Область изобретения
Настоящее изобретение относится к устройству схемной платы, содержащему соединенные и удерживаемые друг с другом монтажные платы, на которых сформирована печатная разводка, такие как гибкая печатная монтажная плата и жесткая печатная монтажная плата, устанавливаемые в электронных приборах, используемые, главным образом, в областях электрооборудования и связи, и к способу взаимного соединения монтажных плат.
Уровень техники
Обычно мобильные телефоны, персональные цифровые помощники (PDA от английского «Personal Digital Assistant»), терминалы или другие электронные устройства содержат многочисленные монтажные платы, на которых сформирована печатная разводка и установлен ряд электронных компонентов. Монтажные платы обычно соединены друг с другом через соединитель (разъем) или с использованием соединительной среды, такой как припой.
В последние годы электронные устройства имеют высокую функциональность и многофункциональность. Многочисленные печатные монтажные платы содержат множество соединительных электродных выводов. Эти электродные выводы на печатных монтажных платах часто размещают в матричной конфигурации («матричная конфигурация» в настоящем описании означает, что электродные выводы образуют регулярную, не всегда ортогональную, матрицу).
В обычном электронном устройстве примерное устройство схемной платы, включающее в себя множество соединяющихся друг с другом монтажных плат, имеет такую конфигурацию, что электродные (сигнальные) выводы, расположенные в матричной конфигурации на соответствующих монтажных платах, могут соединяться друг с другом. Устройство схемной платы относится к типу устройств самого общего назначения, в которых две печатные монтажные платы соединены через разъем. Более конкретно, на заранее определенном участке одной печатной монтажной платы установлен штыревой разъем, а на заранее определенном участке другой печатной монтажной платы в качестве ответной соединительной детали установлен гнездовой разъем. Электродные выводы на соответствующих печатных монтажных платах электрически соединяются друг с другом путем соединения разъемов.
В публикации не прошедшей экспертизу заявки на патент Японии №2002-56907 (фиг.3, стр.4, далее именуемой как «Ссылка №1») раскрывается устройство схемной платы, содержащее множество монтажных плат в обычном электронном устройстве, где электродные (сигнальные) выводы, расположенные в матричной конфигурации на монтажных платах, могут соединяться друг с другом. Такое устройство схемной платы содержит первую монтажную плату, имеющую множество первых соединительных электродных выводов, расположенных рядами на поверхностном слое, вторую монтажную плату, имеющую множество вторых соединительных электродных выводов, расположенных рядами на поверхностном слое, и анизотропный проводящий элемент в форме квадратного столбика, расположенный между первой монтажной платой и второй монтажной платой и в который внедрены металлические проводники, соответствующие положениям электродных выводов. Более конкретно, на первых электродных выводах первой монтажной платы сформированы переходные отверстия для перевода рисунков разводки на внутренний слой, на вторых электродных выводах второй монтажной платы также выполнены переходные отверстия для перевода рисунков разводки на внутренний слой, и между первой монтажной платой и второй монтажной платой размещен анизотропный проводящий элемент для создания многослойного устройства схемной платы. Электродные выводы соответствующих монтажных плат электрически соединены друг с другом через металлические проводники, внедренные в анизотропный проводящий элемент.
В этом отношении в любом из обычных устройств схемных плат, описанных выше, монтажные платы легко отсоединяются друг от друга, благодаря чему монтажную плату можно заменить, если устанавливаемый на ней электронный компонент окажется дефектным.
Точно также известно, что в обычном электронном устройстве электродные (сигнальные) выводы, размещенные на монтажной плате, могут быть соединены в устройство схемной платы, включающее в себя множество монтажных плат. Устройство схемной платы относится к типу устройств общего назначения, в которых гибкая печатная монтажная плата, имеющая соединительный участок, непосредственно соединяется с жесткой печатной монтажной платой через соединительное средство. Более конкретно, электродные выводы гибкой печатной монтажной платы и жесткой печатной монтажной платы соединяются с использованием соединяющей среды, такой как припой, ACF (от английского «Anisotropic Conductive Film» - анизотропная проводящая пленка), ACP (от английского «Anisotropic Conductive Paste» - анизотропная проводящая паста) и т.п., для создания устройства схемной платы. Таким образом, электродные выводы гибкой печатной монтажной платы и жесткой печатной монтажной платы электрически соединены через соединительную среду. Когда в качестве соединительной среды используется припой, то можно использовать обычный припой, применяемый для монтажа электронных компонентов к монтажной плате. Прежде чем соединять монтажные платы, на электродные выводы печатной платы может быть нанесена паста припоя для временного фиксирования этих плат, и соединенные части могут быть нагреты и сжаты для соединения и фиксации монтажных плат. Когда при соединении монтажных плат используют AFC или ACP, пленка или паста может быть прослоена между соединяемыми электродными выводами и нагрета и сжата для соединения и фиксации монтажных плат, как и в случае с использованием припоя, поскольку ACF выполнен в виде пленки, содержащей клейкий полимер и мелкие электропроводные частицы, а АСР - в виде пасты, содержащей подобные же материалы.
Что касается применимости соединительной среды, то преимущественно используется припой, так как он влечет за собой меньшие издержки, поскольку он используется также и для монтажа других электронных компонентов. Однако припой при соединении переходит в жидкую фазу и может закоротить соседние электродные выводы (проводящие рисунки), и поэтому он не подходит для соединения выводов, расположенных с малым шагом (на практике технические трудности возникают при соединении выводов с шагом 0,3 мм или менее). Хотя применение ACF или АСР влечет высокие издержки по сравнению с припоем, оно позволяет реализовать очень мелкий шаг (даже шаг в 0,05 мм), и поэтому ACF и АСР обычно используют для соединения стеклянной подложки жидкокристаллических дисплеев со схемой управления жидкокристаллическим индикатором (ЖКИ).
В публикации не прошедшей экспертизу заявки на регистрацию полезной модели Японии №2-274784 (фиг.1, формула полезной модели, ниже именуемой как «Ссылка №2») раскрывается устройство схемной платы, содержащее множество монтажных плат в обычном электронном устройстве, где электродные (сигнальные) выводы, расположенные в матричной конфигурации на монтажных платах, могут соединяться друг с другом. Разъем вставляется в и монтируется на печатной плате, имеющей направляющую для захвата разъема и контакта с ним с помощью контактных площадок, имеющих проводящие рисунки для создания устройства схемной платы. Более конкретно, локальный участок на одной стороне печатной платы выполнен с уступом в виде плоской площадки. На этой плоской площадке расположено множество контактных площадок (электродных выводов). На одной стороне печатной платы рядом с локальным участком имеется направляющая с гнездовыми участками для захвата. Один конец разъема, имеющий толщину, которая по существу одинакова с толщиной печатной платы, имеет ступенчатую форму, так что контактная пластина может входить в зацепление с плоской площадкой. Под контактной пластиной расположено множество контактов, так что выступающие контакты расположены так же, как и контактные площадки. Сформированы прилагающие усилие выступающие участки (сферы, прикрепленные к панели), которые должны быть захвачены вогнутыми участками направляющей. Один конец направляющей такой печатной платы вставлен в один конец разъема. Направляющая зацеплена и установлена заподлицо с разъемом в таком состоянии, что выступающие участки разъема захвачены вогнутыми участками направляющей. Таким образом, образуется устройство схемной платы. Контакты надвигаются и контактируют с контактными площадками для электрического соединения электродных выводов печатной платы и разъема.
Была проведена оценка соединения электродных выводов, расположенных на монтажных платах вышеупомянутых устройств схемных плат. Все описанные выше устройства схемных плат имели следующие проблемы.
В конфигурации, где в качестве соединительной среды используется припой, ACF, ACP и т.п., как описано выше, реализуется компактный корпус, дополняющийся тонкостью и экономией места, которыми характеризуются современные электронные устройства. В такой конфигурации монтажную плату нельзя легко снять. Следовательно, если обнаруживается дефектный компонент, все монтажные платы, включая монтажную плату, к которой присоединен дефектный компонент, использовать нельзя (особенно это относится к случаю использования припоя), поскольку нельзя игнорировать вероятность того, что дефектный компонент смонтирован с БИС последнего типа (вероятность обнаружения дефектного компонента соответствует количеству компонентов и, чем больше таких компонентов, тем выше вероятность). В результате, из-за такого дефектного компонента нежелательным образом растут издержки производства.
В противоположность этому, в конфигурации, где применяется описанный ранее разъем или используется анизотропный проводящий элемент, описанный в ссылке №1, каждую монтажную плату можно снять. Соответственно, если был установлен дефектный компонент, снимают лишь ту монтажную плату, к которой присоединен этот дефектный компонент, и заменяют ее на новую. Проблема увеличения издержек производства, вызванная таким дефектным компонентом, может быть успешно решена или уменьшена. Однако в такой конфигурации монтажная высота становится большой и, следовательно, нельзя реализовать достаточно компактный корпус.
Для уменьшения монтажной площади соединения в такой конфигурации рассматривается конфигурация с применением подложки типа CSP (от английского «chip scale package» - корпус с размерами кристалла) и разъема подложки. Электродные выводы монтажной платы, на которой смонтирован разъем, расположены в матричной конфигурации, тем самым сокращая монтажную площадь. Когда для уплотнения соответствующие электродные выводы располагают в матричной конфигурации, на электродных выводах формируют переходные отверстия, и разводка должна быть протянута во внутренний слой. Когда на электродных выводах формируют переходные отверстия, поверхности электродов проминаются примерно на 15-40 мкм. Соответственно, установка жесткого разъема типа CSP может вызвать пустоты и плохой контакт на переходных отверстиях или концентрацию напряжений, тем самым уменьшая надежность.
Эти проблемы также возникают в устройстве схемной платы, в которой используется анизотропный проводящий материал, описанный в ссылке №1. Когда для уплотнения электродные выводы расположены в матричной конфигурации, разводка должна быть проведена во внутренний слой. Переходные отверстия проминают поверхности электродов примерно на 15-40 мкм. Соответственно, на переходных отверстиях обеспечивается плохой контакт.
Более того, в устройстве схемной платы, описанном в ссылке №2, контактное давление создается только за счет упругости металла на контакте, выполненном на контактной пластине разъема, который вставлен в ступенчатую монтажную плату. В этом случае контактное давление может изменяться в зависимости от разницы в высоте ступеней в результате различий полученных контактных пластин. Когда во время производства возникают различия между контактами, контактное давление может изменяться на разных контактах даже на одинаковой ступени. Таким образом, контактные площадки (электродные выводы) на этой ступени электрически не контактируют с контактами при равномерном контактном давлении, что приводит к плохому соединению.
Таким образом, желательно решить следующие проблемы: устройство схемной платы, в котором используется анизотропный проводящий материал и описанное в ссылке №1, становится высоким при монтаже, хотя рост вызванных дефектным компонентом издержек можно сократить, на переходных отверстиях возникает плохой контакт, и переходные отверстия трудно формировать.
Настоящее изобретение направлено на решение этих проблем.
Целью настоящего изобретения является создание устройства схемной платы, которое может соединять монтажные платы, на которых в матричной конфигурации расположено множество соединительных электродных выводов и которые могут демонтироваться, и которое просто в производстве для реализации большего утоньшения и экономии места, а также создание способа взаимного соединения монтажных плат.
Раскрытие изобретения
Согласно одному аспекту настоящего изобретения предлагается устройство схемной платы, содержащее первую монтажную плату, имеющую множество первых соединительных электродных выводов, расположенных рядами на поверхностном слое, вторую монтажную плату, имеющую множество вторых соединительных электродных выводов, расположенных рядами на поверхностном слое, и анизотропный проводящий элемент, размещенный между первой и второй монтажными платами для соединения первых электродных выводов и для соединения вторых электродных выводов. В этом аспекте настоящего изобретения локальный участок по меньшей мере одной из первой монтажной платы и второй монтажной платы имеет ступенчатую площадку для разделения и размещения по меньшей мере одних из первых электродных выводов и вторых электродных выводов. Локальный участок анизотропного проводящего элемента, соответствующий этой ступенчатой площадке, имеет ступенчатую форму, выполненную с возможностью контактирования со ступенчатой площадкой. Первая монтажная плата, вторая монтажная плата и расположенный между ними анизотропный проводящий элемент образуют многослойную конструкцию, сжатую и удерживаемую в направлении наслоения, посредством чего расположенные рядами первые электродные выводы первой монтажной платы электрически соединены через анизотропный проводящий элемент, и расположенные рядами вторые электродные выводы второй монтажной платы электрически соединены через анизотропный проводящий элемент.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается способ взаимного электрического соединения монтажных плат посредством размещения анизотропного проводящего элемента между первой монтажной платой, имеющей множество первых соединительных электродных выводов, расположенных рядами на поверхностном слое, и второй монтажной платой, имеющей множество вторых соединительных электродных выводов, расположенных рядами на поверхностном слое, причем анизотропный проводящий элемент содержит изолирующий участок, имеющий две обращенные друг к другу поверхности, по меньшей мере один проводящий участок, который обнажен на этих двух поверхностях изолирующего участка через две эти поверхности, и ступенчатую площадку на по меньшей мере одной из этих двух поверхностей.
Способ включает в себя этапы: формирование ступенчатой площадки для разделения и размещения по меньшей мере любых из первых электродных выводов и вторых электродных выводов на локальном участке по меньшей мере одной из первой монтажной платы и второй монтажной платы перед соединением расположенных рядами первых электродных выводов первой монтажной платы и расположенных рядами вторых электродных выводов второй монтажной платы; формирование локального участка анизотропного проводящего элемента в соответствии с положением ступенчатой площадки таким образом, что этот локальный участок может контактировать со ступенчатой площадкой; сжатие и сборку многослойной конструкции, содержащей первую монтажную плату, вторую монтажную плату и анизотропный проводящий элемент, размещенный между ними в направлении наслоения, таким образом, что электрически соединяют расположенные рядами первые электродные выводы первой монтажной платы через анизотропный проводящий элемент и электрически соединяют расположенные рядами вторые электродные выводы второй монтажной платы через анизотропный проводящий элемент.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой вид сбоку одного примера устройства схемной платы, имеющего конфигурацию, при которой множество монтажных плат соединены в электронном устройстве согласно предшествующему уровню техники так, что могут соединяться электродные выводы, расположенные в матричной конфигурации на соответствующих монтажных платах;
фиг.2 представляет собой вид в перспективе основной части другого примера устройства схемной платы, имеющего конфигурацию, при которой множество монтажных плат соединены в электронном устройстве согласно предшествующему уровню техники так, что могут соединяться электродные выводы, расположенные в матричной конфигурации на соответствующих монтажных платах;
фиг.3 представляет собой вид в перспективе с пространственным разнесением деталей основной части схемной монтажной платы, показанной на фиг.2;
фиг.4 представляет собой вид сбоку в сечении, показывающий в увеличенном масштабе детали основной части схемной монтажной платы, показанной на фиг.2;
фиг.5 представляет собой вид в перспективе, показывающий другое устройство схемной платы, имеющее конфигурацию, при которой множество монтажных плат соединены в электронном устройстве согласно предшествующему уровню техники так, что могут соединяться расположенные на соответствующих монтажных платах электродные выводы;
фиг.6 представляет собой увеличенный вид сбоку в сечении еще одного примера устройства схемной платы, имеющего конфигурацию, при которой множество монтажных плат соединены в электронном устройстве согласно предшествующему уровню техники так, что могут соединяться расположенные на соответствующих монтажных платах в матричной конфигурации электродные выводы;
фиг.7 представляет собой вид в перспективе главной части устройства схемной платы согласно техническому принципу настоящего изобретения, имеющего конфигурацию, при которой множество монтажных плат соединены в электронном устройстве согласно предшествующему уровню техники так, что могут соединяться расположенные на соответствующих монтажных платах в матричной конфигурации электродные выводы;
фиг.8 представляет собой вид в перспективе с пространственным разнесением деталей главной части схемной монтажной платы, показанной на фиг.7;
фиг.9 представляет собой вид сбоку в сечении, в увеличенном масштабе показывающий детали главной части схемной монтажной платы, показанной на фиг.7;
фиг.10 представляет собой вид в перспективе всего устройства схемной платы согласно первому варианту воплощения настоящего изобретения, в котором могут соединяться расположенные на соответствующих монтажных платах в матричной конфигурации электродные выводы;
фиг.11 представляет собой вид с пространственным разнесением деталей всей схемной монтажной платы, показанной на фиг.10;
фиг.12 представляет собой вид в трех проекциях, показывающий детали анизотропного проводящего элемента для использования в устройстве схемной платы, показанном на фиг.10;
фиг.13 представляет собой вид в трех проекциях, показывающий детали другого анизотропного проводящего элемента устройства схемной платы, показанного на фиг.10;
фиг.14 представляет собой вид в трех проекциях, показывающий детали изменяемого анизотропного проводящего элемента согласно первому варианту применения устройства схемной платы, показанного на фиг.10;
фиг.15 представляет собой вид в трех проекциях, показывающий детали изменяемого анизотропного проводящего элемента согласно второму варианту применения устройства схемной платы, показанного на фиг.10;
фиг.16 представляет собой вид в перспективе всего устройства схемной платы согласно второму варианту воплощения настоящего изобретения, в котором могут соединяться электродные выводы, расположенные в матричной конфигурации на соответствующих монтажных платах;
фиг.17 представляет собой вид с пространственным разнесением деталей всей схемной монтажной платы, показанной на фиг.16;
фиг.18 представляет собой вид в трех проекциях, показывающий детали анизотропного проводящего элемента для использования в устройстве схемной платы, показанном на фиг.16;
фиг.19 представляет собой вид в перспективе всего устройства схемной платы согласно третьему варианту воплощения настоящего изобретения, в котором могут соединяться электродные выводы, расположенные в матричной конфигурации на соответствующих монтажных платах;
фиг.20 представляет собой вид с пространственным разнесением деталей всей схемной монтажной платы, показанной на фиг.19;
фиг.21 представляет собой вид в трех проекциях, показывающий детали анизотропного проводящего элемента для использования в устройстве схемной платы, показанном на фиг.19;
фиг.22 представляет собой вид в перспективе простого устройства с пультом управления и дисплеем, содержащего устройство схемной платы внутри верхнего корпуса и нижнего корпуса, которые заменили сжимающий элемент согласно первому варианту воплощения настоящего изобретения;
фиг.23 представляет собой вид в перспективе с пространственным разнесением деталей всего устройства схемной платы, показанного на фиг.22.
Наилучшие варианты реализации изобретения
Прежде чем описывать варианты воплощения настоящего изобретения, для лучшего его понимания со ссылками на фиг.1-6 будет описано устройство монтажной платы согласно предшествующему уровню техники.
На фиг.1 показан один пример устройства схемной платы, имеющего конфигурацию, при которой множество монтажных плат соединены в электронном устройстве согласно предшествующему уровню техники так, что могут соединяться электродные (сигнальные) выводы, расположенные в матричной конфигурации на соответствующих монтажных платах. Показано устройство схемной платы самого общего назначения, в котором две печатные монтажные платы 21 и 23 соединены соответственно через разъемы 25 и 27. Более конкретно, штыревой разъем (с выступами) 25 прикреплен в качестве соединительной детали к заранее определенному участку одной печатной монтажной платы 21, а гнездовой разъем (с гнездами) 27 прикреплен в качестве ответной соединительной детали к заранее определенному участку второй печатной монтажной платы 23. Электродные выводы на соответствующих печатных монтажных платах 21 и 23 электрически соединяются при вставке друг в друга разъемов 25 и 27.
На фиг.2, 3 и 4 показано другое устройство схемной платы, имеющее конфигурацию, при которой множество монтажных плат соединены в электронном устройстве согласно предшествующему уровню техники, раскрытом в ссылке №2, таким образом, что могут соединяться электродные (сигнальные) выводы, расположенные в матричной конфигурации на соответствующих монтажных платах. Устройство 31 схемной платы содержит первую монтажную плату 35, имеющую множество первых соединительных электродных выводов 33, расположенных рядами на поверхностном слое, вторую монтажную плату 39, имеющую множество вторых соединительных электродных выводов 37, расположенных рядами на поверхностном слое, и размещенный между ними анизотропный проводящий элемент 43 в форме прямоугольного столбика, в который внедрены группы 41 металлических проводников в соответствии с положениями соответствующих электродных выводов 33 и 37. Более конкретно, на первых электродных выводах 33 первой монтажной платы 35 выполнены переходные отверстия 45 для перевода рисунков разводки на внутренний слой, во вторых электродных выводах 37 второй монтажной платы 39 также выполнены переходные отверстия 45 для перевода рисунков разводки на внутренний слой, а между первой монтажной платой 35 и второй монтажной платой 39 размещен анизотропный проводящий элемент 43 для создания многослойного устройства схемной платы. Электродные выводы соответствующих монтажных плат 35 и 39 электрически соединяются через группы 41 металлических проводников, внедренных в анизотропный проводящий элемент 43.
В этом отношении следует заметить, что в любом из устройств схемной платы, показанных на фиг.1 и 2, монтажные платы легко отделяются друг от друга, благодаря чему монтажную плату легко заменить, если устанавливаемый электронный компонент окажется дефектным.
На фиг.5 показано другое устройство схемной платы, имеющее конфигурацию, при которой множество монтажных плат соединены в электронном устройстве согласно предшествующему уровню техники с возможностью соединения электродных (сигнальных) выводов, расположенных на соответствующих монтажных платах. Показано устройство схемной платы общего назначения, в котором гибкая печатная монтажная плата 49, содержащая соединительный участок 47, непосредственно соединена с жесткой печатной монтажной платой 51 через соединительную среду. Более конкретно, электродные выводы гибкой печатной монтажной платы 49 и жесткой печатной монтажной платы 51 соединены друг с другом с использованием соединительной среды, такой как припой, ACF (анизотропная проводящая пленка), ACP (анизотропная проводящая паста) и т.п., для создания устройства схемной платы. Таким образом, электродные выводы гибкой печатной монтажной платы 49 и жесткой печатной монтажной платы 51 электрически соединены через соединительную среду.
Когда в качестве соединительной среды используется припой, можно использовать обычный припой, применяемый для монтажа электронных компонентов на монтажной плате. Перед соединением монтажных плат на электродные выводы монтажных плат можно нанести пасту припоя для временного скрепления плат, после чего соединенные части можно нагреть и сжать для соединения и скрепления монтажных плат. Когда при соединении монтажных плат используется ACF или ACP, пленку или пасту можно проложить между соединяемыми электродными выводами и нагреть и сжать соединяемые участки, как и в случае использования припоя, для соединения и скрепления монтажных плат, поскольку ACF выполнена в виде пленки, содержащей клейкий полимер и мелкие электропроводные частицы, а ACP выполнена в виде пасты, содержащей подобные материалы.
Что касается применимости соединительной среды, то преимущественно используют припой, поскольку он влечет за собой низкие затраты, так как применяется для монтажа других компонентов. Однако при соединении припой переходит в жидкую фазу и может закоротить соседние электродные выводы (проводящие рисунки), и поэтому он непригоден для соединения электродных выводов, расположенных с мелким шагом (на практике соединение электродных выводов, расположенных с шагом 0,3 мм или менее, связано с техническими трудностями). Хотя применение ACF или ACP влечет дополнительные издержки по сравнению с припоем, они позволяют реализовать мелкий шаг электродных выводов (даже шаг в 0,05 мм), и поэтому они широко используются для соединения стеклянной подложки жидкокристаллических дисплеев со схемами управления ЖКИ.
На фиг.6 показано еще одно устройство схемной платы, имеющее конфигурацию, при которой множество монтажных плат соединены в электронном устройстве согласно предшествующему уровню техники, раскрытом в ссылке №2, так, что могут соединяться электродные (сигнальные) выводы, расположенные в матричной конфигурации на соответствующих монтажных платах. Разъем 57 вставляется в и крепится к печатной плате 55, имеющей направляющую 53 для соединения и контактирования контактов 63 и 65 разъема 57 с контактными площадками 59 и 61, имеющими проводящие рисунки на печатной плате 55 для создания устройства схемной платы. Более конкретно, локальный участок на одной стороне печатной платы 55 выполнен ступенчатым в виде плоской площадки 67. На плоской площадке 67 размещено множество контактных площадок (электродных выводов) 59 и 61. Направляющая 57 имеет вогнутые участки для захвата рядом с локальным участком на одной стороне печатной платы 55. Один конец разъема 57, имеющий толщину, по существу равную толщине печатной платы 55, имеет ступенчатую форму, так что контактная пластина 69 может входить в зацепление с плоской площадкой 67. Под контактной пластиной 69 расположено множество контактов 63 и 65 таким образом, что контактные участки множества контактов 63 и 65 выступают в таком же расположении, что и контактные площадки 59 и 61. Выполнены выпуклые участки (шарики, прикрепленные к пружине), которые прилагают усилие и захватываются вогнутыми участками направляющей 53. Один конец направляющей 53 печатной платы 55 вставлен в один конец разъема 57. Вогнутые участки направляющей 53 зацепляются и выровнены с выпуклыми участками разъема 57 в таком состоянии, что выпуклые участки разъема 57 захвачены вогнутыми участками направляющей 53. Таким образом, образуется устройство схемной платы. Контакты 63 и 65 выполнены скользящими и контактируют с контактными площадками 59 и 61 для электрического соединения электродных выводов печатной платы и разъема.
Далее следует подробное описание варианта воплощения настоящего изобретения со ссылками на фиг.7-23.
Как показано на фиг.7, 8 и 9, устройство 71 схемной платы согласно техническому принципу настоящего изобретения содержит первую монтажную плату 79, имеющую множество первых соединительных электродных выводов 73, 75 и 77, расположенных рядами на поверхностном слое, вторую монтажную плату 87, имеющую множество вторых соединительных электродных выводов 81, 83 и 85, расположенных рядами на поверхностном слое, и анизотропный проводящий элемент 89, размещенный между первой и второй монтажными платами 79 и 87 для соединения первых электродных выводов 73, 75 и 77 и для соединения вторых электродных выводов 81, 83 и 85, при этом локальные участки первой и второй монтажных плат 79 и 87 имеют ступенчатые площадки для разделения и размещения первых электродных выводов 73, 75 и 77 и вторых электродных выводов 81, 83 и 85, причем локальный участок анизотропного проводящего элемента 89, соответствующий положениям этих ступенчатых площадок, имеет ступенчатую форму, выполненную с возможностью контакта со ступенчатыми площадками, и при этом многослойная конструкция, содержащая первую монтажную плату 79, вторую монтажную плату 87 и размещенный между ними анизотропный проводящий элемент 89, сжата и удерживается в направлении наслаивания, благодаря чему расположенные рядами первые электродные выводы 73, 75 и 77 первой монтажной платы 79 электрически соединены через анизотропный проводящий элемент 89, и расположенные рядами вторые электродные выводы 81, 83 и 85 второй монтажной платы 87 электрически соединены через анизотропный проводящий элемент 89.
Другими словами, на первой монтажной плате 79 между рядами электродных выводов 73, 75 и 77 сформированы ступенчатые площадки. Соответствующие электродные выводы 73, 75 и 77 размещены в матричной конфигурации без образования переходных отверстий в ступенчатых площадках. Поверхности с разводкой наслоены («ламинированы») на поверхностном слое так, что соответствующие электродные выводы 73, 75 и 77 расположены рядами и распределены между ступенчатыми площадками. Многослойная конструкция содержит рисунки разводки для перевода разводки через множество разных слоев.
На второй монтажной плате 87 также сформированы ступенчатые площадки между расположенными рядами вторыми электродными выводами 81, 83 и 85. Соответствующие электродные выводы 81, 83 и 85 расположены в матричной конфигурации без образования переходных отверстий на ступенчатых площадках. Поверхности с разводкой наслоены на поверхностном слое так, что соответствующие электродные выводы 81, 83 и 85 размещены рядами и распределены по ступенчатым площадкам. Многослойная конструкция содержит рисунки разводки для перевода разводки через множество разных слоев.
Анизотропный проводящий элемент 89 имеет ступенчатые площадки в обоих направлениях наслаивания (по толщине). Эти ступенчатые площадки соответствуют ступенчатым площадкам, образованным первыми электродными выводами 73, 75 и 77 первой монтажной платы 79 и вторыми электродными выводами 81, 83 и 85 второй монтажной платы 87. Анизотропный проводящий элемент 98 имеет проводящий участок и изолирующий участок, выполненные заодно. Проводящий участок проходит в направлении наслаивания между первой и второй монтажными платами 79 и 87 и имеет обнаженные концы. Изолирующий участок занимает большую часть, исключая оба эти конца проводящего участка. Группы 91, 93 и 95 металлических проводников, которые внедрены в качестве проводящего участка в изолирующий участок, проходят в направлении наслаивания и соответствуют по положению первым электродным выводам 73, 75 и 77 первой монтажной платы 79 и вторым электродным выводам 81, 83 и 85 второй монтажной платы 87. Оба обнаженных конца выполнены с возможностью соединения.
Другими словами, в таком устройстве схемной платы первые электродные выводы 73, 75 и 77, сформированные на ступенчатых площадках первой монтажной платы 79, размещены обращенными к и соответствующими вторым электродным выводам 81, 83 и 85, сформированным на ступенчатых площадках второй монтажной платы 87. Ступенчатые площадки, расположенные на локальном участке анизотропного проводящего элемента 89, проложены между первой и второй монтажными платами 79 и 87 в направлении наслаивания. Ступенчатые площадки анизотропного проводящего элемента 89 сформированы сужающимися от центров первой и второй монтажных плат 79 и 87 к их концам так, что ступенчатые площадки анизотропного проводящего элемента 89 и ступенчатые площадки первой и второй монтажных плат 79 и 87 плотно контактируют. Металлические контактные проводники 91, 93 и 95, отдельно выполненные на ступенчатых площадках, проходят в направлении наслаивания и контактируют с первыми электродными выводами 73, 75 и 77 первой монтажной платы 79 и вторыми электродными выводами 81, 83, 85 второй монтажной платы 87 на обнаженных концах.
Первые электродные выводы 73, 75 и 77 первой монтажной платы 79, вторые электродные выводы 81, 83 и 85 второй монтажной платы 87 и металлические контактные проводники 91, 93 и 95 расположенного между ними анизотропного проводящего элемента 89 сжаты сжимающим элементом (не показан) в направлении наслаивания (сверху и снизу), благодаря чему они контактируют друг с другом и находятся в электрическом соединении. Ступенчатые площадки анизотропного проводящего элемента 89 сформированы так, что разница в отталкивающем напряжении, генерируемом ступенчато при сжимании, может поглощаться.
Когда в качестве проводящего материала для групп 91, 93 и 95 металлических проводников, внедренных в анизотропный проводящий элемент 89, используется тонкая металлическая проволока, можно применять тонкую цилиндрическую металлическую проволоку, изготовленную из золота, меди, латуни, фосфористой бронзы, никеля или нержавеющей стали, или же тонкую проволоку из сплава, содержащего эти материалы в качестве основного компонента. Кроме тонкой металлической проволоки, можно применять цилиндрические частицы, каждая из которых имеет диаметр от 5 до 100 мкм. К примерам таких частиц относятся металлические частицы, покрытые золотом (позолоченные) частицы, покрытые серебром (посеребренные) частицы, покрытые медью (омедненные) частицы, углеродные частицы и покрытые металлом (металлизированные) частицы полимера. Изолирующий участок, охватывающий металлические контактные проводники 91, 93 и 95, может быть выполнен из изолирующего упругого полимерного материала.
В этом отношении следует отметить, что часть цилиндрической тонкой металлической проволоки или вся эта проволока может быть позолочена для уменьшения сопротивления. Размер (диаметр) тонкой металлической проволоки может находиться в пределах диапазона от 5 до 100 мкм. Если диаметр превышает этот диапазон, то анизотропный проводящий элемент 89 имеет большую жесткость, что потребует неудобно большого усилия сжатия. Если диаметр меньше, чем указанный диапазон, то величина электрического сопротивления будет слишком велика для создания соединения.
В упомянутом выше устройстве схемной платы монтажные платы 79 и 87 и анизотропный проводящий элемент 89 могут сжиматься с усилием сжатия в пределах диапазона от 0,05 до 1,2 Н на каждый электродный вывод 73, 75, 77, 81, 83 или 85. Сила сжатия зависит от жесткости, толщины и типа анизотропного проводящего элемента 89, плоскостности каждого электродного вывода 73, 75, 77, 81, 83 или 85 и жесткости платы. Когда на концевые поверхности анизотропного проводящего элемента 89, которые контактируют с соответствующими электродными выводами 73, 75, 77, 81, 83 и 85, наносят клей, можно существенно облегчить сборку и избежать несовпадений, вызванных вибрацией. Хотя примеры монтажных плат 79 и 87 включают в себя гибкую монтажную плату и жесткую печатную монтажную плату, в качестве монтажных плат 79 и 87 могут быть использованы любые не ограничивающие платы. Предпочтительно могут быть использованы одна или более из многослойной гибкой схемной платы, многослойной жесткой печатной схемной платы, двухсторонней гибкой схемной платы и двухсторонней жесткой печатной схемной платы. Более того, поскольку электродные выводы 73, 75, 77, 81, 83 и 85 могут размещаться с некоторыми шагами в виде множества линий без переходных отверстий, ступенчатые площадки между электродными выводами 73, 75, 77, 81, 83 и 85 можно исключить. На монтажных платах 79 и 87 можно использовать любое неограничивающее количество линий электродных выводов 73, 75, 77, 81, 83 и 85.
В вышеописанном устройстве схемной платы ступенчатые площадки сформированы на обоих локальных участках монтажных плат 79 и 87, электродные выводы 73, 75, 77, 81, 83 и 85 разделены и размещены на них и ступенчатые площадки сформированы на обеих сторонах анизотропного проводящего элемента 89 в направлении наслаивания (толщины). Альтернативно ступенчатые площадки могут быть сформированы на любом одном из локальных участков монтажных плат 79 и 87, электродные выводы 73, 75, 77, 81, 83 и 85 могут быть разделены и размещены на них, и при этом ступенчатые площадки могут быть сформированы на одной стороне анизотропного проводящего элемента 89 в направлении наслаивания (толщины).
В любом случае, согласно способу соединения электродных выводов на монтажных платах, используемых в описанном выше устройстве схемной платы, т.е. способу взаимного соединения монтажных плат, анизотропный проводящий элемент 89 размещают между первой монтажной платой 79, имеющей множество первых соединительных электродных выводов 73, 75 и 77, расположенных рядами на поверхностном слое, и второй монтажной платой 87, имеющей множество вторых соединительных электродных выводов 81, 82 и 85, расположенных рядами на поверхностном слое. Перед соединением соответственно расположенных рядами первых электродных выводов 73, 75 и 77 на первой монтажной плате 79 и расположенных рядами вторых электродных выводов 81, 83 и 85 на второй монтажной плате 87, на по меньшей мере одном локальном участке первой и второй монтажных плат 79 и 87 формируют ступенчатые площадки для разделения и размещения по меньшей мере одних из первых электродных выводов 73, 75 и 77 и вторых электродных выводов 81, 83 и 85. Ступенчатые площадки, сформированные на локальном участке анизотропного проводящего элемента 89, могут контактировать с соответствующими ступенчатыми площадками на монтажных платах. Многослойную конструкцию, содержащую первую монтажную плату 79, вторую монтажную плату 87 и размещенный между ними анизотропный проводящий элемент 89, сжимают и удерживают в направлении наслаивания, благодаря чему расположенные рядами первые электродные выводы 73, 75 и 77 первой монтажной платы 79 электрически соединяют через анизотропный проводящий элемент 89 и расположенные рядами вторые электродные выводы 81, 83 и 85 второй монтажной платы 87 электрически соединяют через анизотропный проводящий элемент 89. В этом отношении следует отметить, что в способе взаимного соединения монтажных плат многослойная конструкция может сжиматься и удерживаться путем установки сжимающего элемента, прилагающего усилие сжатия при установке и обладающего усилием упругого восстановления формы.
Устройство схемной платы и способ взаимного соединения монтажных плат согласно настоящему изобретению дают различные преимущества. Устройство схемной платы, содержащее съемные монтажные платы, на которых в матричной конфигурации расположено множество соединительных электродных (сигнальных) выводов, может быть изготовлено более легко, чем устройство с обычной конфигурацией, содержащее переходные отверстия или разъемы, позволяя тем самым реализовать более тонкие и компактные конструкции. Кроме того, имеется возможность предотвращения плохого контакта, вызванного наличием вмятых переходных отверстий при использовании анизотропного проводящего элемента, или плохого электрического соединения, вызванного короблением платы. Кроме того, поскольку электродные выводы каждой монтажной платы сцеплены друг с другом без применения соединительной среды, каждая монтажная плата не повреждается. Даже если будет произведена дефектная деталь, монтажную плату можно легко снять.
Ниже следует подробное описание вариантов воплощения устройства схемной платы и способа взаимного соединения монтажных плат согласно настоящему изобретению.
На фиг.10, 11 и 12 показаны устройство схемной платы согласно первому варианту воплощения настоящего изобретения и анизотропный проводящий элемент 89, по существу аналогичные описанным со ссылками на фиг.7, 8 и 9, за исключением того, что в четырех заранее определенных местах первой монтажной платы 79 и в четырех заранее определенных местах второй монтажной платы 87 смонтированы большие интегральные схемы (БИС) 99, и при этом один конец многослойной конструкции, содержащей первую монтажную плату 79, вторую монтажную плату 87 и размещенный между ними анизотропный проводящий элемент 89, сжат сжимающим элементом 101, имеющим по существу С-образное сечение в одном поперечном направлении. Сжимающий элемент 101 является плоской пружиной с усилием упругого восстановления формы, которая может устанавливаться на многослойной конструкции. Можно применять корпус, создающий сжимающее усилие при его монтаже на многослойной конструкции.
Анизотропный проводящий элемент 89, показанный на фиг.13, выполнен клиновидным и расходящимся от центров первой и второй монтажных плат 79 и 87 к их концам в соответствии со ступенчатыми площадками первой и второй монтажных плат 79 и 87 в направлении наслаивания (толщины) первой и второй монтажных плат 79 и 87, так что эти ступенчатые площадки плотно контактируют.
Анизотропный проводящий элемент 89, показанный на фиг.14, содержит изолирующий упругий полимерный материал, твердость (жесткость) которого изменяется от концов к центрам первой и второй монтажных плат 79 и 87. Вдоль этого направления твердость постепенно уменьшается, область Е1 имеет твердость 50 единиц, область Е2 имеет твердость 40 единиц, область Е3 имеет твердость 30 единиц.
Анизотропный проводящий элемент 89, показанный на фиг.15, содержит электропроводный материал, т.е. группы 91, 93 и 95 металлических проводников, плотность (количество) которых на единицу площади изменяется от концов к центрам первой и второй монтажных плат 79 и 87. Вдоль этого направления плотность постепенно уменьшается, плотность групп 91 металлических проводников на участке Е1 составляет 21/мм2, плотность групп 93 металлических проводников на участке Е2 составляет 14/мм2, плотность групп 95 металлических проводников на участке Е3 составляет 7/мм2.
Устройство схемной платы образовано многослойной жесткой печатной монтажной платой, так что первая и вторая монтажные платы 79 и 87 каждая имеют четыре слоя, включая плату FR4 (хотя на чертеже показаны три слоя, на ней сформирован еще один слой разводки).
Что касается первой монтажной платы 79, то первые электродные выводы 73, 75 и 77 распределены ступенями в процессе изготовления. На разделенных электродных выводах 73, 75 и 77 без образования переходных отверстий сформированы три схемы разводки. Первые электродные выводы 73, 75 и 77 расположены в матричной конфигурации в 10 рядов по 3 колонки. Дорожки от электродных выводов 73 и 75 проходят к тому же слою электродных выводов 77 через переходные отверстия, размещенные на другом, непоказанном участке, отличающемся от участка, на котором размещены электродные выводы. На том же слое электродных выводов 77 методом поверхностного монтажа установлены четыре БИС 99. Первые электродные выводы 73, 75 и 77 электрически соединяются через переходные отверстия или схемы разводки, как описано выше. Первые электродные выводы 73, 75 и 77 на первой монтажной плате 79 имеют 10 выводов с шагом 0,2 мм (L/S=0,1/0,1 мм), размер вывода - 0,1 (Ш) × 0,3 (Д) мм. Высота ступени между выводами составляет 60 мкм.
Что касается второй монтажной платы 87, подобной первой монтажной плате 79, то вторые электродные выводы 81, 83 и 85 распределены ступенями в процессе изготовления. На разделенных электродных выводах 81, 83 и 85 без образования переходных отверстий сформированы три схемы разводки. Вторые электродные выводы 81, 83 и 85 расположены в матричной конфигурации в 10 рядов по 3 колонки. Дорожки от электродных выводов 81, 83 и 85 проходят в задний слой электродных выводов 81 через переходные отверстия, размещенные на другом, непоказанном участке, отличающемся от участка, на котором размещены электродные выводы. На том же слое электродных выводов 81 методом поверхностного монтажа установлены четыре БИС 99. Вторые электродные выводы 81, 83 и 85 электрически соединяются через переходные отверстия или схемы разводки. Вторые электродные выводы 81, 83 и 85 на второй монтажной плате 87 имеют 10 выводов с шагом 0,2 мм (L/S=0,1/0,1 мм), размер вывода - 0,1 (Ш) × 0,3 (Д) мм. Высота ступени между выводами составляет 60 мкм.
Первая монтажная плата 79, на которой ступенчато размещены первые электродные выводы 73, 75 и 77, и вторая монтажная плата 87, на которой ступенчато размещены вторые электродные выводы 81, 83 и 85, расположены так, что электродные выводы 73 и 81, электродные выводы 75 и 83 и электродные выводы 77 и 85 обращены друг к другу. Как показано на фиг.12, группы 91, 93 и 95 металлических проводников внедрены в анизотропный проводящий элемент 89 так, что оба их конца обнажены на ступенчатых площадках, соответствующих первым электродным выводам 73, 75 и 77 первой монтажной платы и вторым электродным выводам 81, 83 и 85 второй монтажной платы 87. Анизотропный монтажный элемент 89 проложен между первой монтажной платой 79 и второй монтажной платой 87 и сжат и удерживается сжимающим элементом 101 в направлении наслаивания (сверху и снизу) для создания электрического соединения, тем самым образуя устройство схемной платы, показанное на фиг.10.
В анизотропном проводящем элементе 89 изолирующий упругий полимерный материал 103 был выполнен из силиконового каучука с твердостью 50 единиц (согласно Промышленному стандарту Японии JIS-K-6249), а металлические проводники 91, 93 и 95 были выполнены из позолоченной нити SUS диаметром 12 мкм. Самая тонкая часть анизотропного проводящего элемента 89 имела толщину 0,3 мм. Ступенчатые площадки высотой 60 мкм были сформированы на сторонах, соответствующих ступенчатым площадкам первой и второй монтажных плат 79 и 87. Ступенчатая площадка, соответствующая электродным выводам 77 и 85, имела толщину 0,3 мм, ступенчатая площадка, соответствующая электродным выводам 75 и 83, имела толщину 0,42 мм, а ступенчатая площадка, соответствующая электродным выводам 73 и 81, имела толщину 0,54 мм.
Сжимающим элементом 101 была по существу С-образная (или U-образная) в сечении плоская пружина с толщиной 0,3 мм, выполненная из SUS304CPS. Первая и вторая монтажные платы 79 и 87 и анизотропный проводящий элемент 89 сжимались с усилием сжатия 0,6 Н на каждый электродный вывод.
Кроме того, для позиционирования соответствующих деталей в устройстве схемной платы с помощью ПЗС-камеры (на основе устройств с зарядовой связью) наблюдались юстировочные метки (не показаны), нанесенные на первую и вторую монтажные платы 79 и 87 и анизотропный проводящий элемент 89, так что анизотропный проводящий элемент 89 и вторая монтажная плата 87 позиционировались по первой монтажной плате 79. Точность позиционирования составила ±50 мкм.
Устройство схемной платы согласно настоящему изобретению, выполненное с использованием ступенчатого анизотропного проводящего элемента 89, и сравнительное устройство схемной платы, изготовленное с использованием обычного плоского анизотропного проводящего элемента, подверглись испытаниям и оценке четырехзондовым методом. Измеряли и усредняли величины контактного электрического сопротивления на постоянном токе между электродными выводами 73 и 81, электродными выводами 75 и 83 и электродными выводами 77 и 85 соответственно. Между электродными выводами 73 и 81 величина сопротивления составила 0,44 Ом в цепи по настоящему изобретению и 15 Ом в сравнительной цепи. Между электродными выводами 75 и 83 величина сопротивления составила 0,43 Ом в цепи по настоящему изобретению и 1,8 Ом в сравнительной цепи. Между электродными выводами 77 и 85 величина сопротивления составила 0,35 Ом в цепи по настоящему изобретению и 0,35 Ом в сравнительной цепи.
Величины контактного электрического сопротивления на постоянном токе между электродными выводами 73 и 81, 75 и 83 и 77 и 85 в устройстве схемной платы с использованием ступенчатого анизотропного проводящего элемента 89 по настоящему изобретению находились в пределах диапазона от 0,35 до 0,44 Ом. В сравнительной цепи, где использовался плоский пластинчатый анизотропный проводящий элемент, величины контактного электрического сопротивления между электродными выводами 73 и 81, 75 и 83 и 77 и 85 имели разброс в пределах диапазона от 0,35 до 15 Ом. Было обнаружено, что при использовании ступенчатого анизотропного проводящего элемента 89, высота ступеней которого соответствует высоте ступеней электродных выводов 73, 81, 75, 83, 77 и 85, разница в напряжении отталкивания, генерируемом ступенчато при сжатии, может поглощаться, и при этом была подтверждена его практическая полезность.
В этом отношении следует отметить, что в этом варианте воплощения первые электродные выводы 73, 75 и 77 и вторые электродные выводы 81, 83 и 85 расположены в матричной конфигурации в 10 рядов по 3 колонки. Однако их количество не ограничено этими величинами, и любая матрица из n рядов (строк) на m колонок (столбцов) может дать подобные результаты.
Далее следует описание клиновидного анизотропного проводящего элемента 89, показанного на фиг.13. В таком анизотропном проводящем элементе 89 изолирующий упругий полимерный материал 103 был выполнен из силиконового каучука, имеющего твердость 50 единиц (JIS-K-6249), а металлические проводники 91, 93 и 95 были выполнены из позолоченной нити SUS с диаметром 12 мкм. Самая тонкая часть анизотропного проводящего элемента 89 имела толщину 0,3 мм. На боках был сформирован клин, соответствующий высоте ступеней 60 мкм на первой и второй монтажных платах 79 и 87. Ступенчатая площадка, соответствующая электродным выводам 77 и 85, имела толщину 0,3 мм, ступенчатая площадка, соответствующая электродным выводам 75 и 83, имела толщину 0,42 мм, и ступенчатая площадка, соответствующая электродным выводам 73 и 81, имела толщину 0,54 мм.
Сжимающим элементом 101 была плоская пластинчатая пружина толщиной 0,3 мм, выполненная из SUS304CPS. Первая и вторая монтажные платы 79 и 87 и анизотропный проводящий элемент 89 сжимали с усилием сжатия 0,6 Н на каждый электродный вывод.
Кроме того, для позиционирования соответствующих деталей в устройстве схемной платы с помощью ПЗС-камеры наблюдались юстировочные метки (не показаны), нанесенные на первую и вторую монтажные платы 79 и 87 и анизотропный проводящий элемент 89, так что анизотропный проводящий элемент 89 и вторая монтажная плата 87 позиционировались по первой монтажной плате 79. Точность позиционирования составила ±50 мкм.
Устройство схемной платы согласно настоящему изобретению, выполненное с использованием клиновидного анизотропного проводящего элемента 89, и сравнительное устройство схемной платы, изготовленное с использованием обычного плоского анизотропного проводящего элемента, подвергли испытаниям и оценке четырехзондовым методом. Измеряли и усредняли величины контактного электрического сопротивления на постоянном токе между электродными выводами 73 и 81, электродными выводами 75 и 83 и электродными выводами 77 и 85 соответственно. Между электродными выводами 73 и 81 величина сопротивления составила 0,47 Ом в цепи по настоящему изобретению и 15 Ом в сравнительной цепи. Между электродными выводами 75 и 83 величина сопротивления составила 0,45 Ом в цепи по настоящему изобретению и 1,8 Ом в сравнительной цепи. Между электродными выводами 77 и 85 величина сопротивления составила 0,34 Ом в цепи по настоящему изобретению и 0,35 Ом в сравнительной цепи.
Величины контактного электрического сопротивления на постоянном токе между электродными выводами 73 и 81, 75 и 83 и 77 и 85 в устройстве схемной платы с использованием клиновидного анизотропного проводящего элемента 89 по настоящему изобретению находились в пределах диапазона от 0,34 до 0,47 Ом. В сравнительной цепи, где использовался плоский пластинчатый анизотропный проводящий элемент, величины контактного электрического сопротивления между электродными выводами 73 и 81, 75 и 83 и 77 и 85 имели разброс в пределах диапазона от 0,35 до 15 Ом. Было обнаружено, что при использовании клиновидного анизотропного проводящего элемента 89, высота ступеней которого соответствует высоте ступеней электродных выводов 73, 81, 75, 83, 77 и 85, разница в напряжении отталкивания, генерируемом ступенчато при сжатии, может поглощаться, и при этом была подтверждена его практическая полезность.
В этом отношении следует отметить, что в этом варианте воплощения первые электродные выводы 73, 75 и 77 и вторые электродные выводы 81, 83 и 85 расположены в матричной конфигурации в 10 рядов и 3 колонки. Однако их количество не ограничено этими величинами, и любая матрица в n рядов (строк) на m колонок (столбцов) может дать подобные результаты.
Далее следует описание показанного на фиг.14 анизотропного проводящего элемента 89, содержащего изолирующий упругий полимерный материал, твердость которого постепенно изменяется. Анизотропный проводящий элемент 89 является плоской пластиной, имеющей толщину 0,54 мм, при этом участок Е3 изолирующего упругого полимерного материала 103, соответствующий электродным выводам 77 и 85, имеет твердость каучука 30 единиц (JIS-K-6249), участок Е2 изолирующего упругого полимерного материала 103, соответствующий электродным выводам 75 и 83, имеет твердость каучука 40 единиц (JIS-K-6249) и участок Е1 изолирующего упругого полимерного материала 103, соответствующий электродным выводам 73 и 81, имеет твердость каучука 50 единиц (JIS-K-6249). Металлические проводники 91, 93 и 95 выполнены из позолоченной нити SUS с диаметром 12 мкм.
Сжимающим элементом 202 была плоская пластинчатая пружина толщиной 0,3 мм, выполненная из SUS304CPS. Первая и вторая монтажные платы 79 и 87 и анизотропный проводящий элемент 89 сжимали с усилием сжатия 0,6 Н на каждый электродный вывод.
Кроме того, для позиционирования соответствующих деталей в устройстве схемной платы с помощью ПЗС-камеры наблюдали юстировочные метки (не показаны), нанесенные на первую и вторую монтажные платы 79 и 87 и анизотропный проводящий элемент 89, так что анизотропный проводящий элемент 89 и вторая монтажная плата 87 позиционировались по первой монтажной плате 79. Точность позиционирования составила ±50 мкм.
Устройство схемной платы согласно настоящему изобретению, выполненное с использованием анизотропного проводящего элемента 89, содержащего изолирующий упругий полимерный материал 103, твердость которого постепенно изменяется, и сравнительное устройство схемной платы, изготовленное с использованием обычного плоского анизотропного проводящего элемента, подвергли испытаниям и оценке четырехзондовым методом. Измеряли и усредняли величины контактного электрического сопротивления на постоянном токе между электродными выводами 73 и 81, электродными выводами 75 и 83 и электродными выводами 77 и 85 соответственно. Между электродными выводами 73 и 81 величина сопротивления составила 0,75 Ом в цепи по настоящему изобретению и 15 Ом в сравнительной цепи. Между электродными выводами 75 и 83 величина сопротивления составила 0,47 Ом в цепи по настоящему изобретению и 1,8 Ом в сравнительной цепи. Между электродными выводами 77 и 85 величина сопротивления составила 0,34 Ом в цепи по настоящему изобретению и 0,35 Ом в сравнительной цепи.
Величины контактного электрического сопротивления на постоянном токе между электродными выводами 73 и 81, 75 и 83 и 77 и 85 в устройстве схемной платы согласно настоящему изобретению с использованием анизотропного проводящего элемента 89, содержащего изолирующий упругий полимерный материал 103, твердость которого постепенно изменяется, находились в пределах диапазона от 0,35 до 0,75 Ом. В сравнительной цепи, где использовался плоский пластинчатый анизотропный проводящий элемент, величины контактного электрического сопротивления на постоянном токе между электродными выводами 73 и 81, 75 и 83 и 77 и 85 имели разброс в пределах диапазона от 0,35 до 15 Ом. Было обнаружено, что при использовании анизотропного проводящего элемента 89, содержащего изолирующий упругий полимерный материал 103, твердость которого постепенно изменяется в соответствии с высотой ступеней электродных выводов 73, 81, 75, 83, 77 и 85, разница в напряжении отталкивания, генерируемом ступенчато при сжатии, может поглощаться, и при этом была подтверждена его практическая полезность.
В этом отношении следует отметить, что в этом варианте воплощения первые электродные выводы 73, 75 и 77 и вторые электродные выводы 81, 83 и 85 расположены в матричной конфигурации в 10 рядов и 3 колонки. Однако их количество не ограничено этими величинами, и любая матрица в n рядов (строк) на m колонок (столбцов) может дать подобные результаты.
Наконец, далее следует описание показанного на фиг.15 анизотропного проводящего элемента 89, содержащего проводящий материал, т.е. группы 91, 93 и 95 металлических проводников, количества которых на единицу площади постепенно изменяются. Такой анизотропный проводящий элемент 89 является плоской пластиной толщиной 0,54 мм. Металлические проводники 91, 93 и 95 выполнены из позолоченной нити SUS диаметром 12 мкм. Группы 95 металлических проводников на участке Е3, соответствующем электродным выводам 77 и 85, имеют количество 7/мм2, группы 93 металлических проводников на участке Е2, соответствующем электродным выводам 75 и 83, имеют количество 14/мм2, группы 91 металлических проводников на участке Е1, соответствующем электродным выводам 73 и 81, имеют количество 21/мм2. Изолирующий упругий полимерный материал 103 был выполнен из силиконового каучука с твердостью 50 единиц (JIS-K-6249).
Сжимающим элементом 101 была плоская пластинчатая пружина толщиной 0,3 мм, выполненная из SUS304CPS. Первая и вторая монтажные платы 79 и 87 и анизотропный проводящий элемент 89 сжимали с усилием сжатия 0,6 Н на каждый электродный вывод.
Кроме того, для позиционирования соответствующих деталей в устройстве схемной платы с помощью ПЗС-камеры наблюдали юстировочные метки (не показаны), нанесенные на первую и вторую монтажные платы 79 и 87 и анизотропный проводящий элемент 89, так что анизотропный проводящий элемент 89 и вторая монтажная плата 87 позиционировались по первой монтажной плате 79. Точность позиционирования составила ±50 мкм.
Устройство схемной платы согласно настоящему изобретению, выполненное с использованием анизотропного проводящего элемента 89, содержащего электропроводный материал, т.е. группы 91, 93 и 95 металлических проводников, количества которых на единицу площади постепенно изменяются, и сравнительное устройство схемной платы, изготовленное с использованием обычного плоского пластинчатого анизотропного проводящего элемента, подвергли испытаниям и оценке четырехзондовым методом. Измеряли и усредняли величины контактного электрического сопротивления на постоянном токе между электродными выводами 73 и 81, электродными выводами 75 и 83 и электродными выводами 77 и 85 соответственно. Между электродными выводами 73 и 81 величина сопротивления составила 0,35 Ом в цепи по настоящему изобретению и 15 Ом в сравнительной цепи. Между электродными выводами 75 и 83 величина сопротивления составила 0,37 Ом в цепи по настоящему изобретению и 1,8 Ом в сравнительной цепи. Между электродными выводами 77 и 85 величина сопротивления составила 0,35 Ом в цепи по настоящему изобретению и 0,29 Ом в сравнительной цепи.
Величины контактного электрического сопротивления на постоянном токе между электродными выводами 73 и 81, 75 и 83 и 77 и 85 в устройстве схемной платы согласно настоящему изобретению с использованием анизотропного проводящего элемента 89, содержащего электропроводный материал, количество которого на единицу площади постепенно изменяется, находились в пределах диапазона от 0,29 до 0,35 Ом. В сравнительной цепи, где использовался плоский пластинчатый анизотропный проводящий элемент, величины контактного электрического сопротивления на постоянном токе между электродными выводами 73 и 81, 75 и 83 и 77 и 85 имели разброс в пределах диапазона от 0,35 до 15 Ом. Было обнаружено, что при использовании анизотропного проводящего элемента 89, содержащего электропроводный материал, количество которого на единицу площади изменяется в соответствии с высотой ступеней электродных выводов 73, 81, 75, 83, 77 и 85, разница в напряжении отталкивания, генерируемом ступенчато при сжатии, может поглощаться, и при этом была подтверждена его практическая полезность.
В этом отношении следует отметить, что в этом варианте воплощения первые электродные выводы 73, 75 и 77 и вторые электродные выводы 81, 83 и 85 расположены в матричной конфигурации в 10 рядов и 3 колонки. Однако их количество не ограничено этими величинами, и любая матрица в n рядов (строк) на m колонок (столбцов) может дать подобные результаты.
Комбинация из двух или более из вышеописанных четырех типов анизотропных проводящих элементов 89, показанных на фиг.12, 13, 14 и 15, может дать подобные результаты. Более конкретно, этими четырьмя типами анизотропных проводящих элементов 89 являются: показанный на фиг.12 анизотропный проводящий элемент 89, имеющий ступенчатые площадки, размещенные в соответствии со ступенчатыми площадками электродных выводов 73, 75, 77, 81, 83 и 85; показанный на фиг.13 анизотропный проводящий элемент 89, имеющий скос в направлении наслаивания (толщины), соответствующий ступенчатым площадкам электродных выводов 73, 75, 77, 81, 83 и 85; показанный на фиг.14 анизотропный проводящий элемент 89, содержащий изолирующий упругий полимерный материал, твердость которого постепенно изменяется в соответствии со ступенчатыми площадками электродных выводов 73, 75, 77, 81, 83 и 85; показанный на фиг.15 анизотропный проводящий элемент 89, содержащий проводящий материал, т.е. тонкие металлические проволоки, количества которых на единицу площади постепенно изменяются в соответствии со ступенчатыми площадками электродных выводов 73, 75, 77, 81, 83 и 85. Например, по меньшей мере один из показанного на фиг.14 анизотропного проводящего элемента 89, содержащего изолирующий упругий полимерный материал, твердость которого постепенно изменяется, и показанного на фиг.15 анизотропного проводящего элемента 89, содержащего проводящий материал, плотности которого на единицу площади постепенно изменяются, может быть комбинирован с показанным на фиг.12 анизотропным проводящим элементом 89, имеющим ступенчатые площадки, или с показанным на фиг.13 анизотропным проводящим элементом, имеющим клиновидную форму.
На фиг.16, 17 и 18 показано устройство схемной платы и анизотропный проводящий элемент 89 согласно второму варианту воплощения настоящего изобретения, которые имеют другую конфигурацию деталей по сравнению с описанным выше первым вариантом воплощения.
Более конкретно, первая монтажная плата 105 является жесткой печатной монтажной платой, имеющей два слоя (передний и задний), содержащей FR4. Первые электродные выводы 107, 109 и 111 выполнены заподлицо с заранее определенным участком этой платы с помощью субтрактивного процесса. Электродные выводы 107, 109 и 111 расположены в матричной конфигурации в 10 рядов по 3 колонки без формирования переходных отверстий. Одна БИС 201 установлена методом поверхностного монтажа на том же слое, что и электродные выводы 107, 109 и 111, для обеспечения электрической проводимости. Первая монтажная плата 105 имеет толщину 0,3 мм. На первой монтажной плате 105 имеются 10 выводов 107, 109 и 111 с шагом 0,6 мм (L/S=0,1/0,5 мм), размер вывода составляет 0,3 (Ш) × 0,3 (Д) мм.
Вторая монтажная плата 113 является жесткой печатной монтажной платой, имеющей два слоя (передний и задний), содержащей FR4, подобной первой монтажной плате 105. Электродные выводы 115 организованы в 10 рядов и 1 колонку на заранее определенном участке платы и выполнены с помощью субтрактивного процесса без формирования переходных отверстий. На заднем слое электродных выводов 115 методом поверхностного монтажа установлена одна БИС 199 толщиной 1 мм для обеспечения электрической проводимости с электродными выводами 115 через непоказанные переходные отверстия или схемы разводки. Вторая монтажная плата 113 имеет толщину 0,3 мм. На второй монтажной плате выполнено 10 выводов 115 с шагом 0,6 мм (L/S=0,1/0,5 мм), размер вывода составляет 0,3 (Ш) × 0,3 (Д) мм.
Третья монтажная плата 117 является жесткой печатной монтажной платой, имеющей два слоя (передний и задний), содержащей FR4, подобной первой монтажной плате 105. Электродные выводы 119 организованы в 10 рядов и 1 колонку на заранее определенном участке платы и выполнены с помощью субтрактивного процесса без формирования переходных отверстий. На заднем слое электродных выводов 119 методом поверхностного монтажа установлены две БИС 99 толщиной 1 мм для обеспечения электрической проводимости с электродными выводами 119 через непоказанные переходные отверстия или схемы разводки. Третья монтажная плата 117 имеет толщину 0,3 мм. На третьей монтажной плате 117 выполнено 10 выводов 119 с шагом 0,6 мм (L/S=0,1/0,5 мм), размер вывода составляет 0,3 (Ш) × 0,3 (Д) мм.
Четвертая монтажная плата 121 является жесткой печатной монтажной платой, имеющей два слоя (передний и задний), содержащей FR4, подобной первой монтажной плате 105. Электродные выводы 105, 119 и 115 организованы в 10 рядов и 1 колонку на заранее определенном участке платы и выполнены с помощью субтрактивного процесса без формирования переходных отверстий. На заднем слое электродных выводов 105 методом поверхностного монтажа установлены четыре БИС 199 толщиной 1 мм для обеспечения электрической проводимости с электродными выводами 105 через непоказанные переходные отверстия или схемы разводки. Четвертая монтажная плата 121 имеет толщину 0,3 мм. На четвертой монтажной плате 121 выполнено 10 выводов 105 с шагом 0,6 мм (L/S=0,1/0,5 мм), размер вывода составляет 0,3 (Ш) × 0,3 (Д) мм.
Вторая, третья и четвертая монтажные платы 113, 117 и 121 размещены обращенными к первой монтажной плате 105 так, что электродные выводы 107, 119 и 115 соответственно обращены к первым электродам 107, 109 и 110. Множество групп 91, 93 и 95 металлических проводников внедрены в положениях, соответствующих электродным выводам 107, 109, 111, 105 и 115 первой, второй, третьей и четвертой монтажных плат 105, 113, 117 и 121, так, что оба конца групп металлических проводников обнажены. Анизотропный проводящий элемент 89, имеющий ступенчатые площадки в одном направлении наслаивания (толщины) (на второй, третьей и четвертой монтажных платах 113, 117 и 121), проложен между первой монтажной платой 105 и второй, третьей и четвертой монтажными платами 113, 117 и 121 через разделитель 125 с образованием многослойной конструкции. Эта многослойная конструкция сжата сжимающим элементом 101 в направлении наслаивания (сверху и снизу, по толщине) для электрического соединения. Таким образом, создается устройство схемной платы согласно второму варианту воплощения настоящего изобретения, показанное на фиг.16.
По сравнению с техническим принципом, описанным со ссылками на фиг.7, 8 и 9, в этом устройстве схемной платы электродные выводы 105, 119 и 115 рассматриваются как вторые электродные выводы, а вторая, третья и четвертая монтажные платы 113, 117 и 121 рассматриваются как вторая монтажная плата. За счет установки разделителей 125 в качестве средства предотвращения контакта между второй и третьей монтажными платами 113 и 117 и между третьей и четвертой монтажными платами 117 и 121, предотвращается контактирование БИС 99, установленных методом поверхностного монтажа на второй и третьей монтажных платах 113 и 117, с поверхностями расположенных выше плат. Разделитель 125 предпочтительно используют для предотвращения контакта между смежными монтажными платами в зависимости от конфигурации схем и электронных компонентов, смонтированных на смежных монтажных платах. В любом случае разделитель 125 имеет толщину 1,1 мм и выполнен из пластика АБС (сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола).
В анизотропном проводящем элементе 89 изолирующий упругий полимерный материал 103 был выполнен из силиконового каучука, имеющего твердость 50 единиц (JIS-K-6249), а металлические проводники 91, 93 и 95 были выполнены из позолоченной нити SUS диаметром 12 мкм. Самая тонкая часть анизотропного проводящего элемента 89 имела толщину 0,3 мм. Первая ступенчатая площадка имела толщину 1,5 мм, полученную путем сложения толщин разделителя 125 и третьей монтажной платы 117 и вычитания усадки анизотропного проводящего элемента 89 под воздействием сжимающего элемента 101, а вторая ступенчатая площадка имела толщину 1,5 мм, полученную сложением толщин разделителя 125 и четвертой монтажной платы 121 и вычитанием усадки анизотропного проводящего элемента 89 под воздействием сжимающего элемента 101, сходно с первой ступенчатой площадкой. Ступенчатая площадка, соответствующая электродным выводам 111 и 115, имела толщину 0,3 мм, ступенчатая площадка, соответствующая электродным выводам 109 и 119, имела толщину 1,8 мм, а ступенчатая площадка, соответствующая электродным выводам 107 и 105, имела толщину 3,3 мм.
Сжимающим элементом 101 была плоская пластинчатая пружина, имеющая толщину 0,3 мм и выполненная из SUS304CPS. Первая, вторая, третья и четвертая монтажные платы 105, 113, 117 и 121 и анизотропный проводящий элемент 89 сжимали с усилием сжатия 0,6 Н на каждый электродный вывод.
Кроме того, для позиционирования соответствующих деталей в устройстве схемной платы с помощью ПЗС-камеры наблюдали юстировочные метки (не показаны), нанесенные на первую, вторую, третью и четвертую монтажные платы 105, 113, 117 и 121 и анизотропный проводящий элемент 89 так, что анизотропный проводящий элемент 89 и вторая, третья и четвертая монтажные платы 113, 117 и 121 позиционировались по первой монтажной плате 105. Точность позиционирования составила ±50 мкм.
Было подтверждено, что все 30 электродных выводов в устройстве схемной платы показали превосходную электрическую проводимость.
В этом отношении следует отметить, что в этом варианте воплощения первые электродные выводы 107, 109 и 111 и вторые электродные выводы 105, 119 и 115 имели матричное размещение в 10 рядов по 3 колонки. Однако их количество не ограничено этими величинами, и любая матрица в n рядов (строк) на m колонок (столбцов) может дать подобные результаты. Комбинация двух или более из вышеописанных четырех типов анизотропного проводящего элемента 89 может дать подобные результаты. Более конкретно, четырьмя типами анизотропного проводящего элемента 89 являются: анизотропный проводящий элемент 89, имеющий ступенчатые площадки, размещенные в одном направлении наслаивания (толщины) и соответствующие ступенчатым площадкам электродных выводов 105, 119 и 115; анизотропный проводящий элемент 89, имеющий клиновидный скос в одном направлении наслаивания (толщины), соответствующий ступенчатым площадкам электродных выводов 105, 119 и 115; анизотропный проводящий элемент 89, содержащий изолирующий упругий полимерный материал, твердость которого постепенно изменяется в соответствии со ступенчатыми площадками электродных выводов 105, 119 и 115; анизотропный проводящий элемент 89, содержащий проводящий материал, т.е. тонкие металлические проволоки, количества которых на единицу площади постепенно изменяются в соответствии со ступенчатыми площадками электродных выводов 105, 119 и 115.
На фиг.19, 20 и 21 показано устройство схемной платы согласно третьему варианту воплощения настоящего изобретения, которое по сравнению с вторым вариантом воплощения изменено так, что монтажная плата 79 имеет ступенчатые площадки на локальном участке, и на этих площадках сформированы первые электродные выводы 73, 75 и 77.
Более конкретно, первая монтажная плата 79 является жесткой печатной монтажной платой, имеющей четыре слоя (на трех платах, показанных на чертежах, сформированы четыре монтажных слоя), содержащей FR4. Первые электродные выводы 73, 75 и 77 размещены на соответствующих площадках в процессе изготовления. На электродных выводах 73, 75 и 77 сформированы три схемы разводки без формирования переходных отверстий (межсоединений). Первые электродные выводы 73, 75 и 77 расположены в матричной конфигурации в 10 рядов по 3 колонки. Проводящие дорожки от электродных выводов 73 и 75 проведены в тот же слой электродных выводов 77 через переходные отверстия, расположенные на непоказанном участке, не совпадающем с участком электродных выводов. На том же слое, что и электродные выводы 77, методом поверхностного монтажа установлены четыре БИС 99. Через переходные отверстия или схемы разводки первые электродные выводы 73, 75 и 77 являются электропроводными. На первой монтажной плате 79 расположено 10 первых электродных выводов 73, 75 и 77 с шагом 0,2 мм (L/S=0,1/0,1 мм), размер вывода - 0,1 (Ш) × 0,3 (Д) мм. Высота ступени между выводами составляет 60 мкм.
Вторая монтажная плата 113 является жесткой печатной монтажной платой, имеющей два слоя (передний и задний), содержащей FR4. Электродные выводы 115 организованы в 10 рядов и 1 колонку на заранее определенном участке платы и сформированы с помощью субтрактивного процесса без формирования переходных отверстий. На задний слой электродных выводов 115 методом поверхностного монтажа установлена одна БИС 199 толщиной 1 мм для обеспечения электрической проводимости с электродными выводами 115 через непоказанные переходные отверстия или схемы разводки. Вторая монтажная плата 113 имеет толщину 0,3 мм. На второй монтажной плате 113 выполнено 10 электродных выводов 115 с шагом 0,6 мм (L/S=0,1/0,5 мм), размер вывода составляет 0,3 (Ш) × 0,3 (Д) мм.
Третья монтажная плата 117 является жесткой печатной монтажной платой, имеющей два слоя (передний и задний), содержащей FR4, подобной второй монтажной плате 113. Электродные выводы 119 организованы в 10 рядов и 1 колонку на заранее определенном участке платы и сформированы с помощью субтрактивного процесса без формирования переходных отверстий. На заднем слое электродных выводов 119 методом поверхностного монтажа установлены две БИС 99 толщиной 1 мм для обеспечения электрической проводимости с электродными выводами 119 через непоказанные переходные отверстия или схемы разводки. Третья монтажная плата 117 имеет толщину 0,3 мм. На третьей монтажной плате 117 выполнено 10 электродных выводов 119 с шагом 0,2 мм (L/S=0,1/0,1 мм), размер вывода составляет 0,3 (Ш) × 0,3 (Д) мм.
Четвертая монтажная плата 121 является жесткой печатной монтажной платой, имеющей два слоя (передний и задний), содержащей FR4, подобной второй монтажной плате 113. Электродные выводы 105 организованы в 10 рядов и 1 колонку на заранее определенном участке платы и сформированы с помощью субтрактивного процесса без формирования переходных отверстий. На заднем слое электродных выводов 105, 119 и 115 методом поверхностного монтажа установлены четыре БИС 99 толщиной 1 мм для обеспечения электрической проводимости с электродными выводами 105 через непоказанные переходные отверстия или схемы разводки. Четвертая монтажная плата 121 имеет толщину 0,3 мм. На четвертой монтажной плате 121 выполнено 10 электродных выводов 105 с шагом 0,2 мм (L/S=0,1/0,1 мм), размер вывода составляет 0,3 (Ш) × 0,3 (Д) мм.
Вторая, третья и четвертая монтажные платы 113, 117 и 121 размещены обращенными к первой монтажной плате 79 так, что электродные выводы 105, 119 и 115 обращены соответственно к первым электродным выводам 73, 75 и 77. Множество групп 91, 93 и 95 металлических проводников внедрены в положениях, соответствующих электродным выводам 73, 75, 77, 105, 119 и 115 первой, второй, третьей и четвертой монтажных плат 79, 113, 117 и 121, таким образом, что оба конца групп металлических проводников обнажены. Анизотропный проводящий элемент 89, имеющий ступенчатые площадки в обоих направлениях наслаивания (толщины), проложен между первой монтажной платой 79 и второй, третьей и четвертой монтажными платами 113, 117 и 121 через разделитель 125 с образованием многослойной конструкции. Эта многослойная конструкция сжата сжимающим элементом 101 в направлении наслаивания (сверху и снизу, по толщине) для электрического соединения. Таким образом, образовано устройство схемной платы согласно третьему варианту воплощения настоящего изобретения, показанное на фиг.19.
По сравнению с техническим принципом, описанным со ссылками на фиг.7, 8 и 9, в этом устройстве схемной платы электродные выводы 115, 119 и 115 рассматриваются как вторые электродные выводы, а вторая, третья и четвертая монтажные платы 113, 117 и 121 рассматриваются как вторая монтажная плата. За счет установки разделителей 125 в качестве средства предотвращения контакта между второй и третьей монтажными платами 113 и 117 и между третьей и четвертой монтажными платами 117 и 121 предотвращается контактирование БИС 99, установленных методом поверхностного монтажа на второй и третьей монтажных платах 113 и 117, с поверхностями расположенных сверху плат. Разделитель 125 предпочтительно используется для предотвращения контакта между соседними монтажными платами в зависимости от конфигурации схем и электронных компонентов, смонтированных на соседних монтажных платах. В любом случае разделитель 125 имеет толщину 1,1 мм и выполнен из пластика АБС.
В анизотропном проводящем элементе 89 изолирующий упругий полимерный материал 103 был выполнен из силиконового каучука твердостью 50 единиц (JIS-K-6249), а металлические проводники 91, 93 и 95 были изготовлены из позолоченной нити SUS диаметром 12 мкм. Самая тонкая часть анизотропного проводящего элемента 89 имела толщину 0,3 мм. Первая ступенчатая площадка имела толщину 1,56 мм, полученную сложением толщин ступеней на первой монтажной плате 79, каждая из которых составляла 60 мкм, разделителя 125 и второй монтажной платы 113 и вычитанием усадки анизотропного проводящего элемента 89 под воздействием сжимающего элемента 101, и вторая ступенчатая площадка имела толщину 1,56 мм, полученную сложением толщин ступеней на первой монтажной плате 79, каждая из которых составляла 60 мкм, разделителя 125 и третьей монтажной платы 117 и вычитанием усадки анизотропного проводящего элемента 89 под воздействием сжимающего элемента 101, подобно первой ступенчатой площадке. Ступенчатая площадка, соответствующая электродным выводам 77 и 115, имела толщину 0,3 мм, ступенчатая площадка, соответствующая электродным выводам 75 и 115, имела толщину 1,86 мм, а ступенчатая площадка, соответствующая электродным выводам 73 и 105, имела толщину 3,42 мм.
Сжимающим элементом 101 была плоская пластинчатая пружина, имеющая толщину 0,3 мм и выполненная из SUS304CPS. Первая, вторая, третья и четвертая монтажные платы 105, 113, 117 и 121 и анизотропный проводящий элемент 89 сжимались с усилием сжатия 0,6 Н на каждый электродный вывод.
Кроме того, для позиционирования соответствующих деталей в устройстве схемной платы с помощью ПЗС-камеры наблюдали юстировочные метки (не показаны), нанесенные на первую, вторую, третью и четвертую монтажные платы 79, 113, 117 и 121 и анизотропный проводящий элемент 89 так, что анизотропный проводящий элемент 89 и вторая, третья и четвертая монтажные платы 113, 117 и 121 позиционировались по первой монтажной плате 105. Точность позиционирования составила ±50 мкм.
Было подтверждено, что все 30 электродных выводов в устройстве схемной платы показали превосходную электрическую проводимость.
В этом отношении следует отметить, что в этом варианте воплощения первые электродные выводы 73, 75 и 77 и вторые электродные выводы 105, 119 и 115 расположены в матричной конфигурации в 10 рядов по 3 колонки. Однако их количество не ограничено этими величинами, и любая матрица в n рядов (строк) на m колонок (столбцов) может дать подобные результаты.
Комбинация двух или более из вышеописанных четырех типов анизотропного проводящего элемента 89 может дать подобные результаты. Более конкретно, четырьмя типами анизотропного проводящего элемента 89 являются анизотропный проводящий элемент 89, имеющий ступенчатые площадки, размещенные в обоих направлениях наслаивания (толщины), соответствующие ступенчатым площадкам электродных выводов 73, 75, 77, 105, 119 и 115; анизотропный проводящий элемент 89, имеющий клиновидный скос в обоих направлениях наслаивания (толщины), соответствующий ступенчатым площадкам электродных выводов 73, 75, 77, 105, 119 и 115; анизотропный проводящий элемент 89, содержащий изолирующий упругий полимерный материал, твердость которого постепенно изменяется в соответствии со ступенчатыми площадками электродных выводов 73, 75, 77, 105, 119 и 115; анизотропный проводящий элемент 89, содержащий проводящий материал, т.е. тонкие металлические проволоки, количества которых на единицу площади постепенно изменяются в соответствии со ступенчатыми площадками электродных выводов 73, 75, 77, 105, 119 и 115.
На фиг.22 и 23 показано простое устройство с пультом управления и дисплеем, содержащее устройство схемной платы согласно третьему варианту воплощения внутри верхнего корпуса 131 и нижнего корпуса 133, которые заменили сжимающий элемент 101 согласно первому варианту воплощения, показанному на фиг.10, 11 и 12. Устройство схемной платы согласно первому варианту воплощения, показанному на фиг.10, 11 и 12, не сжимается и не удерживается сжимающим элементом 101, а заключено внутри верхнего корпуса 131, на котором сформированы дисплей 135 и входные переключатели 137, и нижнего корпуса 133. Верхний корпус 131 и нижний корпус 133 подогнаны друг к другу, сжаты и удерживаются друг на друге для электрического соединения первой монтажной платы 79 и второй монтажной платы 87, при этом анизотропный проводящий элемент 89 проложен между ними, тем самым обеспечивая простое устройство с пультом управления и дисплеем.
В этом простом устройстве с пультом управления и дисплеем, когда первая монтажная плата 79 электрически соединена с второй монтажной платой 87, причем анизотропный проводящий элемент 89 проложен между ними через гибкую печатную монтажную плату, которая не видна после сборки, дисплей 135 верхнего корпуса 131 отображает изображения, знаки (символы и/или буквы) и пр. Отображаемые изображения, знаки и пр. можно включать/выключать или переключать с помощью входных выключателей 137.
Как описано выше, устройство схемной платы согласно настоящему изобретению содержит первую монтажную плату, имеющую множество первых соединительных электродных выводов, расположенных рядами на поверхностном слое, вторую монтажную плату, имеющую множество вторых соединительных электродных выводов, расположенных рядами на поверхностном слое, и анизотропный проводящий элемент, расположенный между первой монтажной платой и второй монтажной платой для соединения первых электродных выводов и для соединения вторых электродных выводов. Локальный участок по меньшей мере любой из первой монтажной платы и второй монтажной платы имеет ступенчатую площадку для разделения и размещения по меньшей мере любых из первых электродных выводов и вторых электродных выводов. Локальный участок анизотропного проводящего элемента, соответствующий этой ступенчатой площадке, имеет ступенчатую форму, выполненную с возможностью контактирования с этой ступенчатой площадкой. Многослойная конструкция, содержащая соответствующие монтажные платы и расположенный между ними анизотропный проводящий элемент, сжата и удерживается в направлении наслаивания. Посредством способа взаимного соединения монтажных плат согласно настоящему изобретению первые электродные выводы первой монтажной платы электрически соединяют через анизотропный проводящий элемент и вторые электродные выводы второй монтажной платы электрически соединяют через анизотропный проводящий элемент. Устройство схемной платы и способ взаимного соединения монтажных плат согласно настоящему изобретению дают различные преимущества. Устройство схемной платы, содержащее съемные монтажные платы, на которых множество соединительных электродных (сигнальных) выводов расположены в матричной конфигурации, может производиться легче, чем устройство обычной конфигурации, содержащее переходные отверстия или разъемы, что позволяет реализовать более тонкий и компактный дизайн конструкции. Имеется также возможность предотвратить плохой контакт, вызванный вмятыми переходными отверстиями при использовании анизотропного проводящего элемента, и плохое электрическое соединение, возникающее в результате коробления платы. Кроме того, поскольку электродные выводы каждой монтажной платы сцеплены друг с другом без использования соединительной среды, каждая из монтажных плат не повреждается. Даже если будет произведена дефектная деталь, монтажную плату можно легко снять. Сжимаемый анизотропный проводящий элемент содержит изолирующий упругий полимерный материал. Когда оба конца групп металлических проводников, внедренных в качестве проводящего участка, соединяются с соответствующими электродными выводами, расположенными на ступенчатых площадках монтажных плат, путем сжатия и удержания можно предотвратить изменения контактного давления, и группы металлических проводников остаются стабильно соединенными с соответствующими электродными выводами на ступенчатых площадках, тем самым предотвращая плохое соединение.
Настоящее изобретение относится к устройству схемной платы, содержащему соединенные и удерживаемые друг с другом монтажные платы, на которых сформирована печатная разводка, такие как гибкая печатная монтажная плата и жесткая печатная монтажная плата, устанавливаемые в электронных приборах, используемые, главным образом, в областях электрооборудования и связи, и к способу взаимного соединения монтажных плат. Технический результат - создание устройства схемной платы, которое может соединять монтажные платы, на которых в матричной конфигурации расположено множество соединительных электродных выводов и которые могут демонтироваться, и которое просто в производстве для реализации большего утоньшения и экономии места, а также создание способа взаимного соединения монтажных плат. Технический результат достигается тем, что устройство схемной платы состоит из первой и второй монтажных плат и анизотропного проводящего элемента. Первая монтажная плата снабжена на своем поверхностном слое рядами первых отдельных соединительных выводов. Вторая монтажная плата снабжена на своем поверхностном слое рядами вторых отдельных соединительных выводов. Анизотропный проводящий элемент расположен между первой и второй монтажными платами таким образом, чтобы взаимно соединять соответственно отдельные выводы. Локальный участок каждой из монтажных плат выполнен ступенчатым для раздельного размещения электродных выводов. Локальный участок анизотропного проводящего элемента выполнен ступенчатым так, чтобы вступать в контакт с соответствующими ступенчатыми участками монтажной платы. Многослойная конструкция, состоящая из монтажных плат и анизотропного проводящего элемента, расположенного между монтажными платами, удерживается с помощью давления в направлении наслаивания. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 23 ил.
| Походная разборная печь для варки пищи и печения хлеба | 1920 |
|
SU11A1 |
| Топчак-трактор для канатной вспашки | 1923 |
|
SU2002A1 |
| Устройство для соединения печатных плат | 1985 |
|
SU1305899A1 |
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОИНТЕГРИРОВАННОЙ ГИБРИДНОЙ МИКРОСХЕМЫ | 1993 |
|
RU2065641C1 |
| РАДИОЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК | 1987 |
|
SU1588262A1 |
| Перекатываемый затвор для водоемов | 1922 |
|
SU2001A1 |
