ES2602261T3

ES2602261T3 - Procedimiento para fabricar placas de circuitos y configuración de conjunto de placas de circuitos

Info

Publication number: ES2602261T3
Application number: ES12727313.4T
Authority: ES
Inventors: Marcus Eder
Original assignee: Otto Bock Healthcare Products GmbH
Current assignee: Otto Bock Healthcare Products GmbH
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2017-02-20
Anticipated expiration: 2032-06-07
Also published as: US9386710B2; WO2012167937A2; JP6165722B2; JP2014519210A; EP2719264A2; EP2719264B1; TWI508639B; TW201316871A; DE102011106104B4; DE102011106104A1; WO2012167937A3; CN103782667B; US20140118981A1; CN103782667A

Abstract

Procedimiento para fabricar placas de circuitos o circuitos individuales equipadas/os o sin equipar como configuraciones individuales (2) de una configuración de conjunto (1), con un material de base de la placa de circuitos (4), en el que la correspondiente configuración individual (2) se retira de la configuración de conjunto (1) con un láser, fijándose la misma antes de retirar la configuración individual (2) mediante uniones metálicas (3) a la configuración de conjunto (1), caracterizado porque se retira el material de base de la placa de circuitos (4) a excepción de las uniones metálicas (3) y porque la configuración individual (2), tras retirar el material de base de la placa de circuitos (4), se separa de la configuración de conjunto (1), en particular se saca tirando.

Description

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PROCEDIMIENTO PARA FABRICAR PLACAS DE CIRCUITOS Y CONFIGURACION DE CONJUNTO

DE PLACAS DE CIRCUITOS

DESCRIPCION

La invencion se refiere a un procedimiento para fabricar placas de circuitos o circuitos individuals equipadas/os o sin equipar como configuraciones individuales de una configuracion de conjunto, con un material de base de la placa de circuitos, en el que la correspondiente configuracion individual se retira de la configuracion de conjunto con un laser. La invencion se refiere igualmente a una configuracion de conjunto de placas de circuitos con una pluralidad de configuraciones individuales de placas de circuitos o circuitos individuales equipadas/os o sin equipar.

El documento US 2009/0026168 A2 describe un procedimiento para fabricar placas de circuitos flexibles y resistentes con una placa de circuitos flexible con una capa de base intercalada, dispuesta entre dos capas con circuitos electricos de conexion. Ambas capas estan laminadas con los circuitos de conexion de cobre con una capa de proteccion, sobre la que se lamina a su vez una capa dielectrica y sobre la que se lamina a su vez una lamina de cobre. Una estructura resistente de placas de circuitos se configura entre dos partes ngidas, que estan unidas entre sf de manera flexible al presentar la capa dielectrica espacios libres previamente determinados. En un primer procedimiento de corte se retira el material dielectrico en una interfaz entre una zona de apoyo y la parte ngida, configurando una primera ranura descubriendo una parte de la lamina de cobre. En un segundo proceso de corte se practica una segunda ranura decalada lateralmente respecto a la primera ranura y se descubre la capa de cobre opuesta. A continuacion se realiza un procedimiento de mordentado, para retirar la lamina de cobre descubierta en el fondo de la primera ranura, con lo que se forma una segunda ranura, que esta unida con la abertura previamente configurada. La estructura resistente que queda se retira en la zona de doblado.

Este procedimiento es muy costoso y preve, ademas de la separacion de capas parciales mediante rayo laser, la utilizacion de sustancias qmmicas corrosivas y dado el caso herramientas separadoras mecanicas.

El documento US 6,207,221 B1 (ver al respecto el preambulo de las reivindicaciones 1 y 7) se refiere a un procedimiento para fabricar un sustrato de ceramica-metal para circuitos electricos de conexion, en el que sobre las caras superiores de una capa ceramica se aplican capas metalicas o tambien circuitos de conexion. En la capa ceramica estan practicadas lmeas de rotura prevista, a lo largo de las cuales puede romperse la capa ceramica. Las lmeas de rotura prevista pueden practicarse mediante un laser en la capa ceramica.

Por el documento JP H02 84282 A y el documento GB 775,267 A se conocen respectivos procedimientos en los que se rebaja una capa ceramica mediante un laser hasta que el laser choca con una capa metalica dispuesta en el material ceramico o en la cara inferior del material ceramico.

Por el documento DE 41 34 172 A1 se conoce un dispositivo de union para componentes electronicos. Al respecto se fabrica el dispositivo de union tratando una placa de soporte de un acero inoxidable. Tras la fabricacion de diversas configuraciones individuales sobre una configuracion de conjunto, se separan por corte las mismas de la configuracion de conjunto mediante un rayo laser, a excepcion de pequenos nervios que quedan en las esquinas de las configuraciones individuales. Estas estan compuestas por distintas capas de un dielectrico y un aglutinante, asf como al menos una capa metalica, que esta unida con el nivel de potencia de las configuraciones individuales. Cuando han de separarse las configuraciones individuales de la configuracion de conjunto, se rompen estos nervios de union.

El documento DE 100 27 732 A1 da a conocer una placa de circuitos con multiples configuraciones, en la que entre las diversas configuraciones individuales estan previstas lmeas de rasgado o de separacion, con lo que en estos lugares puede separarse por rotura la correspondiente configuracion individual de la configuracion de conjunto. Al respecto se practican en el material de la placa a ambos lados lmeas de rasgado enfrentadas aproximadamente alineadas mediante un rayo laser.

El documento EP 2 180 771 A1 da a conocer un procedimiento para fabricar una placa de circuitos, que esta compuesta por varias placas de circuitos de diferente tamano. En el mismo se colocan cuatro placas de conductores individuales contiguas por pares. Las dos primeras placas de circuitos tienen diferente tamano, por lo que allf una sobresale. Las dos segundas placas de circuitos pueden estar configuradas con el mismo tamano o tamanos distintos y estan unidas con las dos primeras placas de circuitos mediante un elemento flexible. Con ello se reduce la sensibilidad de las placas de circuitos a perturbaciones y a danos.

Es objetivo de la presente invencion generar un procedimiento y una configuracion de placas de circuitos tal que resulte posible una separacion con un contorno exacto y sin flecos de configuraciones individuales respecto a una configuracion de conjunto de placas de circuitos.

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Segun la invencion se logra este objetivo mediante un procedimiento con las caractensticas de la reivindicacion principal y una configuracion de conjunto de placas de circuitos con las caractensticas de la reivindicacion subordinada. Ventajosas mejoras y perfeccionamientos de la invencion se dan a conocer en las reivindicaciones secundarias, la descripcion y las figuras.

El procedimiento correspondiente a la invencion para fabricar placas de circuitos o circuitos individuales equipadas/os o sin equipar como configuraciones individuales a partir de una configuracion de conjunto con un material de base de las placas de circuitos, en el que se retira la correspondiente configuracion individual de la configuracion de conjunto con un laser, preve que antes de retirar la configuracion individual de la configuracion de conjunto se fije la misma mediante uniones metalicas a la configuracion de conjunto, que se retire el material de base de la placa de circuitos a excepcion de las uniones metalicas y que la configuracion individual, tras retirar el material de base de la placa de circuitos, se separe de la configuracion de conjunto, en particular se saque tirando. Las uniones metalicas, que sobresalen del contorno de la configuracion individual, fijan la configuracion individual a la configuracion de conjunto cuando el material de base de la placa de circuitos se ha retirado en toda su extension. Las uniones metalicas penetran entonces con preferencia desde la configuracion de conjunto en el contorno de la configuracion individual, no provocandose un cubrimiento completo de la configuracion individual mediante las uniones metalicas o bien la union metalica. Las configuraciones individuales no quedan asf por completo en segundo plano debido a la union metalica, sino solo en una zona que va a continuacion del contorno exterior de la configuracion individual. Las configuraciones individuales, que estan realizadas como placas de circuitos o como circuitos individuales, equipadas/os o sin equipar y que estan reunidas para formar una configuracion de conjunto, se dotan antes de separarlas de la configuracion de conjunto de uniones metalicas. Las placas de circuitos o circuitos individuales estan compuestas/os entonces por regla general por varias capas de un material de base de placas de circuitos, predominantemente de un plastico o un plastico reforzado con fibras, que estan dotadas de circuitos impresos, por lo general metalicos. Estos circuitos pueden tambien estar dispuestos tridimensionalmente y no solo en una superficie, sino extendiendose tambien en capas dentro del material de base de las placas de circuitos. Durante la fabricacion se reunen varias placas de circuitos o circuitos individuales diferentes o tambien del mismo tipo para formar una configuracion de conjunto, para configurar mas racional el procedimiento de fabricacion. Las correspondientes configuraciones individuales independientes entre sf se cortan entonces con preferencia mediante un laser, retirando el laser el material de base de la placa de circuitos, recorriendo el contorno de la configuracion individual. De esta manera resulta un borde liso, sin flecos en el contorno de la configuracion individual. Para evitar que la correspondiente configuracion individual se caiga de la configuracion de conjunto cuando el laser haya recorrido por una vez el contorno, estan previstas las uniones metalicas, que mantienen sujetas las configuraciones individuales a la configuracion de conjunto hasta que las mismas se sueltan de manera controlada de la configuracion de conjunto, con preferencia tirando de ellas.

Para retirar el material de base de la placa de circuitos se utiliza con preferencia un laser de CO2, que retira el material de base de la placa de circuitos, pero no separa las uniones metalicas, por ejemplo lamina de cobre. Para ello se ajusta la potencia al correspondiente nivel.

Las uniones metalicas se montan con preferencia en la zona de las esquinas y/o en zonas parciales del contorno de la correspondiente configuracion individual, con lo que solo sigue existiendo una union por tramos de la configuracion individual con la configuracion de conjunto a traves de las uniones metalicas y puede realizarse la separacion de las configuraciones individuales respecto a la configuracion de conjunto ejerciendo una pequena fuerza.

El material de base de la placa de circuitos se separa con preferencia por corte, habiendose comprobado que es especialmente adecuada la separacion por corte con un rayo laser. Incluso placas de circuitos pequerusimas con un contorno alrededor pueden fabricarse asf sin que tras separar las configuraciones individuales de la configuracion de conjunto tenga que realizarse un repaso del contorno. Basicamente son posibles y se preven tambien otros procedimientos de separacion para retirar el material de la placa de base.

Como uniones metalicas se aplican en particular uniones de cobre, en particular pastillas de cobre. Esto tiene la ventaja de que no tienen que utilizarse tecnicas de procedimiento especiales, puesto que el cobre ya se utiliza para las conexiones sobre las placas de circuitos. No obstante, basicamente son posibles tambien otras uniones metalicas cuando ello sea necesario.

Un perfeccionamiento de la invencion preve que las uniones metalicas se situen solo sobre una superficie de la configuracion de conjunto o entre dos capas del material de base de la placa de circuitos, teniendo la disposicion sobre una sola de las superficies de la configuracion de conjunto la ventaja de que toda la zona del borde puede separarse por corte sin flecos y con un contorno exacto en un sistema de fijacion en una etapa de trabajo.

Antes de separar la configuracion individual y tras retirar el material de base de la placa de circuitos,

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puede realizarse un tratamiento de la configuracion individual, por ejemplo un equipamiento con componentes, el llamado SMD (Surface Mounted Device, equipo montado en la superficie). Tambien puede realizarse un equipamiento con componentes antes de retirar el material de base de la placa de circuitos.

Una configuracion de conjunto de placas de circuitos con una pluralidad de configuraciones individuales de placas de circuitos o circuitos individuales equipadas/os o sin equipar preve que las configuraciones individuales o al menos una union metalica esten fijados al material de base de la placa de circuitos. Estas uniones metalicas pueden estar configuradas como lamina metalica, en particular como lamina de cobre, para hacer posible una separacion sencilla de las configuraciones individuales respecto a la configuracion de conjunto, realizando una separacion sin herramientas, cuando se ha retirado el material de base de la placa de circuitos del contorno de la correspondiente configuracion individual.

Las uniones metalicas pueden estar dispuestas tal que solo se solapen partes del contorno de la configuracion individual, existiendo el solape ventajosamente en las zonas de las esquinas, en las que por lo general existe una menor densidad de conexiones y componentes.

Cuando la union metalica esta dispuesta en una superficie del material de base de la placa de circuitos, puede tirarse hacia fuera ligeramente de la configuracion individual tras retirar el material de base de la placa de circuitos alrededor del contorno de la configuracion individual, ya que la zona que se solapa de la union metalica o de la lamina metalica, que penetra en la configuracion individual, puede soltarse facilmente de la superficie del material de base de la placa de circuitos. Siempre que todas las uniones metalicas esten dispuestas sobre un mismo lado de la configuracion de conjunto de la placa de circuitos, pueden separarse entre sf las configuraciones individuales muy rapidamente mediante un movimiento relativo conjunto de la configuracion de conjunto de placas de circuitos respecto a la correspondiente configuracion individual. La union metalica puede estar configurada como componente separado sin contacto con un circuito, con lo que no resulta ningun perjuicio para el circuito de la placa de circuitos o el circuito individual en el aspecto funcional cuando se produce una deformacion de la union metalica al tirar hacia fuera. Por lo tanto no hay ninguna influencia mecanica sobre las configuraciones individuales o solo en una magnitud extraordinariamente pequena, por lo que no es de esperar un dano mecanico en la configuracion individual.

A continuacion se describira mas en detalle un ejemplo de ejecucion de la invencion en base a las figuras adjuntas. Se muestra en

figura 1 una vista en planta sobre una configuracion de conjunto de placas de circuitos;

figura 2 una vista en planta sobre una configuracion de conjunto de placas de circuitos tras retirar

las configuraciones individuales, asf como

figuras 3 a 5 una representacion esquematica de la separacion de una configuracion individual.

En la figura 1 se representa en una vista en planta una configuracion de conjunto 1 con varias configuraciones individuales 2 allf dispuestas. Las configuraciones individuales 2 estan configuradas como placas de circuitos o como circuitos individuales equipadas/os o sin equipar y se fabrican segun los procedimientos de fabricacion usuales. La estructura de varias capas se describira posteriormente. Se representa una vista desde abajo, estando configuradas las correspondientes configuraciones individuales 2 separadas entre sf, con lo que las correspondientes placas de circuitos o circuitos individuales pueden separarse individualmente.

La configuracion de conjunto 1 presenta un material de base de las placas de circuitos 4, a partir del cual y sobre el cual estan constituidas/os las distintas placas de circuitos o circuitos individuales. Dentro y por encima del material de base de las placas de circuitos 4 estan alojadas/os o dispuestas/os conexiones electricas y circuitos electricos, lo cual se explicara posteriormente. Sobre la superficie de la configuracion de conjunto 1 se han colocado uniones metalicas 3, configuradas en forma de piezas de laminas metalicas. Estas uniones metalicas 3 se encuentran en gran parte fuera del contorno de la correspondiente configuracion individual 2 y penetran en el contorno de la correspondiente configuracion individual 2. Allf estan unidas las mismas con una parte de la superficie de un lado de la configuracion individual 2, con lo que estan fijadas mediante las uniones metalicas 3 a la configuracion de conjunto 1 cuando las configuraciones individuales se separan del material de base de las placas de circuitos 4. En la figura 1 se representan diversas variantes de configuraciones individuales 2, habiendose previsto ademas de configuraciones individuales 2 redondas, con forma semicircular y poligonales, tambien configuraciones individuales 2 con forma de estrella u ovales en forma de placas de circuitos o similares. La disposicion de las uniones metalicas 3 se ha elegido aqrn tal que la toma de contacto electrico con un elemento de conexion o circuito de conexion electrico no se realiza forzosamente sobre la correspondiente placa de circuitos 2 o circuitos individuales 2. Sobre las configuraciones individuales 2 pueden estar dispuestos SMD, pero la colocacion de SMD o de otros componentes electricos puede realizarse tambien solo despues de la separacion de las configuraciones individuales 2 respecto a la configuracion de conjunto 1.

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En la figura 2 se representa la configuracion de conjunto 4 tras la separacion por corte de las configuraciones individuals 2. Pueden observarse los contornos de las configuraciones individuals, e igualmente las uniones metalicas 3, que penetran ligeramente en el contorno de las configuraciones individuales. Puede observarse que las uniones metalicas 3 solo estan dispuestas por tramos en el contorno de las configuraciones individuales y solo presentan un solape pequeno con las configuraciones individuales, para hacer posible tirar hacia fuera o retirar facilmente las configuraciones individuales. En algunos contornos no se representan las uniones metalicas.

En la figura 3 se representa una seccion a traves de una parte de una configuracion de conjunto 1. Dentro de la configuracion de conjunto 1 se representa una configuracion individual 2 con circuitos electricos integrados 5 de cobre. Los distintos circuitos estan dispuestos en el material de base 4 no conductor electricamente y forman en conjunto una placa de circuitos electricos. La configuracion individual 2 esta rodeada en su penmetro por completo por el material de base 4 de las placas de circuitos, senalandose la lmea de contorno o perimetral con la referencia 7. Los circuitos electricos estan dispuestos igualmente en la cara superior y la cara inferior del material de base de las placas de circuitos 4, estando sellados con una laca de retencion de soldadura.

En la cara inferior de la configuracion de conjunto esta prevista una union metalica 3, que sobresale de la lmea del contorno 7 y que establece una union mecanica entre la configuracion de conjunto 1 y la configuracion individual 2. La union metalica 3, igualmente configurada preferentemente por un material de cobre y por ejemplo como una pastilla metalica, puentea solo por tramos la lmea de contorno 7 y no se extiende por todo el penmetro o por toda la superficie de la cara inferior de la configuracion individual 2.

En la figura 4 se representa el estado de la configuracion de conjunto 1 tras separar por corte el material de base de la placa de circuitos 4 a lo largo de la lmea perimetral 7. El material de base de la placa de circuitos 4 se separa por corte preferentemente mediante un rayo laser, que no se representa. El rayo laser se lleva a lo largo de la lmea de contorno 7 alrededor de la configuracion individual 2 y vaporiza el material de base de la placa de circuitos 4. El rayo laser se ajusta entonces tal que el mismo elimina por completo el material de base de la placa de circuitos 4, pero no destruye la union metalica 3 sobre el lado inferior. En el estado de la figura 4 se ha retirado todo el material de base de la placa de circuitos 4 a lo largo de la lmea perimetral 7, con lo que la configuracion individual 2 esta fijada exclusivamente a la configuracion de conjunto 1 mediante las uniones metalicas 3. La laca de retencion de la soldadura 6 cubre en los lugares deseados la superficie tanto de la configuracion individual 2 como tambien de la configuracion de conjunto 1. La laca de retencion de la soldadura 6 se aplica usualmente solo despues de la separacion mediante el rayo laser.

En la figura 5 se muestra la ultima etapa del procedimiento de fabricacion, en la que tirando hacia fuera de la configuracion individual 2, lo cual se indica mediante la flecha F, se separa la configuracion individual 2 de la configuracion de conjunto 1. Antes o despues de separar la configuracion individual 2 de la configuracion de conjunto 1, puede realizarse el equipamiento con componentes electricos o electronicos.

Mientras que hasta ahora era necesario repasar costosamente una placa de circuitos para retirar restos de la union de la configuracion, es posible mediante el procedimiento presentado y la configuracion de placas de circuitos presentada realizar una union de la configuracion y fabricacion de placas de circuitos o configuraciones individuales 2 exacta en cuanto al contorno y libre de flecos. Incluso pueden realizarse configuraciones individuales mmimas con un contorno alrededor tal que las mismas no tengan que repasarse despues de separar la configuracion. La retirada del material de base o material de base de la placa de circuitos 4 mediante rayo laser impide que se generen en el interior de la placa de circuitos o en las configuraciones individuales tensiones mecanicas, con lo que puede aumentar la exactitud de fabricacion y la fiabilidad de las configuraciones individuales fabricadas de esta manera.

Mediante la union solamente parcial de las configuraciones individuales mediante las uniones metalicas 3 con la configuracion de conjunto 1, es posible manejar la configuracion de conjunto con las configuraciones individuales allf contenidas incluso tras retirar el material de base de las placas de circuitos 4, por ejemplo para poder realizar otras etapas del tratamiento como el equipamiento. La separacion de las configuraciones individuales 2 respecto a la configuracion de conjunto 1 puede realizarse sin herramientas, al ser pequena la superficie de union.

Mediante la separacion con escasa tension de las configuraciones individuales 2 respecto a la configuracion de conjunto 1, pueden colocarse piezas muy proximas al borde de la configuracion individual 2, con lo que la superficie de las distintas placas de circuitos puede aprovecharse optimamente.

Disponiendo la union metalica 3 en la superficie por ejemplo de la cara inferior de las placas de circuitos, no se ve afectado el contorno de la placa de circuitos. La union con la configuracion de conjunto 1 se realiza asf independientemente del diseno de las placas de circuitos, con lo que tambien aqrn existe potencial de optimizacion. Es ventajosa la disposicion de las uniones metalicas 3 en zonas de las

esquinas o a lo largo de bordes laterales, pero allf solo por tramos. Se prefiere entonces una union de configuraciones individuales mediante pastillas de cobre.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para fabricar placas de circuitos o circuitos individuals equipadas/os o sin equipar como configuraciones individuales (2) de una configuracion de conjunto (1), con un material de base de la placa de circuitos (4), en el que la correspondiente configuracion individual (2) se retira de la configuracion de conjunto (1) con un laser, fijandose la misma antes de retirar la configuracion individual (2) mediante uniones metalicas (3) a la configuracion de conjunto (1),

caracterizado porque se retira el material de base de la placa de circuitos (4) a excepcion de las uniones metalicas (3) y porque la configuracion individual (2), tras retirar el material de base de la placa de circuitos (4), se separa de la configuracion de conjunto (1), en particular se saca tirando.
2. Procedimiento segun la reivindicacion 1,

caracterizado porque para retirar el material de base de la placa de circuitos (4) se utiliza un laser de CO2.
3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2,

caracterizado porque las uniones metalicas (3) se montan en las zonas de las esquinas y/o en zonas parciales del contorno de las configuraciones individuales (2).
4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque las uniones metalicas (3) se montan como uniones de cobre, en particular pastillas de cobre.
5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque las uniones metalicas (3) se situan sobre una superficie de la configuracion de conjunto (1) o entre dos capas de material del material de base de la placa de circuitos (4).
6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque antes de separar la configuracion individual (2) y tras retirar el material de base de la placa de circuitos (4), se realiza un tratamiento de la configuracion individual (2), en particular un equipamiento con SMD.
7. Configuracion de conjunto de placas de circuitos con una pluralidad de configuraciones individuales (2) de placas de circuitos o circuitos individuales equipadas/os o sin equipar,

caracterizada porque las configuraciones individuales (2) estan fijadas exclusivamente mediante al menos una union metalica (3) a un material de base de la placa de circuitos (4), estando dispuestas las uniones metalicas (3) solo sobre un lado de la configuracion de conjunto (1).
8. Configuracion de conjunto de placas de circuitos segun la reivindicacion 7,

caracterizada porque la union metalica (3) esta configurada como lamina metalica, en particular como lamina de cobre.
9. Configuracion de conjunto de placas de circuitos segun la reivindicacion 7 u 8,

caracterizada porque la union metalica (3) esta dispuesta solo solapandose con partes del contorno de la configuracion individual (2), en particular en zonas de las esquinas.
10. Configuracion de conjunto de placas de circuitos segun una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizada porque la union metalica (3) esta dispuesta sobre una superficie del material de base de la placa de circuitos (4).
11. Configuracion de conjunto de placas de circuitos segun una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizada porque la union metalica (3) esta configurada como componente separado sin contacto con un circuito.