РАДИОЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК Российский патент 2008 года по МПК H05K1/16 H05K1/14 H05K7/10 

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано при конструировании радиоэлектронных блоков, которые обеспечивают плотное размещение печатных плат в пакете и электронных компонентов на платах, а также уменьшенную длину межплатных соединений для снижения габаритно-весовых характеристик блока, повышения надежности работы, обеспечения ремонтопригодности и возможности его экранирования при воздействии электромагнитных помех.

Известны радиоэлектронные блоки (Ольга Гуреева. Особенности применения электромеханических соединителей для поверхностного монтажа, ж. «Современная электроника», 2006 г., стр.30-31, рис.1-6) с использованием на платах поверхностно монтируемых компонентов (SMT-компонентов) и соединителей, что значительно увеличивает плотность компоновки плат, следствием чего является миниатюрный радиоэлектронный блок. Однако недостатком этой конструкции является невысокая механическая прочность соединения выводов разъема с поверхностью печатного проводника. SMT-разъемы при длительной эксплуатации имеют повышенную вероятность повреждения тонкого слоя проводящих дорожек на плате. Это конструктивное решение имеет повышенную чувствительность разъема к ударам и вибрации, следствием чего является уменьшение надежности блока, контактные поверхности рисунка печатных плат не выдерживают большого количества распаек, из чего следует, что этот блок имеет ограниченную ремонтопригодность. Также в блоке отсутствует экран для защиты от воздействия электромагнитных помех.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является радиоэлектронный блок (Патент РФ №2237986, Н05K 1/00, опубл. 2004.10.10), содержащий радиоэлементы и платы, механически соединенные с гибкими соединителями с проводниками, причем соединители выполнены в виде плоских лент с параллельными проводниками, размещенных с обеих сторон плат, где ряды проводников одной ленты смещены по отношению к рядам проводников другой ленты, гибкий соединитель изгибается на 180° таким образом, что платы с радиоэлементами оказываются одна напротив другой и образуют пакет. Недостатками этой конструкции являются несистемное размещение радиоэлементов на печатной плате, большая длина трасс межплатных соединений в пакете плат, что значительно снижает плотность монтажа и надежность блока, снижение плотности монтажа ведет к увеличению габаритно-весовых характеристик, доступ к электронным компонентам при ремонте блока затруднен. Также в блоке отсутствует экран для защиты от воздействия электромагнитных помех.

Техническим результатом изобретения являются снижение габаритно-весовых характеристик блока за счет обеспечения более плотного размещения печатных плат в пакете и электронных компонентов на плате, уменьшение длины межплатных соединений, а также обеспечение надежности и ремонтопригодности радиоэлектронного блока.

Технический результат достигается тем, что в радиоэлектронном блоке, содержащем платы с радиоэлементами, электрически связанные гибкие соединители с проводниками, выполненные в виде плоских лент с параллельными проводниками, размещенных с обеих сторон плат, причем ряды проводников одной ленты смещены по отношению к рядам проводников другой ленты, а гибкий соединитель изгибается таким образом, что платы с радиоэлементами оказываются одна напротив другой и образуют пакет плат, по меньшей мере, два гибких соединителя связаны как с одной общей платой, так и, по меньшей мере, с двумя параллельными платами, радиоэлементы и (или) группа радиоэлементов на смежных параллельных платах размещены в шахматном порядке на одном уровне физического пространства, по меньшей мере, одна торцевая часть пакета плат имеет "С"-образную форму с установкой в образовавшееся пространство радиоэлементов, причем штыревые и гнездовые соединители установлены между платами, а их хвостовики представляют собой многоступенчатые штыри.

Кроме этого в радиоэлектронном блоке между смежными платами установлен экран для защиты от воздействия электромагнитных помех.

Кроме этого экраном для защиты от воздействия электромагнитных помех является плата.

Сущность изобретения заключается в том, что в отличие от прототипа, где расположение электронных компонентов не систематизировано, в предложенном радиоэлектронном блоке, содержащем платы с радиоэлементами, электрически связанные гибкие соединители с проводниками, выполненные в виде плоских лент с параллельными проводниками, размещенных с обеих сторон плат, причем ряды проводников одной ленты смещены по отношению к рядам проводников другой ленты, а гибкий соединитель изгибается таким образом, что платы с радиоэлементами оказываются одна напротив другой и образуют пакет плат, по меньшей мере, два гибких соединителя связаны как с одной общей платой, так и, по меньшей мере, с двумя параллельными платами, радиоэлементы и (или) группа радиоэлементов на смежных параллельных платах размещены в шахматном порядке на одном уровне физического пространства, по меньшей мере, одна торцевая часть пакета плат имеет "С"-образную форму с установкой в образовавшееся пространство радиоэлементов.

В отличие от прототипа, в котором межплатное соединение осуществляется только гибкими соединителями, имеющими большую длину трасс соединений, в предложенном радиоэлектронном блоке межплатное соединение осуществляется при помощи штыревых и гнездовых соединителей, установленных между платами, а хвостовики соединителей представляют собой многоступенчатые штыри. Это обеспечивает минимальную длину межплатных соединений и надежность радиоэлектронного блока в целом.

В отличие от прототипа в радиоэлектронном блоке между смежными платами установлен экран от воздействия электромагнитных помех.

В отличие от прототипа в радиоэлектронном блоке экраном для защиты от воздействия электромагнитных помех является плата.

На предлагаемых чертежах представлен радиоэлектронный блок, где на фиг.1 показан общий вид радиоэлектронного блока в аксонометрии с местным видом в увеличенном масштабе; на фиг.2 - продольный разрез радиоэлектронного блока; на фиг.3 - фрагмент радиоэлектронного блока, где условно показана плата первого, нижнего, уровня и расположение микросхем в трех уровнях; на фиг.4 - фрагмент радиоэлектронного блока, где условно показана плата первого уровня сбоку и расположение микросхем в трех уровнях; на фиг.3 - фрагмент радиоэлектронного блока, где условно показаны платы в трех уровнях и расположение микросхем в трех уровнях; на фиг.6 - фрагмент радиоэлектронного блока, где условно показаны платы трех уровней сбоку и расположение микросхем в трех уровнях; на фиг.7 - фрагмент радиоэлектронного блока, где условно показано межплатное соединение плат; на фиг.8 - фрагмент конструкции печатной платы в изометрии, где диэлектрическое основание платы условно прозрачно; на фиг.9 - фрагмент конструкции радиоэлектронного блока с указанием межплатных электрических связей.

1 - радиоэлектронный блок в виде цветного плазменного видеомодуля;

2 - общая плата (индикаторная цветная панель);

3 - экран для защиты от воздействия электромагнитных помех;

4 - пакет параллельных плат;

5 - платы: 5-1 - плата первого уровня, 5-2 - плата второго уровня, 5-3 - плата третьего уровня, 5-4 - плата четвертого уровня;

6 - уровни плат;

7 - торцевая часть пакета плат, образующая "С"-образную форму;

8 - первый уровень плат;

9 - устройство соединительное;

10 - устройство синхронизирующее логическое (УСЛ);

11 - контроллер;

12 - электрические связи;

13 - гибкие соединители (шлейфы);

14 - микросхемы: 14-1 - микросхемы, установленные на первом уровне, 14-2 - микросхемы, установленные на втором уровне, 14-2-1 - микросхемы, установленные на втором уровне плат со стороны первого уровня, 14-2-2 - микросхемы, установленные на втором уровне платы со стороны третьего уровня, 14-3 - микросхемы, установленные на третьем уровне;

15 - шахматный порядок компоновки микросхемы (группа элементов поверхностного монтажа);

16 - элементы поверхностного монтажа;

17 - группы элементов поверхностного монтажа: 17-1 - группа элементов поверхностного монтажа на первом уровне платы, 17-2 - группа элементов поверхностного монтажа на втором уровне платы;

18 - сторона платы, не прилегающая к индикаторной панели;

19 - второй уровень плат;

20 - устройство ключевое логическое (УКЛ), 20-1 - устройство ключевое логическое Y (УКЛ Y);

21 - расположение микросхем смежных плат на одном уровне физического пространства;

22 - расстояние между платами;

23 - высота микросхем;

24 - гнездовой соединитель;

25 - штыревой соединитель;

26 - сопрягаемые платы;

27 - ось сопряжения контактов;

28 - плоскости параллельных плат;

29 - хвостовик гнездовых и штыревых соединителей;

30 - двухступенчатая штыревая форма;

31 - металлизированное токопроводящее отверстие;

32 - ступенька хвостовика электрического соединителя;

33 - планарный электрический контакт;

34 - штыревой электрический контакт;

35 - электрический контакт;

36 - третий уровень плат;

37 - паз второго уровня;

38 - четвертый уровень плат;

39 - формирователь напряжения;

40 - плата питания;

41 - радиатор;

42 - габаритные радиоэлементы;

43 - фильтр;

44 - модуль питания;

45 - "С"-образное физическое пространство;

46 - плата-экран для защиты от воздействия электромагнитных помех;

47 - линия среза;

48 - трассировка печатной платы: 48-1 - трассировка печатной платы первого уровня, 48-2-1 - трассировка печатной платы второго уровня со стороны платы первого уровня.

Радиоэлектронный блок в виде цветного плазменного видеомодуля 1 (фиг.1-7, 9) состоит из:

- общей платы (индикаторная цветная плазменная панель) 2 (фиг.1, 2, 9);

- экрана 3 (фиг.2, 9) для защиты от воздействия электромагнитных помех;

- пакета 4 (фиг.1, 2, 5-8, 9) параллельных плат 5 (фиг.1-8, 9), где две торцевые части пакета 4 (фиг.1, 2, 5-8, 9) параллельных плат 5 (фиг.1-8, 9) имеют "С"-образную форму 7 (фиг.2, 7, 9).

Пакет 4 (фиг.1, 2, 5-8, 9) параллельных плат 5 (фиг.1-8, 9), механически закрепленных с экраном 3 (фиг.2, 9), состоит из четырех уровней 6 (фиг.2-8) плат 5 (фиг.1-8, 9). В свою очередь, экран 3 (фиг.2, 9) механически связан с общей платой (индикаторной панелью) 2 (фиг.1, 2, 9). На платах 5 (фиг.1-8, 9) размещены микросхемы 14 (фиг.2-8, 9) и элементы поверхностного монтажа 16 (фиг.2-7, 9), объединенные в группы 17 (фиг.2, 3, 7, 9), которые размещены в шахматном порядке 15 (фиг.3, 9).

На плате 5 (фиг.1-8) первого уровня 8 (фиг.2-8) размещены:

- устройство соединительное 9 (фиг.3, 5, 7);

- устройство синхронизирующее логическое 10 (фиг.2, 3, 7);

- контроллер 11 (фиг.3).

Плата имеет электрические связи 12 (фиг.1, 2, 7, 8, 9) через гибкие соединители (шлейфы) 13 (фиг.1, 2, 9), также гнездовые 24 (фиг.7, 9) и штыревые 25 соединители:

- четыреста восемьдесят одна связь 12 (фиг.1, 2, 7, 8) ведет от индикаторной цветной панели 2 (фиг.1, 2) к устройству соединительному 9 (фиг.3, 5, 7);

- шестьсот сорок четыре связи 12 (фиг.1, 2, 7, 8) ведут от индикаторной панели 2 (фиг.1, 2) к устройству синхронизирующему логическому 10 (фиг.2, 3, 7).

Индикаторная панель 2 (фиг.1, 2) электрически связана 12 (фиг.1, 2, 7, 8) с устройством синхронизирующим логическим 10 (фиг.2, 3, 7) через гибкие соединители (шлейфы) 13 (фиг.1, 2) с десятью микросхемами 14-1 (фиг.3-6, 8) например, типа IND 16337, через трассировку 48-1 (фиг.8) первого уровня 8 (фиг.2-8). Микросхемы 14 (фиг.2, 5-8) расположены на плате 5 (фиг.1-8) в шахматном 15 (фиг.2, 3, 5, 7, 8) порядке для обеспечения плотности монтажа. Элементы 16 (фиг.2-7) поверхностного монтажа на плате 5 (фиг.1-8) первого уровня 8 (фиг.2-8) объединены в группы 17-1 (фиг.3-6) и также размещены в шахматном 15 (фиг.3) порядке относительно группы 17-2 (фиг.2) на плате 5 (фиг.1-8) первого уровня 8 (фиг.2-8). Все элементы 16 располагаются со стороны 18 (фиг.2, 5, 7, 8), не прилегающей к индикаторной панели, для обеспечения ремонтопригодности платы 5 (фиг.1-8).

Неподвижность платы 5 относительно индикаторной панели 2 (фиг.1, 2) повышает надежность связей 12 (фиг.1, 2, 7, 8).

На втором уровне 19 (фиг.2, 5-8) размещено устройство ключевое логическое 20 (фиг.2, 5). Второй уровень 19 (фиг.2, 5-8) состоит из двух плат 5-2 (фиг.5, 6). Каждая плата 5-2 имеет по шестьсот сорок четыре электрических связи 12 (фиг.1, 2, 7, 8) с индикаторной панелью 2 (фиг.1, 2) через гибкие соединители (шлейфы) 13.

Индикатор 2 с гибкими соединителями (шлейфами) 13 связан 12 (фиг.1, 2, 7, 8) с двадцатью микросхемами 14-2 (фиг.3-6), в частности типа IND 16337, т.е. устанавливается по десять микросхем 14-2 на каждую плату 5-2 (фиг.5, 6) второго уровня 19 (фиг.2, 5-8) через трассировку 48-2-1 (фиг.8) второго уровня 19 (фиг.2, 5-8). Микросхемы 14-2 (фиг.3-6, 8) расположены с двух сторон платы в шахматном 15 (фиг.2, 3, 5, 7, 8) порядке, причем микросхемы 14-2-1 (фиг.4, 6, 8) второго уровня 19 (фиг.2, 5-8) относительно первого уровня 8 (фиг.2-8) расположены на одном уровне физического пространства 21 (фиг.2, 7) с микросхемами 14-1 (фиг.3-6, 8) первого уровня, т.е. расстояние 22 (фиг.2, 8) между платами 5 (фиг.1-7) имеет высоту 23 (фиг.2, 6, 7), соответствующую высоте микросхем 14-1 (фиг.3-6, 8) или микросхем 14-2 (фиг.3-6), например, IND 16337. Причем микросхемы 14-2-2 (фиг.4, 6) также установлены в шахматном порядке 15 (фиг.4).

Платы 5-2 (фиг.5, 6), при необходимости ремонта, откидываются на 90°.

Электрическая связь 12 (фиг.1, 2, 7, 8) двух плат 5-2 (фиг.5, 6) второго уровня 19 (фиг.2, 5-8) с платой 5-1 (фиг.8) первого уровня 8 (фиг.2-8) осуществляется через гнездовой 24 (фиг.7, 9) и штыревой 25 соединители, непосредственно расположенные на сопрягаемых 26 (фиг.7) платах 5 (фиг.1-8, 9), где ось 27 (фиг.7) сопряжения контактов перпендикулярна плоскостям 28 параллельных плат 5 (фиг.1-7). Хвостовики 29 (фиг.7, 9) гнездовых 24 и штыревых 25 соединителей имеют двухступенчатую штыревую форму 30, что позволяет установить соединители 24, 25 в соответствующие по размеру металлизированные токопроводящие отверстия 31 (фиг.7) платы 5 (фиг.1-7) таким образом, чтобы отрегулировать межплатное расстояние 22 (фиг.2, 6-8) по высоте 23 (фиг.2, 6, 7) элементов 16 (фиг.2-7) поверхностного монтажа или микросхем 14 (фиг.2, 5-8). Благодаря ступеньке 32 (фиг.7) хвостовик 29 имеет как планарный 33, так и штыревой 34 электрический контакт 35, что увеличивает надежность контакта. После монтажа соединителей оставшиеся ступеньки хвостовиков удаляются по линии среза 47 (фиг.7).

На третьем уровне 36 (фиг.2, 5-7) размещено устройство ключевое логическое Y 20-1 (фиг.5) в виде одной платы 5-3, которая через гибкие соединители (шлейфы) 13 связана 12 (фиг.1, 2, 7, 8) с двенадцатью микросхемами 14-3 (фиг.3-6), в частности, типа IND 16305.

Микросхемы 14-3 расположены с двух сторон в шахматном 15 (фиг.2, 3, 5, 7, 8) порядке, при этом микросхемы 14-3 (фиг.3-6) третьего уровня 36 (фиг.2, 5-7) относительно микросхем 14-2 (фиг.3-6) второго уровня 19 (фиг.2, 5-8) расположены на одном уровне физического пространства 21 (фиг.2, 6, 7), т.е. расстояние 22 (фиг.6) между платами 5 имеет высоту 23 микросхемы 14-3 (фиг.3-6), как, например, IND 16337. Платы 5-3 (фиг.6), при необходимости демонтажа, откидываются на 90°. Электрическая связь 12 (фиг.7) плат третьего уровня 36 с платой 5 первого уровня 8 осуществляется аналогично связям 12 второго уровня 19 через гнездовой 24 и штыревой 25 соединитель, непосредственно расположенный на сопрягаемых платах 5, при этом соединители 24, 25 проходят сквозь паз 37 второго уровня 19.

На четвертом уровне 38 (фиг.2, 7) на плате 5-4 (фиг.2) размещены формирователь напряжения 39 (фиг.2, 7) и плата питания 40 (фиг.2), выходящие на радиатор 41 (фиг.1, 2). На платах 5 (фиг.1-8) этого уровня 38 (фиг.2, 7) размещены габаритные радиоэлементы 42 (фиг.1, 2, 7, 9), в частности фильтр 43 (фиг.1, 2), например МРМ2-В5ДМУ БКЮС.468240.003ТУ; модули питания 44, например МДМ10-1Е15МУП БКЮС.430609.001ТУ, которые размещены с торца 6 (фиг.2-8) пакета 4 (фиг.1, 2, 5-8) параллельных плат 5 (фиг.1-8), имеющее "С"-образное пространство 45 (фиг.2, 9). Платы 5 (фиг.1-8), при необходимости демонтажа, откидываются на 180°.

Кроме этого в межплатном пространстве размещена плата-экран 46 (фиг.7, 9) для защиты от воздействия электромагнитных помех.

Вышеизложенные конструктивные решения позволяют максимально уменьшить габаритно-весовые характеристики радиоэлектронного блока, повысить его надежность и ремонтопригодность, а также позволяют блоку экранировать при воздействии электромагнитных помех.

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

Заявляемая конструкция может найти применение при конструировании малогабаритных радиоэлектронных блоков, в частности видеомодуля.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано при конструировании радиоэлектронных блоков. Технический результат: снижение габаритно-весовых характеристик радиоэлектронного блока за счет обеспечения более плотного размещения печатных плат в пакете и электронных компонентов на платах, уменьшение длин межплатных соединений, а также повышение надежности в работе, обеспечение ремонтопригодности и возможности экранирования радиоэлектронного блока при воздействии электромагнитных помех. Достигается тем, что, по меньшей мере, два гибких соединителя связаны как с одной общей платой, так и, по меньшей мере, с двумя параллельными платами. Радиоэлементы и (или) группа радиоэлементов на смежных параллельных платах размещены в шахматном порядке на одном уровне физического пространства. По меньшей мере, одна торцевая часть пакета плат имеет "С"-образную форму с установкой в образовавшееся пространство радиоэлементов. Штыревые и гнездовые соединители установлены между платами, а их хвостовики представляют собой многоступенчатые штыри. Кроме этого в радиоэлектронном блоке между смежными платами установлен экран для защиты от воздействия электромагнитных помех. Кроме этого экраном для защиты от воздействия электромагнитных помех является плата. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Радиоэлектронный блок, содержащий платы с радиоэлементами, электрически связанные гибкие соединители с проводниками, выполненные в виде плоских лент с параллельными проводниками, размещенных с обеих сторон плат, причем ряды проводников одной ленты смещены по отношению к рядам проводников другой ленты, а гибкий соединитель изгибается таким образом, что платы с радиоэлементами оказываются одна напротив другой и образуют пакет плат, отличающийся тем, что, по меньшей мере, два гибких соединителя связаны как с одной общей платой, так и, по меньшей мере, с двумя параллельными платами, радиоэлементы и(или) группа радиоэлементов на смежных параллельных платах размещены в шахматном порядке на одном уровне физического пространства, по меньшей мере, одна торцевая часть пакета плат имеет С-образную форму с установкой в образовавшееся пространство радиоэлементов, причем штыревые и гнездовые соединители установлены между платами, а их хвостовики представляют собой многоступенчатые штыри.2. Радиоэлектронный блок по п.1, отличающийся тем, что в радиоэлектронном блоке между смежными платами установлен экран для защиты от воздействия электромагнитных помех.3. Радиоэлектронный блок по п.2, отличающийся тем, что экраном для защиты от воздействия электромагнитных помех является плата.