Тканая электрическая коммутационная матрица и способ ее изготовления

Тканая электрическая коммутационная матрица и способ ее изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01. 08. 77 (21) 2517728/18-21 (%1) М. КЛ.

Н 05 К 3/00 с присоединением. заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР

tl0 делам изобретений и открытий

Опубликовано 3п0782. Бюллетень М 28

Дата опубликования описания 300782 (33) УДК 621. 3..049. 75 (088.8) В.П.Федоров, К.М.Антонова, И.Н.Меерзон, N.,Í.Мокеев,- -- т

Д.В.Широков, В.A.Ãîðäååâ, Б.Н.Храмов, В.A.Ôåäîðîâ,.

A.ß.Êoãàí и A.È.Ïîäüÿ÷åâ (72) Авторы изобретения

Ленинградское производственное гардин окружевное .: объединение и Ленинградское научно-пр звоДствеййое объединение "Красная Заря" 6 (71) Заявители (54) ТКАНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КОММУТАЦИОННАЯ

МАТРИЦА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для коммутации электрических сигналов и связей как внутри, так и между электронными блоками.

Известны тканые электрические коммутационные матрицы, выполненные путем переплетения проводников и изоляционных нитей. Нить диэлектрика способна выдержать температуру гайки контактные и схемные соединения получают, пропуская матрицу че.— рез паяльное устройство f13 .

Недостатком этих матриц является наличие микропор при максимальной плотности ткани, которые при работе во влажной среде приводят к закорачиванию проводников схемы.

Наиболее близкой к предлагаемой является матрица, которая выполнена из неизолированннх проводников, расположенных в двух плоскостях и разделенных изоляционными нитями, с контактными узлами в виде переплетения проводников верхнего и нижнего слоев с образованием структур типа ткани.

Вне контактных узлов проводники расположены в двух плоскостях с переходом из одной плоскости в другую через определенный линейный интервал, при этом параллельные проводники, предназначенные для образова5 ния двух рядом расположенных контактных узлов, размещены со сдвигом друг относительно друга на половину линейного интервала 527.

Способ изготовления тканой электрической матрицы предусматривает изготовление ее на ткацком оборудовании путем переплетения продольных проводников и изоляционных нитей (аснова) с такими же нитями и проводниками поперечных нитей (уток). Проводники, расположенные в продольном и поперечном направлениях, скручивают с сопроводительными нитями, а затем эти нити выплавляют или вытравливают. При этом изоляционные нити более стойки термически или химическим, например стекловолокно, чем со. проводительные нити (капрон, шелк).

Недостатками известной матрицы являются наличие в изоляционном попе микропор, и кроме того, сам способ изготовления матриць1 с последующим выплавлением или вытравливанием сопроводительных нитей требует еще до,полнительных операций по индивидуальной зачистке контактных точек под

947975

Комбинации переплетений термостойких нитей 1 и 2 и термопластичных нитей 3 и 4 между собой и с проводниками 5 и 6, а также переходи их из одного слоя в другой (смена слоев} по сечению площади и периферии матрицы различны и после оплавления пропайку и контактных выводов под последующий монтаж от окисных пленок после вытравливания или выплавления, а поэтому малоэффективен и непроизводителен, причем в основном при производстве тканых матриц 5 импользуются неизолированные проводники от 0,1 мм и выше, которые, исходя из условий прочности при их введении в структуру матриц на ткацком станке, скрутки с сопроводитель- 10 ными нитями не требуют.

Для устранения возможности проникновения влаги в структуру переплетения тканых матриц в известном способе их производства предусмотрена операция — химическая обработка (пропитка, коглпаундирование, напыление в электростатическом поле полимерных порошковых материалов с последующим оплавлением и охлаждением и др.), позволяющая защитить коммутационное поле матрицы от внешних климатических воздействий или агрессивных сред и придающая матрице определенные физико-механические свойства (гибкость, жесткость, эластичность и т.д.).Однако повышенная степень вредности производства и необходимость специального химического оборудования в конечном итоге является большим недостатком способа производства тканых матриц для замены объеглного и печатного монтажа на тканый.

Цель изобретения — повышение качества и технологичности изготовления матрицы.

Poc7BBJIBHHBH цель достигается тем, что тканая электрическая коммутационная матрица, содержащая переплетение проводников и изоляцион- 40 ных нитей и контактные узлы, снабжена фиксирующими термостойкими ни-. тями и монолитными участками в виде слоев или отдельных площадок, образованными из термопластичных изоляционных нитей, входящих в перепление.

Причем в способе изготовления указанной матрицы, заключающемся в переплетении расположенных в двух взаимно- 50 перпендикулярных направлениях проводников и изоляционных нитей, образующих структуру типа ткани, при переплетении в структуру ткани вводят термопластичные нити с последую щи расплавлением их и охлаждением.

На фиг.1 приведена структура переплетений предлагаемой тканой матрицы с введенными в ее средний слой термопластическими нитями, получаемая в процессе ткачества; на фиг.2— структура переплетений тканой матрицы с введенными в ее средний слой термопластичными нитями после их оплавления и охлаждения; на фиг.3 —общий вид тканой матрицы, содержащей 65 средний слой из термопластичных нитей, выходящих на наружную поверхность площадками; на фиг.4 - структура переплетений тканой матрицы с введенными в ее средний слой термопластичными нитями после их оплавления и охлаждения (продольный разрез тканой матрицы по основе — вариант структуры с термостойкими нитями только по утку или основе в среднем слое); на фиг.5 — структура переплетений тканой матрицы с введенными в ее средний слой термопластичными нитями, образующими на ее поверхности отдельные площадки для крепления схемных элементов, например, приклеиванием. Матрица после оплавления, нитей и охлаждения; на фиг.б — общий вид тканой матрицы с введенными в ее средний слой термопластичными нитями, образующими на ее поверхности замкнутые окна из термостойких нитей.

Тканая электрическая коммутационная матрица содержит переплетение термостойких изоляционных нитей 1 и 2, монолитные участки в виде слоев или отдельных площадок, образованных из термопластичных изоляционных нитей 3 и 4, проходящих по утке и основе, проводников 5 и 6, выведенных на внешние стороны матрицы для присоединения схемных элементов или образующих контактные узлы 7 °

Для фиксации гроводников 5 и 6 от смещения между слоями служат фиксирующие термостойкие изоляционные нити 8.

Внешние слои, образованные из переплетения термостойких изоляционных нитей 1 и 2 (стеклонить, аремид, полифен и др.), служат для защиты структуры матрицы от теплового воздействия при пайке высокотемпературными припоями или сварке контактных узлов 7.

Термопластичные нити 3 и 4 (полиамид, полистирол, полиэфир, лавсан, капрон и др.) образуют внутренний слой, который выполняется полотняным переплетением с максимальной плотностью,, и имеет толщину, необходимую для создания при оплавлении монолнтного слоя необходимого сечения. Фиксирующие нити 8 более упруги, чем нити 1 и 2, имеют большее усилие натяжения и при оплавлении нитей 3 и 4 сближают внешние слои и вдавливают проводники 5 и б во внутренний слой.

947975!

20

ЗΠ— 35 е 40

-60

Изготовление тканой электрической коммутационной матрицы производится в следующей технологической последовательности: выработка на ткацком автомате, упрочнение контактных узлов (пропайка или сварка), термическая обработка (оплавление термопластических нитей), охлаждение (кристаллизация или стабилизация). Далее идут операции фор мования контактных выводов и геометрии тканой матрицы, монтаж и дре

Матрица вырабатьвается на многочелночном ткацком автомате(двухчел6S образуют различные конструктивные варианты исполнения ее наружных поверхностей и конструкции по сечению.

Н р и м е р. Для большей жесткости матрицы внутренний слой (фиг.4) по утоку введены термостойкие нити, которые, переплетаясь с фиксирующими нитями 8, образуют пространственную арматуру, вокруг которой происходит оплавление термопластичных нитей 3 и 4.

Термопластичные нити 3 и 4, выходя из внутреннего слоя, образуют внешние слои на наружной поверхности матрицы после оплавления площадки 9, предназначенные для крепления схемных элементов 10„ например приклеиванием или, наоборот, нити

1 и 2 (фиг .6) образуют термостойкие площадки 11 для подсоединения к схемным элементам и распайки контактных узлов 7 ° Термопластичные нити .3 и 4 образуют основной монолитный слой матрицы и площадки 9 с двух ее сторон для механического крепления схемных элементов, например с помощью винтовых соединений.

Тканая матрица имеет по периферии замкнутую площадку 9 из термопластичных нитей 3 и 4 с отверстиями для крепления матрицы, а термостойкие нити 1 и 2 образуют с двух сторон матрйцы термостойкие поля °

Введение в матрицу термопластичных нитей, образующих после оплавле ния монолитную структуру, возможность различного конструктивного и геометрического оформления наружных поверхностей путем комбинирования переплетениями и сменой слоев, кром того, сочетания различных исходных материалов термостойких и термоплас тичных нитей в структуре матрицы дают возможность ее изготовления с различными свойствами по физико-механическим климатическим и химическим параметрам, т.е. матрица практически отвечает любым условиям эксплуатации и конструктивным тре- . бованиям. ночном и более) в виде непрерывной ленты.

Автомат заправляется по утку и основе неизолированными проводниками 5 и 6 термостойкнми 1 и 2 и термопластическими 3 и 4 нитями, причем управление нитями и проводниками основы в зависимости от конструктив ного оформления матрицы (структуры и топологии) осуществляется реиизками или жаккардовой машиной, После ткацкого автомата матричная лента проходит на участок пайки, где пропайкой, волной припоя, точечной сваркой или др. известными способами производится упрочнение контактных узлов, т.е. получение монолитного электрического узла в механическом соединении проводников 5 и 6, выполненном на ткацом автомате.

Затем лента матрицы поступает на участок термообработки, где подвергается тепловой обработке при температуре, равной температуре плавления термопластичных нитей

3 и 4 в течение промежутка вре-. мени, достаточного для их оплавления или доведения до пластического состояния для матриц, проходящих объемное формование. В зоне оплавления матричная лента движется между калибрующими роликами, имеющими прорези для пропуска петель или контактных выводов проводников 5 и 6 над электронагревателями, через которые продувается воздух или инертный газ. Состав теплоносителя зависит от исходного материала термопластических нитей и от его окисляемости. Теплоноситель, проникая через опоры слоев матрицы, получающиеся в процессе ткачества, сплавляет термопластичные нити 3 и 4 или приводит их в пластическое состояние.

Оплавленные нити образуют в структуре матрицы или на ее поверхности монолитный слой или отдельные площадки 9, при этом объем, занимаемый нитями 3 и 4, уменьшается и внешние слои приближаются друг к другу за счет стягивающего усилия фиксирующие нитей 8 и прижимных роликов.

В случае объемного формования матрицы последняя поступает в зону оплавления на пуансонах (скелетных, решетчатых, пружинных и др.).

Го окончании процесса оплавления термопластичных нитей непрерывная матричная лента поступает на установку охлаждения, где производится отверждение и стабилизация конструктивной геометрии и структуры матрицы с образованием монолитного слоя по ее площади на отдельных площадках или в зонах прохождения проводников. Охлаждение матричной ленты производится за счет ее перемещения

947975 по плоскости резервуара с охлаждающей жидкостью и подачи сжатого воздуха в зону. охлаждения, с целью отбора паров влаги для предотвращения их конденсации.

После охлаждения матричная лента 5 поступает на последующие операции формования выводов, маркировки монтажа, контроля, разрезки и т.д.

Последовательность выполнения операций предлагаемого способа после выработки матрицы на ткацком автомате (вначале упрочнение контактных узлов, а потом оплавление термопластичных нитей или наоборот) зависит от соотношения температур упрочнения 5 или оплавления.

Так, при температуре управления, большей температуры оплавления, операция упрочнения следует .после выработки. При температуре упрочнения, меньшей температуры оплавления, операция упрочнения следует после ох,лаждения. При температурах упрочнения и оплавления, равных или близких по величине друг к другу, операция упрочнения следует после операции охлаждения.

Применение предлагаемого способа упрощает производственный процесс за счет сокращения числа технологических переходов и исключения операции химической обработки и повышения качества матрицы.

Формула изобретения

1. Тканая электрическая коммутационная матрица, содержащая переплетение проводников и изоляционных нитей и контактные узлы, о т л ич а ю щ а я. с я тем, что, с целью повышения качества и технологичности ее изготовления, она снабжена фиксирующими термостойкими изоляционными нитями и монолитными участками в виде слоев или отдельных площадок, образованными из термопластичных изоляционных нитей, входящих в переплетение.

2. Способ изготовления тканой электрической коммутационной матрицы, по п.1, заключающийся в переплетении расположенных в двух взаимно перпендйкулярных напраьлениях проводников и изоляционных нитей, образующих структуру типа ткани, о т л и ч а юшийся тем, что при переплетении в структуру ткани вводят термопластичные нити с последующим расплавлением их и охлаждением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3378629, кл. 174-117, 1968.

2. Заявка ФРГ Р 1959936, кл. Н 05 К 13/00, 1972 (прототип).

947975

Составитель Л.Прокопенко

Техред Л. Пекарь Корректор А, Дзятко

Редактор Н.Ковалева

Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4

Заказ 5669/78 сирая< 862

ВНИИПИ 1 осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Е-35, Раушская наб., д.4/5