Печатная плата с массивным компонентом

Полезная модель относится к методам производства радиоэлектронных устройств, содержащих в своем составе массивные компоненты, например, электромеханические реле.
В современных радиоэлектронных устройствах различные компоненты имеют широкий диапазон массогабаритных характеристик. Типичным примером будет разница между SMD резистором и электромеханическим реле, однако требования к миниатюрности устройств накладывают серьезные ограничения на использование громоздких компонентов. Для устройств защиты транспортных средств (ТС) от угона миниатюризация устройств блокирования работы двигателя (блокирования движения) является критически важной, т.к. современные тенденции защиты от угона подразумевают установку устройств блокировки внутрь жгута проводки ТС. Именно в этот момент и проявляются недостатки, связанные с габаритами электромеханических реле. Для минимизации толщины устройства широко применяется метод установки реле в разрыв печатной платы (ПП), однако данный метод в его современной реализации имеет два существенных недостатка: высокая трудоемкость и низкая надежность. Высокая трудоемкость получается за счет применения ручной работы.
Широко применяемое в настоящее время соединение печатной платы с массивным компонентом, например, электромеханическим реле, демонстрирует схема на фиг. 1 [1]. Реле 2 устанавливается в торец печатной платы 1, и, поскольку толщина платы 1 меньше расстояния между контактами 3 реле, половину контактов 3 приходится подсоединять к плате 1 с помощью перемычек 4, что крайне тяжело автоматизировать, в связи с чем пайка осуществляется самым дорогим способом - вручную.
Второй недостаток, низкая надежность, вытекает из того, что реле, обладая значительной массой, оказывается закреплено консольно. Такое закрепление приводит к созданию изламывающей нагрузки на контакты, значительно превышающей заложенную конструкторами реле, т.к. подобный способ установки для них не предусмотрен. Особенно это важно для автомобильного применения, так как в ТС присутствуют значительные вибрации.
Наиболее близкой к предложенной является печатная плата, в которой компоненты (микросхемы) встроены в сквозные отверстия, выполненные в пластине платы, при этом микросхемы приклеивают к липкой ленте, приклеенной к пластине с нижней стороны, затем заливают отверстие эпоксидной смолой для закрепления микросхемы в отверстие и снимают липкую ленту. Электрический контакт выводов компонента с проводящим рисунком печатной платы осуществляют путем наращивания проводящего материала на контактных выводах микросхемы без пайки с использованием технологии печатных плат (RU 2297736 С2, опуб. 20.04.2007) [2].
Недостатком известной печатной платы [2] является необходимость проведения сложных работ для установки компонента, в частности, заливка компаундом и создание токопроводящего слоя. Также стоит отметить, что техническое решение [2] разработано для бескорпусных микросхем.
Задачей полезной модели является миниатюризация устройств, содержащих в своем составе компоненты с относительно высокими массогабаритными показателями.
Технический результат полезной модели заключается в обеспечении возможности простой (без применения сложных технологических процессов) установки компонентов без ухудшения надежности электрического контакта при уменьшении высоты собранной печатной платы на толщину этой платы.
Технический результат достигается печатной платой, включающей пластину с проводящим рисунком на ее поверхности и встроенный компонент, размещенный в сквозном отверстии, выполненном в пластине, и соединенный своими выводами с проводящим рисунком, в которой выводы встроенного компонента выполнены в виде ножек, загнутых по разные стороны компонента таким образом, что их концы расположены вплотную к боковым поверхностям компонента и опираются своими торцами на поверхность пластины.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана схема известной печатной платы [1].
На фиг. 2 показан встраиваемый компонент с ножками.
На фиг. 3 - то же, с загнутыми ножками.
На фиг. 4 - печатная плата с встроенным компонентом, вид сбоку.
На фиг. 5 - то же, вид сверху.
Печатная плата включает пластину 5 с проводящим рисунком на ее поверхности. В отверстии 6 пластины 5 размещен массивный встроенный компонент 7, например, электромеханическое реле. Контакты компонента 7 имеют форму ножек 8.
При встраивании компонента 7 на предварительном этапе осуществляется формовка ножек 8, которая не требует специального кондуктора и сколько-нибудь высокой квалификации работника. Для формовки достаточно нажатием на корпус компонента 7 (например, реле) подогнуть ножки 8 к нему вплотную к боковой поверхности с каждой стороны. Корпус компонента 7 служит естественным ограничителем. После формовки компонент 7 устанавливается на плату в отверстие 6. Выступающие ножки 8 служат ограничителем, не позволяя компоненту 7 провалиться. Таким образом, достигается высокая повторяемость процесса, не имеющая критической зависимости от квалификации работника. Пайка ножек 8 к проводящему рисунку платы при таком методе установки возможна не только вручную, но и волной или путем оплавления паяльной пасты в печи, что, в совокупности, значительно удешевляет сборку устройств. Формовка контактов компонента 7 в обратную сторону позволяет добиться высокой механической прочности за счет того, что в этом положении, будучи припаянными, контакты (ножки 8) не имеют возможность изгибаться из-за своей геометрии. Таким образом, от горизонтального сдвига компонент 7 защищен пластиной 5 печатной платы, а сдвигу по вертикали препятствует изгиб ножек 8. Установка же без изгиба ножек будет приводить к тому, что при эксплуатации устройства в нежестком корпусе, например, в термоусадочной трубке, ножки 8 могут быть отломаны из-за возможностей компонента перемещаться по вертикальной оси.
По сравнению с [2] предложенная полезная модель имеет следующие преимущества: возможность установки корпусных компонентов с толщиной, превышающей толщину печатной платы; более простая технология монтажа, не требующая химических процессов (заливка компаундом, электрохимическое наращивание токопроводящего слоя).
Предлагаемое устройство может быть изготовлено на практике при имеющемся уровне развития техники. Более того, заявителем изготовлены и апробированы различные варианты устройства, в частности «Реле блокировки Implant 1А (2x3)».
Изготовленное устройство подтвердило все заявленные преимущества: уменьшение толщины устройства, высокую производительность при сборке и высокую механическую надежность.