RU2606392C2

RU2606392C2 - Printed cable

Info

Publication number: RU2606392C2
Application number: RU2015117692A
Authority: RU
Inventors: Олег Григорьевич Борисов; Александр Юрьевич Мясников; Татьяна Михайловна Красина; Николай Иванович Фанин; Галина Юрьевна Кондакова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ"
Priority date: 2015-05-13
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2017-01-10
Also published as: RU2015117692A

Abstract

FIELD: cables.

SUBSTANCE: invention relates to flexible printed cables for an intra-unit and inter-unit movable electric wiring. Is achieved by that under a layer of insulation on both side edges of cable there is reinforcement with stripped outer side edge.

EFFECT: design of a printed cable, strong during lateral mechanical effects.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относиться к области производства и применения печатных схем, а именно к гибким печатным кабелям.The invention relates to the field of production and application of printed circuits, namely to flexible printed cables.

Известно, что у всех плоских пассивных компонентов электромонтажа, таких как ленточные провода, гибкие шлейфы и гибкие печатные кабели, ограничен минимально допустимый радиус изгиба компонента и количество циклов его изгиба, в том числе и минимально допустимый радиус.It is known that for all flat passive wiring components, such as ribbon wires, flexible cables and flexible printed cables, the minimum allowable bending radius of the component and the number of bending cycles, including the minimum allowable radius, are limited.

Эти ограничения в меньшей мере распространяются на печатные кабели с лаковой изоляцией. Такие кабели выдерживают до миллиона изгибов, а у некоторых из них нет ограничения по минимальному радиусу изгиба - т.е. их можно изгибать без контролируемого радиуса как лист бумаги.These restrictions apply less to varnished printed cables. Such cables can withstand up to a million bends, and some of them do not have restrictions on the minimum bend radius - i.e. they can be bent without a controlled radius like a sheet of paper.

Наиболее близким по конструкции техническим решением к предлагаемому изобретению, и принятый авторами за прототип, является печатный кабель с лаковой термореактивной изоляцией изготавливаемый по способу изготовления печатных кабелей по патенту РФ №2342613 C1, МПК H05K 3/16, опубл. 27.12.2008 г., в котором групповая заготовка разрезается по лаковой изоляции подложки на месте удаленного перед этим печатного проводника.The closest in design technical solution to the proposed invention, and adopted by the authors for the prototype, is a printed cable with varnish thermosetting insulation manufactured by the method of manufacturing printed cables according to RF patent No. 2342613 C1, IPC H05K 3/16, publ. 12/27/2008, in which the group blank is cut according to the varnish insulation of the substrate in place of the previously removed printed conductor.

Термореактивная лаковая изоляция наиболее стойка к механическим воздействиям по сравнению с термопластичной изоляцией. Однако у изготовленных по этому способу печатных кабелей, после их раскроя, на боковых кромках изоляции присутствуют дефекты, в виде первичных микротрещин и микросколов, возникающих при резке на торцевой кромке лаковой изоляции.Thermosetting varnish insulation is the most resistant to mechanical stress compared to thermoplastic insulation. However, the printed cables made by this method, after cutting them, have defects on the lateral edges of the insulation, in the form of primary microcracks and microcracks that occur when cutting at the end edge of the varnish insulation.

Во время эксплуатации в подвижном электромонтаже динамически нагруженных печатных кабелей, эти микросколы являются концентраторами напряжений боковой составляющей механической нагрузки, что резко сокращает прочность печатного кабеля на срез. Это происходит вследствие того, что на месте скола развивается боковой надрыв, который доходя до печатного проводника, развивается дальше и вызывает возникновение трещин в изоляции с обеих плоскостей печатного проводника, оголяя сам проводник. При этом оголенный участок печатного проводника из рыхлой гальванической меди, уже не защищенный слоем изоляции, начинает тоже разрушаться. Вследствие чего вначале нарушается электрическая прочность изоляции крайнего проводника, а затем возможно возникновение лавинообразного процесса, приводящего не только к обрыву нескольких крайних печатных проводников, но иногда и обрыву всего кабеля.When dynamically loaded printed cables are used in a mobile wiring, these microcracks are stress concentrators of the lateral component of the mechanical load, which sharply reduces the shear strength of the printed cable. This is due to the fact that a lateral tear develops at the cleavage site, which, reaching the printed conductor, develops further and causes cracks in the insulation from both planes of the printed conductor, exposing the conductor itself. At the same time, the bare section of the printed conductor made of loose galvanic copper, which is no longer protected by a layer of insulation, also begins to collapse. As a result, at first the dielectric strength of the insulation of the extreme conductor is violated, and then an avalanche-like process can occur, leading not only to the termination of several extreme printed conductors, but sometimes to the termination of the entire cable.

Таким образом, задачей данного технического решения являлась разработка конструкции печатного кабеля с лаковой изоляцией для подвижных электрических цепей, стойкого к работе с боковыми динамическими нагрузками.Thus, the objective of this technical solution was to develop the design of a printed cable with varnish insulation for moving electrical circuits, resistant to lateral dynamic loads.

Общими признаками с предлагаемой конструкцией печатного кабеля является наличие хотя бы одного печатного проводника, покрытого изоляцией.Common features with the proposed design of the printed cable is the presence of at least one printed conductor coated with insulation.

В отличие от прототипа в предлагаемой авторами конструкции печатного кабеля вдоль обоих продольных краев кабеля под слоем изоляции размещена силовая арматура с оголенной внешней боковой кромкой.Unlike the prototype, in the design of the printed cable proposed by the authors, along both longitudinal edges of the cable, under the insulation layer, there is a power reinforcement with a bare external lateral edge.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.It is this that allows us to conclude that there is a causal relationship between the totality of the essential features of the claimed technical solution and the achieved technical result.

Указанные признаки, отличительные от прототипа на которые распространяется объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.These signs, distinctive from the prototype, which are covered by the scope of legal protection, in all cases are sufficient.

Задачей предлагаемого изобретения является создание конструкции печатного кабеля прочного при воздействии боковых механических знакопеременных усилий.The objective of the invention is to create a design of a printed cable durable when exposed to lateral mechanical alternating forces.

При осуществлении изобретения указанный технический результат достигается тем, что в отличие от известной конструкции (прототипа) у печатного кабеля, содержащего хотя бы один изолированный рабочий печатный проводник, особенность заключается в том, что вдоль обоих продольных краев кабеля под слоем изоляции размещена силовая арматура с оголенной внешней боковой кромкой.When carrying out the invention, the specified technical result is achieved in that, in contrast to the known construction (prototype) of a printed cable containing at least one insulated working printed conductor, the feature is that along both longitudinal edges of the cable underneath the insulation layer is placed a reinforcement with bare outer lateral edge.

Новая совокупность существенных признаков, а также наличие взаимосвязей между ними позволяет, в частности, за счет:A new set of essential features, as well as the presence of relationships between them, allows, in particular, due to:

- размещение вдоль продольных краев ленты кабеля под слоем изоляции силовой арматуры увеличивает стойкость кабеля к динамическим нагрузкам;- placement along the longitudinal edges of the cable ribbon under the insulation layer of the power reinforcement increases the resistance of the cable to dynamic loads;

- отсутствие изоляции на боковой внешней кромке силовой арматуры исключает возникновение микротрещин в термореактивной изоляции, являющихся концентраторами напряжений при боковых составляющих динамических нагрузок.- the lack of insulation on the lateral outer edge of the power reinforcement eliminates the occurrence of microcracks in thermosetting insulation, which are stress concentrators with lateral components of dynamic loads.

Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах выполнении, позволяют, в частности, за счет:The signs characterizing the invention in specific forms of execution, allow, in particular, due to:

- выполнение силовой арматуры в виде печатного проводника упрощает технологию изготовления данной конструкции печатного кабеля;- the implementation of power reinforcement in the form of a printed conductor simplifies the manufacturing technology of this design of the printed cable;

- ширину печатного проводника используемого в качестве силовой арматуры рационально выбирать из необходимой механической прочности печатного кабеля, а не из токовых нагрузок, как для рабочих печатных проводников, что в некоторых случаях позволит сократить ширину ленты печатного кабеля в целом;- the width of the printed conductor used as power reinforcement is rational to choose from the necessary mechanical strength of the printed cable, and not from current loads, as for working printed conductors, which in some cases will reduce the width of the ribbon of the printed cable as a whole;

- снабжение боковой поверхности силовой арматуры упрочняющим слоем позволяет увеличить стойкость кабеля на срез при воздействии механических динамических нагрузок.- supplying the side surface of the power reinforcement with a reinforcing layer allows to increase the resistance of the cable to shear when exposed to mechanical dynamic loads.

Сущность изобретения заключается в том, что в печатном кабеле, содержащем хотя бы один изолированный рабочий печатный проводник, вдоль обоих продольных краев кабеля под слоем изоляции размещена силовая арматура с оголенной внешней боковой кромкой, которая является местом приложения боковых составляющих динамических нагрузок, действующих на ленту печатного кабеля и возникающих в процессе его эксплуатации в аппаратуре.The essence of the invention lies in the fact that in a printed cable containing at least one insulated working printed conductor, along both longitudinal edges of the cable under the insulation layer there is a power reinforcement with a bare external lateral edge, which is the place of application of the lateral components of dynamic loads acting on the printed tape cable and arising during its operation in the equipment.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором приведено поперечное сечение предлагаемой конструкции печатного кабеля, способного безотказно работать в динамически нагруженных подвижных электрических цепях. На фигуре под слоем изоляции 1 находятся печатные проводники 2 и силовая арматура 3, расположенная вдоль продольных боковых краев 4 печатного кабеля. Причем на внешней боковой кромке 4 кабеля изоляция 1 отсутствует так, что наружная кромка на силовой арматуре 3 оголена.The essence of the invention is illustrated in the drawing, which shows a cross section of the proposed design of a printed cable capable of failure-free operation in dynamically loaded moving electrical circuits. In the figure, under the insulation layer 1 there are printed conductors 2 and power reinforcement 3 located along the longitudinal side edges 4 of the printed cable. Moreover, on the outer lateral edge 4 of the cable, insulation 1 is absent so that the outer edge on the power reinforcement 3 is exposed.

Конструкция конкретного печатного кабеля разрабатывается исходя из реальных условий его эксплуатации в конкретной аппаратуре.The design of a specific printed cable is developed based on the actual conditions of its operation in specific equipment.

Так, в частности, при механических нагрузках, работающих на срез кабеля, возможно применение силовой арматуры 3 из полимерных материалов, с достаточными значениями предела прочности σ_B и пределами текучести σ_S и имеющих адгезию к материалу изоляции 1.So, in particular, under mechanical loads operating on the cable shear, it is possible to use power reinforcement 3 made of polymer materials with sufficient values of tensile strength σ_B and yield stresses σ_S and having adhesion to the insulation material 1.

Для знакопеременных динамических нагрузок необходимо элементы силовой арматуры 3 разместить с обоих продольных боковых краев 4 печатного кабеля.For alternating dynamic loads, it is necessary to place elements of power reinforcement 3 from both longitudinal lateral edges 4 of the printed cable.

При относительно небольших воздействующих нагрузках, с целью упрощения технологии изготовления, в качестве элементов силовой арматуры 3 использовать дополнительные печатные проводники с оголенной внешней боковой кромкой 4. Причем ширина печатного проводника, выполняющего функцию силовой арматуры 3, выбирается исходя из значения необходимой механической прочности.With relatively small acting loads, in order to simplify the manufacturing technology, use additional printed conductors with a bare external lateral edge 4 as elements of the power reinforcement 3. Moreover, the width of the printed conductor performing the function of the power reinforcement 3 is selected based on the value of the necessary mechanical strength.

Для определения эффективности предложенной конструкции печатных кабелей были изготовлены две группы образцов печатных кабелей с лаковой изоляцией по патенту RU 2342813 (прототипу). Причем первая группа состояла из образцов, раскроенных по месту удаленного печатного проводника, а во второй группе изоляция на крайних боковых проводниках была удалена. Во время испытаний замерялась величина момента среза крайнего бокового проводника.To determine the effectiveness of the proposed design of printed cables were made two groups of samples of printed cables with varnish insulation according to patent RU 2342813 (prototype). Moreover, the first group consisted of samples cut out in the place of the removed printed conductor, and in the second group the insulation on the extreme side conductors was removed. During the tests, the value of the cutoff moment of the extreme side conductor was measured.

Сравнительные испытания показали, что для испытываемой конструкции печатных кабелей, момент среза печатных кабелей во второй группе, в которой роль силовой арматуры выполняли крайние печатные проводники со вскрытой боковой изоляцией, оказался больше на два порядка.Comparative tests showed that for the tested design of printed cables, the moment of cutting of printed cables in the second group, in which the role of power reinforcement was played by extreme printed conductors with exposed side insulation, was two orders of magnitude larger.

При соответствующем схемотехническом решении, арматурные печатные проводники могут использоваться как «корпусные».With the appropriate circuitry, reinforcing printed conductors can be used as “case”.

Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизны».Signs that distinguish the proposed technical solution from the prototype are not identified in other technical solutions and are not known from the prior art in the process of conducting patent research, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "novelty."

Предлагаемое изобретение может быть использовано в конструкции печатных кабелей обеспечивающих подвижный электромонтаж для изделий, подверженных значительным механическим воздействиям.The present invention can be used in the construction of printed cables providing a movable wiring for products subject to significant mechanical stress.

В настоящее время разработана конструкторская и технологическая документация, изготовлена необходимая оснастка, проведены стендовые и натурные испытания печатного кабеля в составе аппаратуры. Намечено производство упрочненного кабеля для серийно выпускаемой аппаратуры.Currently, design and technological documentation has been developed, necessary equipment has been manufactured, bench and field tests of the printed cable as part of the equipment have been carried out. It is planned to manufacture hardened cable for commercially available equipment.

Claims

1. A printed cable containing at least one insulated working printed conductor, characterized in that along both longitudinal edges of the cable under the insulation layer there is a power armature with a bare external lateral edge.

2. The printed cable according to claim 1, characterized in that the power reinforcement is made in the form of a printed conductor.

3. The printed cable according to claim 1, characterized in that the power reinforcement has a width different from the working printed conductor.

4. The printed cable according to claim 1, characterized in that the outer side surface of the power reinforcement is provided with a reinforcing layer.