NL8601813A

NL8601813A - PCB bending device for compact assembly in appts. - uses tubular heating element as bending fulcrum

Info

Publication number: NL8601813A
Application number: NL8601813A
Authority: NL
Original assignee: Nijverdal Ten Cate Textiel
Priority date: 1986-07-10
Filing date: 1986-07-10
Publication date: 1988-02-01
Also published as: NL188011B; NL188011C

Abstract

The p.c.b. (1) - already fitted with electronic components (2) -is hand soldered or fed through a flow soldering machine. The board consists of a thermoplastic material with or without embedded strengthening mesh, e.g. fibre-glass matting. The board is gripped on either side of the intended bend (9) by pairs of jaws (3-6), and a tubular heating element (7) is brought into close proximity with the board along the bend line. The upper pair of jaws (3,4) is then moved (8) through 90 deg. to produce the bend. Several such bends - not necessarily of 90 deg. - may be made in the same board to produce a more compact assembly.

Description

1 ι 5?' ' — 11 ι 5? " - 1

X Sch/AB/14, NTCX Sch / AB / 14, NTC

-1--1-

Werkwijze voor het vervaardigen van een printplaat met een ruimtelijke, driedimensionale vormMethod for manufacturing a printed circuit board with a spatial, three-dimensional shape

De uitvinding betreft een werkwijze voor het vervaardigen van een printplaat, met een ruimtelijke, driedimensionale vorm. Een dergelijke werkwijze is bekend. Volgens de bekende werkwijze worden losse delen door koppelmiddelen in 5 een afzonderlijke behandeling met elkaar verbonden.The invention relates to a method for manufacturing a printed circuit board, with a spatial, three-dimensional shape. Such a method is known. According to the known method, loose parts are connected to each other by coupling means in a separate treatment.

De uitvinding stelt nu voor, een werkwijze voor het vervaardigen van een ruimtelijk gevormde printplaat zodanig uit te voeren, dat men een vlakke, tweedimensionale, uit een plaat van thermisch materiaal, eventueel met wapeningsve-10 zeis, met daarop aangebrachte geleidingsbanen bestaande printplaat vervaardigt, vervolgens, eventueel na het aanbrengen van losse componenten, verwarmt, in de gewenste vorm vouwt of buigt, en tenslotte de aldus gevormde printplaat laat afkoelen.The invention now proposes to carry out a method for manufacturing a spatially formed printed circuit board such that a flat, two-dimensional, printed circuit board consisting of a plate of thermal material, optionally with reinforcement fiber, with printed circuit boards mounted thereon, is produced, then, optionally after applying loose components, heating, folding or bending into the desired shape, and finally allowing the printed circuit board thus formed to cool.

15 Thermoplasten bezitten uitstekende elektrische, mecha nische en chemische eigenschappen. Zij kunnen vlam-vertra-gend of vlamdovend zijn, een geringe rookemissie en een geringe toxiciteit vertonen.Thermoplastics have excellent electrical, mechanical and chemical properties. They can be flame retardant or flame retardant, exhibit low smoke emission and low toxicity.

Assemblagekosten kunnen met de werkwijze volgens de 20 uitvinding worden verminderd, doordat de printplaten ruimtelijk gestruktureerd kunnen worden, zonder dat elektrische en mechanische verbindingsmiddelen, zoals kabels, frames, en dergelijke noodzakelijk zijn. De werkwijze volgens de uitvinding maakt het verder mogelijk, een printplaat met een 25 vlakke vorm te voorzien van de losse componenten, zoals transistoren, weerstanden, condensatoren, waarna door toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding, eventueel na het testen van de gerede schakeling, kan worden gevormd tot de gewenste printplaat met de ruimtelijke struktuur.Assembly costs can be reduced with the method according to the invention, because the printed circuit boards can be structured spatially, without the need for electrical and mechanical connection means, such as cables, frames, and the like. The method according to the invention also makes it possible to provide a printed circuit board with a flat shape with the loose components, such as transistors, resistors, capacitors, after which, by applying the method according to the invention, optionally after testing the finished circuit, can be formed into the desired printed circuit board with the spatial structure.

30 Bijvoorbeeld in het geval van grote printplaten, die op zichzelf een onvoldoende stijfheid vertonen, kan door het omzetten van randen een aanzienlijke verstijving worden be- $801813 —---« - 2 - reikt. Bovendien kan de printplaat zelf een strukturele funktie vervullen, hetgeen een kostenreduktie ten aanzien van de behuizing mogelijk kan maken.For example, in the case of large printed circuit boards, which in themselves exhibit an insufficient stiffness, a considerable stiffening can be achieved by converting edges. In addition, the printed circuit board itself can fulfill a structural function, which can enable a cost reduction with regard to the housing.

Met voordeel kan men een werkwijze toepassen, volgens 5 welke men de vlakke printplaat als laminaat uitvoert, waardoor bij het buigen of vouwen de naar de gewenste kromtemid-dellijn gerichte laag een tegengestelde kromming kan aannemen, zodanig dat beide buitenoppervlakken van de gevormde printplaat in hoofdzaak zonder rek blijven. Op deze wijze 10 wordt bereikt dat het materiaal aan de zijde van de kleinste kromtestraal vrij uit het vlak kan buigen, waardoor wordt voorkomen, dat de meestal van koperfolie vervaardigde gelei-dingsbanen, die aan beide zijden kunnen zijn aangebracht, een rekvervorming ondergaan, met daarbij het risiko op be-15 schadiging.Advantageously, it is possible to use a method according to which the flat printed circuit board is designed as a laminate, so that during bending or folding the layer directed towards the desired curvature center line can assume an opposite curvature, such that both outer surfaces of the printed circuit board are substantially without stretch. In this way it is achieved that the material on the side of the smallest radius of curvature can bend freely out of the plane, which prevents the conductive paths, which can usually be made of copper foil, which can be applied on both sides, from undergoing a stretch deformation, thereby the risk of damage.

De geometrie van het materiaal van de printplaat is ter plaatse van de gebogen of gevouwen zone goed gedefinieerd, aangezien de vervorming in hoofdzaak spanningsvrij plaatsvindt, waarbij in het geval van een scherpe vouw en 20 vezelwapening de kromtestraal wordt bepaald door de lengte van de vezels in de oppervlaktelaag ter plaatse van het verweekte gebied. De aandacht wordt er in dit verband op gevestigd, dat de verwarming bij de werkwijze volgens de uitvinding slechts lokaal behoeft plaats te vinden, namelijk in de 25 te vervormen zones.The geometry of the material of the printed circuit board is well defined at the location of the bent or folded zone, since the deformation takes place essentially stress-free, in the case of a sharp fold and fiber reinforcement, the radius of curvature is determined by the length of the fibers in the surface layer at the site of the softened area. In this connection attention is drawn to the fact that the heating in the method according to the invention need only take place locally, namely in the zones to be deformed.

De uitvinding biedt verder de mogelijkheid, de werkwijze zodanig uit te voeren dat men de lagen van het laminaat cohesief met elkaar verbindt. Men kan in dit geval gebruik maken van een eenvoudige vlakke pers. Bij laatstge-30 noemde werkwijze kunnen, in tegenstelling tot de gebruikelijke thermohardende matrixsystemen, meerdere lagen cohesief, zonder gebruikmaking van adhesieve lijmtechnieken, op elkaar geperst worden.The invention further offers the possibility of carrying out the method in such a way that the layers of the laminate are cohesively bonded together. In this case one can use a simple flat press. In the latter method, in contrast to conventional thermosetting matrix systems, multiple layers can be pressed together cohesively without the use of adhesive bonding techniques.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van 35 de tekening van enkele willekeurige uitvoeringsvoorbeelden.The invention will now be elucidated with reference to the drawing of some random exemplary embodiments.

In de tekening tonen:Show in the drawing:

Fig. 1 een deel, in sterk geschematiseerd perspekti- βδ 0181 3 .........../ * *'· - 3 - visch aanzicht van een inrichting voor het buigen van de printplaat in overeenstemming met_.de uitvinding;Fig. 1 is a highly schematic perspective view of a device for bending the printed circuit board in accordance with the invention;

Fig. 2 de vorm van een omgezette printplaat, die is vervaardigd van een laminaat; 5 Fig. 3-8 een aantal willekeurig gekozen uitvoerings- voorbeelden van printplaten, die zijn verkregen door toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding.Fig. 2 is a converted printed circuit board made of a laminate; FIG. 3-8 a number of randomly chosen embodiments of printed circuit boards obtained by applying the method according to the invention.

Fig. 1 toont een vlakke, tweedimensionale printplaat 1, waarop componenten zijn aangebracht, die algemeen zijn 10 aangeduid met 2, De printplaat 1 wordt gedragen door paren buigsteunen 3, 4 en 5, 6, die zich in een vlak vóór een daartussen gelegen buisvormig verwarmingselement 7 bevinden. De buigsteunen 3, 4 en 5, 6 klemmen de printplaat met kracht in en doen tevens dienst als thermische afscherming 15 ter voorkoming van het doordringen van een ongewenste hoeveelheid warmte van het verwarmingselement 7 naar de rest van de printplaat 1.Fig. 1 shows a flat, two-dimensional printed circuit board 1, on which components are mounted, which are generally indicated by 2. The printed circuit board 1 is supported by pairs of bending supports 3, 4 and 5, 6, which lie in a plane in front of a tubular heating element 7 situated therebetween. are located. The bending supports 3, 4 and 5, 6 forcefully clamp the printed circuit board and also serve as thermal shield 15 to prevent the penetration of an undesired amount of heat from the heating element 7 to the rest of the printed circuit board 1.

Een pijl 8 duidt de richting aan, waarin het stel buigsteunen 3, 4 rond het verwarmingselement 7 wordt gewen-20 teld om de gewenste vervorming van de printplaat 1 in de met 9 aangeduide zone te realiseren.An arrow 8 indicates the direction in which the set of bending struts 3, 4 is rolled around the heating element 7 to realize the desired deformation of the printed circuit board 1 in the zone indicated by 9.

Er wordt op gewezen, dat het verwarmingselement 7 niet bedoeld is om de printplaat 1 in zijn buigzone te ondersteunen, hoewel dit op zichzelf ook mogelijk is. Begrepen moet 25 worden, dat ook met een relatief breed verwarmingselement 7 de betrekkelijk scherpe vouwzone 13 overeenkomstig fig. 2 verkregen kan worden.It is pointed out that the heating element 7 is not intended to support the printed circuit board 1 in its bending zone, although this is possible per se. It should be understood that the relatively sharp folding zone 13 according to Fig. 2 can also be obtained with a relatively wide heating element 7.

Fig. 2 toont een ruimtelijke, driedimensionale printplaat 10/ bestaande uit een laminaat. Het laminaat bestaat 30 uit een laag 11 en een laag 12, die in de in fig. 2 getoonde omgezette vorm de funktie van respektievelijk buitenlaag en binnenlaag vervullen. Zoals fig. 2 duidelijk toont hebben de lagen 11 en 12 in het gebied van de met 13 aangeduide vouwzone tegengestelde krommingen. Aldus is voorkomen, dat de 35 geleidingsbanen aan een rekvervorming zijn onderworpen tijdens de vouwbewerking.Fig. 2 shows a spatial, three-dimensional printed circuit board 10 / consisting of a laminate. The laminate consists of a layer 11 and a layer 12, which in the converted form shown in Fig. 2 fulfill the function of outer layer and inner layer, respectively. As Fig. 2 clearly shows, the layers 11 and 12 have opposite curves in the region of the folding zone indicated by 13. It is thus prevented that the guide tracks are subjected to a stretch deformation during the folding operation.

Fig. 3 toont een printplaat 14, die uit drie, onder- €601813Fig. 3 shows a printed circuit board 14, which consists of three, below 601813

-JC-JC

---- - - · - - " ·· -:-:-;_Λ - 4 - ling loodrecht op elkaar aansluitende delen bestaat en onderdelen 2, een voeding 15 en koperen geleidingsdraden 16 draagt.---- - - · - - "·· -: -: -; _ Λ - 4 - there are perpendicular parts and bear parts 2, a power supply 15 and copper conducting wires 16.

Fig. 4 toont een uitvoering, waarin een uit twee aan 5 elkaar aansluitende delen respectievelijk onderdelen 2 en een uitlezing 17 dragen.Fig. 4 shows an embodiment in which one of two parts connecting to each other carries parts 2 and a reading 17, respectively.

De figuren 5, 6, 7 en 8 tonen willekeurig gekozen voorbeelden van printplaten met een driedimensionale struk-tuur, die zijn vervaardigd door toepassing van de werkwijze 10 volgens de uitvinding.Figures 5, 6, 7 and 8 show randomly selected examples of printed circuit boards with a three-dimensional structure, which have been produced by applying the method 10 according to the invention.

De aandacht wordt erop gevestigd, dat de werkwijze volgens de uitvinding toepasbaar is voor het vervaardigen van printplaten van de meest uiteenlopende vormen. Ook flauw gebogen vormen of ruimtelijk gecompliceerdere strukturen dan 15 in de figuren zijn weergegeven, kunnen door aanpassing van de buig/vouwelementen en de verwarmingsinrichting worden gerealiseerd.Attention is drawn to the fact that the method according to the invention can be used for manufacturing printed circuit boards of the most diverse shapes. Slightly curved shapes or spatially more complicated structures than shown in the figures can also be realized by adapting the bending / folding elements and the heating device.

860 1 8 t 3 ...........i860 1 8 t 3 ........... i

Claims

Method for manufacturing a printed circuit board, with a spatial, three-dimensional shape, characterized in that a flat, two-dimensional printed circuit board consisting of a plate of thermal material, optionally with reinforcing fibers, with guide tracks arranged thereon is produced, then, optionally after applying loose components, heating, folding or bending into the desired shape, and finally allowing the printed circuit board thus formed to cool.

Method according to claim 1, characterized in that the flat printed circuit board is designed as a laminate, so that when bending or folding, the layer facing the desired curvature diameter can assume an opposite curvature, such that both outer surfaces of the formed printed circuit board are essentially without stretch. stay.

Method according to claim 2, characterized in that the layers of the laminate are cohesively bonded together.

Spatial, three-dimensional printed circuit board, obtained by applying a method according to any one of the preceding claims. 3601813