МОДУЛЬ ЭЛЕКТРОННЫЙ Российский патент 2003 года по МПК H05K1/00 H05K1/02 H05K1/14 H05K7/02 H05K7/12 

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники в может быть использовано в конструкциях радиоэлектронной аппаратуры с набором сменных модулей, которые работают в условиях значительных механических воздействий при войсковой эксплуатации,
К таким модулям предъявляются высокие требования по прочности, виброустойчивости, минимальным массам и низкой трудоемкости изготовления.

Известен модуль электронный [1], в котором на его основание устанавливают специальные элементы демпфирования для повышения резонансных частот при воздействии механических перегрузок.

К центру основания и по его периферии через втулку крепятся две планки. Планка с пружинами имеет жесткое крепление только по центру. Эффект демпфирования виброперемещений основания проявляется за счет разности перемещений планок. Их перемещение относительно друг друга сдерживается демпфирующими пружинами.

Недостаток устройства состоит в том, что отсутствует крепление основания между его центром и периферией, нет жесткого крепления неподвижных планок по всей длине основания из-за наличия подвижных планок, причем неподвижные планки приподняты над основанием на высоту втулок, т.е. установлены консольно, что только сдвигает увеличение амплитуды колебаний основания в область диапазона средних частот, но не исключает их, а также имеется повышенная трудоемкость изготовления из-за наличия подвижных планок, пружин, втулок, которые увеличивают и массу устройства, а следовательно, и амплитуду колебаний.

Достоинство устройства состоит в его ремонтопригодности.

Известен также блок электронной аппаратуры в виде пакета печатных плат [2] с заданными промежутками между ними, конструкция которого позволяет упростить операции контроля, ремонта и настройки радиоэлектронной аппаратуры и более полно использовать площадь печатных плат за счет отказа от традиционно используемых электрических разъемов. В состав блока входят по крайней мере две печатные платы с односторонним монтажом радиодеталей на них. По одному краю печатной платы в проводниках соединяемых с другими печатными платами сверлятся отверстия. Печатные платы набираются в пакет с совмещением указанных отверстий, в которые вставляются упругие проводники, например, из фосфористой бронзы. Проводники пайкой соединяются с соответствующими печатными проводниками печатных плат с сохранением заданного расстояния между печатными платами. Противоположный край печатной платы крепится в пазах рамки с таким же расстоянием между ними. В случае необходимости пакет печатных плат вынивается из рамки, после этого печатные платы, соединяемые упругие проводниками, могут быть на рабочем месте развернуты горизонтально с сохранением электрических связей между отдельными печатными платами.

Недостаток конструкции заключается в том, что печатные платы крепятся в рамке только вдоль одной стороны, чем не обеспечивается жесткость конструкции в условиях воздействия механических нагрузок при войсковой эксплуатации, особенно когда нагрузки направлены перпендикулярно печатным платам. Кроме того, совмещение отверстий печатных плат для введения в них упругих проводников требует их совместного выполнения или использование высокоточного оборудования, что предопределяет уровень затрат на изготовление и техническое обслуживание.

Известна конструкция электронного узла [3], состоящая из нескольких печатных плат, расположенных одна над другой. Узел содержит большое число контактов, через которые осуществляются электрические соединения между печатными платами и внешние соединения узла. Каждая печатная плата вставляется в прямоугольную рамку, выполненную прессованием из пластичного электроизоляционного материала. В четырех углах рамки сверху имеются глухие вертикальные отверстия, а снизу - вертикальные цилиндрические выступы. Когда рамки устанавливаются друг на друга их выступы вставляются в отверстия рамки, расположенной снизу. Печатная плата вставляется в рамку снизу до упора в ее горизонтальный буртик и приклеивается к ней. Во всех четырех стенках рамки расположены вплотную одно к другому сквозные вертикальные отверстия, в которые вставлены контакты. Металлические контакты имеют цилиндрическую форму. Нижняя часть контактов представляет собой узкий цилиндрический штеккер, который имеет продольную прорезь, придающую ему пружинящие свойства.

Сверху в контактах имеется глухое цилиндрическое отверстие, являющееся гнездом под штеккер контакта, расположенного в лежащей выше рамки. От верхней кромки контакта вверх выступает тонкий длинный язычок, который после установки контакта в рамку отгибается сначала вниз, а затем под прямым углом к центру рамки, выступая концом в ее прямоугольное отверстие. Этот конец контакта припаивается к проводникам печатной платы, выходящим к ее кромке. При сборке узла рамки с печатными платами устанавливаются друг на друга и штеккеры контактов каждой рамки входят в гнезда контактов той рамки, которая лежит под ней. Под нижней рамкой в узле устанавливается монтажная печатная плата, в металлизированные отверстия которой вставлены сверху и припаяны к ним методом погружения штеккеры контактов нижней рамки.

Недостатком конструкции электронного узла является изготовление большого количества соосных сквозных вертикальных отверстий в рамках и металлизированных отверстий в монтажной печатной плате с обеспечением их совмещения, что требует их точного изготовления, увеличения стоимости и трудоемкости конструкции.

Кроме того, затруднен доступ к нижним печатным платам из-за необходимости демонтажа верхних рамок печатными платами, что указывает на затраты времени при ремонте печатных плат. А отсутствие крепления центральной части печатных плат, которое снижает собственную резонансную частоту печатной плати при воздействие вибрационных нагрузок, приводит к увеличению амплитуды колебаний и разрушению печатных плат.

Наиболее близким до технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является устройство для соединения печатных плат [4]. Предлагаемая конструкция состоит из макета печатных плат. Эти платы располагаются параллельно друг другу на фиксированном расстоянии при помощи полых распорных втулок, сквозь которые проходят винты, стягивающие весь пакет печатных плат в единый блок. Крайняя нижняя печатная плата пакета имеет концевые втулки с резьбой для стягивающих винтов, крепящих весь пакет плат в месте установки. Вдоль одной (предпочтительно продольной) кромки к каждой печатной плате снизу прикрепляется профильная деталь из электроизоляционного материала, служащая одновременно распорной деталью между печатными платами и для закрепления гибкого плоского кабеля, соединяющего между собой все печатные платы. Кроме того, у концов этих же кромок печатных плат устанавливаются ленточные пружины, при помощи которых, предварительно сняв винты, стягивающие пакет плат, можно весь пакет раскрыть подобно книге и получить хороший доступ к каждой печатной плате.

Достоинство устройства для соединения печатных плат - ремонтопригодность. Однако следует заметить, что противоположные стороны печатных плат от профильных деталей опираются по краям только на распорнные втулки, и при воздействии механических нагрузок печатные платы между распорными втулками входят в резонанс с огромной амплитудой прогиба, который приводит к их разрушению, поскольку жесткость печатных плат обратно пропорционально расстоянию между распорными втулками. Кроме того, трудоемкость изготовления устройства значительна из-за необходимости изготовления и сборки большого количества распорных втулок.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение динамической жесткости за счет эффективности гашения амплитуд колебаний модуля при воздействии механических нагрузок и снижение трудоемкости изготовления при сохранении ремонтопригодности.

Поставленная задача достигается тем, что модуль электронный содержит установочную профильную деталь, на которой закреплены на фиксированном расстоянии друг от друга параллельно расположенные печатные платы с радиоэлементами, и гибкий кабель, электрически соединенный с печатными платами. Профильная деталь выполнена в форме рамки с крестообразной перемычкой в виде арки, вогнутости которой противоположны в горизонтальном и вертикальном направлениях. При этом рамка выполнена с поперечным сечением в виде квадрата, поставленного на ребро, с лысками на верхнем и нижнем ребрах, к которым поджаты гибкий кабель и печатные платы.

На фиг.1 изображен модуль электронный;
на фиг.2 - вид А на фиг.1;
на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2;
на фиг.4 - сечение В-В на фиг.2;
на фиг.5 - сечение Г-Г на фиг.2;
на фиг.6 - сечение Д-Д на фиг.1;
где 1 - рамка (профильная деталь), 2, 3 - печатные платы, 4 - гибкий кабель, 5 - радиоэлемент, 6 - перемычка, 7 - квадрат, 8 - ребро, 9 - лыска, 10 - вогнутость перемычки в горизонтальном направлении, 11 - вогнутость перемычки в вертикальном направлении, 12 - винт.

Предлагаемая конструкция модуля электронного выполнена следующим образом. Печатная плата 2 с радиоэлементами 5 и печатная плата 3 с радиоэлементами 5 установлены параллельно друг другу на рамке 1 и перемычке 6 и закреплены на них винтами 12. Рамка 1 с перемычкой 6 изготовлены литьем из одного электроизоляционного материала. Боковые стороны рамки 1 последовательно замкнуты между собой в процессе литья, при этом перемычка 6 в форме крестообразного профиля расположена внутри рамки 1. Крестообразная перемычка 6 выполнена в виде арки с вогнутостью 10 на горизонтальной полке перемычки 6 и вогнутостью 11 на вертикальной полке перемычки 7. Вогнутости 10 и 11 выполнены в противоположном направлении относительно друг друга. Рамка 1 в поперечном сечении выполнена в виде квадрата 7, на двух противоположных ребрах 8 которого выполнены лыски 9. К лыскам 9 прижаты печатные платы 2 и 3, которые закреплены винтами 12. При этом гибкий кабель 4, обеспечивающий электрическую связь, прижат к лыскам 9 печатными платами 2 и 3.

Предлагаемый модуль электронный по сравнению с прототипом позволяет:
- повысить динамическую жесткость за счет рамки с крестообразной арочной перемычкой. Кроме того, при механических воздействиях одна вогнутость в перемычке испытывает сжимающее усилие, а другая - растягивающее, поскольку вогнутости обращены навстречу друг другу, причем усилия могут быть знакопеременными в зависимости от направления механических воздействий и всегда в противофазе, тем самим эффективно гасятся амплитуды колебаний печатных плат;
- снизить трудоемкость изготовления, поскольку повышение жесткости к внешним воздействиям выполняется без введения дополнительных деталей, а только за счет одной профильной рамки, что сохраняет и ремонтопригодность в удобство контроля модуля;
- повысить момент сопротивления изгибу в несколько сотен раз за счет выполнения поперечного сечения рамки в виде квадрата с двумя лысками на его противоположных ребрах, который равен W=124в³, где в - сторона квадрата.

Поэтому в гибкий кабель между печатными платами и лысками не имеет возможности колебаться с большими амплитудами, что повышает его надежность при воздействии механических нагрузок в войсках.

Источники информации
1. Модули электронные 1 и 2 уровней радиоэлектронных средств. Методы контроля. ОСТ 107.460.000.002-89, аналог.

2. Патент Японии 54-43181, кл. 59 С 40 (Н 05 К 1/04) от 21.07.71 г., аналог.

3. Патент США 3340439, кл. 317-101 от 02.07.65 г., аналог.

4. Патент США 3376479, кл. 317-101 от 30.04.65 г., прототип.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в конструкциях радиоэлектронной аппаратуры c набором сменных модулей, работающих в условиях значительных механических воздействий при войсковой эксплуатации. Технический результат - повышение динамической жесткости за счет эффективности гашения, амплитуд колебаний модуля при воздействии механических нагрузок и снижение трудоемкости изготовления при сохранении ремонтопригодности. Достигается тем, что в модуле электронном содержится установочная профильная деталь, на которой закреплены на фиксированном расстоянии друг от друга параллельно расположенные печатные платы с радиоэлементами, и гибкий кабель, электрически соединенный с печатными платами. Профильная деталь выполнена в форме рамки с крестообразной перемычкой в виде арки, вогнутости которой противоположны в горизонтальном и вертикальном направлениях. При этом рамка выполнена с поперечным сечением в виде квадрата, поставленного на ребро, с лысками на верхнем и нижнем ребрах, к которым поджаты гибкий кабель и печатные платы. 6 ил.

Модуль электронный, содержащий установочную профильную деталь, на которой закреплены на фиксированном расстоянии друг от друга параллельно расположенные печатные платы с радиоэлементами, и гибкий кабель, электрически соединенный с печатными платами, отличающийся тем, что в нем профильная деталь выполнена в форме рамки с крестообразной перемычкой в виде арки, вогнутости которой противоположны в горизонтальном и вертикальном направлениях, при этом рамка выполнена с поперечным сечением в виде квадрата, поставленного на ребро, с лысками на верхнем и нижнем ребрах, к которым поджаты гибкий кабель и печатные платы.