Результат интеллектуальной деятельности: Печатный кабель

Изобретение относиться к области производства и применения печатных схем, а именно к гибким печатным кабелям.

Известно, что у всех плоских пассивных компонентов электромонтажа, таких как ленточные провода, гибкие шлейфы и гибкие печатные кабели, ограничен минимально допустимый радиус изгиба компонента и количество циклов его изгиба, в том числе и минимально допустимый радиус.

Эти ограничения в меньшей мере распространяются на печатные кабели с лаковой изоляцией. Такие кабели выдерживают до миллиона изгибов, а у некоторых из них нет ограничения по минимальному радиусу изгиба - т.е. их можно изгибать без контролируемого радиуса как лист бумаги.

Наиболее близким по конструкции техническим решением к предлагаемому изобретению, и принятый авторами за прототип, является печатный кабель с лаковой термореактивной изоляцией изготавливаемый по способу изготовления печатных кабелей по патенту РФ №2342613 C1, МПК H05K 3/16, опубл. 27.12.2008 г., в котором групповая заготовка разрезается по лаковой изоляции подложки на месте удаленного перед этим печатного проводника.

Термореактивная лаковая изоляция наиболее стойка к механическим воздействиям по сравнению с термопластичной изоляцией. Однако у изготовленных по этому способу печатных кабелей, после их раскроя, на боковых кромках изоляции присутствуют дефекты, в виде первичных микротрещин и микросколов, возникающих при резке на торцевой кромке лаковой изоляции.

Во время эксплуатации в подвижном электромонтаже динамически нагруженных печатных кабелей, эти микросколы являются концентраторами напряжений боковой составляющей механической нагрузки, что резко сокращает прочность печатного кабеля на срез. Это происходит вследствие того, что на месте скола развивается боковой надрыв, который доходя до печатного проводника, развивается дальше и вызывает возникновение трещин в изоляции с обеих плоскостей печатного проводника, оголяя сам проводник. При этом оголенный участок печатного проводника из рыхлой гальванической меди, уже не защищенный слоем изоляции, начинает тоже разрушаться. Вследствие чего вначале нарушается электрическая прочность изоляции крайнего проводника, а затем возможно возникновение лавинообразного процесса, приводящего не только к обрыву нескольких крайних печатных проводников, но иногда и обрыву всего кабеля.

Таким образом, задачей данного технического решения являлась разработка конструкции печатного кабеля с лаковой изоляцией для подвижных электрических цепей, стойкого к работе с боковыми динамическими нагрузками.

Общими признаками с предлагаемой конструкцией печатного кабеля является наличие хотя бы одного печатного проводника, покрытого изоляцией.

В отличие от прототипа в предлагаемой авторами конструкции печатного кабеля вдоль обоих продольных краев кабеля под слоем изоляции размещена силовая арматура с оголенной внешней боковой кромкой.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.

Указанные признаки, отличительные от прототипа на которые распространяется объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения является создание конструкции печатного кабеля прочного при воздействии боковых механических знакопеременных усилий.

При осуществлении изобретения указанный технический результат достигается тем, что в отличие от известной конструкции (прототипа) у печатного кабеля, содержащего хотя бы один изолированный рабочий печатный проводник, особенность заключается в том, что вдоль обоих продольных краев кабеля под слоем изоляции размещена силовая арматура с оголенной внешней боковой кромкой.

Новая совокупность существенных признаков, а также наличие взаимосвязей между ними позволяет, в частности, за счет:

- размещение вдоль продольных краев ленты кабеля под слоем изоляции силовой арматуры увеличивает стойкость кабеля к динамическим нагрузкам;

- отсутствие изоляции на боковой внешней кромке силовой арматуры исключает возникновение микротрещин в термореактивной изоляции, являющихся концентраторами напряжений при боковых составляющих динамических нагрузок.

Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах выполнении, позволяют, в частности, за счет:

- выполнение силовой арматуры в виде печатного проводника упрощает технологию изготовления данной конструкции печатного кабеля;

- ширину печатного проводника используемого в качестве силовой арматуры рационально выбирать из необходимой механической прочности печатного кабеля, а не из токовых нагрузок, как для рабочих печатных проводников, что в некоторых случаях позволит сократить ширину ленты печатного кабеля в целом;

- снабжение боковой поверхности силовой арматуры упрочняющим слоем позволяет увеличить стойкость кабеля на срез при воздействии механических динамических нагрузок.

Сущность изобретения заключается в том, что в печатном кабеле, содержащем хотя бы один изолированный рабочий печатный проводник, вдоль обоих продольных краев кабеля под слоем изоляции размещена силовая арматура с оголенной внешней боковой кромкой, которая является местом приложения боковых составляющих динамических нагрузок, действующих на ленту печатного кабеля и возникающих в процессе его эксплуатации в аппаратуре.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором приведено поперечное сечение предлагаемой конструкции печатного кабеля, способного безотказно работать в динамически нагруженных подвижных электрических цепях. На фигуре под слоем изоляции 1 находятся печатные проводники 2 и силовая арматура 3, расположенная вдоль продольных боковых краев 4 печатного кабеля. Причем на внешней боковой кромке 4 кабеля изоляция 1 отсутствует так, что наружная кромка на силовой арматуре 3 оголена.

Конструкция конкретного печатного кабеля разрабатывается исходя из реальных условий его эксплуатации в конкретной аппаратуре.

Так, в частности, при механических нагрузках, работающих на срез кабеля, возможно применение силовой арматуры 3 из полимерных материалов, с достаточными значениями предела прочности σ_B и пределами текучести σ_S и имеющих адгезию к материалу изоляции 1.

Для знакопеременных динамических нагрузок необходимо элементы силовой арматуры 3 разместить с обоих продольных боковых краев 4 печатного кабеля.

При относительно небольших воздействующих нагрузках, с целью упрощения технологии изготовления, в качестве элементов силовой арматуры 3 использовать дополнительные печатные проводники с оголенной внешней боковой кромкой 4. Причем ширина печатного проводника, выполняющего функцию силовой арматуры 3, выбирается исходя из значения необходимой механической прочности.

Для определения эффективности предложенной конструкции печатных кабелей были изготовлены две группы образцов печатных кабелей с лаковой изоляцией по патенту RU 2342813 (прототипу). Причем первая группа состояла из образцов, раскроенных по месту удаленного печатного проводника, а во второй группе изоляция на крайних боковых проводниках была удалена. Во время испытаний замерялась величина момента среза крайнего бокового проводника.

Сравнительные испытания показали, что для испытываемой конструкции печатных кабелей, момент среза печатных кабелей во второй группе, в которой роль силовой арматуры выполняли крайние печатные проводники со вскрытой боковой изоляцией, оказался больше на два порядка.

При соответствующем схемотехническом решении, арматурные печатные проводники могут использоваться как «корпусные».

Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизны».

Предлагаемое изобретение может быть использовано в конструкции печатных кабелей обеспечивающих подвижный электромонтаж для изделий, подверженных значительным механическим воздействиям.

В настоящее время разработана конструкторская и технологическая документация, изготовлена необходимая оснастка, проведены стендовые и натурные испытания печатного кабеля в составе аппаратуры. Намечено производство упрочненного кабеля для серийно выпускаемой аппаратуры.