Тканая электрическая коммутационная матрица и способ ее изготовления Советский патент 1982 года по МПК H05K3/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для коммутации электрических сигналов и связей как внутри, так и между электронными блоками.

Известны тканые электрические коммутационные матрицы, выполненные путем переплетения проводников и изоляционных нитей. Нить диэлектрика способна выдержать температуру пайки контактные и схемные соединения получают, пропуская матрицу че.рез паяльное устройство Г13.

Недостатком этих матриц является наличие микропор при максимальной плотности ткани, которые при работе во влажной среде приводят к закорачиванию проводников схемы.

Наиболее близкой к предлагаемой является матрица, которая выполнена из неизолированных проводников, расположенных в двух плоскостях и разделенных изоляционными нитями, с контактными узлами в виде переплетения проводников верхнего и нижнего слоев с образованием структур типа ткани.

Вне контактных узлов проводники расположены в двух плоскостях с переходом из одной плоскости в другую

через определенный линейный интервал, при этом параллельные проводники, предназначенные для образования двух рядом расположенных контактных узлов, размещены со сдвигом друг относительно друга на половину линейного интервала 2.

Способ изготовления тканой электрической матрицы предусматривает

10 изготовление ее на ткацком оборудовании путем переплетения продольных проводников и изоляционных нитей (основа) с Такими же нитями и проводниками поперечных нитей (уток). Про15водники , расположенные в продольном и поперечном направлениях, скручивают с сопроводительными нитями, а затем эти нити выплавляют или вытравливают. При этом изоляционные нити

20 более стойки термически или химическим, например стекловолокно, чем сопроводительные нити (капрон, шелк).

Недостатками известной матрицы являются наличие в изоляционном поле

25 микропор, и кроме того, сам способ изготовления матридь с последук)щим выплавлением или вытравливанием сопроводительных нитей требует еще дополнительных операций по индивидуаль30ной зачистке контактных точек под пропайку И; контактных выводов под последующий монтаж от окисных пленок после вытравливания или выплавл ния , а поэтому малоэффективен и непроизводителен, причем в основном при производстве тканых матриц импользуются неизолированные провод ники от 0,1 мм и выше, которые, исходя из условий прочности при их введении в структуру матриц на тка ком станке, скрутки с сопроводитель ными нитями не требуют. Для. устранения возможности проникновения влаги в структуру перепIлетения тканых матриц в известном способе их производства предусмотре на операд-ия - химическая обработка (пропитка, компаундирование, напыле ние в электростатическом поле полимерных порошковых материалов с последующим оплавлением и охлаждением др.), позволяющая защитить коммутационное поле матрицы от внешних кли матических воздействий или агрессив ных сред и придающая матрице определенные физико-механические свойст ва (гибкость, жесткость, эластичнос и т.д.).Однако повышенная степень вредности производства и необходимость специального химического обор дования в конечном итоге являетсй большим недостатком способа производства тканых матриц для замены объемного и печатного монтажа на тканый. Цель изобретения - повышение качества и технологичности изготовления матрицы. Поставленная цель достигается тем, что тканая электрическая комглутационная матрица, содержащая переплетение проводников и изо яционных нитей и контактные узлы, снабжена фиксирующими термостойкими нитями и монолитными участками в виде слоев или отдельных площадок, образованными из термопластичных изоляционных нитей, входящих в перецление. Причем в способе изготовления ук занной матрицы, заключающемся в пер летении расположенных в двух взаимн перпендикулярных направлениях проводников и изоляционных нитей, обра зующих структуру типа ткани, при переплетении в структуру ткани вводя термопластичные нити с последую К(и4| расплавлением их и охлаждением. На фнг.1 приведена структура переплетений предлагаемой тканой матр цы с введенными в ее средний слой термопластическими нитями, получаем в процессе TKa4ecTBaf на фиг.2 структура переплетений тканой матри цы с введенными в ее средний слой термопластичными нитями после их оп лавления и охлаждения; на фиг.3 общий вид тканой матрицы, содержаще средний слой из термопластичных нитей, выходящих на наружную поверхность площадками; на фиг.4 -структура переплетений тканой матрицы с введенными в ее средний слой термопластичными нитями после их оплавления и охлаждения (продольный разрез тканой матрицы по основе - вариант структуры с термостойкими нитями только по утку или основе в среднем слое); на фиг.5 - структура переплетений тканой матрицы с введенными в ее средний слой термопластичными нитями , образующими на ее поверхности отдельные площадки для крепления схемных элементов, например, приклеиванием. Матрица после оплавления, нитей и охлаждения} на фиг.б - общий вид тканой матрицы с введенными в ее средний слой термопластичными нитями, образующими на ее поверхности замкнутые окна из термостойких нитей. Тканая электрическая коммутационная матрица содержит переплетение термостойких изоляционных нитей 1 и 2, монолитные участки в виде слоев или отдельных площадок, образованных из термопластичных изоляционных нитей 3 и 4, проходящих по утке и основе, проводников 5 и 6, выведенных на внешние стороны матрицы для присоединения схемных элементов или образующих контактные узлы 7. Для фиксации проводников 5 и б от смещения между слоями служат фиксирующие термостойкие изоляционные нити 8. Внешние слои, образованные из переплетения термостойких изоляционных нитей 1 и 2 (стеклонить, аремид, полифен и др.), служат для защиты структуры матрицы от теплового воздействия при пайке высокотемпературными припоями или сварке контактных узлов 7. . Термопластичные нити 3 и 4 (полиамид, полистирол, полиэфир, лавсан, капрон и др.) образуют внутренний слой, который выполняется полотняным переплетением с максимальной плотностью,, и имеет толщину, необходимую для создания при оплавлении монолитного слоя необходимого . сечения. Фиксирующие нити 8 более упруги, чем нити 1 и 2, имеют большее усилие натякения и при оплавлении нитей 3 и 4 сближают внешние слои и вдавливают проводники 5 и 6 во внутренний слой. КомбШ1ации переплетений термостойких нитей 1 и 2 и термопластичных нитей 3 и 4 между со.бой и с проводниками 5 и 6, а также переходы их из одного слоя в другой (смена ) по сечению пловдади и периферии матрицы различны и после оплавления образуют различные конструктивные варианты исполнения ее наружных поверхностей иконструкции по сечению. Пример. Для большей жесткости матрицы внутренний слой (фиг.4) по утоку введены термостойкие нити, которые, переплетаясь с фиксирующими нитями 8, образуют пространственную арматуру, вокруг которой происходит оплавление термо пластичных нитей 3 и 4. Термопластичные нити 3 и 4, вы ходя из внутреннего слоя, образуют внешние слои на наружной поверхности матрицы после оплавления площадки 9, предназначенные для крепления схемных элементов 10, например гфиклеиванием или, наоборот, нити 1 и 2 (фиг .6) образуют термостойкие площадки 11 для подсоединения к схемным элементам и распайки кон тактных узлов 7. Термопластичные нити .3 и 4 образуют основной монолитный слой матрицы и пло1чадки 9 с двух ее сторон для механического крепления схемных элементов, напри мер с помощью винтовых соединений. Тканая матрица имеет по периферии замкнутую площадку 9 из термопластичных нитей 3 и 4 с отверстия ми для крепления матрицы, а термостойкие нити 1 и 2 образуют с двух сторон матрицы термостойкие поля. Введение в матрицу.термопластичных нитей, образующих после оплавле ния монолитную структуру, возможность различного конструктивного и геометрического оформления наружных поверхностей путем комбинирования переплетениями и сменой слоев, кром того, сочетания различных исходных материалов терьюстойких и термоплас тичных нитей в структуре матрицы дают возмохность ее изготовления с различными свойствами по физико-механическим кли 1атическим и .химическим параметрам, т.е. матрица практически отвечает любым условиям эксплуатэдии и конструктивным требованиям. Изготовление тканой электрической коммутационной матрицы производится в следукядей технологической последовательности: выработка на ткацком автомате, упрочнение контактных узлов (пропайка или сварка), термическая обработка (оплавление термопластических нитей), ох лаждение (кристаллизация или стабилизация) . Далее идут операции ф мования контактных выводов и геометрии тканой матрицы, монтаж и Матрица вырабатывается на много челночном ткацком автомате двухчелночном и более) в виде непрерывной енты. Автомат заправляется по утку и основе неизолированными Г1роводниками 5 и 6 термостойки.чи 1 и 2 и термопластическими 3 и 4 нитями, причем управление нитями и проводниками основы в зависимости от конструктивного оформления матрицы (структуры и топологии осуществляется ремизками или жаккардовой машиной. После ткацкого автомата матричная лента проходит на участок пайки, где пропайкой, волной припоя, точечной сваркой или др. известными способами производится упрочнение Контактных узлов, т.е. получение Монолитного -электрического узла в механическом соединении проводников 5 и 6, выполненном на ткацом автомате. Затем лента матрицы поступает на участок термообработки, где подвергается тепловой обработке при температуре, равной температуре плавления термопластичных нитей 3 и 4 в течение промежутка вре-мени, достаточного для их оплавления или доведения до пластического состояния для матриц, проходящих объемное формование. В зоне оплавления матричная лента движется между калибрующими роликами, имеющими . прорези для пропуска петель или контактных выводов проводников 5 и б над электронагревателями, через которые продувается воздух или инертный газ. Состав теплоносителя зависит от исходного материала термопластических нитей и от его окисляемос ти. Теплоноситель, проникая через опоры слоев матрицы, получающиеся в процессе ткачества, оплавляет термопластичные нити 3 и 4 или приводит их в пластическое состояние. Оплавленные нити образуют в структуре матрицы или на ее поверхности монолитный слой или отдельные площадки 9, при этом объем, занимаемый нитями 3 и 4, уменьшается и внешние слои приближаются друг к другу за счет стягивающего усилия фиксирующие нитей 8 и прижимных роликов. В случае объемного формования матрицы последняя поступает в зону оплавления на пуансонах (скелетных, решетчатых, пружинных и др.). По окончании процесса оплавления термопластичных нитей непрерывная матричная лента поступает на установку охлаждения, где производится отверждение и стабилизация конструктивной геометрии и структуры матрицы с образованием монолитного слоя по ее площади на отдельных площадках или в зонах прохождения проводников. Охлаждение матричной ленты производится за счет ее перемещения ПО плоскости резервуара с охлаждающей жидкостью и подачи сжатого воздуха в зону- охлаждения, с целью отбора паров влаги для предотвращения их конденсации. После охлаждения матричная лента поступает на последующие операции формования выводов, маркировки монтажа, контроля, разрезки и т.д. Последовательность выполнения операций предлагаемого способапосле выработки матрицы на ткацком авт мате (вначале упрочнение контактных узлов, а потом оплавление термоплас тичных нитей или наоборот) зависит от соотношения температур упрочнени или оплавления. Так, при температуре управления, большей температуры оплавления, операция упрочнения следует .после выработки. Притемпературе упрочнения, меньшей температуры оплавления, операция упрочнения следует после охлаждения. При температурах упрочнения и оплавления, равных или близких по величине друг к другу, операция упрочнения следует после операции охлаждения. Применение предлагаемого способа упрощает производственный процесс за счет сокращения числа технологических переходов и исключения операции химической обработки и повышения качества матрицы. Формула изобретения 1.Тканая электрическая коммутационная матрица, содержащая переплетение проводников и изоляционных нитей и контактные узлы, о т л и ч а ю щ а я. с я тем, что, с целью повышения качества и технологичности ее изготовления, она снабжена фиксирующими термостойкими изоляционными нитями и монолитными участками в виде слоев или отдельных площадок, образованными из термопластичных изоляционных нитей, входящих в переплетение. 2.Способ изготовления тканой электрической кол1мутационной матрицы, по П.1, заключающийся в переплетении расположенных в двух взаимно перпендикулярных направлениях проводников и изоляционных нитей, образующих структуру типа ткани, отличающийся тем, что при переплетении в структуру ткани вводят термопластичные нити- с последующим расплавлением их и охлаждением. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3378629, кл. 174-117, 1968. 2.Заявка ФРГ P 1959936, кл. Н 05 К 13/00, 1972 (прототип).

0ifz.ff