Спосіб з’єднання друкованої плати з несною конструкцією

1. Спосіб з'єднання друкованої плати з несною конструкцією, який включає виконання в друкованій платі та несній конструкції наскрізних отворів, суміщення утворених отворів, механічне з'єднання друкованої плати і несної конструкції за допомогою встановленого в отвори закріплювального елемента, виготовленого із струмопровідного матеріалу, та електричне з'єднання принаймні одного струмопровідного шару друкованої плати із струмопровідним шаром несної конструкції через закріплювальний елемент, який відрізняється тим, що несну конструкцію виконують у вигляді діелектричної пластини із двома протилежно розташованими на ній струмопровідними шарами, а електричне з'єднання звернутих один до одного струмопровідного шару несної конструкції та струмопровідного шару друкованої плати виконують притисканням їх поверхонь. 2. Спосіб з'єднання друкованої плати з несною конструкцією за п. 1, який відрізняється тим, що протилежно розташовані струмопровідні шари несної конструкції виконують суцільними, а встановлення в отвори закріплювального елемента проводять, ізолюючи його від струмопровідного шару несної конструкції та стичного з ним струмопровідного шару друкованої плати. 3. Спосіб з'єднання друкованої плати з несною конструкцією за п. 2, який відрізняється тим, що ізолювання закріплювального елемента проводять шляхом видалення навколо отворів частини струмопровідного шару несної конструкції. 4. Спосіб з'єднання друкованої плати з несною конструкцією за п. 2, який відрізняється тим, що ізолювання закріплювального елемента проводять шляхом вкривання його діелектриком, при цьому довжина вкритої діелектриком ділянки визначається співвідношенням: (SPCB + m) < A < (SPCB + S), де: SPCB - товщина друкованої плати; 2 (19) 1 3 54527 4 15. Спосіб з'єднання друкованої плати з несною конструкцією за п. 1, який відрізняється тим, що струмопровідний шар друкованої плати, звернутий до несної конструкції, виконують з алюмінію. Об'єктом корисної моделі є спосіб з'єднання друкованої плати з несною конструкцією, що може бути використаний в електротехнічній, радіотехнічній, електронній галузях промисловості при складанні різноманітних електричних приладів та електронної апаратури, зокрема, при виготовленні освітлювального обладнання із використанням світлодіодів. Відомий спосіб з'єднання клеми з несною конструкцією, який включає виконання в клемі та несній конструкції наскрізних отворів, суміщення утворених отворів і з'єднання клеми і несної конструкції за допомогою встановленого в отвори закріплювального елементу (патент Іспанії ES245957, МПК H01R13/11; H01R4/06, дата публікації 01.04.1980). Як закріплювальний елемент використана витяжна заклепка. Несна конструкція виконана у вигляді струмопровідної пластини. Недоліком відомого способу є неможливість його використання для електричного підключення двох різних контактів друкованої плати, наприклад, для подання напруги живлення. Найближчим аналогом заявленого технічного рішення, є відомий спосіб з'єднання друкованої плати з несною конструкцією, який включає виконання в друкованій плати та несній конструкції наскрізних отворів, суміщення утворених отворів і механічне з'єднання друкованої плати і несної конструкції за допомогою встановленого в отвори закріплювального елементу, виготовленого із струмопровідного матеріалу, та електричне з'єднання принаймні одного струмопровідного шару друкованої плати із струмопровідним шаром несної конструкції через закріплювальний елемент (патент Великої Британії GB2219443, МПК H01R4/58, дата публікації 06.12.1989). У зазначеному патенті несна конструкція виконана як діелектрична пластина з одним струмопровідним шаром у вигляді окремих контактних площадок або доріжок. Друкована плата виконана у вигляді гнучкої металізованої полімерної пластини, яка має два струмопровідні шари, один з яких звернутий до несної конструкції. Механічне та електричне з'єднання між несною конструкцією і гнучкою пластиною здійснюється за допомогою двох металевих гвинтів з гайками. На кожному гвинті розміщені по дві металеві шайби: одна - під голівкою гвинта, друга - під гайкою. Цей спосіб, на відміну від описаного вище, забезпечує електричне з'єднання друкованої плати, що має два різних контакти для підключення. Електричний контакт першого гвинта із одним струмопровідним шаром гнучкої пластини здійснюється шляхом суміщення поверхні струмопровідного шару із шайбою, що притиснута до голівки гвинта. Електричний контакт другого гвинта з іншим струмопровідним шаром гнучкої пластини здійснюється шляхом суміщення поверхні цього шару із про кладкою з фольги, яка в свою чергу, контактує із різьбовою частиною гвинта. Електричний контакт обох гвинтів з контактними площадками несної конструкції здійснюється суміщенням їх із шайбами, притиснутими до гайок. Недоліком відомого способу є надмірна складність, нетехнологічність та низька надійність електричного з'єднання. Надмірна складність способу обумовлена тим, що для його здійснення необхідно використання двох гвинтів (або інших засобів кріплення), що збільшує кількість технологічних операцій, а також збільшує масу вузла, для складання якого застосовується спосіб. Низька надійність електричного з'єднання обумовлена малою площею стикання різьбової частини одного з гвинтів із прокладкою, виконаною з фольги. Площа стикання обмежена товщиною прокладки та площею верхівки гребеня на різьбовій частини гвинта, що безпосередньо контактує з прокладкою. Незначне механічне навантаження з'єднаних електротехнічних компонентів або теплове розширення призводить до порушення електричного з'єднання між різьбовою частиною гвинта і прокладкою. Нетехнологічність відомого способу обумовлена використанням як несної конструкції діелектричної пластини з одним струмопровідним шаром, розташованим з однієї сторони несної конструкції. В цей же час інша, протилежна, сторона несної конструкції не використовується для підведення електричних сигналів. Задачею корисної моделі є спрощення способу механічного та електричного з'єднання друкованої плати з несною конструкцією та одночасне підвищення надійності електричного з'єднання. Поставлена задача досягається тим, що у відомому способі з'єднання друкованої плати з несною конструкцією, який включає виконання в друкованої платі та несній конструкції наскрізних отворів, суміщення утворених отворів, механічне з'єднання друкованої плати і несної конструкції за допомогою встановленого в отвори закріплювального елементу, виготовленого із струмопровідного матеріалу, та електричне з'єднання принаймні одного струмопровідного шару друкованої плати із струмопровідним шаром несної конструкції через закріплювальний елемент, згідно з запропонованим технічним рішенням, несну конструкцію виконують у вигляді діелектричної пластини із двома протилежно розташованими на ній струмопровідними шарами, а електричне з'єднання звернутих один до одного струмопровідного шару несної конструкції та струмопровідного шару друкованої плати виконують притисканням їх поверхонь. Можливий варіант, в якому протилежно розташовані струмопровідні шари несної конструкції виконують суцільними, а встановлення в отвори 5 закріплювального елемента проводять ізолюючи його від струмопровідного шару несної конструкції та стичного з ним струмопровідного шару друкованої плати. Можливий варіант, в якому ізолювання закріплювального елемента проводять шляхом видалення навколо отворів частини струмопровідного шару несної конструкції. Можливий варіант, в якому ізолювання закріплювального елемента проводять шляхом вкривання його діелектриком, при цьому довжина вкритої діелектриком ділянки визначається співвідношенням: (SPCB + m) < A < (SPCB + S), де: SPCB - товщина друкованої плати; m - товщина струмопровідного шару несної конструкції; S - товщина несної конструкції; А - довжина вкритої діелектриком ділянки закріплювального елемента. Можливий варіант, в якому як діелектрик використовують лак. Можливий варіант, в якому як діелектрик використовують ізоляційну полімерну композицію. Можливий варіант, в якому як діелектрик використовують полімерну ізоляційну трубку. Можливий варіант, в якому як закріплювальний елемент використовують заклепку. Можливий варіант, в якому як закріплювальний елемент використовують витяжну заклепку. Можливий варіант, в якому як закріплювальний елемент використовують гвинт з гайкою. Можливий варіант, в якому притискання звернутих один до одного струмопровідного шару несної конструкції та струмопровідного шару друкованої плати виконують із попереднім розміщенням між ними проміжного струмопровідного шару. Можливий варіант, в якому як проміжний шар використовують металеву шайбу. Можливий варіант, в якому на друкованій платі встановлюють світлодіод. Можливий варіант, в якому струмопровідні шари несної конструкції виконують з алюмінію. Можливий варіант, в якому струмопровідний шар друкованої плати, звернутий до несної конструкції, виконують з алюмінію. Технічним результатом корисної моделі є підвищення надійності електричного з'єднання між друкованою платою та несною конструкцію за рахунок того, що завдяки наявності у несної конструкції двох протилежно розташованих струмопровідних шарів, підведення одного з електричних потенціалів до друкованої плати здійснюється шляхом безпосереднього суміщення звернутих один до одного струмопровідного шару несної конструкції та струмопровідного шару друкованої плати. В результаті такого суміщення утворюється площа стикання значного розміру, що, в свою чергу, дозволяє мінімізувати вплив на надійність електричного з'єднання таких факторів як механічне навантаження та теплове розширення. Додаткове підвищення надійності електричного з'єднання досягається шляхом розташування між струмопровідним шаром друкованої плати і стичного із ним струмопровідного шару несної конструкції проміж 54527 6 ного шару із струмопровідного матеріалу або пружної прокладки чи шайби. Порівняно із найближчим аналогом стає можливим зменшення маси вузла, отримуваного в результаті з'єднання друкованої плати з несною конструкцією, оскільки для забезпечення електричного з'єднання відпадає необхідність використання двох закріплювальних елементів. Використання несної конструкції із суцільними струмопровідними шарами дозволяє встановлювати на ній друковану плату у будь-якому місці без необхідності виконання окремих контактних площадок чи доріжок. Необхідне в такому разі ізолювання закріплювального елемента дозволяє уникнути короткого замикання. Крім того, завдяки великій площі своїх поверхонь струмопровідні шари несної конструкції мають низький електричний опір, що дозволяє підключати до них велику кількість друкованих плат із значним споживаним струмом (наприклад, плати із встановленими потужними світлодіодами). Стає можливим зменшення кількості технологічних операцій, необхідних для здійснення способу, завдяки використанню заклепки як закріплюваного елемента. У випадку використання витяжної заклепки суттєво полегшується процес з'єднання друкованої плати та несної конструкції, стає можливим проведення всіх технологічних операцій лише з однієї сторони несної конструкції, що дозволяє швидко здійснювати процес з'єднання навіть в разі розміщення несної конструкції у важкодоступних місцях. Використання проміжного шару з струмопровідного матеріалу дозволяє зменшити наслідки утворення гальванічної пари між стичними струмопровідними шарами (наприклад, коли вони виконані з міді та алюмінію). Виконання струмопровідних шарів несної конструкції та друкованої плати з алюмінію дозволяє уникнути створення гальванічної пари при використанні заклепки як закріплювального елемента (переважна більшість заклепок виготовлена з алюмінію), покращити тепловіддачу вузла, отримуваного в результаті з'єднання друкованої плати з несною конструкцією. Варіанти здійснення способу проілюстровані кресленнями: фіг. 1 - взаємне розташування друкованої плати та несної конструкції на стадії суміщення отворів і встановлення витяжної заклепки (заклепка показана зі штоком); фіг. 2 - з'єднання друкованої плати з несною конструкцією за допомогою витяжної заклепки; фіг. 3 - з'єднання друкованої плати з несною конструкцією за допомогою витяжної заклепки (струмопровідні шари несної конструкції виконані суцільними); фіг. 4 - з'єднання друкованої плати з несною конструкцією за допомогою витяжної заклепки (з використанням шайби як проміжного шару); фіг. 5 - витяжна заклепка із вкритою діелектриком ділянкою; 7 фіг. 6 - з'єднання друкованої плати з несною конструкцією за допомогою витяжної заклепки частково вкритої діелектриком; фіг. 7 - з'єднання друкованої плати з несною конструкцією за допомогою гвинта і гайки; фіг. 8 - з'єднання друкованої плати, з встановленим на ній світлодіодом, і несної конструкції за допомогою витяжної заклепки частково вкритої діелектриком. Приклади виконання способу. Приклад 1 (див. фіг. 1, 2). В друкованій платі 1, що має діелектричну основу 2 та струмопровідні шари 3, 4, виконують наскрізний отвір. Аналогічний отвір виконують в несній конструкції 5, що має діелектричну основу 6 та протилежно розташовані струмопровідні шари 7, 8. Суміщують утворені отвори і встановлюють в них алюмінієву витяжну заклепку 9 зі штоком 10. При закріплюванні заклепки 9 її шток 10 витягають за допомогою спеціального інструмента (на кресленнях не показаний), і, тим, самим розвальцьовують заклепку 9, утворюючи механічне з'єднання друкованої плати 1 і несної конструкції 5 і, одночасно,електричне з'єднання їх струмопровідних шарів. При цьому, електричне з'єднання струмопровідного шару 4 друкованої плати 1 із звернутим до нього струмопровідним шаром 7 несної конструкції 5 виконують притисканням поверхонь цих шарів, а електричне з'єднання струмопровідного шару 3 друкованої плати 1 з струмопровідним шаром 8 несної конструкції 5 виконують через заклепку 9. Приклад 2 (див. фіг. 3). Аналогічно прикладу 1, в друкованій платі 1, що має діелектричну основу 2 та струмопровідні шари 3, 4 виконують наскрізний отвір, при цьому, для запобігання короткому замиканню, навколо отвору на друкованій платі 1 відсутня частина струмопровідного шару 4. Такий же самий отвір виконують в несній конструкції 5, що має діелектричну основу 6 та протилежно розташовані суцільні струмопровідні шари 7, 8. Видаляють навколо отвору на несній конструкції 5 частину струмопровідного шару 7. Суміщують утворені отвори і встановлюють в них витяжну заклепку 9 як наведено в прикладі 1, утворюючи механічне з'єднання друкованої плати 1 і несної конструкції 5 і, одночасно, електричне з'єднанню їх струмопровідних шарів. При цьому, електричне з'єднання струмопровідного шару 4 друкованої плати 1 із звернутим до нього струмопровідним шаром 7 несної конструкції 5 виконують притисканням поверхонь цих шарів, а електричне з'єднання струмопровідного шару 3 друкованої плати 1 з струмопровідним шаром 8 несної конструкції 5 виконують через заклепку 9. Приклад 3 (див. фіг. 4). Аналогічно прикладу 1, в друкованій платі 1, що має діелектричну основу 2 та, наприклад, мідні струмопровідні шари 3, 4, виконують наскрізний отвір, при цьому, для запобігання короткому замиканню, навколо отвору на друкованій платі 1 відсутня частина струмопровідного шару. Такий же самий отвір виконують в несній конструкції 5, що має діелектричну основу 6 та протилежно розташовані суцільні струмопровідні шари 7, 8. Як несну конс 54527 8 трукцію використовують композитну панель типу алюміній-поліетилен-алюміній (наприклад, DIBOND), що широко застосовується в будівництві та інших галузях. Видаляють навколо отвору на несній конструкції 5 частину струмопровідного шару 7. Розміщують між струмопровідними шарами 4 і 7 проміжний шар - металеву шайбу 11 (замість шайби може бути використана, наприклад, прокладка із струмопровідного матеріалу. На алюмінієву заклепку 9 для запобігання утворення гальванічної пари між алюмінієм і міддю одягають металеву шайбу 12. Суміщують утворені отвори і встановлюють в них заклепку 9 як наведено в прикладі 1, утворюючи механічне з'єднання друкованої плати 1 і несної конструкції 5 і, одночасно, електричне з'єднання їх струмопровідних шарів. При цьому, електричне з'єднання струмопровідного шару 4 друкованої плати 1 із звернутим до нього струмопровідним шаром 7 несної конструкції 5 виконують притисканням їх поверхонь до поверхні шайби 11, а електричне з'єднання струмопровідного шару 3 друкованої плати 1 з струмопровідним шаром 8 несної конструкції 5 виконують через заклепку 9 і шайбу 12. Приклад 4 (див. фіг. 5, 6). Аналогічно прикладу 1, в друкованій платі 1, що має діелектричну основу 2 та струмопровідні шари 3, 4 виконують наскрізний отвір (при цьому струмопровідний шар 4 виконують з алюмінію). Такий же самий отвір виконують в несній конструкції 5, що має діелектричну основу 6 та протилежно розташовані суцільні струмопровідні шари 7, 8, виготовлені із алюмінію. Тіло алюмінієвої заклепки 9 вкривають діелектриком. Як діелектрик може бути використаний, наприклад, лак, або полімерна ізоляційна трубка, одягнута на заклепку, при цьому довжина вкритої діелектриком ділянки 13 визначається співвідношенням: (SPCB + m) < A < (SPCB + S), де: SPCB - товщина друкованої плати 1; m - товщина струмопровідного шару 7 несної конструкції 5; S - товщина несної конструкції 5; А - довжина вкритої діелектриком ділянки 13 заклепки 9. Суміщують утворені отвори і встановлюють в них заклепку 9 як наведено в прикладі 1, утворюючи механічне з'єднання друкованої плати 1 і несної конструкції 5 і, одночасно, електричне з'єднання їх струмопровідних шарів. При цьому, електричне з'єднання струмопровідного шару 4 друкованої плати 1 із звернутим до нього струмопровідним шаром 7 несної конструкції 5 виконують притисканням контактних поверхонь цих шарів, а електричне з'єднання струмопровідного шару 3 друкованої плати 1 з струмопровідним шаром 8 несної конструкції 5 виконують через заклепку 9. Приклад 5 (див. фіг. 7). Аналогічно прикладу 1, в друкованій платі 1, що має діелектричну основу 2 та струмопровідні шари 3, 4, виконують наскрізний отвір, при цьому, для запобігання короткому замиканню, навколо отвору на друкованій платі 1 відсутня частина струмопровідного шару 4. Такий же самий отвір 9 виконують в несній конструкції 5, що має діелектричну основу 6 та протилежно розташовані суцільні струмопровідні шари 7, 8. Видаляють навколо отвору на несній конструкції 5 частину струмопровідного шару 7. Суміщують утворені отвори і встановлюють в них гвинт 14 з шайбой 15, фіксуючи його гайкою 16 із шайбою 17, тим самим, утворюючи механічне з'єднання друкованої плати 1 і несної конструкції 5 і, одночасно, електричне з'єднання їх струмопровідних шарів. При цьому, електричне з'єднання струмопровідного шару 4 друкованої плати 1 із звернутим до нього струмопровідним шаром 7 несної конструкції 5 виконують притисканням поверхонь цих шарів, а електричне з'єднання струмопровідного шару 3 друкованої плати 1 з струмопровідним шаром 8 несної конструкції 5 виконують через гвинт 14, шайбу 15, гайку 16 і шайбу 17. Приклад 6 (див фіг. 8). Аналогічно прикладу 4, в друкованій платі 1, що має діелектричну основу 2, струмопровідний 54527 10 шар 3 із встановленим на ньому світлодіодом 18, та струмопровідний шар 4, виконують наскрізний отвір (при цьому струмопровідний шар 4 виконують з алюмінію). Такий же самий отвір виконують в несній конструкції 5, що має діелектричну основу 6 та протилежно розташовані суцільні струмопровідні шари 7, 8 виготовлені із алюмінію. Тіло алюмінієвої заклепки 9, як описано у прикладі 4, вкривають діелектриком 13. Суміщують утворені отвори і встановлюють в них заклепку 9, утворюючи механічне з'єднання друкованої плати 1 і несної конструкції 5 і, одночасно, електричне з'єднання їх струмопровідних шарів. При цьому, електричне з'єднання струмопровідного шару 4 друкованої плати 1 із звернутим до нього струмопровідним шаром 7 несної конструкції 5 виконують притисканням поверхонь цих шарів, а електричне з'єднання струмопровідного шару 3 друкованої плати 1 з струмопровідним шаром 8 несної конструкції 5 виконують через заклепку 9. 11 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 54527 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601