Dispositivo de ensayo para ensayos vibratorios de tarjetas de circuito impresas (35) que comprende una tarjeta de circuito (35) con un primer y un segundo borde (37,

71) separados por una longitud de tarjeta de circuito y una plataforma (10) que soporta la tarjeta de circuito (35), incluyendo la plataforma (10):

- un marco (11);

- una plataforma de acoplamiento de la tarjeta (29) montada en el marco (11) y acoplada con el primer eje (37).

- un elemento de retención de la tarjeta (39) separado de la plataforma de acoplamiento (29) por una primera distancia (D1);

- un primer mecanismo de ajuste (47) actuando junto con el marco (11) y el elemento de retención de la tarjeta (39) para proporcionar el ajuste de la primera distancia y para mantener la primera distancia; y

- un segundo mecanismo de ajuste (63) conectado con el elemento de retención de la tarjeta (39) e incluyendo un elemento de retención del borde (67) para acoplar el segundo eje (71); y

en el que la plataforma de acoplamiento de la tarjeta (29) y el elemento de retención del borde están separados por una distancia operativa igual a la longitud de la tarjeta de circuito de tal modo que la plataforma (29) y el elemento de retención del borde ejercen una fuerza compresiva sobre la tarjeta (35) al entrar en contacto con el primer y el segundo borde opuesto (37, 71), respectivamente

Plataforma de soporte para ensayos de vibración de tarjetas de circuitos impresos.

Campo de la invención

La invención se refiere generalmente al campo de las plataformas de soporte y, más particularmente, a plataformas utilizadas para soportar tarjetas de circuitos impresos.

Antecedentes de la invención

Son pocos los productos que los fabricantes venden sin haber pasado por algún tipo de ensayo. Tales ensayos pueden ser tan simples como comprobar manualmente de que ciertas partes están fijadas de forma segura, o tan complejo como un "ensayo de tensión". En el ensayo de esfuerzo (o "esfuerzo térmico", como se denomina en ocasiones), los productos muestran son pocos los productos que se descartarán durante el ensayo. O como resultado de tal ensayo, un producto puede mostrar la posibilidad de un fallo prematuro en el entorno operativo. Y algunos aspectos del ensayo de esfuerzo implican un ensayo hasta la destrucción y al mismo tiempo miden ciertos parámetros de comportamiento y/o el tiempo transcurrido hasta el fallo.

El ensayo de esfuerzo se utiliza más frecuentemente en productos utilizados en aplicaciones exigentes y en los que se requiere una confianza excepcionalmente alta. Algunos ejemplos incluyen productos utilizados en equipamiento militar de transporte por tierra y productos (p. ej., productos electrónicos y electromecánicos) utilizados en aeronaves de prácticamente todos los tipos.

El ensayo de esfuerzo se puede realizar de muchas formas diferentes. Un tipo de ensayo implica la exposición a cambios de temperatura rápidos y extremos en el producto. Por ejemplo, se puede utilizar una cámara de ensayo para cambiar la temperatura de un producto a un ritmo de, p. ej., 10 grados (aproximadamente 18 grados F) por minuto. Ejemplos de cámaras de ensayo medioambientales para tales ensayos se describen en las patentes de Estados Unidos n.º 5.072.177 (Liken et al.) y 5.191.282 (Liken et al.).

Otro tipo de ensayo de esfuerzo implica probar un producto sujetándolo a vibraciones del tipo que podría encontrarse el producto durante su utilización real. Los esfuerzos de vibración del tipo de diez veces la fuerza de gravedad ("10 Gs") son frecuentes. El ensayo de vibración se lleva a cabo montando el producto que se va a probar en algún tipo de plataforma o mesa y después se hace vibrar la mesa utilizando un excéntrico rotativo o un vibrador lineal. Un ejemplo de aparato de mesa accionado por vibración para tales ensayos se describe en la patente de Estados Unidos n.º 5.804.732 (Wetzel et al.).

También se conoce otro tipo de ensayo de esfuerzo como ensayo de esfuerzo altamente acelerado (HAST, del inglés Highly Accelerated Stress Testing) e implica sujetar a los productos, p. ej., tarjetas de circuitos impresos (PCBs, del inglés, Printed Circuit Boards), a fuerzas vibratorias de 50 Gs. Tales fuerzas se aplican de forma aleatoria al producto a lo largo de y en seis ejes de movimiento (como lo describe la industria), es decir, a lo largo de los ejes lineales X, Y, Z y en ejes rotacionales alrededor de tales ejes lineales. Tales ensayos vibratorios se pueden realizar aislados o mientras los PCBs también están expuestos al esfuerzo térmico extremo que implica cambios de temperatura a un ritmo de, p. ej., 60 grados (aproximadamente 110 grados F) por minuto. En el último ejemplo, la mesa de vibración con PCBs en la misma se coloca dentro de una cámara. Tal cámara está configurada con capacidades de calentamiento y enfriamiento para permitir cambios de temperatura rápidos y extremos dentro de la cámara al mismo tiempo que el ensayo de vibración. Un fabricante líder de equipamientos de ensayos vibratorios es Thermotron Industries, Inc. de Holland, Michigan.

Al configurar plataformas de soporte de PCB para tales ensayos, se presenta un número de consideraciones. Una de ellas es la circulación de aire alrededor de los PCBs (para facilitar los cambios rápidos de temperatura mencionados anteriormente de las tarjetas) y la transferencia de fuerzas vibratorias a los PCBs.

Aunque las plataformas de soporte de PCB de la técnica anterior (como por ejemplo, el portador descrito en la patente de Estados Unidos n.º 5.268.637 (Linken et al.) generalmente son satisfactorias para los objetivos propuestos, no son adecuadas para ensayos vibratorios, especialmente para el tipo HAST descrito anteriormente. Un motivo se refiere a la transferencia de fuerzas vibratorias desde la mesa de vibración a los PCBs. El portador mostrado en la patente de Linken et al. 637 mencionada anteriormente contempla el montaje de la tarjeta deslizante y conectable. Tal montaje no transfiriere adecuadamente las fuerzas vibratorias.

Una plataforma de soporte mejorada para ensayos térmicos y de vibración de tarjetas de circuitos impresos sería una ventaja obvia en la técnica.

Objetos de la invención

Es un objeto de la presente invención proporcionar una plataforma de tarjeta de circuito que supere algunos de los problemas e inconvenientes de las plataformas anteriores.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar una plataforma de soporte para tarjetas de circuito que se pueda utilizar para ensayos de esfuerzo altamente acelerados.

Otro objeto más de la invención es proporcionar una plataforma de soporte para tarjetas de circuitos con rigidez y capacidad de sujeción de la tarjeta seleccionada para provocar la transmisión de la energía de vibración desde una mesa vibratoria a las tarjetas que pasan el ensayo.

Otro objeto de la invención es proporcionar una plataforma de soporte para tarjetas de circuito que se ajuste a una amplia gama de tamaños de tarjetas de circuitos impresos.

Otro objeto más de la invención es proporcionar una plataforma de soporte para tarjetas de circuito configurada para permitir un flujo de aire amplio alrededor y a través de las tarjetas del ensayo de esfuerzo térmico. La consecución de estos y otros objetos se clarificará a partir de la siguiente descripción y de los dibujos.

Resumen de la invención

La invención como se define en la reivindicación 1 implica una plataforma para soportar tarjetas de circuitos impresos durante ensayos de vibración (y opcionalmente térmicos) que a menudo implican probar las tarjetas hasta su destrucción. El propósito de tales ensayos es comprobar la solidez del diseño y la fabricación de las tarjetas y grado de rigurosidad del servicio que deben soportar antes de fallar.

La nueva plataforma de soporte para tarjetas de circuitos comprende un marco que generalmente tiene una configuración ortogonal e incluye un par de paneles finales verticales separados longitudinalmente que tienen un par de raíles inferiores separados lateralmente extendiéndose entre ellos. Se fija una plataforma de acoplamiento de la tarjeta al marco y está "enmarcada" por los paneles y raíles. Tal plataforma incluye varios elementos de acoplamiento de borde que se extienden lateralmente entre los raíles. Cada uno de tales elementos tiene una ranura de acoplamiento para recibir y sujetar el borde inferior de una tarjeta de circuito impreso respectiva.

Hay un elemento de retención de la tarjeta separado por encima de la plataforma en alguna dimensión y orientado generalmente de forma paralela a la misma. La dimensión por la que este elemento está separado de la plataforma de acoplamiento se puede seleccionar mediante un primer mecanismo de ajuste. En una realización específica, cada panel tiene dos filas verticales de aberturas. Tales filas están separadas lateralmente entre sí y las aberturas que definen una fila están preferiblemente separadas verticalmente entre sí.

Cuando el elemento de retención de la tarjeta está ubicado en la dimensión deseada aproximada por encima de la plataforma de acoplamiento (es decir, deseada en vista de la medición borde-a-borde de las tarjetas que se van a soportar), se insertan tornillos de resalto respectivos a través de aberturas correspondientes en cada una de las cuatro filas verticales de aberturas y se enroscan cómodamente en el elemento de retención. Las aberturas y los tornillos de resalto actúan junto con el marco y el elemento de retención e incluyen el primer mecanismo de ajuste. Tal mecanismo permite ajustar en pequeños incrementos predeterminados la dimensión entre la plataforma y el elemento de retención. Si los paneles finales, los raíles, la plataforma de acoplamiento y el elemento de retención están muy fijados de forma segura entre sí, la plataforma transmitirá la vibración procedente de la mesa vibratoria...

1. Dispositivo de ensayo para ensayos vibratorios de tarjetas de circuito impresas (35) que comprende una tarjeta de circuito (35) con un primer y un segundo borde (37, 71) separados por una longitud de tarjeta de circuito y una plataforma (10) que soporta la tarjeta de circuito (35), incluyendo la plataforma (10):

en el que la plataforma de acoplamiento de la tarjeta (29) y el elemento de retención del borde están separados por una distancia operativa igual a la longitud de la tarjeta de circuito de tal modo que la plataforma (29) y el elemento de retención del borde ejercen una fuerza compresiva sobre la tarjeta (35) al entrar en contacto con el primer y el segundo borde opuesto (37, 71), respectivamente.

2. Dispositivo de ensayo de la reivindicación 1, en el que el segundo mecanismo de ajuste (63) incluye:

3. Dispositivo de ensayo de la reivindicación 1, en el que:

4. Dispositivo de ensayo de la reivindicación 3, en el que:

5. Dispositivo de ensayo de la reivindicación 1, en el que la tarjeta (35) tiene una superficie substancialmente plana; y la fuerza compresiva se ejerce de forma substancialmente paralela a la superficie plana.

6. Dispositivo de ensayo de la reivindicación 1, en el que la tarjeta (35) tiene una superficie substancialmente plana; y la fuerza compresiva se ejerce de forma substancialmente coincidente con la superficie plana.

7. Dispositivo de ensayo de la reivindicación 1 incluyendo además una mesa vibratoria (27) que soporta la plataforma (10) y la tarjeta (35), y en la que: