ПАЯНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
SOLDERED JOINT OF PRINTED CIRCUIT BOARDS

Техническое решение относится области радиоэлектроники, а именно к изготовлению неразъемных соединений, в частности к паяным соединениям гибких печатных плат с жесткими печатными платами для обеспечения надежных и качественных паяных соединений, и может быть использовано в любой аппаратуре, содержащей гибкие печатные платы.
Известно техническое решение (журнал «Компоненты и технологии» 2008 г., №6, А.Медведев, А.Сержантов, Г.Мылов, П.Семенов «Конструирование гибких и гибко-жестких печатных плат», рис.22), в котором конструкция гибкой печатной платы с полиимидным основанием выполнена с С-образным изгибом. Недостатки: отсутствие изгиба паяного соединения снижает его качество и надежность.
Наиболее близким по технической сущности решением (прототипом) является контактный узел (Патент РФ №2134498; Н05К 1/11, опубл. 1999.08.10), в котором содержатся, по крайней мере, два металлизированных контакта, связанных с токоведущими дорожками, размещенными на поверхностях коммутационных слоев, выполненных на основе из диэлектрического материала, совмещенных друг с другом и соединенных между собой электрически и механически при помощи электропроводящего связующего материала, где один из металлизированных контактов выполнен в виде металлизированной контактной площадки, второй контакт выполнен в виде металлизированного отверстия в слое диэлектрического материала. Недостатки прототипа: наличие металлизированных отверстий, расположенных с шагом 0,5 мм, которые используются в качестве контакта в слое диэлектрического материала, а также наличие узкого зазора между контактами отрицательно влияют на качество и надежность паяного соединения.
Техническим результатом заявленного изобретения является создание качественного и надежного паяного соединения гибкой печатной платы с жесткой печатной платой без удаления диэлектрического материала в зоне пайки.
Технический результат достигается тем, что паяное соединение гибкой печатной платы с жесткой печатной платой в виде контактного узла, содержащее, по крайней мере, два металлизированных контакта, связанных с токоведущими дорожками, размещенными на поверхностях коммутационных слоев, выполненных на основе из диэлектрического материала, совмещенных друг с другом и соединенных между собой электрически и механически электропроводящим связующим материалом, отличается тем, что металлизированные контакты гибкой печатной платы выполнены, по меньшей мере, с одним изгибом, плоская поверхность и изгиб образуют электрический контакт с жесткой печатной платой с формированием со стороны изгиба галтели из электропроводящего связующего материала.
Причем металлизированный контакт гибкой печатной платы выполнен с С-образным и L-образным изгибами.
Причем металлизированный контакт гибкой печатной платы выполнен с С-образным и Ω-образным изгибами.
Причем металлизированный контакт гибкой печатной платы выполнен с С-образным изгибом под углом к жесткой печатной плате со сформированными с двух его сторон галтелями.
Сущность изобретения, его реализуемость и возможность промышленного применения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 - паяное соединение гибкой печатной платы с С-образным изгибом с жесткой печатной платой (гибкая печатная плата параллельна жесткой печатной плате);
на фиг.2 - паяное соединение гибкой печатной платы с С-образным и L-образным изгибами с жесткой печатной платой;
на фиг.3 - паяное соединение гибкой печатной платы с С-образным и Ω-образным изгибами с жесткой печатной платой;
на фиг.4 - паяное соединение гибкой печатной платы с С-образным изгибом с жесткой печатной платой (гибкая печатная плата расположена под углом к гибкой печатной плате).
на фиг.5 - жало паяльника в изометрии.
Заявленное техническое решение содержит следующие элементы:
1 - гибкая печатная плата;
2 - жесткая печатная плата;
3 - металлизированный контакт (контактная площадка гибкой печатной платы);
4 - металлизированный контакт (контактная площадка жесткой печатной платы);
5 - токоведущие дорожки;
6 - коммутационный слой
7 - диэлектрический материал;
8 - припой;
9 - С-образный изгиб;
10 - пространство между металлизированными контактами;
11 - галтель;
12 - торец С-образного изгиба;
13 - торец L-образного изгиба вывода;
14 - L-образный изгиб;
15 - торец Ω-образного изгиба;
16 - Ω-образный изгиб;
17 - плоские стороны С-образного изгиба;
18 - жало паяльника;
19 - клин паяльника;
20 - сопрягаемая поверхность клина жала паяльника;
21 - канал жала паяльника.
Паяное соединение гибкой печатной платы 1 (фиг.1) с жесткой печатной платой 2 в виде контактного узла содержит два металлизированных контакта 3, 4, которые связаны с токоведущими дорожками 5, размещенными на поверхностях коммутационных слоев 6. Коммутационные слои 6 выполнены на основе из диэлектрического материала 7. Металлизированные контакты 3, 4 совмещены друг с другом и соединены между собой электрически и механически при помощи электропроводящего связующего материала, например припоя 8. Металлизированный контакт 3 выполнен в виде плоской металлизированной контактной площадки, расположенной на жесткой печатной плате 2. Металлизированный контакт 4 выполнен в виде металлизированной контактной площадки, сформированной на гибкой печатной плате 1.
Гибкая печатая плата 1 выполнена с С-образным изгибом 9. На торце 12 (фиг.1) гибкой печатной платы 1 со стороны С-образного изгиба 9 (фиг.1) сформирована галтель 11, например, при помощи припоя 8, который заполняет пространство 10 между металлизированными контактами 3, 4.
На торцах 12, 13 (фиг.2) гибкой печатной платы 1 со стороны С-образного 9 и L-образного 14 изгибов сформированы галтели 11 при помощи припоя 8, который заполняет пространство между контактами 3, 4.
На торцах 12, 15 (фиг.3) гибкой печатной платы 1 со стороны С-образного 9 изгиба Ω-образного изгиба 16 сформированы галтели 11 при помощи припоя 8, который заполняет пространство между контактами 3, 4.
На торцах 12 (фиг.4) гибкой печатной платы 1 с двух плоских сторон 17 С-образного изгиба образованы галтели 11 при помощи припоя 7, который заполняет пространство между контактами 3, 4.
Жало 18 паяльника (фиг.3) выполнено в виде клина 19, который повторяет конфигурацию поверхностей сопрягаемых контактных площадок 3, 4 (фиг.1) зоны формирования паяного соединения. Каждая сопрягаемая поверхность 20 (фиг.3) клина снабжена, по меньшей мере, одним каналом 21. При этом ширина клина 19 должна быть не более шага контактных площадок 3, 4 (фиг.1).
В процессе пайки гибкой 1 и жесткой 2 печатных плат было выявлено, что поверхностное натяжение капли припоя 8 в жале 18 (фиг.5) паяльника выше, чем поверхностное натяжение капли припоя 8 (фиг.1), находящегося между двумя соседними (не показано) контактными площадками печатных плат, выполненных, например, с шагом 0,5 мм. Следовательно, припой 8 не затекает в пространство между соседними контактами печатных плат.
Поверхностное натяжение капли припоя 8 между контактами 3, 4 жесткой 2 и гибкой 1 печатных плат выше, чем поверхностное натяжение капли припоя 8 в каналах 21 (фиг.5) жала 18 паяльника, поэтому припой 8 из канала 21 жала 18 паяльника в процессе пайки затекает под контактные площадки 3, 4 гибкой 1 и жесткой 2 печатных плат.
Совпадение форм поверхности клина 19 жала 18 паяльника и поверхности места пайки способствует равномерному распределению тепла по паяному соединению, тем самым обеспечивается контакт поверхности клина с контактными площадками 3, 4 гибкой 1 и жесткой 2 печатных плат. А это способствует повышению качества и надежности получаемого паяного соединения.
Гибкую 1 и жесткую 2 печатные платы (фиг.1) подготавливают к пайке, выполняют их лужение, при этом в первом варианте выполняют С-образный изгиб гибкой 1 печатной платы, затем совмещают контактные площадки 3, 4 гибкой и жесткой печатной плат. В месте С-образного изгиба гибкой печатной платы выполняют пайку при помощи паяльника с жалом 18 (фиг.5), в котором выполнены каналы 21, причем паяльник движется вверх вдоль контактной площадки 3 гибкой печатной платы для образования правильной формы галтели 11. Припой 8 ((фиг.1) из каналов 21 (фиг.5) жала 18 паяльника перетекает под контактные площадки 3, 4 (фиг.1) гибкой 1 и жесткой 2 печатных плат, образуя паяное неразъемное соединение в виде контактного узла.
На фиг.2 показаны гибкая 1 и жесткая 2 печатные платы, которые подготавливают к пайке, выполняют их лужение, выполняют С-образный 9 и L-образный 14 изгибы гибкой печатной платы 1, затем совмещают контактные площадки 3, 4 гибкой 1 и жесткой 2 печатной плат. В местах С-образного 9 и L-образного 14 изгибов гибкой печатной платы выполняют пайку при помощи паяльника с жалом 18 (фиг.5), в котором выполнены каналы 21. Паяльник движется вверх вдоль контактной площадки 3 (фиг.1) гибкой печатной платы для образования правильной формы галтели 11. Припой 8 из каналов 21 жала 18 паяльника перетекает под контактные площадки 3, 4 гибкой 1 и жесткой 2 печатных плат, образуя паяное неразъемное соединение в виде контактного узла.
На фиг.3 показаны гибкая 1 и жесткая 2 печатные платы, которые подготавливают к пайке, выполняют их лужение, выполняют С-образный 9 и Ω-образный 16 изгибы гибкой печатной платы 1, совмещают контактные площадки 3, 4 гибкой 1 и жесткой 2 печатных плат. В местах С-образного и Ω-образного изгибов гибкой печатной платы выполняют пайку при помощи паяльника с жалом 18, в котором выполнены каналы 21. Паяльник движется вверх вдоль контактной площадки 3 гибкой печатной платы для образования правильной формы галтели 11. Припой 8 из каналов 21 жала 18 паяльника перетекает под контактные площадки 3, 4 гибкой 1 и жесткой 2 печатных плат, образуя паяное неразъемное соединение в виде контактного узла.
На фиг.4 показана гибкая 1 и жесткая 2 печатные платы, которые подготавливают к пайке, выполняют их лужение, выполняют С-образный 9 изгиб гибкой печатной платы 1, затем совмещают контактные площадки 3, 4 гибкой 1 и жесткой 2 печатных плат. С одной стороны С-образного 9 изгиба гибкой 1 печатной платы выполняют пайку при помощи паяльника с жалом 18, в котором выполнены каналы 21, причем паяльник движется вверх вдоль контактной площадки 3 гибкой 1 печатной платы для образования правильной формы галтели, а припой 8 из каналов 21 жала 18 паяльника перетекает под контактные площадки 3, 4 гибкой 1 и жесткой 2 печатных плат, образуя паяное неразъемное соединение в виде контактного узла. При такой пайке галтель 11 формируется с двух плоских сторон гибкой печатной платы 1.
В отличие от прототипа, где металлизированный электрический контакт осуществляется металлизированными отверстиями в слое диэлектрического материала с металлизированной контактной площадкой, в предлагаемом техническом решении электрический контакт осуществляется между двумя металлизированными контактными площадкам, одна из которых имеет С-образный изгиб с диэлектрическим материалом, что способствует увеличению площади контакта, т.к. площадь контакта плоской поверхности и изгиба с галтелями на гибкой печатной плате с плоской поверхностью жесткой печатной платы больше, чем площадь контакта металлизированного отверстия с плоской поверхностью контакта в прототипе. Таким образом, повышается качество и надежность предлагаемого паяного соединения. Выполнение коммутационных слоев на основе из диэлектрического материала исключает необходимость удаления диэлектрического материала из зоны пайки, а также способствует качественному позиционированию контактов друг с другом, что, в конечном итоге, способствует созданию качественного и надежного паяного соединения.
В заявленном изобретении использование жала паяльника с каналами, которые повторяют форму поверхности места пайки, способствует обеспечению его контакта с контактными площадками гибкой и жесткой печатных плат, тем самым, способствуя равномерному распределению тепла в паяном соединении, что повышает качество и надежность полученного паяного соединения.
Заявленное техническое решение имеет отличия от наиболее близкого аналога, соответственно удовлетворяет условию патентоспособности «новизна».
Техническое решение явным образом не следует из уровня техники. Кроме того, в процессе патентного поиска не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного технического решения и, следовательно, оно удовлетворяет условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Проведенные испытания подтверждают достижение заявленного технического результата. В связи с этим предложенное техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».