电路板，支撑所述电路板的支架以及支撑支架和电路板的振动台，并且其中所述支架包括对电路板施加压缩力的平台和板保持部件；所述台包括具有在其中形成有多个孔的安装面；所述支架包括在其中形成有多个开口的框架；以及紧固件通过开口向孔延伸，从而把支架和板固定在台上。
12.权利要求11的组合，其中框架包含一对垂直的、纵向间隔开的端板，端板之间具有一对横向间隔开的轨道；平台和板保持部件在端板之间以相对另一个的间隔关系被支撑并且印刷电路板在其之间被夹持；以及开口在轨道中。
13.权利要求12的组合，其中板保持部件具有第一和第二多个拧紧在其上的夹持螺杆；以及第一多个夹持螺杆每一个具有与其连接的可移动的定位针。
14.权利要求12的组合，其中板保持部件具有第一和第二多个拧紧在其上的夹持螺杆；第一多个和第二多个夹持螺杆每一个具有与其连接的定位针；电路板包括第一和第二电路板；第一电路夹持在平台与多个第一夹持螺杆之间；以及第二电路板夹持在平台与多个第二夹持螺杆之间。
15.权利要求12的组合，其中端板是第一和第二端板，分别具有第一和第二排垂直间隔开的孔；第一和第二螺杆分别通过第一和第二排孔延伸，并与板保持部件接合。
16.权利要求15的组合，其中平台和板保持部件间隔开第一尺寸；平台和第一多个夹持螺杆的定位针间隔开第二尺寸；第一和第二排孔与第一和第二螺杆包括第一调节机构，从而第一尺寸可按预定增量选择；以及第一多个夹持螺杆包括第二调节机构，从而第二尺寸可被连续调节。
全文摘要
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螺杆(65)，每一具有缺口定位针(67)。第二调节机构的安装用于定位针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。
文档编号H05K7/14GK1516997SQ02812024
公开日2004年7月28日 申请日期2002年4月22日 优先权日2001年4月24日
发明者皮特·莱肯, 迈克尔·J·鲍彻, J 鲍彻, 皮特 莱肯 申请人:温彻尔达因有限公司