ES2198989T3 - Componente electromecanico. - Google Patents

Abstract

Componente electromecánico, que presenta al menos una capa de soporte con un lado superior y un lado inferior, donde al menos uno de estos lados está recubierto por una capa de cubierta, que está unida fijamente con la capa de soporte y que lleva material conductor eléctrico, caracterizado porque la capa de cubierta (4, 5) y la capa de soporte (2) están fabricadas del mismo material de plástico difícilmente inflamable.

Description

Componente electromecánico.

La invención se refiere a un componente electromecánico, especialmente un componente según el preámbulo de la reivindicación 1.

En la industria electrotécnica, se utilizan para numerosas aplicaciones placas de circuito impreso, que proporcionan, por una parte, el soporte de fijación mecánica de componentes electrónicos y, por otra parte, establecen al mismo tiempo conexiones eléctricas entre estos componentes. Las placas de circuito impreso convencionales están fabricadas con frecuencia de materiales endurecidos por calor, como por ejemplo papel de resina fenólica o resina epóxido reforzada con fibras de vidrio. Estos materiales son inflamables como tales, lo que no es aceptable por razones de seguridad. Por lo tanto, se añaden a estos materiales productos químicos inhibidores de la llama, como por ejemplo compuestos de bromo o compuestos orgánicos de fósforo que, en colaboración con otras substancias inorgánicas, como por ejemplo trióxido de antimonio como agente sinérgico, impiden la inflamación de las placas de circuito impreso convencionales.

Las substancias aditivas inhibidoras de la llama en las placas de circuito impreso dan lugar, sin embargo, a dificultades durante la reutilización de dichas placas de circuito impreso. Especialmente los materiales que se endurecen con calor no pueden ser reciclados y, por lo tanto, deben ser desechados en basureros. Además, existe la posibilidad de quemar estos materiales, siendo necesarios esfuerzos considerables para evitar las emisiones tóxicas que proceden de los productos químicos inhibidores de la combustión. Por estos motivos, los costes para la eliminación de un producto, al final de la duración de vida útil del mismo, que contiene un número considerable de placas de circuito impreso convencionales, es relativamente alto. Por lo tanto, teniendo en cuenta la tendencia general hacia una economía sostenible, es deseable preparar componentes para aplicaciones electrotécnica, que se pueden reutilizar al final de la vida de vida útil de un producto con un gasto económicamente aceptable.

El documento DE 2413158 A, describe una placa aislante de combustión lenta moldeada por estampación y por perforación para fines electrotécnicos, que está fabricada a partir de material de fibras inorgánicas, aglutinantes inorgánicos y substancias de carga inorgánicas así como por una resina endurecible con calor. Los materiales inorgánicos no son inflamables, en cambio la resina orgánica es combustible. En esta placa aislante se trata de un sistema de substancias múltiples.

Partiendo de ello, el cometido de la invención es crear un componente para aplicaciones electrotécnicas, que evita los inconvenientes descritos al principio.

Este cometido se soluciona, según la invención, a través de un componente según la reivindicación 1. El componente presenta una capa de soporte, donde al menos el lado superior de la capa de soporte está recubierto por una capa de cubierta. Tanto la capa de cubierta como también la capa de soporte están fabricadas del mismo material de plástico difícilmente inflamable. La capa de cubierta y la capa de soporte están unidas fijamente entre sí y prestan al componente una estabilidad mecánica suficiente para la aplicación respectiva. Además, la capa de cubierta lleva material conductor eléctrico, por medio del cual se pueden establecer conexiones eléctricas entre componentes electrónicos -dado el caso después de otro proceso de estructuración-.

La ventaja especial de este componente consiste en que se consiguen las propiedades inhibidoras de la llama sin substancias aditivas, que plantean dificultades para la reutilización de un producto al final de su duración de vida útil.

De acuerdo con un ejemplo de realización de la invención, la capa de cubierta puede estar constituida por una pluralidad de láminas colocadas estratificadas. Esta estructura es especialmente ventajosa cuando dos o más de estas láminas llevan una estructura de banda de conductores, donde cada plano de una estructura de banda de conductores está distanciado de un plano vecino en el espacio por medio de una lámina aislante de electricidad. Entre los planos se pueden establecer, en caso necesario, también conexiones eléctricas.

Según un primer ejemplo de realización de la invención, el material conductor eléctrico está configurado como capa, que recubre totalmente la capa de cubierta. Por ejemplo, esta capa puede estar constituida por una capa fina de cobre, que está estructurada en un procedimiento de decapado químico en bandas conductoras. Como alternativa a ello, las bandas conductoras pueden estar fabricadas también en un procedimiento de estampación en caliente o en un procedimiento químico galvánico selectivo.

Pero también es posible que las bandas conductoras estén fabricadas de un material de alta fluencia en un procedimiento de impresión, especialmente a través de un procedimiento de impresión con tamiz de seda.

Es especialmente ventajoso que la capa de soporte y la capa de cubierta estén fabricadas de material de plástico LCP ("Liquid Cristal Plastic") o de polieterimida (PEI). Estos materiales son intrínsecamente inhibidores de la llama y se pueden reutilizar fácilmente.

De una manera más conveniente, la capa de soporte puede estar fabricada de material de plástico espumoso. Esto tiene como ventaja que el componente en conjunto es más ligero, consiguiendo al mismo tiempo una estabilidad mecánica suficiente. Además, la espumación del plástico conduce a un ahorro de material, de manera que los costes del componente son comparables con los costes de una pieza, que está fabricada de material convencional.

Es especialmente ventajoso que la capa de cubierta esté configurada para ser flexible, de manera que el componente, sea deformable, por ejemplo, durante el montaje en un aparato eléctrico. La estabilidad mecánica que es necesaria para el montaje de componentes eléctricos se puede conseguir reforzando la capa de cubierta flexible en las regiones destinadas al alojamiento de componentes con una capa de soporte, mientras que en las regiones que deben permanecer flexibles, está ausente la capa de soporte rígida.

De acuerdo con un ejemplo de realización de la invención, el componente puede tener configuración plana en forma de placa de circuito impreso. Pero también es posible que el componente presente una estructura tridimensional y esté provisto de elementos funcionales mecánicos. Estos elementos funcionales pueden servir, por ejemplo, para retener sobre el componente, componentes electrónicos pesados, como por ejemplo condensadores o transformadores, sin que sean necesarios elementos de fijación adicionales. Además, el componente puede estar configurado de tal forma que cumpla, al menos por regiones, la finalidad de carcasa aislante para un aparato eléctrico.

Otro cometido de la invención consiste en indicar un procedimiento, según el cual el componente de acuerdo con la invención se puede fabricar de una manera especialmente más favorable.

Este cometido se soluciona a través de un procedimiento según la reivindicación 14.

En el dibujo se representan ejemplos de realización de la invención, donde se utilizan los mismos signos de referencia para las mismas partes o para las partes correspondientes.

La figura 1 muestra un componente configurado como placa plana según la invención.

La figura 2 muestra un fragmento de un componente según la invención, que presenta una configuración espacial más complicada.

La figura 3 muestra un ejemplo de realización de un componente según la invención, que está provisto con elementos funcionales mecánicos.

La figura 4a muestra un ejemplo de aplicación de un componente según la invención, que está provisto con elementos funcionales mecánicos.

La figura 4b muestra un ejemplo de realización de un componente según la invención, que presenta tanto regiones rígidas como también regiones flexibles, y

La figura 4b muestra un fragmento de la figura 4a.

En la figura 1 se representa en la sección transversal un componente 1 según la invención configurado como placa plana. En el interior del componente 1 está dispuesta una capa de soporte 2, que está fabricada de material de plástico LCP espumoso. La capa de soporte espumosa 2 contiene burbujas de gas 3, de manera que se reduce en una medida considerable la necesidad de material de plástico LCP relativamente caro, lo que repercute de una manera favorable sobre los costes de fabricación y sobre el peso del componente 1. Con la capa de soporte 2 están unidas una capa de cubierta superior 4 y una capa de cubierta inferior 5, que soportan respectivamente una capa de cobre superior 7 y una capa de cobre inferior 8. Las capas de cobre están configuradas totalmente lisas, de manera que éstas pueden ser estructuradas, por ejemplo a través de procedimientos de decapado fotoquímico para el caso de aplicación respectivo bajo la configuración de bandas conductoras.

Está claro que el componente puede presentar bandas conductoras sobre la capa de cubierta superior 4 o sobre la capa de cubierta inferior 5 o sobre ambas capas de cubierta. Por lo tanto, también es posible fabricar el componente 1 solamente con una única capa de cobre. La estabilidad mecánica de un componente 1 según la invención corresponde aproximadamente a la de placas de circuito impreso convencionales. Para que el componente 1 pueda substituir, por ejemplo, a material de placas de circuito impreso FR4 convencional, debe mantenerse un espesor predeterminado. Además, sin embargo, a través de la selección adecuada de las dimensiones de la(s) capa(s) de cubierta así como de la capa de soporte se pueden adaptar las propiedades del componente al caso de aplicación respectivo. También es posible prever solamente una única capa de cubierta 4 ó 5.

Como alternativa a ello, también es posible estructurar las capas de cobre 7 y 8 en un procedimiento de estampación en caliente. Además, las estructuras de las bandas conductoras se pueden imprimir a través de un procedimiento de impresión con tamiz de seda, por ejemplo con pasta conductora de plata sobre la capa de cubierta. Por último, existe también la posibilidad de depositar bandas conductoras en un procedimiento químico galvánico selectivo. Tales procedimientos son conocidos a partir del estado de la técnica.

Además, es posible configurar el componente 1 no sólo en forma de placa, sino dotarle también de una estructura espacial más complicada, como se ilustra en la figura 2. La figura 2 muestra un fragmento de un componente con una estructura tridimensional. Sobre la capa de cubierta superior 4 están estructuradas ya bandas conductoras 9, Tanto en la figura 1 como también en la figura 2 se puede reconocer claramente que el componente según la invención presenta una estructura de sándwich.

Tales componentes pueden estar adaptados a una forma determinada de los aparatos y pueden presentar ya elementos funcionales mecánicos. Estos elementos funcionales sirven por ejemplo para la fijación de componentes electrónicos grandes y pesados y asumen al mismo tiempo la función de carcasa para el aparato eléctrico.

En la figura 3 se muestra, como ejemplo de un componente 1 de este tipo, un auricular telefónico 11 para un teléfono móvil. Un teléfono móvil necesita relativamente mucha electrónica en el auricular que, por una parte, debe ser conectada y, por otra parte, debe ser retenida mecánicamente. Los componentes que cumplen esta finalidad son designados también como componentes MID ("Molded interconnect devices" = Dispositivos moldeados de interconexión). En el auricular telefónico 11 representado están previstos, por ejemplo, clips de retención 12, para retener con seguridad un acumulador 13. Además, están presentes nervaduras de refuerzo 14, para prestar una estabilidad mecánica suficiente al auricular telefónico 11. Además, el lado exterior 16 del auricular telefónico 11 está configurado de tal forma que se consigue un aspecto exterior atractivo desde el punto de vista óptico y háptico para el usuario. Hay que subrayar que todas estas funciones son cumplidas al mismo tiempo por un único componente. Para ilustración se indica con el signo de referencia A la posición espacial del fragmento representado en la figura 2.

Por último, también es posible configurar el componente según la invención de tal forma que se pueda doblar, por ejemplo, para el montaje en un aparato. La figura 4a muestra un ejemplo de realización de un componente de este tipo, que presenta una región flexible 17 entre dos regiones rígidas 16a y 16b. Las regiones rígidas son adecuadas para retener, por ejemplo, componentes electrónicos. Los componentes electrónicos 18 pueden estar soldados o encolados de manera convencional. Pero también es posible se sean adheridos chips con circuitos electrónicos directamente sobre el componente 1, como se conoce, por ejemplo, a partir de la tecnología de Chip-On-Board (chip sobre cuadro). Las bandas conductoras 9 establecen conexiones eléctricas entre los componentes electrónicos 18.

En la figura 4b se muestra un fragmento de la figura 4a que está designado con el signo de referencia B. En este fragmento se representa cómo se lleva a cabo la transición entre la región rígida 16a y la región flexible 17b. En la región rígida 16a, la capa de cubierta 4 está reforzada a través de la capa de soporte 2, mientras que en la región flexible no está presente ninguna capa de soporte 2. La capa de cubierta 4 es flexible, de manera que el componente 1 se puede doblar durante el montaje en un aparato a lo largo de la región 17. La capa de soporte 2 está provista sobre el lado opuesto a las bandas conductoras 9 con una capa de cubierta inferior 5, que, sin embargo, puede ser omitida.

En el ejemplo de realización representado en la figura 4b, la capa de cubierta 4 está fabricada de láminas superpuestas estratificadas 18, que llevan en cada caso bandas conductoras 9, de manera que se pueden fabricar también placas de circuito impreso de varias capas. En función de si la capa de soporte 2 se extiende o no sobre toda la superficie de la capa de cubierta 4, es posible también de esta manera fabricar componentes tanto rígidos como también rígido-flexibles con varios planos de conductores.

El componente que se acaba de describir se fabrica de la siguiente manera:

El material de plástico es inyectado en un molde en un procedimiento de fundición por inyección y es expandido en el molde, es decir, que es espumado. A través del mantenimiento de condiciones especiales de temperatura en la superficie del molde de fundición, el material expandido a través de una región adyacente al molde de fundición, configurándose las capas de cubierta 4 y 5m que no contienen burbujas de gas 3. De acuerdo con este procedimiento se pueden fabricar tanto componentes en forma de placas como también componentes MID.

En función de las dimensiones del molde de fundición, con este procedimiento es posible también fabricar la placa de circuito impreso rígida-flexible que se muestra en las figuras 4a y 4b. En este caso, se selecciona el molde de fundición de tal forma que en las regiones que deben ser flexibles, el espesor de la capa es elegido tan fino que se obtiene durante la fundición por inyección una capa LCP sin burbujas, mientras que en las regiones rígidas 16a y 16b se espuma el material LCP, como se ha descrito anteriormente. La capa LCP fina forma la región flexible 17 del componente.

Pero también es posible encolar la capa de cubierta 4 por detrás con material LCP espumoso como capa de soporte 2, con el fin de fabricar las regiones rígidas 17a y 17b. Las regiones no encoladas por detrás de la capa de cubierta 4 permanecen entonces flexibles.

Además del material de plástico LCP mencionado, también se pueden utilizar otros termoplásticos de alta temperatura, que sin intrínsecamente inhibidores de la llama, por ejemplo polieterimida (PEI). Los materiales de plástico propuestos son intrínsecamente inhibidores de la llama según la Norma UL94VO.

Una ventaja especial de los componentes fabricados de esta manera consiste en que están constituidos por un material de plástico puro de un solo tipo y no necesitan substancias adicionales inhibidoras de la llama, de manera que es posible la reutilización de estos componentes de una manera especialmente sencilla.

Todas las formas de realización de la invención tienen la ventaja de que pueden substituir al material convencional de placas de circuito impreso, sin que para ello deban modificarse procedimientos de fabricación y de procesamiento probados. En los componentes con una capa de soporte espumosa hay que indicar a este respecto como limitación que las burbujas 3 de la capa de soporte 2 solamente pueden ser tan grandes que pueda establecerse aún una unión segura mediante un taladro unión pasante.

Claims (14)

1. Componente electromecánico, que presenta al menos una capa de soporte con un lado superior y un lado inferior, donde al menos uno de estos lados está recubierto por una capa de cubierta, que está unida fijamente con la capa de soporte y que lleva material conductor eléctrico, caracterizado porque la capa de cubierta (4, 5) y la capa de soporte (2) están fabricadas del mismo material de plástico difícilmente inflamable.

2. Componente según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de cubierta (4, 5) está constituida por varias capas a partir de varias láminas (18) recubiertas.

3. Componente según la reivindicación 2, caracterizado porque al menos dos de las láminas (18) llevan material conductor eléctrico, donde las láminas (18) están dispuestas de tal manera que el material conductor eléctrico está dispuesto en varios planos, estando colocadas las láminas como aislante eléctrico entre el material conductor eléctrico.

4. Componente según la reivindicación 1, caracterizado porque el material conductor eléctrico está configurado como capa (7, 8) sobre la capa de cubierta (4, 5).

5. Componente según la reivindicación 1 ó 3, caracterizado porque el material conductor eléctrico está estructurado en forma de bandas conductoras (9).

6. Componente según la reivindicación 1, caracterizado porque como plástico difícilmente inflamable se utiliza material de plástico LCP o polieterimida (PEI).

7. Componente según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de soporte (2) está fabricada a partir de material de plástico espumoso.

8. Componente según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de cubierta (4, 5) está unida con la capa de soporte (2) por unión adhesiva.

9. Componente según la reivindicación 1, caracterizado porque una de las capas de cubierta (4) está configurada para ser flexible.

10. Componente según la reivindicación 9, caracterizado porque la superficie de la capa de soporte (2) es menor que la superficie de una de las capas de cubierta (4).

11. Componente según la reivindicación 1, caracterizado porque el componente presenta tanto una capa de cubierta superior (4) como, también, una capa de cubierta inferior (5).

12. Componente según la reivindicación 1, caracterizado porque el componente tiene una configuración plana en forma de una placa de circuito impreso.

13. Componente según la reivindicación 1, caracterizado porque el componente presenta una estructura tridimensional y está provisto de elementos funcionales mecánicos (12, 14).

14. Procedimiento para fabricación de un componente según una de las reivindicaciones anteriores, donde se inyecta en primer lugar material de plástico en un molde de fundición y a continuación este material de plástico contenido en el molde de fundición, es expandido de tal forma que se obtiene un material de plástico espumoso, para formar un componente, en el que el material espumoso se extiende hasta una determinada profundidad por debajo de la superficie del componente, de manera que esta región del componente no contiene burbujas de gas.