ТКАНАЯ МОНТАЖНАЯ ПЛАТА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК H05K1/00 H05K1/14 H05K1/18 H05K3/30 

Тканая монтажная плата относится к изделиям для монтажа электронных компонентов и межсоединений выводов этих компонентов в соответствии с принципиальной схемой. Предложена тканая монтажная плата, содержащая основу (подложку) в виде пачки двух или более сеток с местами на внешних сторонах, для установки электронных компонентов любого типа, контактные площадки для соединения выводов электронных компонентов, межсоединения из микро- или нанопроволоки в изоляции или без нее, прошитые с одной стороны на другую между сетками с выпуском концов проводов.

Предложен способ изготовления, заключающийся в том, что прошивку, разводку и трассировку каждого проводника межсоединений выполняют с одной внешней стороны монтажной платы на другую сторону монтажной платы через одну ячейку каждой сетки сквозь все сетки по топологии «звезда». Предлагаемая монтажная плата относится к конструкциям и способам изготовления тканых межсоединений компонентов. Ближайшими аналогами тканой монтажной платы являются: многослойная печатная плата, гибкая печатная плата, гибко-жесткая печатная плата.

Известны и производятся в массовом объеме печатные платы с межслойными соединениями, представляющие собой пакеты двусторонних и/или односторонних печатных схем, проводящие элементы в разных слоях которых электрически соединены через отверстия с металлизированными стенками в части слоев или во всех слоях пакетов. Отверстия либо высверливают (недостатки: низкая производительность, износ сверл, большие контактные площадки из-за разброса позиционирования сверла), либо пробивают (недостатки: дорогая и изнашиваемая оснастка, ниже адгезия нанесенной металлизации), либо прошивают лазерным излучением (недостатки: дороговизна оборудования, низкая производительность, разброс позиционирования, трудность подбора режимов), либо вытравливают (недостаток: не все диэлектрические слои хорошо травятся, для разных слоев нужны разные травители, при большой толщине печатной платы велико подтравливание). Недостатком межслойного соединения, выполненного известными способами, является то, что при больших толщинах проводящих дорожек печатной платы, рассчитанных на большие токи, слой металлизации отверстия также должен быть значительным, что приведет (из-за недостаточной гибкости) к большим механическим напряжениям в уязвимой области соединения проводящей дорожки с металлизацией отверстия как при перепадах температур, так и при изгибах печатной платы, когда возникают значительные отрывающие моменты сил. Использование же при этом большого числа отверстий с меньшим сечением металлизации, рассчитанных на меньшие токи, уменьшает возможную плотность монтажа. Известны также тканые и проводниковые платы.

Целью предлагаемого изобретения является возможность изготовления основы (подложки) монтажной платы из любых известных материалов, сохраняющих форму (металлы, керамика, пластмасса, стекло и др.); выполнение межсоединений отрезками (микро, нано) проволоки из любого токопроводящего материала, межсоединений оптических выводов отрезками оптоволокон; обеспечение простоты и доступности изготовления; повышение плотности монтажа; повышение точности изготовления; повышение надежности и электропроводности межсоединений в платах.

Указанная цель достигается тем, что исключаются многие технологические операции, процессы, свойственные для печатной технологии, не требуются сверление и выполнение металлизации переходных отверстий, в случае использования сетки в качестве подложек возможен отказ от сверления отверстий, суммарное сечение проводников межсоединений выбирается в соответствии с расчетным током в конкретной цепи, подбором необходимого количества проводников. Соединение компонентов может выполняться любыми известными способами (сварка, пайка, накрутка, приклеивание и др.) Для выполнения предлагаемого межслойного электрического соединения предлагается следующий способ: подготовленные сетки собирают в пакет, поочередно совмещают нужные ячейки сеток и прошивают проводники с одной стороны на другую, обрезают провода с двух сторон, оставляя длину их концов в зависимости от типа соединения с компонентами, при необходимости пропитывают и прессуют прошитые слои, шлифуют, наносят маски, выполняют напыление, гальваническое осаждение контактных площадок на обеих поверхностях собранной подложки, готовые платы контролируют и направляют заказчику или производят монтаж компонентов.

Тканая монтажная плата (рис.1) содержит основу из двух и более сеток 1, места для установки компонентов 2, контактные площадки 3 с одной и другой стороны платы, ячейки сетки 4 для прошивки проводников 5, проводники 5, концы проводников 6 расположены с двух внешних сторон платы, отличается тем, что проводники 5 прошиваются в соответствующие совмещенные ячейки всех сеток для каждого межсоединения по топологии «звезда» то есть проводник проходит через соответствующую ячейку первой сетки с координатами Xa, Ya, далее проходит через ячейку следующей сетки с координатами Xb, Yb и наконец проходит через ячейку с координатами Xn, Yn последней сетки, другие проводники одноименных сетей (узлов) прошиты в свои ячейки с соответствующими координатами, для каждого узла используют только соседние ячейки и объединяют проводники в узле скручиванием, сваркой, пайкой или покрывают одной контактной площадкой для каждого узла. Концы проводников, которые присоединяют к выводам компонентов, выполняют произвольной длины или срезают заподлицо с поверхностью платы, шлифуют и используют в качестве контактной площадки. Для оптических межсоединений оптических компонентов в качестве проводников используют оптические волокна. Для повышения надежности и проводимости вместо одного проводника прошивают несколько проводников в отдельные отверстия, ячейки.

Электрические проводники межсоединений в платах с двумя сетками выполняют в лаковой или другой изоляции. При использовании проводников без изоляции в плату вводят дополнительные трассировочные сетки или пластины с трассировочными отверстиями для разводки и трассировки проводников по заданной топологии для исключения пересечений или для придания специальных свойств. Перед прошивкой каждого проводника совмещают ячейки, отверстия всех сеток. После прошивки всех проводников совмещают все слои по периметру. Плата может быть выполнена как односторонняя, так и двухсторонняя с произвольным расположением компонентов и узлов или в соответствии с требованиями электромагнитной совместимости, тепловыми и другими требованиями. Плата может быть выполнена как многослойная в виде книжной конструкции, свернутой в рулон, в виде объемного модуля.

Изобретение относится к изделиям для монтажа электронных компонентов и межсоединений выводов этих компонентов в соответствии с принципиальной схемой. Технический результат - изготовление подложки монтажной платы, обеспечивающей повышение плотности монтажа, точности и простоты изоготовления. Достигается тем, что в тканой монтажной плате, содержащей подложку в виде пачки двух или более сеток с местами для установки электронных компонентов любого типа на внешних поверхностях платы, на поверхностях платы расположены контактные площадки или концы проводов для присоединения к выводам электронных компонентов. Концы проводов для межсоединений с одной стороны платы присоединяются к выводам компонентов или контактным площадкам, другие концы проводов для межсоединений с другой стороны платы соединяются между собой в узлы сетей. Предложен способ изготовления, заключающийся в том, что прошивка, разводка и трассировка каждого отрезка провода для межсоединений выполняются с одной внешней стороны монтажной платы на другую сторону монтажной платы через соответствующую ячейку каждой сетки сквозь все сетки по топологии «звезда». 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Тканая монтажная плата, содержащая подложку в виде пачки сеток, места на внешней поверхности платы для установки компонентов, контактные площадки, провода, образующие межслойные электрические соединения с концами для присоединения к выводам компонентов, расположенными с двух сторон платы, отличающаяся тем, что содержит между внешними сетками сетки, предназначенные для трассировки и разводки проводов и изоляции слоев, на одной внешней стороне платы находятся узлы электрических сетей, на другой внешней стороне платы находятся контактные площадки для выводов компонентов, провода для каждого межсоединения прошиты с одной внешней стороны на другую внешнюю сторону платы через одну ячейку каждой сетки сквозь все сетки по топологии звезда, другие провода узлов одноименных сетей принципиальной схемы прошиты в другие ячейки, ячейки узлов сетей на внешних сетках располагаются рядом и объединяются одной контактной площадкой для каждого узла или контакта вывода монтируемого компонента.

2. Тканая монтажная плата по п. 1, отличающаяся тем, что выполнена как двухсторонняя.

3. Способ изготовления тканой монтажной платы по п. 1, заключающийся в том, что перед прошивкой всех проводов линейные размеры ячеек сеток увеличивают, провода заданной длины для межслойных электрических соединений прошивают по правилам трассировки по топологии звезда в соответствующие заранее совмещенные ячейки сеток, после окончания прошивки линейные размеры ячеек сеток сдвигают до проектных линейных размеров готовой платы.