ГИБКИЙ ПЕЧАТНЫЙ КАБЕЛЬ С ЛАКОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ Российский патент 2016 года по МПК H05K1/11 H05K3/28 

Изобретение относится к печатным платам, а именно к частному случаю гибких печатных плат - гибким печатным кабелям.

В настоящее время существует множество технологий изготовления гибких печатных плат и гибких печатных кабелей. Но все их можно разделить на два направления, определяющих процесс формообразования печатного проводника: вытравливание печатных проводников из металлической фольги или выращивание проводников, например напылением или осаждением из электролитов. Это, соответственно, субтрактивные и аддитивные методы.

При изготовлении гибких печатных кабелей, работающих при динамических нагрузках, предпочтение отдается субтрактивным методам, т.к. печатные проводники, изготовленные из медной фольги, имеют большую прочность и лучшую эластичность при изгибах, чем проводники из осажденной меди, склонные к образованию в них микротрещин.

Таким образом, наиболее широко применяемые технологии изготовления гибких печатных плат и гибких печатных кабелей это - субтрактивные способы, основанные на химическом стравливании меди, при этом на фольгированный диэлектрик со стороны фольги наносится маска, соответствующая топологии плат или кабелей, защищающая печатные проводники в процессе травления.

В результате субтрактивных методов изготовления сечение печатных проводников получается трапециевидным (см., например, Гаврюшин Н.Н. обзорная статья «Методы изготовления гибких печатных плат и кабелей», журнал «Зарубежная электроника» № 5, 1985 год, стр. 51-63). Изолируются такие печатные проводники покрывными пленками. Существенным недостатком печатных проводников с трапециевидным сечением, изготовленных методами химического травления, является наличие у них выраженных продольных ребер со стороны формообразования на границе маски и растворения меди в межпроводниковом зазоре. Это не позволяет в потенциально нагруженных гибких печатных кабелях применить для защиты печатных проводников тонкую лаковую изоляцию, с требуемыми характеристиками механической и электрической прочности, а также эластичности для создания подвижных электросоединений.

Лаки для изолирования содержат небольшой процент сухого остатка и обладают высоким поверхностным натяжением, что приводит к утонению слоя лака на гранях и тем самым к снижению электрической прочности на ребрах. Кроме того, на острых элементах токопроводящих деталей увеличивается напряженность электрического поля (эффект «святого Эльма»), что предъявляет дополнительные требования к электрической прочности изоляции на продольных ребрах печатных проводников.

Наиболее близкими к предлагаемому изобретению, принятыми авторами за прототип, являются гибкие печатные кабели (ГПК) по ГОСТ 23752 «ПЛАТЫ ПЕЧАТНЫЕ. Общие технические условия», включающие гибкую изоляционную подложку и расположенный на ней хотя бы один печатный проводник.

В соответствии с ГОСТом ГПК должны выдерживать только 150 циклов перегибов (п. 2.1.5) с радиусом изгиба 3 мм на угол изгиба 90° в обе стороны (п. 4.2.5).

Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) являлось создание гибкого печатного кабеля для электрической коммутации печатных плат внутри блоков с целью уменьшения их габаритов, реализации конструкции «книжного монтажа» печатных плат при разработке устройств, требующих неоднократного «перелистывания» печатных плат для настройки и подгонки параметров некоторых навесных элементов, а также повышения технологичности сборочных работ.

Общими признаками с предлагаемым авторами гибким печатным кабелем с лаковой изоляцией является наличие гибкой изоляционной подложки и расположенный на ней хотя бы один печатный проводник, изолированный лаком.

В отличие от прототипа в предлагаемой конструкции гибкого печатного кабеля с лаковой изоляцией продольные ребра печатного проводника, противолежащие подложке, выполнены скругленными.

В частных случаях, т.е. в конкретных формах исполнения изобретение характеризуется следующими признаками:

- радиус скругления продольных ребер выбирают не менее толщины печатного проводника;

- межпроводниковый зазор выбирают не менее удвоенной толщины печатного проводника.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатам.

Указанные признаки, отличительные от прототипа, и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения является создание гибкого печатного кабеля с лаковой изоляцией для подвижных электрических цепей с равномерной электрической прочностью изоляции со стороны формообразования печатных проводников при динамических изгибах и высоких напряжениях.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном гибком печатном кабеле с лаковой изоляцией, содержащем гибкую изоляционную подложку и расположенный на ней хотя бы один печатный проводник, изолированный лаком, особенность заключается в том, что продольные ребра печатного проводника, противолежащие подложке, выполнены скругленными.

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяет, в частности, за счет округления продольных ребер, противолежащих подложке, сформировать лаковую пленку равномерной толщины и электрической прочности на всей поверхности печатных проводников, включая скругленные ребра на боковых поверхностях.

Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах исполнения, позволяют, в частности, за счет того, что:

- радиус скругления продольных ребер, противолежащих подложке, выбирают не меньше толщины печатного проводника. Это позволяет выполнить плавный переход лаковой пленки с печатного проводника на подложку, что обеспечивает равномерную электрическую и механическую прочности изоляции, без утонения ее лакового слоя;

- межпроводниковый зазор выбирают не менее удвоенной толщины печатного проводника, что позволяет исключить происходящее, вследствие капиллярного эффекта, затекание изоляционного лака в промежуток между печатными проводниками, сохранить толщину изолирующего лака в межпроводниковом зазоре, тем самым обеспечить высокую эластичность печатного кабеля при динамических нагрузках.

Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствий изобретения критерию «новизны».

Сущность изобретения заключается в том, что гибкий печатный кабель с лаковой изоляцией, включающий гибкую изоляционную подложку и расположенный на ней хотя бы один печатный проводник, изолированный лаком, в отличие от прототипа, согласно изобретению продольные ребра печатного проводника, противолежащие подложке, выполнены скругленными.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображено поперечное сечение предлагаемой конструкции гибкого печатного кабеля с лаковой изоляцией.

Гибкий печатный кабель с лаковой изоляцией содержит изоляционную подложку 1, на которой размещены печатные проводники 2 со скругленными ребрами 3 со стороны их формообразования и изолированные лаковой изоляцией 4 со стороны, противолежащей изоляционной подложке 1.

Благодаря скругленной форме ребер 3 печатного проводника 2, противолежащих подложке 1, лаковая изоляция 4 имеет равномерную толщину на печатных проводниках 2 со стороны их формообразования и всей поверхности печатного кабеля.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Устройством осуществляется электромонтаж подвижного прибора с неподвижной электрорадиоаппаратурой. При движении прибора печатный проводник 2 на изоляционной подложке 1 и изолированный лаком 4 начинает изгибаться. При этом на скругленных ребрах 3 не формируются выраженные участки внутренних напряжений в лаковой изоляции 4, отличные от напряжений на всей поверхности печатного кабеля.

Выполнение устройства в соответствии с изобретением позволяет получить конструкцию гибких печатных кабелей с лаковой изоляцией равномерной толщины, как на поверхности печатных проводников, так и на их ребрах и боковых сторонах, а также на подложке в межпроводниковых зазорах, и, следовательно, с равномерной электрической и механической прочностью изоляции не только со стороны подложки, но и со стороны формообразования печатных проводников.

Скругление ребер печатных проводников позволяет довольно просто технологически регулировать толщину наносимой лаковой изоляции, таким образом, уровняв электрическую прочность и механические свойства подложки и изоляции не только между собой, но и на продольных ребрах печатного проводника.

Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов гибкого печатного кабеля с лаковой изоляцией, выполненных в соответствии с изобретением. Так опытные образцы печатных кабелей выдержали испытания на изгиб с «нелимитированным» радиусом, т.е. их можно складывать как лист бумаги без облома печатных проводников и без снижения сопротивления изоляции даже при измерении относительно искусственного электрода - воды. А при испытаниях на многократный изгиб с радиусом 15 мм они выдержали более миллиона изгибов на угол 90°.

Изобретение может быть использовано при разработке различных устройств для электрического соединения электрорадиоаппаратуры, содержащей подвижные электрические цепи.

Особенно эффективно применение печатного кабеля данной конструкции в подвижных и динамически нагруженных электрических соединениях.

Намечено серийное производство печатных кабелей по заказам потребителей.

Изобретение относится к печатным кабелям, а именно к гибким печатным кабелям и может быть использовано при разработке устройств, содержащих подвижные элементы. Технический результат - создание гибкого печатного кабеля с лаковой изоляцией для подвижных электрических цепей с равномерной электрической прочностью изоляции со стороны формообразования печатных проводников при динамических изгибах и высоких напряжениях. Достигается тем, что гибкий печатный кабель с лаковой изоляцией содержит гибкую изоляционную подложку и расположенный на ней хотя бы один печатный проводник, изолированный лаком. Продольные ребра печатного проводника, противолежащие подложке, выполнены скругленными. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Гибкий печатный кабель с лаковой изоляцией, включающий гибкую изоляционную подложку и расположенный на ней хотя бы один печатный проводник, изолированный лаком, отличающийся тем, что продольные ребра печатного проводника, противолежащие подложке, выполнены скругленными, при этом радиус скругления выбирают не менее толщины печатного проводника.

2. Гибкий печатный кабель с лаковой изоляцией по п. 1, отличающийся тем, что межпроводниковый зазор выбирают не менее удвоенной толщины печатного проводника.