ES2901742T3

ES2901742T3 - Conexión de cable de múltiples diámetros

Info

Publication number: ES2901742T3
Application number: ES17764454T
Authority: ES
Inventors: Dror Benatav
Original assignee: D M BENATAV Ltd
Current assignee: D M BENATAV Ltd
Priority date: 2016-08-11
Filing date: 2017-08-06
Publication date: 2022-03-23
Anticipated expiration: 2037-08-06
Also published as: JP7140747B2; JP2019525423A; CN109565139A; WO2018029674A1; EP3497756B1; IL264352B; US10855042B2; CN109565139B; US20190273353A1; IL264352B2; IL264352A; EP3497756A1

Abstract

Un método para conectar un primer cable (10) a un segundo cable (20), el primer cable que presenta una primera sección transversal (15) y el segundo cable tiene una segunda sección transversal (25), la segunda sección transversal máxima es mayor que la primera sección transversal máxima, caracterizado por: proporcionar una porción predeterminada no aislada (50) del segundo cable que presenta una superficie plana (60); depositar (1010, 2010) oro (30) sobre dicha superficie plana (60) del segundo cable; y unir (1030, 2000) una porción predeterminada (80) del primer cable a dicho oro depositado en la porción predeterminada del segundo cable, en donde dicha unión (1030, 2000) se logra mediante termocompresión utilizando un perfil predeterminado de temperatura y presión sobre un tiempo predeterminado, en donde el primer cable es un cable ultrafino, dicha primera sección transversal máxima de dicho cable ultrafino es menos de 25 micrones; y en donde el segundo cable es un alambre fino, dicha segunda sección transversal máxima de dicho alambre fino es de 25 a 100 micras.

Description

DESCRIPCIÓN

Conexión de cable de múltiples diámetros

Esta solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos S/N 62/373,588 presentada el 11 de agosto de 2016.

Campo de la invención

La invención se refiere en general al campo de la electrónica y en particular a un método para conectar cables que presenta una sección transversal de un primer diámetro a cables que presenta una sección transversal de un segundo diámetro, mayor que el primer diámetro.

Antecedentes de la invención

Los dispositivos electrónicos, particularmente los sensores de uso médico a menudo comprenden dispositivos producidos con cables ultrafinos. Por ejemplo, para producir un sensor de uso médico que se va a insertar en el cuerpo, a menudo se necesitan bobinas que actúen como sensores, y para cumplir con los exigentes requisitos de tamaño, estas bobinas se producen a partir de cables ultrafinos, definidos en este documento, como cables con una sección transversal máxima de menos de 25 micrones. Para formar una conexión con los dispositivos de cable ultrafino, en la técnica anterior se ha proporcionado una placa de circuito impreso (PCB) o una conexión de terminal. Desafortunadamente, la demanda de dispositivos cada vez más pequeños dificulta el uso de dicha PCB o conexión de terminal.

Es extremadamente difícil trabajar con estos cables ultrafinos, ya que son muy frágiles y sensibles al calor. El exceso de calor puede provocar la erosión o quemaduras del cable. Debido a su alta fragilidad, es difícil pasar el cable ultrafino fuera del dispositivo a un dispositivo o punto de conexión adicional. En su lugar, se desea conectar el cable ultrafino a un cable más sustancial, como un alambre fino, ya sea en el dispositivo o adyacente al mismo, para permitir la conexión a otros dispositivos/puntos de conexión. Como se indicó anteriormente, a menudo se desea lograr lo mismo sin el uso de una PCB o conexión de terminal.

La publicación de solicitud de patente de Estados Unidos S/N US 2009/0318999, publicada el 24 de diciembre de 1999 a Hall , está dirigida a métodos para unir porciones ultrasónicas de un cable de uso médico. Un método incluye proporcionar un conductor, un accesorio y un electrodo en espiral. El conductor tiene una porción distal que incluye una porción conductora interior y una porción aislante exterior. El accesorio tiene una primera cavidad y una segunda cavidad, la primera cavidad está dimensionada y configurada para recibir la porción distal del conductor y la segunda cavidad está dimensionada y configurada para recibir una porción del electrodo en espiral. El conductor se suelda ultrasónicamente dentro de la primera abertura, proporcionando una conexión mecánica y eléctrica. El electrodo de la bobina también está acoplado eléctricamente al accesorio, proporcionando una vía eléctrica desde el conductor hasta el electrodo de la bobina. También se proporcionan cables médicos que incluyen enlaces ultrasónicos y otros métodos para unir porciones de cables médicos por ultrasonidos.

La Publicación de solicitud de patente de Estados Unidos S/N US 2006/0121773, publicada el 8 de junio de 2006 a Ichikawa y otros2], se refiere a una porción de un conductor de cada cable de alto voltaje, expuesto al quitar una funda aislante, se forma en un terminal plano en forma de placa de una construcción integral. Una porción de un conductor de cada uno de los otros cables de alto voltaje, expuestos desde una funda aislante, se forma en un terminal en forma de placa plana. Cada par acoplado de terminales en forma de placa plana se conectan entre sí mediante soldadura o adhesión por fusión, y se reciben dentro de una carcasa aislante y se sellan mediante un adhesivo de fusión en caliente relleno en la carcasa aislante.

Lo que se desea, y no proporcionado por la técnica anterior, es un método para conectar cables ultrafinos a cables finos sin el uso de una Pc B o un terminal separado.

Resumen

Por consiguiente, es un objeto principal de la presente invención superar al menos algunas de las desventajas de la técnica anterior.

La invención se expone en las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

Para una mejor comprensión de las diversas realizaciones de la invención y para mostrar cómo puede llevarse a cabo la misma, ahora se hará referencia, puramente a modo de ejemplo, a los dibujos adjuntos en los que los mismos números designan elementos o secciones correspondientes en todas partes.

Con referencia específica ahora a los dibujos en detalle, se enfatiza que los detalles que se muestran son a modo de ejemplo y con el propósito de una discusión ilustrativa de las realizaciones preferidas de la presente invención únicamente, y se presentan en la causa de proporcionar lo que se cree que es ser la descripción más útil y fácilmente comprensible de los principios y aspectos conceptuales de la invención. A este respecto, no se intenta mostrar los detalles estructurales de la invención con más detalle de lo necesario para una comprensión fundamental de la invención, la descripción tomada con los dibujos pone de manifiesto para los expertos en la técnica cómo las diversas formas de la invención pueden llevarse la práctica. En los dibujos adjuntos:

La Figura 1A ilustra una vista en corte de alto nivel de un cable ultrafino y un alambre fino con material conductor dispuesto sobre ellos, de acuerdo con ciertas realizaciones;

La Figura 1B ilustra una vista lateral de alto nivel del alambre fino y material conductor de la Figura 1A;

La Figura 1C ilustra vistas en corte de las etapas de creación de una superficie plana en el alambre fino de la Figura 1A;

La Figura 1D ilustra un cable ultrafino que se une a un alambre fino mediante una unión por termocompresión según determinadas realizaciones;

La Figura 1E ilustra una estructura estable formada por un cable ultrafino unido a un alambre fino según determinadas realizaciones;

La Figura 2 ilustra un diagrama de flujo de alto nivel de un método para conectar un cable ultrafino a un alambre fino, según determinadas realizaciones; y

La Figura 3 ilustra un diagrama de flujo de alto nivel de un método para conectar un primer cable a un segundo cable, según determinadas realizaciones.

Descripción detallada

Antes de explicar al menos una realización en detalle, debe entenderse que la invención no se limita en su aplicación a los detalles de construcción y la disposición de los componentes expuestos en la siguiente descripción o ilustrados en los dibujos. La invención es aplicable a otras realizaciones que se ponen en práctica o llevan a cabo de diversas formas. Además, debe entenderse que la fraseología y la terminología empleadas en este documento tienen el propósito de describir y no deben considerarse limitantes.

La Figura 1A ilustra una vista en corte de alto nivel de un cable ultrafino 10 y un alambre fino 20 con un material conductor 30 dispuesto sobre el mismo. La Figura 1B ilustra una vista lateral de alto nivel del cable ultrafino 10, el alambre fino 20 y el material conductor 30, y la Figura 1C ilustra vistas en corte de las etapas de creación de una superficie plana sobre un alambre fino 20, las Figuras 1A - 1C se describen juntas. El cable ultrafino 10 presenta una sección transversal máxima 15 que es más pequeña que la sección transversal máxima 25 del alambre fino 20. Específicamente, la sección transversal máxima 15 del cable ultrafino 10 es menor de 25 micrones y la sección transversal máxima 25 del alambre fino 20 es de 25 a 100 micrones. Preferiblemente, tanto el alambre fino 20 como el ultrafino 10 son cables de cobre cubiertos con un revestimiento de aislamiento, tal como una laca.

El alambre fino 20 y el cable ultrafino 10 son particularmente difíciles de trabajar, ya que no son claramente visibles a simple vista y cambian de posición fácilmente, por ejemplo, en respuesta a las corrientes de aire. En realizaciones típicas hay una falta de espacio para el uso de terminales u otros contactos y, por lo tanto, las realizaciones de la presente son ventajosas para su uso con contactos de cable a cable donde no se proporciona espacio extraño para estructuras de soporte.

Como se ilustra en la etapa A de la Figura 1C, en una realización no limitativa, el alambre fino 20 está provisto de un aislamiento 35 que se extiende hasta el borde 22 del alambre fino 20. En otra realización (no mostrada), el alambre fino 20 está provisto de una porción del aislamiento 35 ya retirado.

Como se ilustra en la etapa B de la Figura 1C, se retira el aislamiento 35 alrededor de una sección predeterminada 40 de una porción predeterminada 50 del alambre fino 20. Particularmente, la porción predeterminada 50 es la porción de alambre fino 20 que comienza desde un borde 22 del mismo para una longitud predeterminada, opcionalmente entre 0,1 - 1 milímetro. La sección predeterminada 40 es una sección de la porción predeterminada 50 de alambre fino 20 que presenta una superficie plana 60 de manera que el resto de la porción predeterminada 50 permanece aislada a lo largo de la totalidad de la longitud predeterminada. En una realización, el alambre fino 20 es un cable plano y el aislamiento 35 se retira para exponer la superficie plana 60 del alambre fino plano 20. En otra realización, como se ilustra, el alambre fino 20 es un cable redondo, y en la etapa C la sección predeterminada 40 se retira para formar una superficie plana 60.

Como se ilustra en las Figuras 1A - 1B, el material conductor 30 se deposita sobre la superficie plana 60. El material conductor 30 es oro. En una realización, el material conductor 30 se forma mediante un proceso de enchapado en oro. De manera ventajosa, el chapado en oro se produce solo en la superficie plana expuesta 60, ya que el resto del cable permanece recubierto por el aislamiento 35. Al menos una porción predeterminada 80 del cable ultrafino 10 no está aislada. A diferencia del alambre fino 20 en el que sólo se quita una sección 40 del aislamiento 35 de la porción predeterminada 50, el aislamiento del cable ultrafino 10 se quita preferiblemente alrededor de toda la circunferencia de la porción predeterminada 80, como se ilustra en la Figura 1A.

Como se ilustra en la Figura ID, se aplica un adhesivo de termocompresión 100 para unir la porción predeterminada 80 del cable ultrafino 10 al material conductor 30, y para unir adicionalmente el material conductor 30 a la superficie plana 60, mediante termocompresión, proporcionando tanto calor como presión. La unión por termocompresión es la unión realizada a una presión y temperatura predeterminadas, y preferiblemente se realiza durante un período de tiempo predeterminado. Por tanto, la unión por termocompresión no utiliza energía ultrasónica, o un flujo de electricidad a través de la unión, como fuente de energía de unión. La unión por termocompresión forma una conexión eléctrica duradera entre el cable ultrafino 10 y el alambre fino 20. Ventajosamente, la superficie plana 60 permite una unión por termocompresión mejorada. En una realización, la termocompresión se realiza a la temperatura mínima necesaria para evitar la quema/erosión del cable ultrafino 10. En una realización donde el material conductor 30 es oro y el cable ultrafino 10 y el alambre fino 20 están compuestos de cobre, la temperatura de unión por termocompresión se realiza entre 450 y 600 grados C, preferiblemente entre 500 y 600 grados C, con una presión de entre 0,3 - 15 gramos, la temperatura y la presión aplicadas durante un período de tiempo de 2 a 30 milisegundos. La temperatura, la presión y el tiempo precisos utilizados son una función del cable ultrafino 10 real y del alambre fino 20 utilizados, particularmente los diámetros del cable ultrafino 10 y del alambre fino 20. Por lo general, cuanto más delgado es el cable, más corto es el tiempo. En ciertas realizaciones, la presión precisa es función del diámetro del cable ultrafino 10. En una realización, la unión por termocompresión se realiza en una mesa 110 para mejorar los resultados de la unión por termocompresión. Preferiblemente, la mesa 110 es una superficie estable apropiada para usar con las altas temperaturas y presiones asociadas con la unión por termocompresión. Por tanto, el proceso proporciona una difusión y adhesión molecular adecuadas entre el cable ultrafino 10 y el alambre fino 20.

Como se ilustra en la Figura 1E, después del proceso de unión de la Figura 13, el aislamiento 150 se aplica a la estructura de unión de modo que la conexión del cable ultrafino 10 y el alambre fino 20 se aísle para formar una estructura estable 200. En una realización, el aislamiento presenta propiedades adhesivas. Opcionalmente, el aislamiento está compuesto por un adhesivo de cianoacrilato. Las propiedades adhesivas permiten que una pluralidad de cables ultrafinos 10, conectados a cables finos 20, se conecten entre sí para formar de ese modo una estructura estable 200, opcionalmente cubierta por una carcasa. En una realización, cada cable ultrafino 10 se enrolla como una bobina, formando así un conjunto cuyos cables ultrafinos 10 están conectados cada uno a un alambre fino respectivo 20, como se describió anteriormente. Por tanto, la estructura estable 200 puede actuar como un ancla para un tramo de alambre fino 20 para la conexión a un dispositivo remoto o punto de conexión. En una realización no limitativa, el aislamiento 150 formado por un adhesivo se une a una pared del dispositivo que comprende el cable ultrafino, formando así una estructura estable 200. Por lo tanto, la estructura estable 200 actúa como un ancla para un tramo de alambre fino 20 a un dispositivo remoto o punto de conexión sin poner tensión mecánica en el cable ultrafino 10.

La Figura 2 ilustra un diagrama de flujo de alto nivel de un método para conectar un cable ultrafino a un alambre fino, según determinadas realizaciones. En la etapa 1000, se proporciona una porción no aislada de un alambre fino, la porción no aislada presenta una superficie plana. En una realización, se retira una porción del aislamiento para exponer la superficie plana. En otra realización, se quita una sección de la porción predeterminada del alambre fino para formar la superficie plana.

En la etapa 1010, se deposita un material conductor sobre la superficie plana de la porción no aislada del alambre fino de la etapa 1000. Opcionalmente, el material conductor comprende oro. En la etapa 1020, se proporciona una porción no aislada de un cable ultrafino, siendo la sección transversal máxima del alambre fino de la etapa 1000 mayor que la sección transversal máxima del cable ultrafino. Opcionalmente, la sección transversal máxima del cable ultrafino es de menos de 25 micrones y la sección transversal máxima del alambre fino es de 25 a 100 micrones.

En la etapa 1030, la porción no aislada del cable ultrafino de la etapa 1020 se une al material conductor de la etapa 1010 depositado de la superficie plana de la porción no aislada del alambre fino por termocompresión, con un perfil de presión y temperatura predeterminado. Opcionalmente, la termocompresión se realiza sobre una superficie estable. Opcionalmente, la termocompresión se realiza a una temperatura de entre 450 y 600 grados C, preferiblemente entre 500 y 600 grados C, con una presión de entre 0,3 -15 gramos. El calor y la presión se aplican durante un período de tiempo de 2 a 30 milisegundos. La temperatura, la presión y el tiempo precisos utilizados son una función del cable ultrafino real y del alambre fino utilizados, particularmente los diámetros del cable ultrafino de la etapa 1020 y el alambre fino de la etapa 1000. Por lo general, cuanto más delgado es el cable, más corto es el tiempo. La presión precisa es función del diámetro del cable ultrafino de la etapa 1020.

En la etapa opcional 1040, el material aislante se deposita sobre el material conductor unido, el cable ultrafino y el alambre fino de la etapa 1030. Opcionalmente, el material aislante presenta propiedades adhesivas. Además, opcionalmente, el material aislante comprende cianoacrilato. En una realización no limitativa, el material aislante adhesivo se une además a una pared del dispositivo que comprende el cable ultrafino, formando así una estructura estable. Tal estructura estable actúa como un ancla para un tramo de alambre fino a un dispositivo remoto o punto de conexión sin ejercer tensión mecánica sobre el cable ultrafino.

La Figura 3 ilustra un diagrama de flujo de alto nivel de un método para conectar un primer cable a un segundo cable, según determinadas realizaciones. En la etapa 2000, una porción predeterminada de un primer cable se une a un material conductor en una porción predeterminada de un segundo cable mediante termocompresión, con un perfil de temperatura/presión predeterminado durante un período de tiempo predeterminado. El primer cable presenta una primera sección transversal máxima y el segundo cable presenta una segunda sección transversal máxima, mayor que la primera sección transversal máxima. En una realización, la primera sección transversal máxima es menor de 25 micras y la segunda sección transversal máxima es de 25-100 micras. En otra realización, el material conductor comprende oro. En una realización, la unión por termocompresión se realiza sobre una superficie estable. En otra realización, la porción predeterminada del segundo cable no está aislada con una superficie plana. En una realización, el primer cable se enrolla como una bobina.

En la etapa opcional 2010, antes de la unión de la etapa 2000, el material conductor se deposita sobre una superficie plana de la porción predeterminada del segundo cable. En la etapa opcional 2020, se quita una porción de aislamiento de la porción predeterminada del segundo cable de la etapa 2000 para exponer la superficie plana de la etapa opcional 2010. En la etapa opcional 2030, se retira una sección de la porción predeterminada del segundo cable de la etapa 2000 para formar la superficie plana de la etapa opcional 2010. En la etapa opcional 2040, el material de aislamiento se deposita sobre el material conductor unido, el primer cable y el segundo cable de la etapa 2000. Opcionalmente, el material aislante presenta propiedades adhesivas. Además, opcionalmente, el material aislante comprende cianoacrilato.

En la etapa opcional 2050, la unión por termocompresión de la etapa 2000 se realiza a una temperatura de entre 450 y 600 grados C, preferiblemente entre 500 y 600 grados C, con una presión de entre 0,3 -15 gramos. El calor y la presión se aplican durante un período de tiempo de 2 a 30 milisegundos. La temperatura, la presión y el tiempo precisos utilizados son una función del cable ultrafino y del alambre fino reales utilizados, particularmente los diámetros del cable ultrafino y del alambre fino de la etapa 2000. Por lo general, cuanto más delgado es el cable, más corto es el tiempo. La presión precisa es función del diámetro del cable ultrafino utilizado.

Se aprecia que ciertas características de la invención, que, para mayor claridad, se describen en el contexto de realizaciones separadas, también se pueden proporcionar en combinación en una única realización. A la inversa, varias características de la invención que, por brevedad, se describen en el contexto de una única realización, también se pueden proporcionar por separado o en cualquier subcombinación adecuada.

A menos que se defina lo contrario, todos los términos técnicos y científicos usados en este documento tienen los mismos significados que los entendidos comúnmente por un experto en la técnica a la que pertenece esta invención. Aunque se pueden usar métodos similares o equivalentes a los descritos en este documento en la práctica o ensayo de la presente invención, se describen métodos adecuados en este documento.

Los expertos en la técnica apreciarán que la presente invención no se limita a lo que se ha mostrado y descrito en particular anteriormente. Más bien, el alcance de la presente invención está definido por las reivindicaciones adjuntas e incluye tanto combinaciones como subcombinaciones de las diversas características descritas anteriormente, así como variaciones y modificaciones de las mismas, que se les ocurrirían a los expertos en la técnica al leer la descripción anterior.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para conectar un primer cable (10) a un segundo cable (20), el primer cable que presenta una primera sección transversal (15) y el segundo cable tiene una segunda sección transversal (25), la segunda sección transversal máxima es mayor que la primera sección transversal máxima, caracterizado por: proporcionar una porción predeterminada no aislada (50) del segundo cable que presenta una superficie plana (60);

depositar (1010, 2010) oro (30) sobre dicha superficie plana (60) del segundo cable; y

unir (1030, 2000) una porción predeterminada (80) del primer cable a dicho oro depositado en la porción predeterminada del segundo cable, en donde dicha unión (1030, 2000) se logra mediante termocompresión utilizando un perfil predeterminado de temperatura y presión sobre un tiempo predeterminado,

en donde el primer cable es un cable ultrafino, dicha primera sección transversal máxima de dicho cable ultrafino es menos de 25 micrones; y

en donde el segundo cable es un alambre fino, dicha segunda sección transversal máxima de dicho alambre fino es de 25 a 100 micras.

2. El método de la reivindicación 1, en donde dicho depósito (1010, 2010) comprende, antes de dicha unión, recubrir la superficie plana de la porción predeterminada del segundo cable con dicho oro.

3. El método de la reivindicación 2, en donde la porción predeterminada del segundo cable presenta una longitud predeterminada, el método comprende además retirar el aislamiento (1000, 2020) alrededor de una sección predeterminada (40) de la porción predeterminada (50) del segundo cable para exponer la superficie plana (60) de manera que el resto de la porción predeterminada (50) permanezca aislada a lo largo de la totalidad de la longitud predeterminada, depositándose dicho oro únicamente sobre la superficie plana expuesta.

4. El método de la reivindicación 2, que comprende además retirar (1000, 2030) una sección predeterminada (40) de la porción predeterminada (50) del segundo cable para formar la superficie plana (60).

5. El método de la reivindicación 1, en donde dicha unión por termocompresión (1030, 2050) se realiza sobre una superficie estable.

6. El método de la reivindicación 1, que comprende además depositar (1040, 2040) material aislante sobre dicho primer cable y oro unido, y opcionalmente, en donde el material aislante tiene propiedades adhesivas y opcionalmente, en donde el material aislante comprende cianoacrilato.

7. El método de la reivindicación 1, en donde dicho depósito comprende recubrir (10) la porción predeterminada del segundo cable con dicho oro.

8. El método de la reivindicación 1, en donde el primer cable y el segundo cable son de cobre.

9. El método de la reivindicación 1, en donde el primer cable se enrolla como una bobina (1020, 2000).

10. Una estructura unida de un primer cable (10) que presenta una primera sección transversal máxima (15) y de un segundo cable (20) que tiene una segunda sección transversal máxima (25), la segunda sección transversal máxima es mayor que la primera sección transversal máxima, caracterizada porque :

el primer cable es un cable ultrafino, dicha primera sección transversal máxima de dicho cable ultrafino es menor de 25 micras;

el segundo cable es un alambre fino, dicha segunda sección transversal máxima de dicho alambre fino es de 25 a 100 micras;

una porción no aislada (50) del segundo cable que presenta una superficie plana (60);

oro (30) depositado sobre la superficie plana de dicha porción no aislada del segundo cable;

una porción no aislada (80) del primer cable; y

una unión por termocompresión de dicha porción no aislada del primer cable a dicho material conductor depositado.

11. La estructura unida de la reivindicación 10, en donde dicho oro depositado se recubre sobre la superficie plana de dicha porción no aislada del segundo cable.

12. La estructura unida de la reivindicación 10 o de la reivindicación 11, que comprende además material aislante (35) que cubre dicha unión por termocompresión de dicha porción no aislada del primer cable a dicho material conductor depositado, y opcionalmente, en donde el material aislante presenta propiedades adhesivas, y opcionalmente, en donde el material aislante comprende cianoacrilato.

13. La estructura unida de la reivindicación 10, en donde cada uno del primer cable y del segundo cable es de cobre.

14. La estructura unida de la reivindicación 10, en donde la porción predeterminada (50) del segundo cable presenta una longitud predeterminada,

en donde solo una sección predeterminada (40) de la porción predeterminada (50) del segundo cable no está aislada de modo que el resto de la porción predeterminada (50) permanece aislado a lo largo de la totalidad de la longitud predeterminada, dicho oro se deposita solo en la superficie plana de dicha porción no aislada del segundo cable.