РАДИОЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК Российский патент 1998 года по МПК H05K7/20 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в блоках радиоэлектронной аппаратуры для решения задачи отвода тепла от размещенного на печатной плате теплонагруженного радиоэлектронного компонента с планарными выводами.

Известны радиоэлектронные блоки, описанные, например, в [1]-[3], в которых задача отвода тепла от размещенного на печатной плате теплонагруженного радиоэлектронного компонента решается с помощью теплоотводящей пластины радиатора, установленной между теплоотводящим, как правило металлическим, основанием радиоэлектронного компонента и поверхностью печатной платы.

Эффективность охлаждения радиоэлектронного компонента в таких радиоэлектронных блоках определяется площадью радиатора, устанавливаемого на печатной плате, что требует выделения на ней соответствующего места.

Известны радиоэлектронные блоки, в которых эффективность охлаждения размещенных на печатной плате теплонагруженных радиоэлектронных компонентов повышается за счет использования в качестве радиаторов теплопроводящих элементов конструкции, например корпуса. При этом для передачи тепла от размещенных на печатной плате теплонагруженных элементов к корпусу могут применяться специальные теплопроводящие диэлектрические пасты, как, например, в известных решениях [4] и [5], или специальные теплопроводящие шины, выполняемые на печатной плате и имеющие тепловой контакт как с корпусом охлаждаемого радиоэлектронного компонента, так и с корпусом радиоэлектронного блока, как, например, в известных решениях [6] и [7].

Использование в конструкциях радиоэлектронных блоков теплопроводных диэлектрических паст для создания соответствующих теплоотводящих мостиков между теплонагруженным радиоэлектронным компонентом и корпусом блока усложняет технологию изготовления блока, а использование для целей отвода тепла от теплонагруженного радиоэлектронного компонента на корпус блока соответствующих теплоотводящих шин, выполняемых на печатной плате, усложняет конструкцию печатной платы.

В качестве прототипа выбрана конструкция радиоэлектронного блока, описания в [7]. Этот блок содержит теплопроводную корпусную раму и закрепленную на ней печатную плату с теплонагруженным радиоэлектронным компонентом с планарными выводами. На печатной плате выполнена теплоотводящая шина, имеющая тепловой контакт с корпусной рамой. Теплонагруженный радиоэлектронный компонент с планарными выводами установлен на печатной плате так, что теплопроводное основание его корпуса имеет тепловой контакт с теплоотводящей шиной.

Тепловой контакт теплоотводящей шины печатной платы с корпусной рамой обеспечивается за счет плотного ее прижима с последующей фиксацией печатной платы на раме, например, с помощью пайки или винтового соединения. Тепловой контакт радиоэлектронного компонента с теплоотводящей шиной печатной платы обеспечивается за счет его прижима к плате с последующей фиксацией этого положения за счет распайки планарных выводов радиоэлектронного компонента на контактных площадках печатной платы или с помощью винтового соединения теплоотводящего основания корпуса радиоэлектронного компонента с платой, если конструкция теплоотводящего основания предусматривает возможность такого соединения.

Использование в прототипе для целей отвода тепла от теплонагруженного радиоэлектронного компонента на корпус блока соответствующей теплоотводящей шины, выполняемой на печатной плате, усложняет как конструкцию самой печатной платы, так и конструкцию блока, что связано, в частности, с необходимостью обеспечения надежного теплового контакта печатной платы с корпусом.

Заявляемое изобретение направлено на решение технической задачи обеспечения отвода тепла от установленного на печатной плате радиоэлектронного компонента с планарными выводами, конструкция теплоотводящего основания которого предусматривает возможность винтового соединения, непосредственно на корпус радиоэлектронного блока без помощи теплоотводящей шины, выполняемой на печатной плате.

Решение этой задачи позволяет осуществить эффективное охлаждения радиоэлектронного компонента с планарными выводами, установленного в радиоэлектронном блоке на печатной плате, без усложнения конструкции платы и ее крепежа к корпусу блока.

Сущность изобретения состоит в том, что в радиоэлектронном блоке, содержащем теплопроводный корпус, закрепленную в корпусе блока печатную плату с установленным на ней теплонагруженным радиоэлектронным компонентом с планарными выводами, корпус которого снабжен теплоотводящим основанием, выводы радиоэлектронного компонента отогнуты под прямым углом в сторону, противоположную теплоотводящему основанию его корпуса, размещены в сквозных отверстиях печатной платы и распаяны на ее контактных площадках со стороны, противоположной стороне установки радиоэлектронного компонента, а теплоотводящее основание корпуса радиоэлектронного компонента скреплено с корпусом блока с обеспечением теплового контакта между ними, при этом между печатной платой и корпусом блока установлены крепежные втулки, а в печатной плате выполнены смотровое и технологические окна, обращенные соответственно к лицевой поверхности корпуса радиоэлектронного компонента и точкам крепления теплоотводящего основания его корпуса к корпусу блока.

Сущность изобретения, его реализуемость и возможность промышленного применения поясняются чертежами, где на фиг. 1 представлен пример конкретного выполнения заявляемого блока в разрезе (общий вид), на фиг. 2 - общий вид радиоэлектронного компонента с планарными выводами, на фиг. 3 - вид блока со стороны печатной платы.

Заявляемый радиоэлектронный блок содержит (см. фиг. 1 - 3) теплопроводный корпус 1, печатную плату 2, установленный на печатной плате теплонагруженный радиоэлектронный компонент 3 с планарными выводами 4, корпус которого снабжен теплоотводящим основанием 5 с крепежными отверстиями 6.

В рассматриваемом примере выполнения заявляемого блока в качестве радиоэлектронного компонента 3 используются стандартные микросхемы, например, типа 142EH3 - 142EH16, 2D222BC и др., реализованные в корпусах типа 4116.4-3, 4116.8-3 по ГОСТ 17467-88 [8], у которых теплоотводящее основание 5 выполняется в виде металлической пластины с двумя крепежными отверстиями 6 во фланцах (см. фиг. 3, где представлен пример радиоэлектронного компонента с корпусом типа 4116.8-3).

Выводы 4 радиоэлектронного компонента 3 отогнуты (см. фиг. 1) под прямым углом в сторону, противоположную теплоотводящему основанию 5, установлены в сквозных отверстиях 7 печатной платы 2 и распаяны на ее контактных площадках 8 со стороны, противоположной стороне установки радиоэлектронного компонента.

Печатная плата 2 закреплена в корпусе 1 радиоэлектронного блока с помощью крепежных винтов 9, проходящих через соответствующие отверстия, выполненные в крепежных втулках 10.

С помощью крепежных втулок 10 выставляются требуемый зазор между печатной платой 2 и корпусом 1 радиоэлектронного блока, при котором теплоотводящее основание 5 корпуса радиоэлектронного компонента 3 находится в тепловом контакте с корпусом 1 блока.

Для электрической изоляции теплоотводящего основания 5 корпуса радиоэлектронного компонента 3 от корпуса 1 радиоэлектронного блока в рассматриваемом примере конкретного выполнения блока между корпусом 1 блока и теплоотводящим основанием 5 радиоэлектронного компонента 3 установлена диэлектрическая теплоотводящая прокладка 11, выполненная, например, из слюды, а в крепежных отверстиях 6 теплоотводящего основания 5 установлены диэлектрические втулки 12.

Скрепление теплопроводящего основания 5 корпуса радиоэлектронного компонента 3 с корпусом 1 радиоэлектронного блока осуществляется с помощью винтов 13, проходящих через соответствующие отверстия в диэлектрических втулках 12. Между головками винтов 13 и торцевыми поверхностями втулок 12 установлены металлические шайбы 14. Затяжка винтов 13 обеспечивает требуемое для осуществления теплового контакта прижатие теплоотводящего основания 5 радиоэлектронного компонента 3 к корпусу 1 радиоэлектронного блока.

Для осуществления винтового закрепления теплоотводящего основания 5 корпуса радиоэлектронного компонента 3 на корпусе 1 радиоэлектронного блока в печатной плате 2 выполнены технологические отверстия 15, а для осмотра маркировки, нанесенной на лицевой поверхности радиоэлектронного компонента 3, в печатной плате 2 выполнено смотровое отверстие 16 (фиг. 3).

Сборка радиоэлектронного блока осуществляется в следующей последовательности.

Вначале осуществляется формовка выводов 4 радиоэлектронного компонента 3. Формовка осуществляется путем отгибки выводов 4 под прямым углом в сторону, противоположную теплоотводящему основанию 5. После этого радиоэлектронный компонент 3 размещается на корпусе 1 радиоэлектронного блока на диэлектрической теплопроводящей прокладке 11, в крепежные отверстия 6 теплоотводящего основания 5 его корпуса устанавливаются диэлектрические втулки 12 и винты 13 с шайбами 14.

Затем в корпусе 1 радиоэлектронного блока с помощью крепежных втулок 10 и винтов 9 устанавливается печатная плата 2. При этом выводы 4 радиоэлектронного компонента 3 располагаются в соответствующих отверстиях 7 печатной платы 2.

После затяжки винтов 9, закрепляющих печатную плату 2 в корпусе 1 радиоэлектронного блока, затягиваются винты 13, закрепляющие теплоотводящее основание 5 корпуса радиоэлектронного компонента 3 на корпусе 1 радиоэлектронного блока. После этого запаиваются выводы 4 радиоэлектронного компонента 3 на соответствующих контактных площадках 8 печатной платы 2.

При такой сборке обесспечивается плоскостность поверхностей теплоотводящего основания 5 корпуса радиоэлектронного компонента 3, блока 1 торцевых поверхностей крепежных втулок 10, обеспечивается равномерность прижима теплоотводящего основания 5 к корпусу 1, исключаются перекосы при закреплении радиоэлектронного компонента 3 и связанные с этим возможные механические напряжения в его корпусе.

В собранном таким образом радиоэлектронном блоке обеспечивается эффективное охлаждение установленного на печатной плате теплонагруженного радиоэлектронного компонента с корпусом, например, типа 4116.4-3, 4116.8-3 по ГОСТ 17467-88 за счет отвода от него тепла непосредственно на корпус блока без применения теплоотводящих шин, выполняемых на печатной плате.

Конструкция блока предусматривает возможность его разборки, например, для ремонта печатной платы и последующую его сборку с сохранением всех тепловых характеристик блока.

При разборке блока отворачиваются винты 13, стягивающие теплоотводящее основание 5 корпуса радиоэлектронного компонента 3 с корпусом 1 блока, и винты 9, скрепляющие печатную плату 2 с корпусом 1 блока, снимаются крепежные втулки 10, диэлектрические втулки 12, шайбы 14 и прокладка 11.

Повторная сборка блока осуществляется в следующем порядке. В отверстиях теплоотводящего основания 5 корпуса радиоэлектронного компонента 3 устанавливаются диэлектрические втулки 12 и винты 13 с шайбами 14, между теплоотводящим основанием 5 корпуса радиоэлектронного компонента 3 и корпусом 1 блока размещается прокладка 11, а между печатной платой 2 и корпусом 1 блока - крепежные втулки 10 с винтом 9. Затем затягиваются винты 9, скрепляющие печатную плату 2 с корпусом 1 блока, и винты 13, стягивающие теплоотводящее основание 5 радиоэлектронного компонента 3 с корпусом 1 блока.

Заявляемая конструкция может найти применение при конструировании малогабаритных блоков радиоэлектронной аппаратуры, использующей теплонагруженные радиоэлектронные компоненты с корпусами, аналогичными корпусами типа 4116.4-3, 4116.8-3 по ГОСТ 17467-88. При этом решается задача эффективного теплоотвода в минимальном конструктивном объеме.

Таким образом, из рассмотренного видно, что заявляемое изобретение промышленно применимо и решает поставленную техническую задачу.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 586515, кл. H 01 L 23/36, опубл. 29.12.77.

2. Авторское свидетельство СССР N 658798, кл. H 05 K 7/20, опубл. 25.04.79.

3. Авторское свидетельство СССР N 1679666, кл. H 05 K 7/20, опубл. 23.09.91.

4. Заявка Великобритании N 2270207, кл. H 05 K 7/20, опубл. 02.03.94.

5. Патент США N 5109317, кл. H 05 L 7/20, опубл. 28.04.92.

6. Авторское свидетельство СССР N 764160, кл. H 05 K 7/20, опубл. 15.09.80.

7. Компоновка и конструкция микроэлектронной аппаратуры. Под ред. Б.Ф. Высоцкого, В. Б.Пестрова, О.А.Пятлина. М.: Радио и связь, 1982, с. 104-109, рис. 5.25 (прототип).

8. ГОСТ 17467-88. Микросхемы интегральные. Основные размеры.

Область использования изобретения: изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в блоках радиоэлектронной аппаратуры для решения задачи отвода тепла от размещенного на печатной плате теплонагруженного радиоэлектронного компонента с планарным выводами. Сущность изобретения: радиоэлектронный блок содержит теплопроводный корпус, закрепленную в корпусе 1 блока печатную плату 2 с установленным на ней теплонагруженным радиоэлектронным компонентом 3 с планарными выводами 4, корпус которого снабжен теплоотводящим основанием 5. Выводы 4 радиоэлектронного компонента 3 отогнуты под прямым углом в сторону, противоположную теплоотводящему основанию 5 его корпуса, размещены в сквозных отверстиях 7 печатной платы 2 и распаяны на ее контактных площадках со стороны 8, противоположной стороне установки радиоэлектронного компонента 3. Теплоотводящее основание 5 корпуса радиоэлектронного компонента 3 скреплено с корпусом 1 блока с обеспечением теплового контакта между ними, при этом между печатной платой и корпусом I блока установлены крепежные втулки 10, а в печатной плате 2 выполнены смотровое 16 и технологические окна 15, обращенные соответственно к лицевой поверхности корпуса радиоэлектронного компонента 3 и точкам крепления теплоотводящего основания 5 его корпуса к корпусу 1 блока. 3 ил.

Радиоэлектронный блок, содержащий теплопроводный корпус, закрепленную в корпусе блока печатную плату с установленным на ней теплонагруженным радиоэлектронным компонентом с планарными выводами, корпус которого снабжен теплоотводящим основанием, отличающийся тем, что выводы радиоэлектронного компонента отогнуты под прямым углом в сторону, противоположную теплоотводящему основанию его корпуса, размещены в сквозных отверстиях печатной платы и распаяны на ее контактных площадках со стороны, противоположной стороне установки радиоэлектронного компонента, а теплоотводящее основание корпуса радиоэлектронного компонента скреплено с корпусом блока с обеспечением теплового контакта между ними, при этом между печатной платой и корпусом блока установлены крепежные втулки, а в печатной плате выполнены смотровое и технологические окна, обращенные соответственно к лицевой поверхности корпуса радиоэлектронного компонента и точкам крепления теплоотводящего основания его корпуса к корпусу блока.