УСТРОЙСТВО НАКОПЛЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 1995 года по МПК G06K19/12 

Изобретение может быть использовано в системах, использующих радиоэлектронную и вычислительную технику, при бесконтактном энерговводе электрической энергии из других приборов в замкнутый объем герметичного устройства накопления и обработки информации, приеме и передаче между ними информации в диапазоне СВЧ, при разработке портативных вычислительных устройств, систем контроля и сбора информации, энергонезависимых перепрограммируемых устройств долговременного хранения информации, в частности кредитных карт, индивидуальных банков данных и программных средств.

Известен радиоэлектронный блок, содержащий цилиндрический корпус с центральной осью, печатные платы с электрорадиоэлементами, расположенные радиально вокруг центральной оси, крышки, фиксаторы печатных плат, монтажные жгуты, держатели с упорами, на каждом из которых закреплены попарно своими торцами соседние печатные платы, причем фиксаторы каждой пары печатных плат выполнены в виде пружин, электрорадиоэлементы расположены на внутренних сторонах каждой пары плат, а монтажные жгуты между парами плат, держатели установлены с возможностью контакта их упоров с соответствующими крышками и пружинами фиксаторов [1]
Известны и другие устройства, в которых кроме повышения виброустойчивости блока, плотности монтажа, удобства в эксплуатации применяется и защита его от коррозии и от взрыва [2 и 3]
Всем им присущ недостаток наличие контактных с герметичным корпусом вводов и выводов электрической энергии в виде разъемов, контактов и др. что значительно ослабляет защиту герметизируемых устройств от неблагоприятных воздействий внешней среды, в частности влаги, из-за неоднородности корпуса.

Известен энерговвод в герметичную камеру, содержащий разъемный магнитопровод, выполненный из двух половин, на которых размещены первичная и вторичная обмотки энерговвода, расположенные по разные стороны стенки корпуса герметичного радиоэлектронного модуля другого прибора [4] Данное устройство обеспечивает определенную защиту радиоэлектронного блока за счет однородной замкнутой оболочки, которая не имеет дополнительных разъемов для ввода энергии в блок.

Недостатком этого устройства является применение в нем замкнутого металлического корпуса радиоэлектронного блока, который, решая задачу герметизации аппаратной части, резко снижает КПД энергопередачи и резко сужает частотный диапазон, в котором возможно использование устройства с приемлемыми значениями КПД энергопередачи из-за создания вихревого короткозамкнутого витка, что ограничивает функциональные возможности устройства и сужает область его применения.

Наиболее близкой к предлагаемому устройству является карта с электронными компонентами, содержащая основание с ячейками, электронные компоненты, установленные в ячейки, заполненные вязкой противоударной средой и соединенные с общей платой, и шлейф для электрического соединения с электронными компонентами [5]
Недостатками такого устройства являются низкие эксплуатационные качества и надежность, наличие которых обусловлено плохой защищенностью элементов от воздействия внешних электрических полей, что может привести к потере информации и прекращению функционирования устройства; отсутствием возможности бесконтактного энерговвода информационных сигналов с определенным частотным диапазоном в блоки от других приборов; недостаточной герметизацией его компонентов; недостаточной жесткостью конструкции, следствием чего может являться повреждение платы или элементов, в том числе корпусов и кристаллов БИС; низкой теплопроводностью конструкции, что накладывает серьезные ограничения на плотность компоновки элементов, требования к элементной базе и режимам работы элементов; низкой эффективностью использования внутреннего объема, что накладывает ограничения на интегральность.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных качеств и надежности путем обеспечения возможности одновременно бесконтактного приема сигналов питания и информационных сигналов с минимальными потерями и надежной защиты электронных блоков от воздействия внешних электромагнитных полей.

Цель достигается тем, что устройство накопления и обработки информации, выполненное в виде модуля, содержащего многослойную печатную плату, на которой установлены электронные блоки, соединенные в микроэлектронную схему, ячейки для электронных блоков, заполненные вязким диэлектрическим материалом, и шлейф, снабжено герметичным металлическим корпусом, включающим крышку и дно с отверстием, в котором герметично установлена вставка из радиопрозрачного материала, второй многослойной платой и металлическим основанием, размещенным внутри герметичного металлического корпуса между многослойными платами, причем заполненные вязким диэлектрическим материалом ячейки для электронных блоков первой платы выполнены в основании с одной стороны, а с другой выполнена выборка для второй, расположенной напротив вставки из радиопрозрачного материала платы, на которой установлены соединенные шлейфом с электронными блоками плоские катушки и экран, при этом крышка и дно корпуса герметично соединены между собой, а для прохода шлейфа через основание в нем выполнено сквозное отверстие, а также тем, что в нем вставка из радиопрозрачного материала выполнена на основе алюмоксидной керамики, крышка и дно корпуса герметично соединены по периметру сварным швом.

На фиг. 1 изображено устройство накопления и обработки информации, продольный разрез; на фиг. 2 основание устройства в плане.

Устройство накопления и обработки информации содержит металлический корпус, включающий крышку 1 и дно 2 с отверстием 3, в котором герметично установлена вставка 4 из радиопрозрачного материала, например, на основе алюмоксидной керамики, первую многослойную плату 5, на которой установлены электронные блоки 6, соединенные в микроэлектронную схему, вторую многослойную плату 7, связанную с платой 5 при помощи гибкого многожильного шлейфа 8 и укрепленную напротив вставки 4, в которой установлены плоские катушки 9, обеспечивающие подачу питания и электромагнитную связь с внешними приемопередающими устройствами, экран 10, который в совокупности с корпусом закрывает плату 7 со всех сторон, кроме стороны, расположенной напротив радиопрозрачной вставки, предназначенный для формирования направленного потока электромагнитной энергии, воздействующей на катушки, расположенные на плате 7, металлическое основание 11, размещенное внутри корпуса, в котором выполнены ячейки 12 для размещения электронных блоков 6 первой платы 5, заполненные вязким эластичным теплопроводным диэлектрическим материалом 13, например гелем, при этом с другой стороны основания выполнена выборка для второй платы 7, крышка 1 и дно 2 корпуса выполнены из металла и герметично соединены по периметру, например, сварным швом 14, а для прохода шлейфа 8 через основание 11 к платам 5 и 7 в нем выполнено сквозное отверстие 15.

Работа устройства заключается в следующем.

Энерговвод и ввод информационных сигналов в устройство осуществляется от других приборов. Возможность бесконтактной передачи электропитания и информационных сигналов осуществляется благодаря электромагнитной связи плоских катушек 9 платы 7 с другими приборами через вставку 4. При поступлении информационных сигналов на обмотки катушек 9 дальнейшая связь с электронными блоками осуществляется с помощью шлейфа 8. После обработки сигналов в блоках 6 информация через шлейф и катушки поступает на другие приборы.

Высокий КПД передачи в заданном диапазоне частот обеспечивается конструкционной структурой вставки 4, снижающей влияние вихревых и короткозамкнутых витков токов, и наличием экрана 10, который в совокупности с корпусом формирует направленный поток электромагнитной энергии, воздействующей на катушки. Предложенная конструкция позволяет обеспечить возможность одновременно бесконтактного приема сигналов питания и информационных сигналов с минимальными потерями и надежную защиту электронных блоков от воздействия внешних электромагнитных полей, так как за счет наличия второй платы с размещенными на ней катушками для приема сигналов есть возможность надежно экранировать первую плату с электронными блоками с помощью корпуса, основания и экрана с учетом взаимного размещения элементов конструкции.

Эффективность использования данной конструкции достигается возможностью размещения и разводки большого количества элементов интегральных схем и других бескорпусных элементов, высокой эффективностью использования внутреннего герметизированного объема; возможностью обеспечения высокоэффективного теплоотвода от элементов устройства, установленных на плате, на внешнюю поверхность устройства, применением металлического основания с ячейками, заполненными теплопроводящим вязким материалом; обеспечением высоких механических характеристик, исключающих повреждение элементов и обрывы внутренних соединений при воздействии значительных изгибающих, ударных и вибрационных нагрузок; обеспечением высокой герметичности, препятствующей воздействию внешней среды на конструктивные элементы прибора; хорошей защитой элементов устройства от статического электричества и внешних электрических полей.

Применение данного устройства наиболее актуально для автоматических систем, так как его использование позволяет существенно повысить их точность и быстродействие.

Изобретение относится к устройствам накопления и обработки информации. Сущность изобретения состоит в том, что устройство выполнено в виде модуля и содержит герметичный металлический корпус, включающий крышку 1 и дно 2, герметично соединенные по периметру, например, сварным швом 13, причем дно имеет отверстие 3, в котором герметично установлена вставка 4 из радиопрозрачного материала, первую плату 5 с электронными блоками 6, вторую плату 7 с катушками 9, обеспечивающими подачу питания и электромагнитную связь с внешними приемопередающими устройствами, и экраном 10, многожильный шлейф 8, соединяющий элементы плат, металлическое основание 11 с ячейками 12 для размещения электронных блоков, заполненными вязким диэлектрическим материалом 13, и размещения платы 7 с отверстием 15 для прохода шлейфа. Энерговвод и информационные сигналы поступают в устройство от других приборов, причем бесконтактная передача электропитания блоков и информационных сигналов осуществляется через катушки 9 платы 7. Внутри устройства информационные сигналы передаются с помощью шлейфа 8. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. УСТРОЙСТВО НАКОПЛЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ, выполненное в виде модуля, содержащего первую многослойную печатную плату, на которой установлены электронные блоки, соединенные в микроэлектронную схему, основание с ячейками для электронных блоков, заполненными вязким диэлектрическим материалом, и шлейф, отличающееся тем, что оно снабжено герметичным металлическим корпусом, включающим крышку и дно с отверстием, в котором герметично установлена вставка из радиопрозрачного материала, и второй многослойной платой, при этом основание выполнено металлическим и размещено в герметичном металлическом корпусе между многослойными платами, причем заполненные вязким диэлектрическим материалом ячейки для электронных блоков первой платы выполнены в основании с одной стороны, а с другой выполнена выборка для второй расположенной напротив вставки из радиопрозрачного материала платы, на которой установлены соединенные шлейфом с электронными блоками плоские катушки и экран, при этом крышка и дно корпуса герметично соединены между собой, а для прохода шлейфа через основание в нем выполнено сквозное отверстие. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вставка из радиопрозрачного материала выполнена на основе алюмооксидной керамики. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что крышка и дно корпуса герметично соединены по периметру сварным швом.