Соединение электрических цепей печатных плат через элементы схемы устройства Российский патент 2024 года по МПК H05K1/11 H05K1/18 H05K3/30 

Изобретение относится к конструированию радиоэлектронной аппаратуры и может применяться при проектировании малогабаритных изделий, состоящих из двух и более печатных плат, требующих соединения электрических цепей между собой.

Известна многослойная и многофункциональная печатная плата (US 2002070835 A1, опубл. 11.12.2000), состоящая из нескольких печатных плат, каждая из которых имеет четыре или шесть слоев и включает одну обмотку. Один набор обмоток выполнен в виде катушки индуктивности, а второй набор обмоток выполнен в виде трансформатора. Печатные платы уложены со смещением таким образом, чтобы штыри, соединяющие один набор обмоток на печатной плате или печатных платах с главной печатной платой, не проникали в печатную плату или печатные платы, включая другой набор обмоток.

Недостатком данного устройства является необходимость использования для соединения печатных плат сторонних деталей (соединительных штырей, поз. 506, 507 и 515), не принимающих участие в работе устройства, что уменьшает надежность и увеличивает массогабаритные размеры изделия (площадь и объем).

Наиболее близким к предложенному решению является модуль для двустороннего монтажа компонентов на плате (RU 2033710 C1, опубл 20.04.1995), состоящий из двух многослойных керамических плат с односторонним монтажом, электрически соединенных между собой, обе платы устанавливаются на общее основание, выполненное со сквозными прорезями для электрического соединения плат и служащее одновременно теплоотводом, на его противоположных поверхностях зеркально одна относительно другой, причем каждая из плат имеет встроенный нагреватель устройство.

Недостатком данного устройства является использование для соединения сторонних деталей (общее основание, поз. 5), не принимающих участие в работе устройства, что уменьшает надежность и увеличивает массогабаритные размеры изделия (площадь и объем). Также данное техническое решение не предполагает двусторонний монтаж компонентов на керамическую плату (только односторонний монтаж).

Технический результат заключается в создании надежного, низкоомного и не приводящего к увеличению массы и габаритов конечного устройства соединения электрических цепей печатных плат (улучшения массогабаритных характеристик устройства) через элементы схемы устройства с возможностью двустороннего монтажа компонентов на печатную плату.

Соединение электрических цепей печатных плат через элементы схемы устройства, включающая в себя печатные платы и элементы соединения, отличающаяся тем, что соединение обеспечивается по меньшей мере между двумя печатными платами с установленными между ними элементами соединения, причем в качестве элементов соединения выступают smd-компоненты схемы с паяемой поверхностью на двух противоположных сторонах элемента.

При этом соединение элементов соединения с электрическими цепями печатных плат может осуществляется как при помощи пайки так и при помощи токопроводящего клея.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан пример соединения печатных плат с помощью элементов схемы устройства, в частности конденсаторов.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:

1 - печатная плата;

2 - элементы схемы (элементы соединения);

3 - открытые участки контактных площадок;

4 - переходные отверстия;

I - первая пара соединения печатных плат;

II - вторая пара соединения печатных плат;

N - n-ая пара соединения печатных плат.

Конструкция, изображенная на фиг. 1, представляет собой печатную плату 1, выполненную на стеклотекстолитовой, керамической или металлической основах на открытые участки контактных площадок 3 которой наносится паяльная паста, состав паяльной пасты может быть выбран абсолютно любой (например, Sn63Pb37 или SAC305), при условии выбора оптимального термопрофиля и среды оплавления. Паяльная паста наносится с помощью трафаретной печати или каплеструйно. Далее, на вскрытые от паяльной маски контактные площадки устанавливаются элементы схемы 2 устройства. В качестве элементов схемы могут выступать все smd-компоненты (surface mounted device, с англ. - устройство для поверхностного монтажа или поверхностно-монтируемые компоненты), которые имеют паяемую поверхность на двух противоположных сторонах тела (например ЧИП конденсаторы, ЧИП резисторы, ЧИП индуктивности и другие), связанные между собой электрически.

Установка элементов схемы 2 производится автоматизировано с помощью современной аппаратуры (например, автоматизированных установщиков компонентов поверхностного монтажа), допускается установка ручным способом. Данное решение предоставляет возможность монтажа компонентов с двух сторон. Далее на верхние площадки элементов схемы 2 устройства дозируется паяльная паста с помощью установки дозирования. Рассчитывается оптимальная доза и производится контроль повторяемости нанесенной дозы. Затем, так же с помощью автоматизированного установщика или ручным способом, устанавливается вторая печатная плата, которая имеет ответные открытые участки контактных площадок 3, вскрытие от паяльной маски и имеющие паяемое финишное покрытие, для организации паянного соединения. Допускается вместо паяного соединения использовать соединение при помощи токопроводящего клея (например, ТТК, ЭКТ-9С или ОТКз). Далее вся конструкция проходит этап оплавления, на котором открытые участки контактных площадок 3, оплавляются и обеспечивают надежное паянное соединение с печатными платами, тем самым соединяя электрические цепи между собой, образуя пару соединения печатных плат I. Данная процедура сборки может повторяться N-ое количество раз, в пределах технологических возможностей.

В статическом состоянии данное решение представляет собой жестко соединенные между собой печатные платы и элементы схемы устройства с помощью паяльной пасты. Данное соединение обеспечивает надежное соединение при механических воздействиях на данные участки. Надежность сопоставима с классическим паянным соединением компонента поверхностного монтажа с печатной платой. За счет малого допуска на изготовление медного рисунка печатной платы (порядка ±50 мкм) достигается точное позиционирование печатных плат 1 относительно друг друга, что позволяет использовать данное решение в задачах с требованиями повышенной точности.

В рабочем состоянии, данное решение обеспечивает надежное электрическое соединение между элементами схемы 2 устройства и соединяемыми печатными платами 1. Путь движения тока представляет собой движение через медные участи печатной платы 1 до элементов схемы 2 он же элемент соединения, далее ток протекает через элемент соединения 2. При прохождении через элемент соединения 2 сигнал может меняется, так как элемент может обладать определенными электрическими характеристиками, далее сигнал попадает через переходные отверстия 4 в печатной плате 1 к следующему элементу схемы или элементу соединения 2. Переходы могут осуществляться N-oe количество раз, в соответствии с количеством пар соединенных печатных плат 1 в зависимости от требований и поставленной задачи.

Примером использования соединения печатных плат через элементы схемы устройства служит его использование в преобразователях напряжения понижающего типа (далее - преобразователи). В частности, в преобразователях до 50 Вт применяются соединения печатных плат, состоящие из 3 пар печатных плат, соединенных между собой пайкой через конденсаторы.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструированию радиоэлектронной аппаратуры, и может применяться при проектировании малогабаритных изделий, состоящих из двух и более печатных плат, требующих соединения электрических цепей между собой. Технический результат заключается в создании надежного, низкоомного, с улучшенными массогабаритными характеристиками конечного устройства соединения электрических цепей печатных плат через элементы схемы устройства с возможностью двустороннего монтажа компонентов на печатную плату. Соединение электрических цепей печатных плат через элементы схемы устройства включает в себя печатные платы и элементы соединения. Соединение обеспечивается по меньшей мере между двумя печатными платами с установленными между ними элементами соединения. Причем в качестве элементов соединения выступают smd-компоненты схемы с паяемой поверхностью на двух противоположных сторонах элемента. При этом соединение элементов соединения с электрическими цепями печатных плат может осуществляться как при помощи пайки, так и при помощи токопроводящего клея. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Соединение электрических цепей печатных плат через элементы схемы устройства, включающее в себя печатные платы и элементы соединения, отличающееся тем, что соединение обеспечивается по меньшей мере между двумя печатными платами с установленными между ними элементами соединения, причем в качестве элементов соединения выступают smd-компоненты схемы устройства с паяемой поверхностью на двух противоположных сторонах элемента.

2. Соединение электрических цепей печатных плат через элементы схемы устройства по п. 1, отличающееся тем, что соединение элементов соединения с электрическими цепями печатных плат осуществляется при помощи токопроводящего клея.