PL182659B1 - Płytka układowa dla elementów elektronicznych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest płytka układowa dla elementów elektronicznych.

Elementy elektroniczne są mocowane do płytki układowej za pomocą techniki lutowania przepływowego, zwłaszcza w przypadku zespołów zabezpieczających przed przepięciem, zawierających ochronniki przepięciowe, rezystory z dodatnim współczynnikiem temperaturowym, warystory i diody.

Znany jest sposób montażu ochronników przepięciowych za pomocą techniki lutowania przepływowego na płytce układowej i tworzenie styków innych elementów elektronicznych, takich jak rezystory z dodatnim współczynnikiem temperaturowym, warystory i diody, jako elementów układu scalonego za pomocą techniki zaciskania końcówek. Występują tu problemy z dokładnym ustawieniem ochronnika przepięciowego, gdy nie jest on utrzymywany w pożądanym położeniu podczas procesu lutowania, a więc mogą wystąpić także problemy lub trudności z tworzeniem styków podczas dalszej obróbki lub montażu płytki układowej.

Różne techniki montażu elementów na płytce układowej wymagają zastosowania kilku etapów tworzenia styków. Ponadto wymagane są dodatkowe występy stykowe do montażu płytki układowej z innymi elementami, na przykład rezystorami z dodatnim współczynnikiem temperaturowym i warystorami, co zwiększa koszty materiałowe i wytwarzania.

Znane jest w technikach lutowania przepływowego nakładanie materiału lutu na płytki układowe w miejscach przeznaczonych do umieszczenia elementów elektronicznych. Następnie określony element jest montowany na materiale lutu będącego jeszcze w stanie pasty, a całkowicie zmontowana płytka układowa jest ogrzewana, aż materiał lutu stopi się, potem zostaje schłodzona, przy czym element elektroniczny jest utrzymywany w danym miejscu przez ponownie zestalany materiał lutu i jest tworzony styk elektryczny.

Technika lutowania przepływowego jest zwykle realizowana w piecach o ciągłym ogrzewaniu, takich jak znane na przykład z niemieckiego opisu patentowego nr 40 16 366 C2 i stosuje się w niej podczas przesuwania montowanej płytki układowej zabezpieczenia zapobiegające przesunięciu elementu elektronicznego z wymaganego położenia w wyniku ruchów lub drgań.

Znane jest z europejskiego opisu patentowego nr 0 540 497 A2 zastosowanie matrycy zapobiegającej takiemu przesunięciu, która jednak tylko określa kształt powierzchni lutu nakładanego na właściwe miejsca. W tym sposobie nie jest możliwe zamocowanie elementu nawet tylko w pewnym stopniu. Ustalanie położenia ma być ułatwione przez to, że uzyskiwane miejsca lutowania mają płaską powierzchnię.

Znane jest z niemieckiego opisu patentowego nr 41 26 913 Al zastosowanie kleju do przytwierdzania elementów do płytki układowej. Najpierw jest wykonywane połączenie danego elementu do płytki układowej przy pomocy kleju. Następnie jest przeprowadzany proces lutowania i uzyskiwane jest całkowite połączenie. W przypadku kleju, którego nakładanie wymaga większych nakładów na montaż płytki układowej, sam klej musi spełniać większe wymagania. Ponieważ jest on wystawiany na działanie wysokich temperatur podczas lutowania, może zostać uszkodzony w związku z rozpuszczalnikiem zawartym w kleju.

Podczas automatycznego montażu występują problemy, gdy płyty podstawy lub płytki układowe już zmontowane mają być dołączone do obudowy. Przy użyciu technologii łączenia, takich jak klejenie, konieczne są duże nakłady związane ze stosowanymi urządzeniami do dostarczania kleju, zasysania par rozpuszczalnika, a także sterowania i kontroli procesu, zapobiegając dostaniu się części kleju na stronę dolną płytki układowej lub nawet do elementów.

182 659

Połączenia realizowane przez występy zatrzaskowe lub inne elementy o podobnej konstrukcji wymagają z jednej strony skomplikowanego kształtu dopasowanego do elementów elektronicznych, co jest trudne do uzyskania, a z drugiej strony mogą ulec uszkodzeniu w związku z małymi wymiarami ograniczonymi dostępną przestrzenią, gdyż łatwo łamią się w ostrych warunkach procesu produkcyjnego. Ponieważ stosuje się płytki układowe o stosunkowo małej grubości, jest trudne lub nawet niemożliwe skonstruowanie elementów zatrzaskowych tak, żeby zapobiec wystawaniu nad stronę dolną płytki układowej.

Znany jest na przykład z niemieckiego opisu patentowego nr 40 26 004 C2 układ zabezpieczający dla urządzeń telekomunikacyjnych, chroniący użytkownika przed nadnapięciem i przetężeniem, za pomocą którego ochronnik przepięciowy może być także chroniony przed przeciążeniami termicznymi po reakcji elementu zabezpieczającego cieplnie, na przykład styku odpornego na uszkodzenia. W tym celu w styku z ochronnikiem przepięciowym znajduje się metalowy arkusz, do którego jest dołączony element lutowniczy z suwakiem, na który oddziałuje sprężyna. Wówczas gdy ogrzewa się w sposób niedopuszczalny ochronnik przepięciowy, a więc i metalowy arkusz, element lutowniczy stapia się i suwak jest przesuwany w wyniku działania sprężyny, przez co następuje zwarcie ochronnika przepięciowego. Tak skonstruowane urządzenie zabezpieczające termicznie wymaga zastosowania pewnej liczby poszczególnych części, co powoduje duże nakłady na wytwarzanie i montaż. Poza tym jest wymagana stosunkowo duża przestrzeń.

Znany jest z niemieckiego opisu patentowego nr 33 23 687 C2 zespół ochronnika przepięciowego dla bloków końcowych systeiriu telekomunikacyjnego, w którym w celu zabezpieczenia termicznego jest zastosowana sprężyna wspornikowa w kształcie litery S, wprowadzana do przerwy iskrowej ochronnika przepięciowego, mająca element lutowniczy w jednym odgałęzieniu i urządzenie zatrzaskowe w drugim odgałęzieniu. To zabezpieczenie termiczne jest także trudne do wytwarzania i ulega uszkodzeniu w związku z dodatkową sprężyną wspornikową.

Znane są także bloki przyłączające lub bloki odłączające z dwiema liniami z przemieszczanymi stykami izolacyjnymi, do których są dołączone przewody kabli i do których są wprowadzane zmontowane płytki układowe jako wtyki zabezpieczające.

W płytce według wynalazku przy jej powierzchni są utworzone wnęki do pomieszczenia elementów elektronicznych, ukształtowane zgodnie z zewnętrznymi konturami elementów elektronicznych i utrzymujące elementy elektroniczne podczas lutowania przepływowego, a połączenia lutownicze łączą elementy elektroniczne z powierzchniami przyłączeniowymi płytki, usytuowanymi przy brzegach wnęk.

Korzystnie wnęki mają kształt rowkowy.

Korzystnie wnęki mają kształt szczelinowy.

Korzystnie wnęki mają pochyłe powierzchnie zgodne z cylindrycznym symetrycznie kształtem elementów elektronicznych.

Korzystnie wnęki mają wewnętrzne powierzchnie czołowe, które są metalizowane na brzegach wnęk płytki.

Korzystnie płytka ma stronę dolną z powłoką izolacyjną.

Korzystnie do płytki jest przyłączona obudowa pokrywająca płytkę wyposażoną w wydłużenia z materiału częściowo odkształcalnego w kierunku przyłączonej płytki, umieszczone w wycięciach płytki, przechodzące przez płytkę i mające wymiary dopasowane do kształtu i wymiarów wycięć dla utworzenia połączenia złożonego i połączenia ciernego pomiędzy obudową i płytką ustalonego przez odkształcenie wydłużeń tak, że wydłużenia nie wystają nad stronę dolną płytki przy połączeniu obudowy z płytką.

Korzystnie wycięcia mają kształt otworów nieprzelotowych.

Korzystnie wycięcia mają kształt wnęk o szerokości zmniejszającej się od strony dolnej płytki w kierunku strony górnej płytki.

Korzystnie wycięcia mają kształt wywierconych otworów jednorodnych na całej grubości płytki lub otworów przelotowych o wielobocznym przekroju poprzecznym.

Korzystnie wydłużenia są z materiału termoplastycznego.

182 659

Korzystnie wydłużenia mają wycięcie na przedniej powierzchni czołowej, skierowanej do strony dolnej płytki.

Korzystnie do płytki jest dołączona obudowa wtykowa z tworzywa sztucznego, a na płytce jest umieszczony ochronnik przepięciowy zawarty w elementach elektronicznych, mający dwie elektrody zewnętrzne przyłączalne do przewodu telekomunikacyjnego i elektrodę środkową przyłączalną do szyny uziemiającej oraz elementy zabezpieczające przed przeciążeniem termicznym, zawierające jednoczęściowy element stykowy włożony do obudowy, który zawiera pierwszy wspornik stykowy, stykający się z elektrodą środkową ochronnika przepięciowego, i który zawiera odbiorczy występ dla występu stykowego dołączonego sztywno do szyny uziemiającej i drugi wspornik stykowy, utrzymywany w pewnym odstępie od elektrod zewnętrznych przez element cieplny i wprowadzany w styk z elektrodami zewnętrznymi przy nadmiernym ogrzewaniu przez zmianę kształtu elementu cieplnego.

Korzystnie drugi wspornik stykowy ma swobodny koniec z poprzecznym żebrem, którego końce są przyłączane do elektrod zewnętrznych i pomiędzy końcami poprzecznego żebra jest umieszczony element cieplny.

Zaletą wynalazku jest zapewnienie sposobu kształtowania płytki układowej i płytka układowa, w których elementy elektroniczne nakładane na powierzchnię płytki są w prosty sposób dokładnie ustawiane i następnie przylutowywane w tym położeniu. Dzięki płytce układowej według wynalazku jest możliwe zamontowanie wszystkich elementów wspólnie w jednym etapie i całkowite wykonanie płytki układowej już zmontowanej przy pomocy techniki lutowania przepływowego oraz uzyskanie trwałego umieszczenia elementów elektronicznych i wymaganego połączenia elektrycznego w prosty sposób, wraz z obudową. Stosowanie płytek układowych o większej całkowitej wysokości jest korzystne w związku z większą wytrzymałością cieplną podczas lutowania.

Dzięki wynalazkowi zostaje zmniejszona liczba wymaganych poszczególnych części, a w szczególności nie są wymagane żadne dodatkowe powierzchnie stykowe. Proces jest optymalizowany ze względu na kolejne operacje, a nakłady są zmniejszane, w szczególności przez automatyzację procesu. Wynalazek zapewnia zmniejszenie ilości uszkodzeń, ponieważ dokładność ustawiania jest poprawiona przy pomocy prostych środków i dzięki temu unika się błędów.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia płytkę układową według wynalazku przed montażem, fig. 2 - płytkę układową z fig. 1, wyposażoną w elementy elektroniczne, fig. 3 - płytkę układową z zamontowaną obudową przed końcowym połączeniem, fig. 4 - schematyczne przedstawienie wydłużenia obudowy, fig. 5 - kilka przykładów wykonania wycięć w płytce układowej, fig. 6 przykładowy element stykowy dla wtyku ochronnika przepięciowego, fig. 7 - element stykowy z fig. 6, zamontowany na ochronniku przepięciowym, fig. 8 - wtyk zabezpieczający dla instalacji telekomunikacyjnych, przy zastosowaniu elementu stykowego z fig. 6 i fig. 9 - drugi przykładowy element stykowy.

Figura 1 przedstawia płytkę układową 1 według wynalazku, w której są wykonane różne wnęki 2, 3. Wnęka 2 ma postać poprzecznego rowka na powierzchni 12 płytki układowej 1, przeznaczonej do odbioru nie pokazanego na rysunku ochronnika przepięciowego. Płytka układowa 1 ma grubość 1,2 mm, różną od grubości 0,8 mm płytek układowych stosowanych dotychczas tak, że rowkowa wnęka 2 ma wystarczającą głębokość. Szerokość rowkowej wnęki 2 jest tak dobrana, z uwzględnieniem jej głębokości i wymiarów zewnętrznych, że montowany ochronnik przepięciowy jest utrzymywany w wymaganym położeniu tylko dzięki kształtowi rowkowej wnęki 2, zapobiegającemu przemieszczeniu lub wysunięciu się nawet przy przesuwaniu przez piec o ciągłym ogrzewaniu.

Poza rowkową wnęką 2, na powierzchni płytki układowej 1 są wykonane szczelinowe wnęki 3, w których są umieszczane inne elementy elektroniczne, również nie pokazane na rysunku.

Rowkowa wnęka 2 i szczelinowe wnęki 3 są wykonywane podczas wytwarzania płytki układowej 1, na przykład przez frezowanie lub wykrawanie.

182 659

Szczelinowe wnęki 3 są korzystnie metalizowane tylko na wewnętrznych powierzchniach czołowych 9, zaopatrzonych w usytuowane przy brzegach 8 powierzchnie przyłączeniowe 7, na które nakłada się na przykład galwanicznie miedź.

Po nałożeniu lutu w postaci pasty, właściwymi sposobami we właściwych miejscach w obszarze wykonywanych struktur, realizowany jest montaż różnych elementów elektronicznych w sposób automatyczny i w jednym etapie procesu.

Na stronę dolną 10 płytki układowej 1 jest naniesiona powłoka izolacyjna.

Figura 2 pokazuje płytkę układową 1, zaopatrzoną w ochronnik przepięciowy 4, zamontowany w rowkowej wnęce 2 oraz dwa warystory 5 i dwa rezystory 6 z dodatnim współczynnikiem temperaturowym, zamontowane w szczelinowych wnękach 3. Zastosowany ochronnik przepięciowy 4 warystory 5 i rezystory 6 z dodatnim współczynnikiem temperaturowym mają wymiary dobrane do rowkowej wnęki 2 i szczelinowych wnęk 3, aby zapobiegać wysuwaniu się tych elementów, które są utrzymywane dokładnie w wymaganym położeniu. Jeżeli przynajmniej niektóre z powierzchni otaczających wnęki 2 i 3 są nachylone, ma to dodatni wpływ podczas montażu płytki układowej 1, ponieważ wkładanie elementów elektronicznych jest ułatwione.

Płytka układowa 1, zmontowana zgodnie z fig. 2, jest teraz przekazywana do procesu lutowania przepływowego w celu uzyskania trwałego dołączenia elementów elektronicznych: ochronnika przepięciowego 4, warystorów 5 i rezystorów 6 z dodatnim współczynnikiem temperaturowym, do płytki układowej 1, a podczas występujących przy tym ruchów płytki układowej 1 zapobiega się przemieszczaniu-elementów elektronicznych.

Rowkowa wnęka 2 i szczelinowe wnęki 3 wykonane w płytce układowej 1 dodatkowo zwiększają wytrzymałość połączenia uzyskanego w procesie lutowania, ponieważ przez dostosowanie poszczególnych wnęk, uwzględniając zewnętrzne kształty stosowanych elementów elektronicznych, również wybrany kształt ma dodatni wpływ na uzyskiwaną wytrzymałość połączenia.

Figura 3 pokazuje moduł, w którym obudowa 13 jest umieszczona na podstawie ukształtowanej jako płytka układowa 1 i zaopatrzonej już w różne elementy elektroniczne, takie jak ochronnik przepięciowy 4, warystor 5 i rezystory 6 z dodatnim współczynnikiem temperaturowym. Wydłużenia 14 w kształcie kołpaka przechodzą przez wycięcia 15, 16 lub 17 wykonane w płytce układowej 1 tak, że te wycięcia 15, 16 i 17 zostają przynajmniej częściowo wypełnione przez wydłużenia 14. W przykładzie pokazanym na fig. 3 wydłużenia 14 przechodzą przez płytkę układową 1 i jej stroną dolną 18 pokazaną na fig. 5. W pewnych przypadkach nie jest potrzebne wykonanie tak dużych wydłużeń 14.

Figura 4 pokazuje, że w korzystnym przykładzie wykonania wydłużenia 14 wykonane w obudowie 13 są cylindryczne lub wieloboczne i mają w przedniej powierzchni czołowej wnękę lub wycięcie 19 do utrzymywania nie pokazanego wtyku podczas procedury prasowania na gorąco, to jest podczas ogrzewania i równoczesnego dociskania wydłużenia 14. Materiał wydłużenia 14 uzyskuje wymagany kształt podczas procesu przepływowego, w wyniku wzrostu ciśnienia i temperatury oraz zapobiega wysuwaniu się.

Figura 5 pokazuje możliwe kształty wycięć 15, 16, 17 wykonanych w płytce układowej 1. Najbardziej z lewej strony jest pokazane wycięcie 15 mające kształt otworu nieprzelotowego, w środku dwa wycięcia 16 mające kształt wnęk o szerokości zmniejszającej się od strony dolnej 18 w kierunku strony górnej 20 płytki układowej 1 i najbardziej na prawo wycięcie 17 mające kształt wywierconego otworu jednorodnego na całej grubości płytki układowej 1 lub otworu przelotowego o wielobocznym przekroju poprzecznym.

Wycięcia 15, 16 mające kształt otworów nieprzelotowych lub wnęk są korzystniejsze niż wycięcia 17 mające kształt otworu przelotowego, ponieważ uzyskiwane połączenie ma lepszą jakość i jest bezpieczniejsze. Gdy wycięcia 17 mają kształt wywierconych otworów lub otworów przelotowych o prostokątnym przekroju poprzecznym, wytrzymałość uzyskanego połączenia jest mniejsza, jednak ewentualne odłączenie jest realizowane w znacznie prostszy sposób i bez zniszczenia.

Figura 6 przedstawia element stykowy 21, zawierający pierwszy sprężysty wspornik stykowy 22, który jest zagięty pod kątem w kierunku elektrody środkowej 23 ochronnika

182 659 przepięciowego 4. Wspornik stykowy 22 wprowadza w styk elektrodę środkową 23, dołączoną w przypadku nadnapięcia w ochronniku przepięciowym 4, z elektrodami zewnętrznymi 25 i 26. Elektrody zewnętrzne 25 i 26 są z kolei dołączone, w stanie włożonym wtyku zabezpieczającego, każda do jednego przewodu telekomunikacyjnego. Element stykowy 21 zawiera część odbiorczą w postaci dwóch zagiętych, sprężystych występów 27, do której jest wprowadzany występ stykowy 28 dołączony do szyny uziemiającej. Zatem w przypadku nadnapięcia połączenie uziemiające jest realizowane odpowiednio od przewodów telekomunikacyjnych a i b, przez elektrody zewnętrzne 25 lub 26, ochronnik przepięciowy 4, elektrodę środkową 23, wspornik stykowy 22 i występy 27 elementu stykowego 21 oraz występ stykowy 28 do szyny uziemiającej.

Jednoczęściowy element stykowy 21 zawiera ponadto drugi sprężysty wspornik stykowy 29 przechodzący na swobodnym końcu w poprzeczne żebro 30. Dwa końce poprzecznego żebra 30 są umieszczone przeciwległe względem elektrod zewnętrznych 25 lub 26 ochronnika przepięciowego 4. Pomiędzy końcami poprzecznego żebra 30 jest zamocowany lutowniczy element cieplny 31 na stronie wspornika stykowego 29 skierowanej do ochronnika przepięciowego 4. Lutowniczy element cieplny 31 pozostaje pod wpływem siły sprężystości wspornika stykowego 29 względem izolującej powierzchni zewnętrznej lub elektrody środkowej 23 ochronnika przepięciowego 4 skutkiem tego utrzymuje końce poprzecznego żebra 30 w pewnej odległości od elektrod zewnętrznych 25 lub 26. Gdy ochronnik przepięciowy 4 zostaje nadmiernie ogrzany, na przykład gdy pomiędzy przewodami telekomunikacyjnymi a, b występuje zwiększone napięcie przez dłuższy czas, lutowniczy element cieplny 31 stopi się. To nie może zapobiec więc temu, że poprzeczne żebro 30 przechodzi w wyniku działania siły sprężystości wspornika stykowego 29 w stan spoczynku na elektrodach zewnętrznych 25 i 26 ochronnika przepięciowego 4 tak, że teraz połączenie uziemiające pomiędzy nimi i szyną uziemiającą istnieje poprzez element stykowy 21 z poprzecznym żebrem 30, wspornik stykowy 29 i występy 27 oraz występ stykowy 28.

Figura 6 pokazuje ponadto dwa odgałęzienia podtrzymujące 32 elementu stykowego 21 względem wspornika stykowego 22 po drugiej stronie ochronnika przepięciowego 4 tak, że służą one jako przeciwpodpora zapobiegająca niezrównoważonemu obciążeniu połączenia lutowniczego pomiędzy ochronnikiem przepięciowym 4 i płytką układową 1.

Figura 7 pokazuje element stykowy z fig. 6, zamontowany na ochronniku przepięciowym 4, przy czym odgałęzienia podtrzymujące 32 spoczywają na izolowanej powierzchni zewnętrznej ochronnika przepięciowego 4, na obu stronach elektrody środkowej 23.

Figura 8 pokazuje wtyk zabezpieczający w stanie włożonym, z kilkoma elementami elektronicznymi, takimi jak rezystory z dodatnim współczynnikiem temperaturowym, a ochronnik przepięciowy 4 jest zamontowany na płytce układowej 1 w obudowie 13. Element stykowy 21 jest tutaj zamontowany na ochronniku przepięciowym 4, jak na fig. 7. Równocześnie jest on utrzymywany przez obudowę 13.

Figura 9 pokazuje inny przykład wykonania elementu stykowego 21. Przeciwległe do pierwszego wspornika stykowego 22 jest umieszczony drugi wspornik stykowy 29, a lutowniczy element cieplny 31 jest dostosowany do obwodu zewnętrznego ochronnika przepięciowego 4 tak, że lutowniczy element cieplny 31 jest przeciwpodporą wspornika stykowego 22 i odgałęzienia podtrzymujące 32 nie są dlatego wymagane. Lutowniczy element cieplny 31 ma wewnętrzną powierzchnię spoczynkową 33 w postaci wnęki łukowej, której promień jest identyczny z promieniem cylindrycznego ochronnika przepięciowego 4. We wnęce środkowej poprzecznego żebra 30 jest wykonane wycięcie, do którego jest wprowadzany i zatrzaskiwany lutowniczy element cieplny 31.

W powierzchni płytki układowej 1 są więc wykonane wnęki 2, 3, których kształt jest dostosowany przynajmniej częściowo do zewnętrznych konturów elementów elektronicznych montowanych na płytce układowej 1.

Jeżeli na przykład płytki układowe 1 według wynalazku są wyposażone w ochronniki przepięciowe 4, określają one całkowitą wymaganą wysokość, której nie można zwiększyć lub nawet zmniejszyć. Jeżeli zmontowana płytka układowa 1 jest stosowana jako wtyk zabezpieczający i wprowadzana do bloku odłączającego, co najmniej dwa przemieszczane styki

182 659 izolacyjne pierwszej linii zostają pokryte przez wtyk zabezpieczający. Dzięki małej wysokości wtyku zabezpieczającego jest zapewnione, że do drugiej linii z przemieszczanymi stykami izolacyjnymi jest swobodny dostęp i możliwość połączenia ze zmontowanym wtykiem zabezpieczającym.

Zamiast płytki układowej 1 stosuje się prostszą płytę podstawy, którą montuje się albo także pokrywa obudową.

Na powierzchni płytki układowej 1 stosuje się końcówki, które dołącza się do elektrod ochronnika przepięciowego 4 i do całego układu płytki układowej 1.

Jako elementy elektroniczne 4, 5, 6, na przykład rezystory 6 z dodatnim współczynnikiem temperaturowym i warystory 5, stosuje się proste elementy w postaci scalonej, które mają co najmniej jedną powierzchnię przystosowaną do lutowania, wprowadzaną w styk z poszczególnymi powierzchniami przyłączeniowymi na płytce układowej 1, przy wykorzystaniu wnęk dostosowanych do konturów tych elementów elektronicznych 4, 5, 6. Umieszczenie elementów elektronicznych 4, 5, 6 podczas montażu jest korzystnie realizowane pionowo względem płytki układowej 1, a rzeczywiste połączenie lutownicze jest wykonywane na przednich powierzchniach czołowych poszczególnych elementów elektronicznych 4, 5, 6 do powierzchni przyłączeniowych, czyli ścieżek umieszczonych przy brzegach szczelinowych lub rowkowych wnęk 2, 3.

Szczelinowe lub rowkowe wnęki 2, 3 są przynajmniej częściowo metalizowane na brzegach. Metalizowane części wnęk 2, 3 skonstruowanych do odbioru elementów elektronicznych 4, 5, 6 są korzystnie wykonane przy powierzchniach wzdłużnych. Metalizację wykonuje się na przykład w procesie galwanicznym, takim jak znany przy wytwarzaniu styków.

Przed rzeczywistym montażem płytki układowej 1 i elementów elektronicznych 4, 5, 6, zastosowana pasta lutownicza jest nakładana na wszystkie elementy albo przy użyciu drukowania według wzornika albo procesu dozowania. Skutkiem tego uzyskuje się, że tylko te wnęki 2, 3, które ostatecznie wymagają ustalenia połączenia, zostają zaopatrzone w pastę lutowniczą a więc pomimo bezpiecznego zapewnienia wymaganego połączenia pomiędzy płytką układową 1 i elementami elektronicznymi 4, 5, 6, nie jest potrzebna dodatkowa praca.

Zastosowanie folii nakładanej na dolną stronę płytki układowej 1 umożliwia zabezpieczenie płytki w tym kierunku, a przy wyborze właściwego materiału folii zapewnioną jest wytrzymałość na napięcie, z zabezpieczeniem styków całego zespołu po tej stronie. Ponadto przy zastosowaniu procesu dozowania, na dolną stronę płytki układowej 1 nakłada się izolator również dla zapewnienia wytrzymałości na napięcie.

Płytka układowa 1 pokryta obudową 13 i wyposażona w elementy elektroniczne 4, 5, 6 znajduje zastosowanie na przykład jako moduł ochronnika przepięciowego. Przy zastosowaniu na obudowie kilku, co najmniej dwóch wydłużeń 14 w kształcie kołpaka z przynajmniej częściowo odkształcalnego materiału, mających właściwe wymiary dopasowane do wycięć 15, 16, 17 w płytce układowej 1, zapewnia się, że moduł jest przyłączany w wymagany sposób. Moduły są stosowane bez problemów jako wtyki zabezpieczające, przy równoczesnym zmniejszeniu wymaganej przestrzeni i bez jakichkolwiek zakłóceń pomiędzy sąsiednimi modułami lub innymi elementami układowymi.

Proces jest przeprowadzany na przykład w dwóch etapach w urządzeniu automatycznym: w pierwszym etapie obudowa jest umieszczana na płycie podstawy lub w niej i jest tam utrzymywana, a w drugim etapie następuje odkształcenie wydłużeń. Realizuje się to na przykład przez dociśnięcie ogrzanych wtyków do przednich powierzchni czołowych wydłużeń, dzięki czemu zapewnia się, że płyta podstawy i obudowa są łączone ze sobą bez luzu. Ogrzewanie jest realizowane przy pomocy ogrzewania rezystancyjnego, promieniowania elektromagnetycznego lub innego rodzaju energii, a zastosowanym materiałem na wydłużenia jest na przykład właściwe tworzywo sztuczne, takie jak tworzywo termoplastyczne.

Przy zastosowaniu właściwej konfiguracji jest wykonywany wtyk zabezpieczający przed przepięciem, łączący dwie funkcje: styku uziemiającego i styku odpornego na uszkodzenia w jednej części, przy użyciu wykrawania i następnie wyginania. W przypadku tej konfiguracji montaż jest znacznie prostszy i stosuje się liniowe ruchy łączenia tylko przy wkłada

182 659 niu do obudowy, co jest korzystne przy użyciu automatycznych urządzeń do montażu. Eliminuje się pewną liczbę położeń przejściowych obciążonych przez prądy udarowe.

Drugi wspornik stykowy 29 wywiera w stanie zmontowanym stale siłę oddziałującą na elektrody zewnętrzne 25 i 26 umieszczone przy ochronniku przepięciowym 4.

Podczas normalnej pracy element cieplny 31 działa wbrew sile drugiego wspornika stykowego 29 i izoluje drugi wspornik stykowy 29 od elektrod zewnętrznych 25 i 26, a więc zapobiega występowaniu przewodzącego elektrycznie połączenia pomiędzy elementem stykowym 21 i elektrodami zewnętrznymi 25, 26 ochronnika przepięciowego 4. Stosuje się element cieplny 31 skonfigurowany na przykład jako element lutowniczy zamocowany przy drugim wsporniku stykowym 29 lub zatrzaśnięty w wycięciu wykonanym we wsporniku stykowym 21. W tym ostatnim rozwiązaniu element stykowy 21 jest najpierw ustawiany bez elementu cieplnego 31 w obudowie 13 wtyku zabezpieczającego. Po dołączeniu obudowy 13 do płytki układowej 1 wtyku zabezpieczającego, element cieplny 31 jest następnie zatrzaskiwany w drugim wsporniku stykowym 29, a styk odporny na uszkodzenia zostaje całkowicie spolaryzowany i uruchomiony.

Element cieplny 31 jest na przykład ukształtowanym elementem wykonanym z materiału takiego jak metal, który topi się przy ogrzewaniu i wywołuje ruch drugiego wspornika stykowego 29 w kierunku elektrod zewnętrznych 25, 26 ochronnika przepięciowego 4 tak, że ma miejsce przewodzące połączenie pomiędzy przewodami telekomunikacyjnymi i szyną uziemiającą. Temperaturę topnienia materiału wybiera się tak, żeby wykluczyć możliwość uszkodzenia instalacji lub nawet niebezpieczeństwo zapalenia się.

Element cieplny 31 wykonuje się także z materiału, który staje się miękki przy ogrzewaniu i ugina się pod działaniem siły drugiego wspornika stykowego 29 tak, że zostaje wprowadzony jego styk z elektrodami zewnętrznymi 25 i 26 oraz ustalone przewodzące połączenie tych elektrod. Inną możliwością jest zastosowanie bimetali lub stopów memorylowych, które są zdolne po ogrzaniu uruchomić drugi wspornik stykowy 29 dla połączenia z elektrodami zewnętrznymi 25, 26 ochronnika przepięciowego 4. Poza tym element cieplny 31 jest wykonywany z farby izolacyjnej lub folii izolacyjnej umieszczonej pomiędzy elektrodami zewnętrznymi 25 i 26 ochronnika przepięciowego 4 i drugim wspornikiem stykowym 29 spoczywającym sprężyście na nich i izolującym je od siebie. Farba lub folia ulegają stopieniu przy ogrzaniu, w wyniku czego zostaje ustalone przewodzące połączenie. Element stykowy 21 jest także wykonywany jako co najmniej jedno sprężyste odgałęzienie podtrzymujące, służące jako przeciwpodpora na przeciwległej stronie ochronnika przepięciowego 4 względem powierzchni izolującej pierwszego wspornika stykowego 22. Zapobiega się przez to niezrównoważonemu obciążeniu połączenia lutowniczego pomiędzy ochronnikiem przepięciowym 4 i płytką układową 1, na której jest umieszczony ten element.

18? 6S9

182 659

182 659

182 659

182 659

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Płytka układowa dla elementów elektronicznych, przyłączanych przez lutowanie przepływowe, korzystnie elementów elektronicznych cylindrycznych symetrycznie i mających elektrody powierzchniowe, znamienna tym, że w płytce (1) przy jej powierzchni (12) są utworzone wnęki (2, 3) do pomieszczenia elementów elektronicznych (4, 5, 6), ukształtowane zgodnie z zewnętrznymi konturami elementów elektronicznych (4, 5, 6) i utrzymujące elementy elektroniczne (4, 5, 6) podczas lutowania przepływowego, a połączenia lutownicze łączą elementy elektroniczne (4, 5, 6) z powierzchniami przyłączeniowymi (7) płytki (1), usytuowanymi przy brzegach (8) wnęk (2, 3).
2. 2. Płytka układowa według zastrz. 1, znamienna tym, że wnęki (2) mają kształt rowkowy.
3. 3. Płytka układowa według zastrz. 1, znamienna tym, że wnęki (3) mają kształt szczelinowy.
4. 4. Płytka układowa według zastrz. 1, znamienna tym, że wnęki (2, 3) mają pochyłe powierzchnie zgodne z cylindrycznym symetrycznie kształtem elementów elektronicznych (4, 5, 6).
5. 5. Płytka układowa według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienna tym, że wnęki (2, 3) mają wewnętrzne powierzchnie czołowe (9), które są metalizowane na brzegach (8) wnęk (2, 3) płytki (1).
6. 6. Płytka układowa według zastrz. 5, znamienna tym, że płytka (1) ma stronę dolną (10) z powłoką izolacyjną.
7. 7. Płytka układowa według zastrz. 1, znamienna tym, że do płytki (1) jest przyłączona obudowa (13) pokrywająca płytkę (1) wyposażoną w wydłużenia (14) z materiału częściowo odkształcalnego w kierunku przyłączonej płytki (1), umieszczone w wycięciach (15, 16, 17) płytki (1), przechodzące przez płytkę (1) i mające wymiary dopasowane do kształtu i wymiarów wycięć (15,16,17) dla utworzenia połączenia złożonego i połączenia ciernego pomiędzy obudową (13) i płytką (1), ustalonego przez odkształcenie wydłużeń (14) tak, że wydłużenia (14) nie wystająnad stronę dolną (10) płytki (1) przy połączeniu obudowy (13) z płytką (1).
8. 8. Płytka układowa według zastrz. 7, znamienna tym, że wycięcia (15) mają kształt otworów nieprzelotowych.
9. 9. Płytka układowa według zastrz. 7, znamienna tym, że wycięcia (16) mają kształt wnęk o szerokości zmniejszającej się od strony dolnej (18) płytki (1) w kierunku strony górnej (20) płytki (1).
10. 10. Płytka układowa według zastrz. 7, znamienna tym, że wycięcia (17) mają kształt wywierconych otworów jednorodnych na całej grubości płytki (1) lub otworów przelotowych o wielobocznym przekroju poprzecznym.
11. 11. Płytka układowa według zastrz. 7, znamienna tym, że wydłużenia (14) są z materiału termoplastycznego. '
12. 12. Płytka układowa według zastrz. 7, znamienna tym, że wydłużenia (14) mają wycięcie (19) na przedniej powierzchni czołowej, skierowanej do strony dolnej (18) płytki (1).
13. 13. Płytka układowa według zastrz. 1, znamienna tym, że do płytki (1) jest dołączona obudowa wtykowa z tworzywa sztucznego, a na płytce (1) jest umieszczony ochronnik przepięciowy (4) zawarty w elementach elektronicznych, mający dwie elektrody zewnętrzne (25,26), przyłączalne do przewodu telekomunikacyjnego i elektrodę środkową (23) przyłączalną do szyny uziemiającej oraz elementy zabezpieczające przed przeciążeniem termicznym, zawierające jednoczęściowy element stykowy (21) włożony do obudowy, który zawiera pierwszy wspornik stykowy (22), stykający się z elektrodą środkową (23) ochronnika przepięciowego (4), i który zawiera odbiorczy występ (27) dla występu stykowego (28) dołączonego sztywno do szyny uziemiającej i drugi wspornik stykowy (29) utrzymywany w pewnym odstępie od elektrod zewnętrznych (25, 26) przez element cieplny (31) i wprowadzany w styk z elektro

    182 659 darni zewnętrznymi (25, 26) przy nadmiernym ogrzewaniu przez zmianę kształtu elementu cieplnego (31).
14. 14. Płytka układowa według zastrz. 13, znamienna tym, że drugi wspornik stykowy (29) ma swobodny koniec z poprzecznym żebrem (30), którego końce są przyłączane do elektrod zewnętrznych (25, 26) i pomiędzy końcami poprzecznego żebra (30) jest umieszczony element cieplny (31).

    * * *