Способ изготовления тканей коммутационной платы

(19) (11)3 Ж) Н 05 К 3/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТКАНОЙ КОММУТАЦИОННОЙ ПЛАТЫ, заключающийся в переплетении расположенныхпо двум координатам токопроводников,диэлектрических и термопластическихнитей, образующих структуру типа ткани, соединении проводников в местахих контакта, термообработке и выполнекии сквозных отверстий, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и упругости платы, термопластические нити в слое размещают по обеим координатам на расстояниях, равных общим делителям всех интервалов между токопроводниками цо каждой координате в отдельности, гоко- проводники зацепляют за отдельные,термопластические нити и выводят на поверхность платы, а отвод сформирован" ной ткани осуществляют на величину, равную расстоянию между термопластическими нитями, расположенными по утку, после чего ткань термофиксируют и промывают продувкой разогретого. в,пределах 100-250 влагоносителя.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что сквозные отверс". тия выполняют оплавлением ткани после соединения токопроводников; И944487 ог Ч хред М.Ходаиич ктор Л.Пилипенко актор С,Тито аказ 6979 3 Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород роектна НИИПИпо д13035,аж 765 П арственного изобретений ва, Ж, Ра ир су ам одписноекомитета СССРи открытийушская наб., д1Изобретение относится к области электроники, радиотехники и коммутационной техники связи, предназначено для коммутирования электрических сигналов между схемными элементами внутриблочной электронной аппаратуры и внутримодульных связей и может быть использовано при производстве тканых коммутационных плат, для матричных соединителей квазиэлектронных теле- фонных станций, страничных плат вычислительных машин, при конструировании и изготовлении модулей с многократной повторяемостью идентичных схемных элементов, установленных на одну панель, а также тканых плат, выполняющих функции печатных плат с односторонним и двусторонним монтажом.Известны способы изготовлениятканых коммутационных плат, заключающиеся в переплетении диэлектрическихнитей и токопроводников на ткацкомоборудовании, соединении токопроводников в местах контактных узлов термопластических нитей,Тканые коммутационные платы, полученные таким способом, не обеспечивают точных геометрических размеровмежду токопроводникамн и контактными узлами вследствие усадки тканиособенно по координате У в направлении наработки и отвода ткани, который связан с плотностью слоев,Известен способ изготовления тканой коммутационной платы, заключающийся в переплетении расположенныхпо двум координатам токопроводников,диэлектрических и термопластическихнитей, образующих структуру типа ткани, соединении токопроводников в мес.тах их контакта, термообработке (расплавлении термопластических нитей)и выполнении сквозных отверстий. Однако и этот способ не обеспечивает точных геометрических размеров между токопроводниками и контактными узлами платы вследствие укладки ткани после выработки, которая зависит от многих параметров и не может быть учтена при расчете точности по-лучаемых размеров.Цель изобретения - повышение точности и упругости платы - достигается тем, что в способе изготовления тканой коммутационной платы, заключающемся в переплетении расположенных по двум координатам токопроводников, диэлектрических и термоплас 2тических нитей, образующих структурутипа тканей, соединений токопроводников в местах их контакта, термообработке и выполнении сквозных отверстий, термопластические нити вслое размещают по обеим координатамна расстояниях, равных общим делителям всех интервалов между токопроводниками по каждой координате в от дельности, токопроводники зацепляютза отдельные термопластические нитии выводят на поверхность платы, аотвод сформированной ткани осуществляют на величину, равную расстоянию 15 между термопластическими нитями, расположенными по утку, после чего тканьтермофиксируют и промывают продувкойоразогретого в пределах 100-250 влагоносителя, а сквозные отверстия вы полняют оплавленном ткани после соединения токопроводников. На фиг, 1 приведен общий вид тканой коммутационной платы по изобрете нию с токопроводниками, проходящимипо утку и основе и образующими на еенаружной поверхности петли, контактные узлы, удлиненные контактные выводы и другие топологическиепроявления, ( предназначенные для подсоединения ксхемным элементам и соединения междусобой; на фиг. 2 - структура переплетений диэлектрических нитей и токопроводников тканой платы; на фиг.3.стРуктуРа переплетений диэлектрических нитей и токопроводников тканойплаты, вариант закрепления металлических электропроводников основы привыходе на петли за уточненные ком плексные нити наружного слоя; нафиг. 4 - структура переплетений диэлектрических нитей и токопроводни-.ков в зоне контактного узла; нафиг. 5 - общий вид среднего слоя тка ной платы по изобретению, формируемого в виде координатной сетки переплетением термопластических мононитей,определяющего координатное и геометрическое (размерное) расположение 50 токопроводников, образующих в определенных кодированных точках закрепленные за отдельные мононити для образования петель, контактируемых узлов, контактных выводов и других технологических проявлений; на фиг. 6общий вид тканой коммутационной платы после ее изготовления; на фиг.7схема операционной последовательности изготовления тканых коммутационных плат, способ изготовления; на фиг. 8 - общий вид тканой коммутаци" ,онной платы с односторонним монтажом (вариант применения); на фиг. 9 - общий вид тканой коммутационной платы с односторонним монтажом; на фиг.10 - общий вид тканой коммутационной пла-. ты с двусторонним монтажом (вариант .применения); на фиг. 11 - общий вид тканой коммутационной платы с дву сторонним монтажом; на фиг. 12 - общий вид модуля с установленными ткаными коммутационными платами и схем- ными элементами, имеющими групповое расположение и осевые выводы (вари ант применения).Тканая коммутационная плата выполнена из диэлектрических нитей 1-2, проходящих по основе и утку, образующих внешние слои иаи и ис", и термо пластических мононитей 3 и 4 основыи утка, расположенных на расстоянии й (шаг по основе) и 1 (шаг по утку), формируюших средний слой иЬ", являющийся координатной сеткой, который определяет геометрическое и точностное расположение неизолированных токопроводников 5 и 6, проходящих по разные стороны слоя иЬ", во взаимно перпендикулярных направлениях. Токо проводники 5 и 6 в определенных кодированных точках зацеплены за отдельные термопластические нити слоя Ьи или нити слоев иаи и "си и на внешних сторонах платы образуют петли 7, контактные выводы 8, контактные узлы 9 и другие топологические проявления, предназначенные для подсоединения к схемным элементам и штепсельным разъемам. Соединение слоев иа", 40 И И И ИЬ и с осуществлено перевязочными нитями 10. Контактные узлы 9 пропаяны, а напротив петельсоосно им име ются отверстия 11.45Способ изготовления тканых коммутационных плат включает в себя: выработку (ткачество) на ткацком автомате 12, пропайку волной припоя или точечную сварку на установке 13, термофиксацию и промывку на установке 14, формование отверстий на установке 15 и разрезку на установке 16.Тканая коммутационная плата выполняется на автоматическом ткацком станке путем переплетения диэлектрических комплексных нитей .1 и 2 (стеклонить павсан, капрон, аремид и др.), которые образуют внешние слои платы иаи и ис", вырабатываемые с максимальной1 плотностью, так как предназначены для защиты токопроводников 5 и 6 от прямых механических воздействий и воздействий окружающей среды. Тип переплетений слоев иаи и иси (меткаль саржа, репс и др.), материал самих нитей 1 и 2 и их количественные сложения могут быть различны и зависят от конструктивных требований, предъявляемых к плате условий эксплуатации, режимов упрочнения (пропайки), контактных узлов (температура припоя, время), а также места их расположения, например контактные узлы 9 располагаются на внешней поверхности слоя ис", пропайка производится припоем ПОС 60-ПОС 90 (Т 260-290 С), в этом случае слой Исн предпочтительно вырабатывать из лавсана, аремида или полифена.Средний слой иЬ" .тканой платы полотняного переплетения формируется из термопластических нитей (мононитей)3 и 4 (лавсановая мононить ф 0,2- 0,5 мм). Нити 3 основы располагаются на расстоянии - 1, (шаг между нитями по основе) друг от друга (размер С, устанавливается в процессе проборки и определяет номер берда), а нити 4 утка на расстоянии г; (шаг3 между нитями по утку), причем величина отвода сформированной ткани обязательно равна С (отвод ткани периодический).Нити 3 и 4 при переплетении с .требуемой точностью образуют основную, размерную координатную сетку платы (фиг. 5) с определенной делимостью поля слоя иЬ по координатам Х",и 7 соответствующую общему делителю шагов расположения токопроводников 5 и 6 - ТТою Тоз. и т.д. по основе и Т Т , Т и т.д. по утку, т.е. нити 3зю ззосновы располагаются на расстояние друг от друга, а зависящем от размеров шагов Т Т, , и их общего делителя, например: размеров шагов между токопроводниками 5, осно вы Т =625 Т, =5 мм, Т =7,5 мм Т=2,5 мм, тогда, учитйвая что токопроводники располагаются между нитями 3, общий делитель координатной сетки слоя иЪи=, (шаг между нитями 3 и 4 по основе) может равняться 1,25; 0,625 или 0,25 мм.Уточные нити 4 располагаются на расстоянии Сз друг от друга, эта величина также зависит от общегоделителя размеров щагов между токопроводниками 6, по утку Т , Тчч 1Т и т.д. Например, размер шаговмежду токопроводниками 6 утка Т5 мм, Т =3 мм, Т =4 мм, Т =7 мм, 5тогда общий делитель координатнойсетки слоя "Ь" по утку = (шаг междуУнитями по утку) может равняться1 мм, 0,5 мм или 0,25 мм.1 ОВ зависимости от величины 1, и с. и требуемой жесткости платы выбирается диаметр нити утка и основы. Не- изолированные токопроводники 5 и 6 проходят по разные стороны коорди натной сетки слоя Ь" и при выходе на наружную поверхность тканой платы цепляются за отдельные мононити 3 и 4 утка или основы слоя "Ь" (см. фиг. 2) или эа отдельные комплексные 20 нити 1 и 2 (см, фиг. 3) слоев "а" и с", соединенные переплетениями только с нитями слоя "Ь". Поэтому точность расположения самих токопроводников и их топологических прояв лений - петель, контактных узлов, контактных выводов и др. зависит от величины С и Тч 1 тем более, что токопроводники удерживаются от смещения слоямиа" и с за счет сое динения последних перевязочными нитями 10 и в переплетение с диэлект 11 рическими нитями 1 и 2 слоев а и с не входят, а только изолируются ими от воздействия внешней среды11 11 и фиксируются и риж а ти ем к слою Ь выполняющему роль координатной ( р а зме точ ной ) сетки , определяющей р а змерные т очи ос тные расположения токо- проводников, одновременно являясь 40 и изолирующим разделительным слоем ,В определенных кодированных ме ст ах в процессе формирования тканой пла ты основные токопр ов одн ик и 5 з а- цепляются з а отдельные уто чные нити 4 и выходят н а наружную поверхность слоя " а" в виде петель 7 или . удлиненных контактных выводов 8 для подсоединения к контактным выводамсхемных элементов и штепсельных р а зьемов ( фиг . 8- 1 2 ) .Уточные ток опров одники 6 , предназначенные дл я соединения элект риче ских цепей и т ок опров одник ов 5 вконтактных узлах 9 в цепи определенн ой эле к тро схемы или дл я подс оедин ения к сх емным элементам, выводятся на наружную поверхность слоя " а " или" с ", причем соединение ток опр ов одников 5 и 6 в контактном узле (фиг.4) производится вне наружных слоев путем вывода токопроводников петлями и расположения друг над другом беэ переплетения. В конечном виде тканая коммутационная плата для одностороннего монтажа после выработки (ткачества) с внешних сторон представляет собой (фиг. 6) сплошное изоляционное поле с петлями на одной стороне, кснтактными узлами на другой и контактными выводами токопроводников на периферии для подсоединения к штепсельным разъемам, а для двустороннего монтажа соответственно имеет топологические проявления для подсоединения с обеих сторон.В процессе формирования ткань периодически отводится с ткацкого автомата 12 (фиг. 6) на величину С и поч сле выработки в виде непрерывной ленты 17, проходит на установку 13, где производится соединение токопроводников утка и основы 5 и 6 в узловых точках в монолитные контактные узлы 9, причем при изготовлении тканых платдля одностороннего монтажа производится пропайка контактных узлов "Волной припоя" (узлы располагаются с одной стороны платы фиг. 8,9), а при изготовлении плат для двустороннего монтажа производится контактная или конденсаторная сварка (узлы располагаются с двух сторон платы, см, фиг. 10 и 11),После пропайки или сварки лента 17термофиксируется и промывается разогретым до температуры 100-260 С теплоносителем на установке 14. Температурные пределы разогрева теплоносителя, его химический состав и коли- .чественное содержание конденсата определяется в каждом конкретном случае исходными материалами тканых плат, степенью их загрязненности, содержанием замасливателей в нитях, видомпокрытия токопроводников (полуда или флюсующий лак) и др.Например, для тканых плат, выполненных из лавсановых комплексных нитей (внешние слои а" и "с"), лавсановых мононитей (средний слой "Ь")и неизолированных луженых (медных) токо- проводников, теплоносителем является водяной пар, разогретый до температуры 220+10 С (при давлении 3 атм).В процессе разогрева структуры платы продувкой подаваемого под дав944487 Например, для тканых плат, вырабатываемых иэ лавсановых нитей, температура разогрева пуансонов 300-350 С.После формования отверстий непрерывная лента 17 разрезается на отдельные тканые коммутационные платы на установке 16, которые затем идут на монтаж.Учитывая неприемлемость линейной усадки тканых плат, лента 17 от момента формирования на ткацком автомате до операции формования отверс тий находится в натянутом положении, т.е. только после термофиксации лента 17 освобождается от специальной продольной нагрузки. Так как формование отверстий несет только точечный 40 разогрев, данная операция на усадочные и точностные характеристики тканых плат не влияет. 7лением теплоносителя производится снятие упругих деформаций, возникших в нитях, образующих каркасный (координатный) слой в процессе его формирования за счет их термопластичности. 5 Одновременно с этим, учитывая наличие конденсата в теплоносителе, производится удаление замасливателя из комплексных нитей, частичек пыли и металла, возникших от натира в процес се выработки.формование отверстий производится разогретыми пуансонами на установке 15 за счет выплавления участков тканых плат с геометрией, соответствующей форме поперечного сечения пуансонов (круг, эллипс, квадрат и др.)Температура разогрева пуансона подбирается, исходя из конкретных условий, определяемых в основном ма териалом.нитей отдельных слоев и толщиной платы.-выполнение тканых коммутационных 45 плат по предлагаемому способуизготовления с учетом возможности их выработки с высокой точностью позволяет их применение взамен печатных плат В различных вариантах монтажа (Одно стороннего, двустороннего) и типах модулей и блоков, найример, на фиг. 8 и 9 представлена тканая плата для одностороннего монтажа схемных элементов 18 с осевыми или формованными выводами (диодов сопротивлений, интегральных схем), причем все элементы располагаются с одной стороны платы, а их контактные выводы через имеющиеся в плате отверстия 11 проходят в петли 7 (токопроводников основы 5) на другую сторону платы, где они соединяются между собой "волной припоя". Периферийные контактные выводы 8 тканой платы подсоединяются к штепсельному разъему 19 накруткой или подпайкой.На фиг. 10 и 11 представлена тканая коммутационная плата для двустороннего монтажа схемных элементов с различными вариантами их подсоединения, контактные выводы элемента 20 распаяны на контактных узлах (площадках) 9, элемент 2 1, имеющий осевые вывода, приклеивается к плоскости платы, а его подсоединение осуществляется с помощью петель 7, контактные выводы элемента 22 проходят через отверстия платы 11 и подсоединяются к петлям, подсоединение элемента 23 производится формованием его выводов и распайкой на контактных узлах (площадках) 9, контакт. ные выводы элемента 24, перед монтажом формуются и их подсоединение производится на противоположной стороне платы; элемент 25 приклеивается к плоСкости платы, а его выводы формуются на другой ее стороне и подпаиваются к контактным площадкам 9. На фиг. 12 представлена конструкция модуля на тканых платах одностороннего монтажа. Тканые коммутационные платы 26 и 27 устанавливаются на жестком основании 28 с помощью колонок 29, к которым они крепятсявинтами. Схемные элементы 30 и 31 своими осевыми выводами проходят через отверстия 11 в петли 7, соединение выводов и петель производится пропайкой "волной припоя". Контактные выводы 8 тканых плат распаиваются на штепсельных разъемах 32.В тканой коммутационной плате, изготовленной по описанному способу, точность расположения токопроводников, точность и жесткость самой платы достигается за счет введения термоппастических нитей (мононитей) расположенных их а расстояниях, равных общим делителям всех интервалов между электропроводниками периодического отвода сформированной ткани на величину расстояния между монони. тями по утку и термофиксации структуры после выработки;944487 10Риг 2 Зснй ц расширение диапазона вариантов контактирования реализуется формованием отверстий по площади платы соосно по одной из координат топологическим проявлением токопроводников (петля, вывод, контактный узел и др.);повышение стойкости тканой платы от внешних воздействий достигается возможностью выработки наружных слоев максимальной плотности из нитей любого исходного материала для каждого слоя в отдельности, не зависимо от усадочных характеристик этих слоев, и расположения токопроводников, так как последние проходят под 1 Овнешними слоями, не взаимодействуя с ними, т.е, наружные слои могут смещаться относительно термофиксированного среднего слоя в момент усадки, так как соединяются между собой перевязочными нитями; применение увлажненного теплоносителя позволяет не только термофиксировать структуру платы, но ив значительной степени повысить ее диэлектрические характеристики, так как при этом производится вымывание и удале- ние замасливателей и инородных час тичек из структуры ткани.