DE4343127A1 - Load secure electronic component assembly - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine verschußfeste Elektronik-Baugrup pe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fireproof electronics assembly pe according to the preamble of claim 1.
Aus der DE-OS 40 38 460 ist eine beschleunigungsfeste Elek tronik-Baugruppe bekannt, die eine mit Leiterbahnen versehene Stahlhybrid-Leiterplatte aufweist, auf der ein oder mehrere elektronische SMD-Bauteile (oberflächenmontierte Bauteile) mittels punktförmiger Klebestellen befestigt sind. Die elek trischen Anschlüsse der SMD-Bauteile sind mit den zugehörigen Leiterbahnen der Leiterplatte, z. B. unter Zwischenschaltung von flächenhaften, flexiblen Anschlußbahnen-Folien (vgl. DE-OS 38 38 085), verlötet.From DE-OS 40 38 460 is an acceleration-resistant elec Tronic assembly known, which is provided with conductor tracks Has hybrid steel circuit board on which one or more electronic SMD components (surface-mounted components) are attached by means of punctiform adhesive points. The elec Electrical connections of the SMD components are with the associated Conductor tracks of the circuit board, e.g. B. with interposition of areal, flexible connecting sheet foils (cf. DE-OS 38 38 085), soldered.
Nachteilig ist bei dieser bekannten Anordnung, daß bei Ver wendung relativ großer Baugruppen mit entsprechend hoher elektronischer Integration und hohem Gewicht, wie sie etwa für intelligente zielsuchende Geschosse benötigt wird, die Verschußfestigkeit häufig nicht gewährleistet ist.A disadvantage of this known arrangement that in Ver relatively large assemblies with correspondingly high electronic integration and heavy weight, such as for intelligent target-seeking projectiles that is needed Shock resistance is often not guaranteed.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verschußfeste Elektronik-Baugruppe zu schaffen, die auch bei Verwendung relativ großer Baugruppen unter extremen Belastungen funktionstüchtig in entsprechender Munition verschießbar ist.The object of the present invention is therefore a to create fireproof electronics assembly, which also at Use of relatively large assemblies under extreme Loads functional in appropriate ammunition is lockable.
Diese Aufgabe wird entsprechend den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 2 gelöst.This task will be according to the distinctive parts of claims 1 and 2 solved.
Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, nicht nur die elektronischen Bauelemente elastisch an der Leiterplatte zu befestigen, sondern zusätzlich auch die Leiterplatte elastisch an einem Auflager anzuordnen. Hierzu kann eine elastische Klebeschicht, vorzugsweise eines Sili konklebers, dienen, dessen Stärke mindestens 3 mm, vorzugs weise 5 bis 10 mm, betragen sollte. Statt der Klebeschicht können auch punktförmige Klebestellen entsprechender Stärke verwendet werden.Essentially, the invention is based on the idea not only the electronic components elastic on the PCB to attach, but also the Arrange printed circuit board elastically on a support. For this can be an elastic adhesive layer, preferably a sili adhesive, serve, the thickness of at least 3 mm, preferred 5 to 10 mm, should be. Instead of the adhesive layer can also point-like glue points of appropriate strength be used.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt die elastische Anordnung der Leiterplatte an dem Auflager über eine Folie aus einem zelligen geschäumten Polyurethan- Elastomer, wie sie beispielsweise von der Fa. Elastogran GmbH, Lemförde, Deutschland, unter der Bezeichnung Cellasto hergestellt und vertrieben wird. Die Folienstärke sollte etwa zwischen 0,5 und 3 mm, vorzugsweise zwischen 1 bis 2 mm, liegen.In an advantageous development of the invention the elastic arrangement of the circuit board on the support over a film of a cellular foamed polyurethane Elastomer, such as that from Elastogran GmbH, Lemförde, Germany, under the name Cellasto is manufactured and distributed. The film thickness should be about between 0.5 and 3 mm, preferably between 1 and 2 mm, lie.
Als Leiterplattenmaterial haben sich besonders glasfaser- oder kohlefaserverstärkte Kunststoffplatten bewährt. Aller dings können auch Materialien aus einem Keramik- oder einem Stahlhybrid verwendet werden.Glass fiber or carbon fiber reinforced plastic plates have proven their worth. Everything dings can also be made of a ceramic or a Steel hybrid can be used.
Besonders bei relativ großen elektronischen Bauteilen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zwischen das jeweilige elektronische Bauteil und die Leiterplatte statt punktförmiger Klebestellen eine elastische Zwischenscheibe als Federelement geklebt wird.Especially with relatively large electronic components proved to be beneficial when between each electronic component and the circuit board instead punctiform glue points an elastic washer is glued as a spring element.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:Further details and advantages of the invention emerge from the dependent claims and the following with reference to figures explained embodiments. Show it:
Fig. 1 schematisch den Aufbau eines ersten Ausführungs beispieles einer verschußfesten Elektronik-Baugruppe; Fig. 1 shows schematically the structure of a first embodiment example of a bulletproof electronics assembly;
Fig. 2 die Kraftvektoren in der Abschußphase von Artillerie munition; Figure 2 shows the force vectors in the launch phase of artillery ammunition.
Fig. 3 die Kräfte und die Verformung in der Elektronik- Baugruppe beim Abschuß für das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel; Fig. 3 shows the forces and the deformation in the electronics assembly when firing for the embodiment shown in Fig. 1;
Fig. 4 schematisch den Aufbau einer zweiten erfindungsgemäßen Elektronik-Baugruppe und Fig. 4 shows schematically the structure of a second electronic assembly according to the invention and
Fig. 5 die Anordnung eines abzustützenden elektronischen Bau teiles auf einer Leiterplatte. Fig. 5 shows the arrangement of an electronic construction part to be supported on a circuit board.
Die in Fig. 1 dargestellte verschußfeste Elektronik-Baugruppe 1 umfaßt ein Auflager 2 und eine Leiterplatte 3 aus einem glasfaser- oder kohlefaserverstärktem Kunststoffmaterial (beispielsweise FR4 oder DYCOstrateTM der Fa. Dycnex AG, Zürich, Schweiz). Auf der Leiterplatte 3 ist ein hochinte griertes Bauteil (IC) 4 mittels Klebepunkten 5 aus einem elastischen Klebstoff (vorzugsweise einem Silikonkleber) befestigt. Die elektrischen Anschlüsse 6 des Bauteiles 4 sind mit auf der Leiterplatte 3 angeordneten Leiterbahnen 7 - gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von flächenhaften, flexiblen Anschlußbahnen-Folien (vgl. DE-=S 38 38 085) - ver lötet.The illustrated in Fig. 1 verschußfeste electronics assembly 1 comprises a support 2 and a circuit board 3 made of a glass fiber or carbon fiber reinforced plastic material (e.g., FR4 or DYCOstrate TM of the company. Dycnex AG, Zurich, Switzerland). A highly integrated component (IC) 4 is attached to the printed circuit board 3 by means of adhesive points 5 made of an elastic adhesive (preferably a silicone adhesive). The electrical connections 6 of the component 4 are soldered to the printed circuit board 3 arranged conductor tracks 7 - optionally with the interposition of areal, flexible connection track foils (cf. DE- = S 38 38 085).
Zwischen der Leiterplatte 3 und dem Auflager 2 befindet sich entweder eine elastische Klebstoffschicht 8, vorzugsweise aus einem Silikonkleber, oder mit 8′ angedeutete punktförmige Klebestellen (gestrichelt dargestellt) von einer Stärke von mindestens 3 mm, vorzugsweise von etwa 5 bis 10 mm. Durch die zwischen Auflage 2 und Leiterplatte 3 befindliche elastische Klebstoffschicht 8, bzw. die punktförmigen Klebestellen 8′, wird erreicht, daß sich beim Abschuß eines entsprechenden Geschosses die Leiterplatte 3 zwar aufgrund der auf sie wirkenden Beschleunigungskräfte entgegen der Flugrichtung verbiegt, daß aber durch die Klebstoffschicht 8, bzw. die punktförmigen Klebestellen 8′, diese Durchbiegung der Lei terplatte 3 gegenüber dem Auflager 2 abgefedert wird. Dieser Vorgang ist in den Fig. 2 und 3 im einzelnen dargestellt:Between the circuit board 3 and the support 2 is either an elastic adhesive layer 8 , preferably made of a silicone adhesive, or with 8 'indicated point-shaped adhesive points (shown in dashed lines) of a thickness of at least 3 mm, preferably from about 5 to 10 mm. Due to the resilient adhesive layer 8 located between the support 2 and the printed circuit board 3 , or the punctiform adhesive points 8 ', it is achieved that when a corresponding projectile is shot down, the printed circuit board 3 bends against the direction of flight due to the acceleration forces acting on it, but that due to the Adhesive layer 8 , or the punctiform glue points 8 ', this deflection of the Lei terplatte 3 against the support 2 is cushioned. This process is shown in detail in FIGS. 2 and 3:
Dabei ist in Fig. 2 mit 1 wiederum die Elektronik-Baugruppe bezeichnet, die im wesentlichen senkrecht zur Achse einer Munitionshülle 9 angeordnet ist. Beim Abschuß wirken auf die Elektronik-Baugruppe 1 in Flugrichtung 10 eine Beschleuni gungskraft 11 sowie eine Zentrifugalkraft 12 und eine Kraft aufgrund der Winkelbeschleunigung 13. Aus diesen Kräften ergibt sich eine resultierende Kraft 14, welche zu entspre chende in Fig. 3 dargestellte Zugkräfte 15 und Zug- und Scherkräfte 16 führe.In this case, 1 in FIG. 2 again designates the electronic assembly, which is arranged essentially perpendicular to the axis of an ammunition case 9 . When fired act on the electronics module 1 in the direction of flight 10, an acceleration force 11 and a centrifugal force 12 and a force due to the angular acceleration 13th From these forces, a resulting force 14 results, which leads to corresponding tensile forces 15 and tensile and shear forces 16 shown in FIG. 3.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, bewirken die Zug- und Scher kräfte 15 und 16 ein Durchbiegen der Leiterplatte 3 entgegen der Flugrichtung 10 unter gleichzeitiger Verformung der Klebstoffschicht 8. Aufgrund der Dicke und Elastizität der Klebstoffschicht 8 federt diese aber die Bewegung der Leiterplatte 3 ab, so daß sich diese nicht von dem Auflager 2 abgelöst und die Funktionsfähigkeit Baugruppe 1 nicht beein trächtigt wird.As shown in Fig. 3, the tensile and shear forces 15 and 16 cause a bending of the circuit board 3 against the flight direction 10 while deforming the adhesive layer 8th Due to the thickness and elasticity of the adhesive layer 8, however, this cushions the movement of the printed circuit board 3 , so that it does not become detached from the support 2 and the functionality of assembly 1 is not impaired.
Das elektronische Bauteil 4 kann auch von einem durch Aufkle ben oder Auflöten auf der Leiterplatte 3 befestigten Rahmen aufgenommen werden, der seinerseits elektrische Anschlüsse aufweist, die die elektrischen Anschlüsse 6 des Bauteils 4 kontaktieren und mit den entsprechenden Leiterbahnen 7 ver lötet ist.The electronic component 4 can also be accommodated by a frame attached by sticking or soldering onto the printed circuit board 3 , which in turn has electrical connections which contact the electrical connections 6 of the component 4 and are soldered to the corresponding conductor tracks 7 .
Die Leiterplatte 3 und die darauf angeordneten elektronischen Bauteile 4 werden vorteilhafterweise mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung 17 versehen, wodurch während der Abschuß- und Flugphase entstehende Resonanzen gedämpft werden und die Resistenz gegenüber Umweltbelastungen erhöht wird.The printed circuit board 3 and the electronic components 4 arranged thereon are advantageously provided with an electrically insulating coating 17 , as a result of which resonances which arise during the launch and flight phase are damped and resistance to environmental pollution is increased.
Die Beschichtung 17 kann beispielsweise durch Vergießen mit einem Kunststoff, etwa Polyurethan, durch Erzeugen einer druckgeschäumten Schicht aus Polyurethan und durch Überziehen mit einem insbesondere glasfaserverstärkten Laminat, etwa aus Epoxidharz, hergestellt werden.The coating 17 can be produced, for example, by casting with a plastic, such as polyurethane, by producing a pressure-foamed layer made of polyurethane and by covering it with a glass fiber-reinforced laminate, for example made of epoxy resin.
Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer beschleu nigungsfesten Elektronik-Baugruppe, welches sich in der Praxis besonders bewährt hat. Die mit 18 bezeichnete Elektro nik-Baugruppe enthält eine ca. 1,5 mm starke Leiterplatte 19 aus einem glasfaserverstärktem Material, auf der ein elektro nisches Bauteil 20 angeordnet ist. Die Leiterplatte 19 ist über eine elastische Folie (Celasto-Folie) 21 von beispielsweise etwa 1 mm Stärke mit einem Aufleger 22 verbunden. Dabei erfolgt die Verbindung zwischen Leiterplatte 19 und Folie 21 sowie zwischen der Folie 21 und dem Auflager 22 über entsprechende Klebeschichten 23, 24 eines Polyurethan- Klebers. Um eine absolute gleiche Klebestärke und eine exakte Positionierung der Leiterkarte zum Auflager 22 zu gewährleisten ist es notwendig, für den Aushärterprozeß die Leiterplatte durch Aufbringen eines Gewichtes (ca. 1 kg) gleichmäßig zu belasten. Fig. 4 shows a second embodiment of an acceleration-resistant electronic assembly, which has proven particularly useful in practice. The designated 18 electronics assembly contains an approximately 1.5 mm thick circuit board 19 made of a glass fiber reinforced material on which an electronic component 20 is arranged. The circuit board 19 is connected via an elastic film (Celasto film) 21 of, for example, about 1 mm thick with a trailer 22nd The connection between the printed circuit board 19 and the film 21 and between the film 21 and the support 22 takes place via corresponding adhesive layers 23 , 24 of a polyurethane adhesive. In order to ensure an absolutely identical adhesive strength and an exact positioning of the circuit board to the support 22 , it is necessary to load the circuit board evenly for the hardening process by applying a weight (approx. 1 kg).
Zwischen dem elektronischen Bauteil 20 und der Leiterplatte 19 ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine elastische Zwischen scheibe 25 als Distanzscheibe angeordnet, die mittels entspre chender Klebeschichten 26, 27 an dem Bauteil 20 und der Leiter platte 19 befestigt ist. Eine derartige Zwischenscheibe 25 empfiehlt sich insbesondere bei der Anordnung sehr großer elek tronischer Bauteile (z. B. PLCC-Bauelemente).Between the electronic component 20 and the circuit board 19 is arranged an elastic, in this embodiment the intermediate disk 25 as a spacer, which is attached by means of entspre chender adhesive layers 26, 27 on the component 20 and the circuit board 19th Such an intermediate plate 25 is particularly recommended when arranging very large electronic components (e.g. PLCC components).
Als Beschichtung 28 der Leiterplatte 19 mit dem elektronischen Bauteil 20 dient eine druckgeschäumte Schicht aus Polyurethan, vorzugsweise in eingehäuster Form.A pressure-foamed layer of polyurethane, preferably in encased form, serves as the coating 28 of the printed circuit board 19 with the electronic component 20 .
In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel mit einem elektronischen Bauteil 29 dargestellt, bei dem es sich um ein randseitig abge stütztes Teil handelt. Bei Verwendung derartiger Bauteile hat es sich als vorteilhaft erwiesen, einerseits den inneren Be reich des Bauteiles mittels einer glasfaserverstärkten Kunst stoffplatte 31 elastisch abzustützen, wobei die Kunststoffplat te 31 über Klebeschichten 32, 33 mit dem elektronischen Bauteil 29 und der Leiterplatte 30 verbunden ist. Andererseits erfolgt eine elastische Abstützung des Randbereiches des Bauteiles 29 mittels punktförmiger Klebestellen 34, z. B. mittels eines Epoxy harz-Klebers.In Fig. 5, an embodiment is shown with an electronic component 29 , which is an edge-supported part. When using such devices, it has proven to be advantageous, on the one hand region of the component by means of a glass fiber-reinforced plastic plate elastically support the inner Be 31, wherein the Kunststoffplat te 31 is connected via adhesive layers 32, 33 with the electronic component 29 and the circuit board 30th On the other hand, there is elastic support for the edge region of the component 29 by means of punctiform adhesive points 34 , for. B. using an epoxy resin adhesive.
Die elektrischen Anschlüsse sind in Fig. 5 mit dem Bezugszei chen 35 angedeutet.The electrical connections are indicated in FIG. 5 with the reference numeral 35 .
BezugszeichenlisteReference list
1 Elektronik-Baugruppe
2 Auflager
3 Leiterplatte
4 elektronisches Bauteil
5 Klebepunkte
6 elektrische Anschlüsse
7 Leiterbahnen
8 Klebstoffschicht
8′ punktförmige Klebestellen
9 Munitionshülle
10 Flugrichtung
11 Beschleunigung
12 Zentrifugalbeschleunigung
13 Winkelbeschleunigung
14 resultierende Kraft
15 Zugkraft
16 Scherkraft
17 Beschichtung
18 Elektronik-Baugruppe
19 Leiterplatte
20 elektronisches Bauteil
21 Celasto-Folie
22 Auflager
23, 24 Klebeschichten
25 Zwischenscheibe
26, 27 Klebeschichten
28 Druckschaum
29 elektronisches Bauteil
30 Leiterplatte
31 glasfaserverstärkte Kunststoffplatte
32, 33 Klebeschichten
34 punktförmige Klebestelle
35 elektrischer Anschluß 1 electronics module
2 supports
3 circuit board
4 electronic component
5 glue dots
6 electrical connections
7 conductor tracks
8 adhesive layer
8 'punctiform glue points
9 ammunition shell
10 flight direction
11 acceleration
12 centrifugal acceleration
13 angular acceleration
14 resulting force
15 traction
16 shear force
17 coating
18 electronics assembly
19 printed circuit board
20 electronic component
21 Celasto film
22 supports
23 , 24 adhesive layers
25 washer
26 , 27 adhesive layers
28 pressure foam
29 electronic component
30 circuit board
31 glass fiber reinforced plastic plate
32 , 33 adhesive layers
34 punctiform glue points
35 electrical connection
Claims (9)
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DE4343127A DE4343127A1 (en) | 1992-12-23 | 1993-12-17 | Load secure electronic component assembly |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4343127A1 true DE4343127A1 (en) | 1994-06-30 |
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ID=25921709
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4343127A Withdrawn DE4343127A1 (en) | 1992-12-23 | 1993-12-17 | Load secure electronic component assembly |
Country Status (1)
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