РАДИОЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК Российский патент 1999 года по МПК H05K7/02 

Изобретение относится к радиоэлектронной технике, а именно к конструкции блоков пакетного типа, содержащих печатные платы и разъемные электрические соединения, и может быть использовано, в частности, в системах многоканальной связи, вычислительных устройствах и других - как в перестраиваемых, так и в унифицируемых устройствах с типовым размещением электрорадиоэлементов высокой надежности.

Известен радиоэлектронный блок, содержащий пакет печатных плат с контактными площадками, покрытыми слоем защитного материала, колодки из электроизоляционного материала с пружинными контактами, расположенными между печатными платами, и зажимные элементы [1]. Защитный материал нанесен в виде пластичного электропроводного слоя на контактные площадки, и при взаимодействии с пружинными контактами сминается в месте контактирования по форме контура контакта, обеспечивая достаточно малое значение переходного сопротивления.

Недостатком данного блока является невозможность выполнения толщины слоя защитного материала, достаточной для надежной защиты металлизации контактов, что не позволяет производить многократную сборку и разборку устройства, а также не обеспечивает надежность контактирования даже стационарных унифицированных устройств по всем контактам плат, при различных внешних воздействиях.

Известен также радиоэлектронный блок, содержащий пакет печатных плат со смежными контактными площадками на лицевой и тыльной сторонах плат пакета, колодки из изоляционного материала с пружинными контактами, расположенными между печатными платами и взаимодействующими с контактными площадками, и зажимные элементы пакета, причем контактные площадки выполнены в углублениях печатных плат, имеющих соосно расположенные переходные металлизированные отверстия, и покрыты слоем пластичного электропроводного защитного материала заподлицо с поверхностью углублений [2].

Недостатком блока является также недостаточная надежность устройства, обусловленная выдавливанием излишков защитного материала из углублений при взаимодействии с пружинным контактом. В результате возможны образования проводящих участков по поверхности платы, нарушающих ее функционирование, а также образование посторонних локальных электропроводящих частиц, наличие которых в устройстве абсолютно недопустимо.

Техническими результатами, достигаемыми в предложенном изобретении являются повышение надежности устройства путем устранения выдавливания пластичного материала защитного слоя из углублений платы и сопряженных с этим негативных последствий; уменьшение сопротивления электрического соединения плат за счет формы конструктивного выполнения указанного слоя при условии соблюдения условия соотношения указанных размеров слоя и углубления; расширение функциональных возможностей за счет уменьшения шага контактов и стойкости к негативным механическим и климатическим воздействиям.

Для достижения указанных технических результатов предложен радиоэлектронный блок, содержащий пакет печатных плат со смежными контактными площадками на лицевой и тыльной сторонах плат пакета, колодки из изоляционного материала с пружинными контактами, расположенными между печатными платами и взаимодействующими с контактными площадками на платах, и зажимные элементы пакета, причем контактные площадки выполнены в углублениях печатных плат, имеющих соосно расположенные переходные металлизированные отверстия, и покрыты слоем пластичного электропроводного защитного материала в котором внешний контур поперечного сечения указанного слоя пластичного проводящего защитного материала выполнен вогнутым с кривизной, по крайней мере, на части длины внешнего контура уменьшающийся от краев углублений к месту взаимодействия с пружинными контактами, а минимальная толщина h в месте взаимодействия с пружинными контактами составляет 0,35 - 0,65 H, где H - глубина углублений в плате, при этом, по крайней мере, одна пара металлизированных контактных площадок, размещенных на лицевой и тыльной сторонах печатных плат и соединяемых переходными металлизированными отверстиями, выполнены изолированными между собой.

Дополнительные преимущества, касающиеся повышения технологичности устройства, достигаются, когда кривизна внешнего контура поперечного сечения слоя пластичного проводящего защитного материала изменяется на всей длине контура монотонно.

В частности, наиболее предпочтительным является выполнение пружинных контактов в виде многовитковых пружин с витками овальной формы, большая ось которых перпендикулярна плоскости печатной платы.

Для материалов различной пластичности может быть найдена оптимальная форма углубления экспериментальным путем.

В частности, внешний контур поперечного сечения слоя пластичного проводящего защитного материала может иметь параболический профиль.

В других вариантах выполнения внешний контур поперечного сечения слоя пластичного проводящего защитного материала может иметь овальный профиль, в частности, совпадающий с формой взаимодействующей части пружинных контактов.

Дополнительную надежность устройства и еще большие функциональные возможности обеспечивают следующие частные случаи его выполнения: по крайней мере, на одной из печатных плат дополнительно установлен, по крайней мере, один соединитель радиоэлектронного блока, блок дополнительно снабжен металлическими пластинами с пазами, установленными с тыльной стороны каждой из печатных плат и жестко с ней соединенными.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид части смонтированного блока с несколькими контактными площадками, а на фиг.2 - фрагмент конструкции блока в виде отдельного контактного элемента в разрезе.

На фиг. 1 изображен радиоэлектронный блок, смонтированный в виде пакета печатных плат 1 с контактными площадками 2. Колодки 3 и 4 выполнены виде двух симметричных элементов из изоляционного материала с возможностью фиксации пружинными контактами 5 в пазах между ними. Пружинные контакты 5 расположены между печатными платами 1 и взаимодействуют с контактными площадками 2. Зажимные элементы пакета содержат рамку 6,в которой зафиксированы колодки 3 и 4 с пружинными контактами 5, а также элементы, обеспечивающие точную ориентацию пружинных контактов относительно контактных площадок (не показаны), например, в виде любых установочных элементов. Блок мажет быть снабжен дополнительно металлическими пластинами 7, которые обеспечивают улучшение теплоотвода и механической жесткости устройства после склеивания пластины платой. Пластины 7 содержат пазы и установлены с тыльной стороны каждой из печатных плат 1 с жестким соединением с ней, как было указано, например, путем склеивания.

По крайней мере на одной из печатных плат 1 дополнительно может быть установлен, по крайней мере, один соединитель 8 радиоэлектронного блока.

На фиг.2 в разрезе показаны контактные площадки 2, выполненные в углублениях печатных плат 1. Площадки 2 имеют переходные металлизированные отверстия 9, (расположенные соосно) и покрыты слоем пластичного электропроводного защитного материала, при этом внешний контур 10 поперечного сечения указанного слоя пластичного проводящего защитного материала выполнен вогнутым с кривизной, по крайней мере, на части длины контура, уменьшающейся от краев углублений к месту взаимодействия с пружинными контактами. Такое выполнение (при условии приведенного ниже соотношения размеров) позволяет осуществить внедрение жесткого пружинного контакта в пластичный материал защитного слоя 9 таким образом, что обеспечивается уменьшение электрического сопротивления межсоединения плат. Необходимым условием этого является выполнение соотношения минимальной толщины h слоя в месте взаимодействия с пружинными контактами и глубины углублений в плате H в пределах 0,35 - 0,65. При соотношении менее 0,35 возможно нарушение целостности металлизации контактных площадок, при превышении его величины 0,65 - появляется возможность выдавливания защитного материала из углублений.

Как уже отмечалось, дополнительные преимущества, касающиеся повышения технологичности устройства, достигаются, когда кривизна внешнего контура поперечного сечения слоя пластичного проводящего защитного материала изменяются на всей длине контура 10 монотонно, что обеспечивает большую идентичность условий функционирования всех контактных площадок.

В частности, наиболее предпочтительным является выполнение пружинных контактов в виде многовитковых пружин, например, с двумя - тремя витками овальной формы (например, из сплава на основе бронзы), большая ось которых перпендикулярна плоскости печатной платы.

Так как для материалов различной пластичности оптимальная форма углублений в плате различна, предлагается для вышеуказанного материала выполнять внешний контур поперечного сечения в виде параболического профиля.

В других вариантах выполнения внешний контур поперечного сечения слоя пластичного проводящего защитного материала может иметь овальный профиль, в частности, совпадающий с формой взаимодействующей части пружинных контактов.

Профиль внешнего контура 10 может быть выбран в зависимости от формы рабочей части пружинного контакта, числа витков, усилия сочленения и др. для обеспечения дополнительных преимуществ изобретения.

В зависимости от назначения металлизированные контактные площадки могут быть изолированы друг от друга, либо гальванически связаны, что достигается традиционными для данной области приемами: слоями изоляции, прорезями в электропроводном слое, либо, напротив - использованием электропроводных дорожек, резистивных покрытий с распределенными параметрами и др. Для некоторых специфических условий использования требуется, чтобы, по крайней мере, одна пара металлизированных контактных площадок, размещенных на лицевой и тыльной сторонах печатных плат, были выполнены изолированными друг от друга.

Для сборки блока в оправке монтируют пакет из плат и рамок с контактами, фиксируют их положение, например, установочными элементами, что позволяет надежно ориентировать пружинные контакты относительно контактных площадок. При стягивании пакета зажимными элементами пружинные контакты сжимаются в пределах упругой деформации и прижимаются к контактным площадкам. При этом пружинный контакт внедряется в пластичный материал защитного слоя. При повторном сочленении пружинный контакт либо попадает в образованный ранее отпечаток, либо формирует новый. Но во всех случаях, этот отпечаток не достигает слоя металлизации и не повреждает его, а также не создает выдавливания пластичного материала защитного слоя за пределы углублений на плате 1.

В результате данный блок имеет высокую надежность при повышенной плотности расположения контактов на плате, большие функциональные возможности и стойкость к механическим и климатическим нагрузкам, включая виброустойчивость и возможность работы в средах, создающих окисные пленки на контактирующих поверхностях.

Источники информации
1. Преснухин Л.Н. и др. Основы конструирования микроэлектронных вычислительных машин. - М.: Высшая школа, 1976, с. 210.

2. Авторское свидетельство СССР N 1100763, 30.06.84.

Изобретение относится к радиоэлектронной технике, а именно к конструкции блоков пакетного типа, содержащих печатные платы и разъемные электрические соединения, и может быть использовано, в частности, в системах многоканальной связи, вычислительных устройствах и других как в перестраиваемых, так и в унифицируемых устройствах с типовым размещением электрорадиоэлементов высокой надежности. Радиоэлектронный блок содержит пакет печатных плат со смежными контактными площадками на лицевой и тыльной сторонах плат пакета, колодки из изоляционного материала с пружинными контактами, расположенными между печатными платами и взаимодействующими с контактными площадками на плитах, и зажимные элементы пакета, причем контактные площадки выполнены в углублениях печатных плат, имеющих соосно расположенные переходные металлизированные отверстия, и покрыты слоем пластичного электропроводного защитного материала, в котором внешний контур поперечного сечения указанного слоя пластичного проводящего защитного материала выполнен вогнутым с кривизной. Техническим результатом изобретения являются повышение надежности устройства, уменьшение сопротивления электрического соединения плат, расширение функциональных возможностей за счет уменьшения шага контактов и стойкости к негативным механическим и климатическим воздействиям. 6 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Радиоэлектронный блок, содержащий пакет печатных плат со смежными контактными площадками на лицевой и тыльной сторонах плат пакета, колодки из изоляционного материала с пружинными контактами, расположенными между печатными платами и взаимодействующими с указанными контактными площадками, и зажимные элементы пакета, причем контактные площадки выполнены в углублениях печатных плат, имеющих соосно расположенные переходные металлизированные отверстия, и покрыты слоем пластичного электропроводного защитного материала, отличающийся тем, что внешний контур поперечного сечения указанного слоя пластичного электропроводного защитного материала выполнен вогнутым с кривизной по крайней мере на части длины внешнего контура, уменьшающейся от краев углублений к месту взаимодействия с пружинными контактами, а минимальная толщина h в месте взаимодействия с пружинными контактами составляет 0,35 - 0,65 Н, где Н - глубина углублений в печатной плате, при этом по крайней мере одна пара металлизированных контактных площадок, размещенных на лицевой и тыльной сторонах печатных плат и соединяемых переходными металлизированными отверстиями, выполнены изолированными между собой. 2. Блок по п.1, отличающийся тем, что кривизна внешнего контура поперечного сечения слоя пластичного электропроводного защитного материала изменяется на всей длине контура монотонно. 3. Блок по п.1, отличающийся тем, что пружинные контакты выполнены в виде многовитковых пружин с витками овальной формы, большая ось которых перпендикулярна плоскости печатной платы. 4. Блок по п.1 или 2, отличающийся тем, что внешний контур поперечного сечения слоя пластичного электропроводного защитного материала имеет параболический профиль. 5. Блок по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что внешний контур поперечного сечения слоя пластичного электропроводного защитного материала имеет овальный профиль. 6. Блок по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере на одной из печатных плат дополнительно установлен по крайней мере один соединитель радиоэлектронного блока. 7. Блок по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен металлическими пластинами с выемками, установленными с тыльной стороны каждой из печатных плат и жестко с ней соединенными.