HU226629B1 - Module support for electrical/electronic components - Google Patents

Description

A találmány modultartót ad meg elektromos/elektronikus alkatrészekhez a főigénypont jellemzői alapján.

Egy hasonló modultartó már a DE 296 22 806 U1 alapján ismert, ami egy szigetelő borítóanyagba ágyazott, több elektromosan vezető fémet tartalmazó, préselt háló kialakítású vezetőstruktúrát ad meg. A vezetőstruktúrát az ismert módszer szerint egy fémlemezből préselik ki, majd egy fröccsöntő eljárás során műanyaggal vonják be. A préselés után az egyes vezetőket vékony áthidalások köthetik össze, amiket a műanyaggal való bevonás előtt, vagy azt követően a borításon az erre a célra kialakított nyílásokon keresztül szét lehet választani. Ezeket a modultartókat például nagy és nehéz, illetve nagy áramerőséggel működő elektromos alkatrészek egymással, illetve más elektromos alkatrészekkel való összekapcsolására használják. A modultartón erre a célra érintkezőfelületeket alakítanak ki - ezeket az elektromos vezetőknek a szigetelőborítás nyílásain keresztül hozzáférhető érintkezőfelületei alkotják. Az elektromos, vagy elektronikus alkatrészek érintkezőit az érintkezőfelületekre ráforrasztják, odahegesztik, vagy bepattintják. Ha a csatlakoztatott alkatrészeket forrasztással rögzítjük, akkor az érintkezőfelületek erősen felmelegednek. Az ismert kialakítású, préselt hálós modultartónak az a hátránya, hogy az érintkezőfelületetek közvetlen közelében a fémvezetö szigetelőborítással körülvett részére átterjedő hő károsíthatja a modultartó szigetelőborítását.

A találmány szerinti modultartó célja kiküszöbölni a technika mai állása szerint ismert problémákat, azaz megakadályozni, hogy az érintkezőfelület forrasztásánál keletkező hő közvetlenül átterjedhessen a vezetőstruktúra szigetelőanyaggal bevont részeire. A modultartó nyílásainál az elektromos vezető különleges kialakításának köszönhetően a hő csak kis hőátadású áthidalásokon terjedhet át. Az áthidalások korlátozzák a préselt háló szigetelőanyaggal bevont részére terjedő hő mennyiségét. Ennek köszönhetően meg tudjuk akadályozni, hogy a fémvezető érintkezőfelületének erős felmelegedése károsítsa a modultartót. Ezzel együtt azt is elérjük, hogy amikor egy alkatrészt odaforrasztunk a vezetőrács egyik érintkezőfelületéhez, a forrasztáshoz szükséges hő nem szökik el a forrasztás helyéről. Ennek köszönhetően kisebb forrasztókészülékekkel, illetve kisebb forrasztófejek használatával egyenként is megmunkálhatjuk az egyes forrasztási helyeket, ami sokkal jobb forrasztási minőséget eredményez. Az elektronikus alkatrészek érintkezőit előnyösen egy munkalépésben odaforraszthatjuk az érintkezőfelületekhez. A modultartó érintkezőfelületeinek szerkezeti kialakítása könnyen és olcsón, különösebb többletmunka nélkül előállítható.

Az aligénypontokban foglalt jellemzők alapján a találmány előnyös kiviteli példáit és a találmány továbbfejlesztésének lehetőségeit tárgyaljuk.

Előnyös, ha a vezetőstruktúra érintkezőfelületeit úgy alakítjuk ki, hogy azok egy központi nyílással rendelkező forrasztószemet alkossanak, amik az elektromos, illetve elektronikus alkatrészek befogadására vannak kialakítva. Ennek a módosításnak köszönhetően az alkatrészeket a nyomtatott áramköri kártyák készítéséhez hasonló módon helyezhetjük el a modultartón, ahol is az adott alkatrész érintkezőjét beillesztjük a forrasztószem nyílásába, majd odaforrasztjuk.

Az is igen előnyös, ha az érintkezőfelületet a vezetőstruktúrával összekötő egy vagy több áthidalás kihajlik a vezetőstruktúra síkjából, aminek köszönhetően az érintkezőfelület egy a vezetőstruktúra síkjával párhuzamos síkon helyezkedik el a nyílás belsejében, vagy azon kívül. Ezzel jelentős mértékben megkönnyítjük az alkatrészek érintkezőinek a beforrasztását. A hajlított áthidalásoknak köszönhetően a forrasztókészülékkel végzett egyenkénti forrasztás során az érintkezőfelület teljes egészében behelyezhető a forrasztókészülékbe, így jobb lesz a forrasztás minősége.

Előnyös továbbá, ha az egy vagy több áthidalást mélyhúzással hajlítjuk meg. Ezzel nemcsak azt érjük el, hogy az érintkezőfelület a hajlítással egy meghatározott helyzetbe kerüljön, hanem a mélyhúzásnak köszönhetően az egy vagy több áthidalás el is vékonyodik, így tovább csökken a hővezetésre alkalmas keresztmetszet, aminek eredményeként tovább romlik az áthidalás hőelvonó képessége.

Az is igen előnyös, ha a fémvezetőnek a nyílás belső fala mentén elhelyezkedő részén legalább részben hiányzik a szigetelőanyag. Ezzel azt biztosítjuk, hogy az áthidalásokon átfolyó hő ne közvetlenül a modultartó szigetelőanyaggal bevont részeire kerüljön.

A találmány egy különösen egyszerű kiviteli példája szerint a nyílás belsejében található rész kör alakú, és az érintkezőfelület a nyílás belső fala mentén elhelyezkedő részre koncentrikusan helyezkedik el, továbbá az egy vagy több áthidalás sugárirányban köti össze a kör alakú részt az érintkezőfelülettel.

A találmányt a továbbiakban a mellékelt rajzokon példaképpen bemutatott kiviteli alakok alapján ismertetjük részletesebben.

Az 1. ábrán egy a találmány szerinti modultartó keresztmetszete látható egy érintkezőfelület közelében, egy alkatrész forrasztása közben, a 2a. és 2b. ábrák a vezetőstruktúra egy érintkezőfelülettel és áthidalásokkal rendelkező vezetőjének a felülnézeti, illetve oldalnézeti képei, a 3. ábra a találmány szerinti modultartót a rászerelt alkatrészekkel együtt ábrázolja, a 4. ábrán pedig a modultartó érintkezőfelületének további kiviteli példáit láthatjuk.

Az 1. ábrán egy 1 modultartó látható, ami egy több 2 fémvezetőt magában foglaló, lényegében sík felületű préselt rácsból álló vezetőstruktúrát tartalmaz. A vezetőstruktúrát egy vékony - például 1,2 mm vastagságú fémlemezből sajtolással állítjuk elő. A 2 fémvezetőket hőre lágyuló műanyaggal bevonjuk, és így egy nagyjából egyenletes vastagságú szigetelő- 3 borítást képzőnk rajtuk, miközben a 2 fémvezető 9 érintkező darabjainál nyílásokat hagyunk a műanyag borításon. Az 1 modultartó formája laphoz hasonló, aminek van egy 4 felső oldala, valamint egy 5 alsó oldala. Az 1. ábrán

HU 226 629 Β1 bemutatott keresztmetszeten látható az egyik 2 fémvezető. A 2 fémvezető egyik 10 érintkezőfelületéhez a szigetelő- 3 borítás 4 felső oldalától az 5 alsó oldaláig terjedő 6 nyílásán keresztül férhetünk hozzá, ahol az érintkezőfelület teljes egészében a 6 nyíláson belül helyezkedik el, és vékony 11 áthidalások kötik össze a 2 fémvezetőnek a 6 nyílás belső fala mentén elhelyezkedő 12 részével. Ahogy a 2a. ábrán látható, az itt bemutatott kiviteli példa esetében a 6 nyílás belső fala mentén elhelyezkedő 12 rész kör alakú, aminek D1 külső átmérője például 9,4 mm, a D2 belső átmérője pedig 7,6 mm. A 10 érintkezöfelületet egy a 12 részre koncentrikusan elhelyezkedő forrasztószem alkotja, aminek D3 külső átmérője például 2,9 mm lehet. A forrasztószemet négy sugárirányban elhelyezkedő 11 áthidalás köti össze a kör alakú 12 résszel.

A 11 áthidalásokat továbbá - az 1. és 2b. ábrákon látható módon - mélyhúzással meghajlítjuk, aminek eredményeként a 10 érintkezőfelület a kör alakú 6 nyíláson belül a modultartó 5 alsó oldalán, a modultartó síkjával párhuzamosan helyezkedik el. A 11 áthidalásokat azonban olyan mértékben is meghajlíthatjuk, hogy a 10 érintkezőfelület az 1 modultartó 5 alsó oldalán túlnyúlva a 6 nyíláson kívülre kerüljön. Amennyiben a 10 érintkezőfelületek és az elektromos és/vagy elektronikus 7 alkatrészek 8 érintkezőinek forrasztását egyenként oldjuk meg, úgy az érintkezőt először is behelyezzük az 10 érintkezőfelület egy 13 lyukba, majd behelyezünk egy 21 forrasszal teli 20 forrasztótégelyt a 6 nyílásba. A 2 fémvezető 11 áthidalásainak a meghajlításával a 10 érintkezőfelület teljesen el tud merülni a felhevült és megolvadt 21 forraszban, ami jobb minőségű forrasztást eredményez a 8 érintkező és a 10 érintkezőfelület között. Ha a 10 érintkezőfelület kiáll az

I modultartó 5 alsó oldalából, akkor hullámforrasztással is forraszthatjuk a 10 érintkezőfelületeket.

A forrasztás során a 10 érintkezőfelülettel közölt hő egy részét a 11 áthidalások elvezetik. Mivel ezeknek a

II áthidalásoknak kicsi a hővezető keresztmetszete, a 11 áthidalások valójában megfékezik a hő átáramlását a 2 fémvezető 12 része felé. Egy d vastagságú préselt hálóval biztosítjuk a 11 áthidalások megfelelő elektromos vezetését és a hőelvonásuk korlátozását, ahol a 11 áthidalás hővezető Q keresztmetszete a d²<Q<4d² tartományba esik. Ezek az értékek csak irányadó jellegűek. Általában véve a 11 áthidalások hővezető keresztmetszetét a 2 fémvezető többi részéhez kapcsolódó, a 6 nyílásnál található 12 rész hővezető keresztmetszeténél mindig kisebbre kell méretezni. így tudjuk csak csökkenteni a 2 fémvezető szigetelőanyaggal bevont része felé áramló hő mennyiségét. A 9 érintkeződarab ilyenkor ugyanis „hőcsapdaként” működik. A 12 részt az 1. és 3. ábrán látható módon csak részlegesen borítja szigetelőanyag. A kör alakú 12 rész belső részéről elhagytuk a borításra használt szigetelőanyagot. Ennek a módosításnak köszönhetően a 11 áthidalásokról érkező hő nem érintkezik közvetlenül a műanyag 3 borítással.

Elképzelhetünk olyan kiviteli példákat is, melyekben ennél több, vagy éppen kevesebb 11 áthidalást alkalmazunk. A 3. ábrán például egy olyan modultartó kiviteli példáját láthatjuk, amelyiknek a 19 érintkezőfelületeket egyenként csak három 11 áthidalás köti össze a 6 nyílás mentén elhelyezkedő félkör alakú 12 résszel. Ezenkívül további, például csak kettő, vagy esetleg négynél több 11 áthidalással rendelkező kiviteli példák is lehetségesek. A 4. ábrán ezek közül néhány lehetséges kiviteli példát be is mutatunk. Az ábrán a 2 fémvezetőnek a 12 részhez folytonosan kapcsolódó részeit az egyszerűség kedvéért nem ábrázoltuk. A 11 áthidalásokat, a 10 érintkezőfelületet és a 12 részt külön darabokként is előállíthatjuk, amiket a 6 nyíláson keresztül rögzítünk a 2 fémvezetőkhöz.

Claims (6)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Modultartó (1) elektromos/elektronikus alkatrészekhez (7), ami egy préselt hálóból kialakított több fémvezetőből (2) és egy szigetelőanyag-borításból (3) áll, ami legalább részben beborítja a fémvezetöket (2), ahol a fémvezető (2) egy vagy több érintkezőfelülettel (10) rendelkezik egy elektromos/elektronikus alkatrész (7) érintkezőjének (8) a csatlakoztatására a szigetelőanyag-borítás (3) egy nyílásában (6), ahol az egy vagy több érintkezőfelületet (10) csak a nyílásban (6) található egy vagy több áthidalás (11) köti össze elektromosan a fémvezetőnek (2) a nyílás (6) belső fala mentén elhelyezkedő részével (12), ahol az egy vagy több áthidalás (11) hővezető keresztmetszete kisebb, mint a fémvezetőnek (2) a nyílás (6) belső fala mentén található keresztmetszete (12), azzal jellemezve, hogy az egy vagy több áthidalás (11) ki van hajlítva a vezetőstruktúra síkjából, aminek következtében a hozzájuk kapcsolódó érintkezőfelület (10) egy a vezetőstruktúrával párhuzamos síkon helyezkedik el a nyílásban (6), vagy azon kívül.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az érintkezőfelület (10) egy forrasztószemet alkot, aminek van egy központi lyuka (13), ami egy elektromos, illetve elektronikus alkatrész érintkezőjének a befogadására van kialakítva.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az áthidalások (11) mélyhúzással vannak meghajlítva.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fémvezetőnek (2) a nyílás (6) belső fala mentén elhelyezkedő részén (12) legalább részben hiányzik a szigetelőanyag.
5. 5. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a nyílás (6) belső fala mentén elhelyezkedő rész (12) kör alakú, és az érintkezőfelület (10) a nyílás belső fala mentén elhelyezkedő részhez (12) viszonyítva koncentrikusan helyezkedik el, továbbá az egy vagy több áthidalás (11) sugárirányban köti össze a kör alakú részt az érintkezőfelülettel (10).
6. 6. A 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mélyhúzásnak köszönhetően csökken az egy vagy több áthidalás (11) hővezető keresztmetszete.