РАДИОЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК С ВНУТРИПЛАТНОЙ ЭКРАНИРОВКОЙ Российский патент 2009 года по МПК H05K1/00 H05K9/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при конструировании радиоэлектронных блоков для решения задач повышения эффективности защиты радиоэлектронного блока от воздействия электромагнитных помех, снижения массогабаритных характеристик, упрощения технологии изготовления и обеспечения высокой воспроизводимости радиоэлектронного блока.

Известно техническое решение (Авторское свидетельство СССР № 480206, Н05К 7/12, опубл. 05.08.75), состоящее из печатной платы с установленными на ней электрорадиоэлементами и межкаскадными печатными экранами, выполненными с обеих сторон платы и соединенными с земляными шинами;

корпуса и крышки, снабженных экранирующими перегородками, повторяющими рисунок межкаскадных печатных экранов. В утолщениях экранирующих перегородок размещаются элементы крепления платы и крышки, а также сквозные отверстия для крепления блока на объекте. Связь между каскадами осуществляется печатными проводниками, проходящими в разрывах печатных межкаскадных экранов. Экранирующие перегородки корпуса и крышки контактируют с печатными межкаскадными экранами, обеспечивая замкнутость экранированных объемов при защемлении платы по периметрам каскадов. Соединение межкаскадных печатных экранов, расположенных на противоположных сторонах платы, осуществляется металлизированными отверстиями через определенный шаг. Недостатки технического решения: расположение металлизированных отверстий через определенный шаг способствует снижению экранирующего эффекта блока, а расположение этих отверстий в несколько рядов для повышения помехозащищенности ведет к увеличению массогабаритных характеристик блока, множество экранирующих перегородок усложняет технологию изготовления и снижают воспроизводимость радиоэлектронного блока.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой (Патент РФ №2260928. Н05К 1/00, опубл. 2005.09.20), который содержит многослойную печатную плату с наружными и внутренними проводящими слоями, несущую печатные проводники и электрорадиоэлементы, сгруппированные по экранируемым с помощью барьерных и плоскостных экранов функциональным зонам. Барьерные экраны образованы соединенными соответствующими конструктивными элементами межслойных соединений экранирующими печатными проводниками, выполненными в наружных и внутренних проводящих слоях друг под другом с разрывами для печатных проводников, пересекающих барьерные экраны. Плоскостные экраны образованы земляными плоскостями, служащими проводниками питания потенциала «Земля» для электрорадиоэлементов экранируемых функциональных зон, при этом указанные земляные плоскости, расположенные в одном внутреннем проводящем слое, соединены между собой земляными перемычками и подключены к точке подвода потенциала «Земля» на многослойной печатной плате. Каждая экранируемая функциональная зона имеет собственный барьерный экран, расположенный по ее периметру, и собственную земляную плоскость, служащую ее плоскостным экраном, расположенную внутри зоны, охваченной барьерным экраном. Земляные плоскости и барьерные экраны в экранируемых функциональных зонах конструктивно не связаны друг с другом, а земляные перемычки, соединяющие земляные плоскости экранируемых функциональных зон между собой и с точкой подвода потенциала «Земля» на многослойной печатной плате, проходят через соответствующие разрывы в экранирующих печатных проводниках барьерных экранов. Барьерные экраны связаны с точкой подвода потенциала «Земля» на многослойной печатной плате собственными земляными печатными проводниками. Недостатки прототипа: экранирующий эффект от внутриплатной плоскостной экранировки снижается у границ экранируемых зон, что приводит к их взаимному влиянию друг на друга и увеличению уровня паразитных наводок и наведенных помех. Множество металлизированных отверстий межслойных соединений, обеспечивающих экранирование блока, расположенных на большой площади печатного экранирующего барьера, значительно увеличивает массогабаритные характеристики радиоэлектронного блока, усложняет его конструкцию и технологию изготовления, следствием чего является невысокий уровень воспроизводимости.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности защиты радиоэлектронного блока от воздействия электромагнитных помех, снижение его массогабаритных характеристик, упрощение технологии изготовления и обеспечение высокой воспроизводимости радиоэлектронного блока.

Указанный технический результат достигается тем, что радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой, содержащий многослойную печатную плату с наружными и внутренними проводящими слоями, несущую печатные проводники и электрорадиоэлементы, сгруппированные по экранируемым с помощью барьерных и плоскостных экранов функциональным зонам, причем барьерные экраны образованы соединенными соответствующими конструктивными элементами межслойных соединений экранирующими печатными проводниками, выполненными в наружных и внутренних проводящих слоях друг под другом с разрывами для печатных проводников, пересекающих барьерные экраны, а плоскостные экраны образованы земляными плоскостями, служащими проводниками питания потенциала «Земля» для электрорадиоэлементов экранируемых функциональных зон, при этом указанные земляные плоскости, расположенные в одном внутреннем проводящем слое, соединены между собой земляными перемычками и подключены к точке подвода потенциала «Земля» на многослойной печатной плате, причем каждая экранируемая функциональная зона имеет собственный барьерный экран, расположенный по ее периметру, и собственную земляную плоскость, служащую ее плоскостным экраном, расположенную внутри зоны, охваченной барьерным экраном, при этом земляные плоскости и барьерные экраны в экранируемых функциональных зонах конструктивно не связаны друг с другом, отличающийся тем, что конструктивные элементы межслойных соединений и элементы барьерного экрана выполнены в виде металлизированного паза межслойных соединений, проходящего вдоль печатного экранирующего барьера с установленными в нем печатными платами, электрически соединяющими смежные платы и/или соединяющими смежные платы с платой с внутриплатной экранировкой, где одна сторона металлизированного паза относится к одной экранируемой зоне, а другая сторона металлизированного паза - к другой экранируемой зоне, при этом место перехода от одной стороны металлизированного паза к другой стороне металлизированного паза изолировано по толщине платы, изолированы и барьерные экраны между двумя экранирующими зонами в местах перехода от одной стороны металлизированного паза к другой стороне, причем барьерные экраны связаны с точкой подвода «Земля» каждый своей собственной проволокой с серебросодержащим покрытием, проходящей сквозь ферритовое кольцо.

В предлагаемом техническом решении применение металлизированного паза межслойных соединений ведет к экранированию двух смежных функциональных зон, каждая из которых образует собственный барьерный экран. Такое техническое решение способствует снижению массогабаритных характеристик, при этом высокая эффективность экранирования достигается за счет сплошной поверхности экранирования. Электрическое соединение и экранирование двух смежных функциональных зон, каждая из которых образует собственный барьерный экран, осуществляют посредством металлизированного паза, что способствует упрощению технологии изготовления радиоэлектронного блока и обеспечивает высокий уровень его воспроизводимости.

Сущность технического решения, его реализуемость и возможность промышленного применения поясняются чертежами, показанными на фиг.1-10, иллюстрирующими пример выполнения радиоэлектронного блока на десятислойной печатной плате.

фиг.1 - пример, иллюстрирующий расположение электрорадиоэлементов в наружном первом проводящем слое десятислойной печатной платы в рассматриваемом примере выполнения заявляемого радиоэлектронного блока (вид со стороны элементов первого проводящего слоя, печатные проводники условно показаны в виде фрагмента) с местным увеличенным видом места фрезеровки перехода барьерного экрана;

фиг.2 - фрагмент рисунка печати внутреннего второго проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные) с местным увеличенным видом места фрезеровки перехода барьерного экрана;

фиг.3 - фрагмент рисунка печати внутреннего третьего проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные) с местным увеличенным видом места фрезеровки перехода барьерного экрана;

фиг.4 - фрагмент рисунка печати внутреннего четвертого проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные) с местным увеличенным видом места фрезеровки перехода барьерного экрана;

фиг.5 - фрагмент рисунка печати внутреннего пятого проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные) с местным увеличенным видом места фрезеровки перехода барьерного экрана;

фиг.6 - фрагмент рисунка печати внутреннего шестого проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные) с местным увеличенным видом места фрезеровки перехода барьерного экрана;

фиг.7 - фрагмент рисунка печати внутреннего седьмого проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные) с местным увеличенным видом места фрезеровки перехода барьерного экрана;

фиг.8 - фрагмент рисунка печати внутреннего восьмого проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные) с местным увеличенным видом места фрезеровки перехода барьерного экрана;

фиг.9 - фрагмент рисунка печати внутреннего девятого проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные) с местным увеличенным видом места фрезеровки перехода барьерного экрана;

фиг.10 - фрагмент рисунка печати внешнего десятого проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные) с местным увеличенным видом места фрезеровки перехода барьерного экрана;

фиг.11 - фрагмент рисунка где в металлизированный паз, проходящий вдоль печатного экранирующего барьера, устанавливают печатные платы и электрически соединяют смежные платы с платой с внутриплатной экранировкой.

В заявляемом радиоэлектронном блоке с внутриплатной экранировкой содержатся следующие составные части:

1 - многослойная печатная плата;

2 - наружные проводящие слои;

3 - внутренние проводящие слои;

4 - проводящие слои;

5 - печатные проводники;

6 - электрорадиоэлементы;

7 - барьерные экраны;

8 - плоскостные экраны;

9 - функциональные зоны;

10 - конструктивный элемент межслойных соединений;

11 - земляные плоскости;

12 - земляные перемычки (печатные проводники, пересекающие барьерные экраны);

13 - точка подвода потенциала «Земля»;

14 - разрывы в экранирующих печатных проводниках;

15 - элемент барьерного экрана;

16 - металлизированный паз межслойных соединений;

17 - печатный экранирующий барьер;

18 - одна сторона металлизированного паза;

19 - одна экранируемая зона;

20 - другая сторона металлизированного паза;

21 - другая экранируемая зона;

22 - проволока;

23 - плата, проходящая сквозь металлизированный паз;

24 - смежные платы;

25 - первый проводящий слой;

26 - второй проводящий слой;

27 - третий проводящий слой;

28 - четвертый проводящий слой;

29 - пятый проводящий;

30 - шестой проводящий слой;

31 - седьмой проводящий слой;

32 - восьмой проводящий слой;

33 - девятый проводящий слой;

34 - десятый проводящий слой;

35 - место перехода от одной поверхности металлизированного паза к другой поверхности, расположенное в толще платы;

36 - ферритовое кольцо.

Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой, содержащий многослойную печатную плату 1 (фиг.1) с наружными 2 и внутренними 3 (фиг.2) проводящими слоями 4, несущую печатные проводники 5 и электрорадиоэлементы 6, сгруппированные по экранируемым с помощью барьерных 7 и плоскостных 8 (фиг.3) экранов функциональным зонам 9. Барьерные экраны 7 образованы соединенными соответствующими конструктивными элементами 10 межслойных соединений экранирующими печатными проводниками 5, выполненными в наружных 2 (фиг.1) и внутренних 3 (фиг.2) проводящих слоях 4 друг под другом с разрывами 14 (фиг.3) для печатных проводников 12, пересекающих барьерные экраны 7. Плоскостные экраны 8 образованы земляными плоскостями 11, служащими проводниками питания потенциала «Земля» для электрорадиоэлементов 6 (фиг.1) экранируемых функциональных зон, при этом указанные земляные плоскости 11 (фиг.3), расположенные в одном внутреннем 3 (фиг.2) проводящем слое 4, соединены между собой земляными перемычками 12 (фиг.3) и подключены к точке 13 (фиг.1) подвода потенциала «Земля» на многослойной печатной плате 1. Каждая экранируемая функциональная зона 9 имеет собственный барьерный экран 7, расположенный по ее периметру, и собственную земляную плоскость 11, служащую ее плоскостным экраном 8, расположенную внутри зоны, охваченную барьерным экраном 7. Земляные плоскости 11 и барьерные экраны 7 в экранируемых функциональных зонах 9 конструктивно не связаны друг с другом. Земляные перемычки 12, соединяющие земляные плоскости 11 экранируемых функциональных зон 9 между собой и с точкой 13 подвода потенциала «Земля» на многослойной печатной плате 1, проходят через соответствующие разрывы 14 в экранирующих печатных проводниках 5 барьерных экранов 7. Конструктивные элементы 10 межслойных соединений и элементы барьерного экрана 15 выполнены в виде металлизированного паза 16 межслойных соединений, проходящего вдоль печатного экранирующего барьера 17, где одна сторона 18 (фиг.2) металлизированного паза 16 относится к одной экранируемой зоне 19, а другая сторона 20 металлизированного паза - к другой экранируемой зоне 2 (фиг.1). Место перехода от одной стороны металлизированного паза 16 к другой стороне 20 в толщине платы 1 изолировано, изолированы и барьерные 7 экраны между двумя экранирующими зонами 9 в местах перехода от одной стороны металлизированного паза 16 к другой. Барьерные экраны 7 связаны с точкой 13 подвода «Земля» каждый своей собственной многожильной проволокой 22 с серебросодержащим покрытием, проходящей сквозь ферритовое кольцо 36, для ослабления и подавления электромагнитных помех. Через металлизированный паз 16, расположенный вдоль печатного экранирующего 7 барьера, проходят печатные платы 1, электрически соединяющие смежные платы 24 (фиг.11) и/или соединяющие смежные платы 24 с платой 1 (фиг.1) с внутриплатной экранировкой. Первый проводящий слой 25 (фиг.1), второй проводящий слой 26 (фиг.2), третий проводящий слой 27 (фиг.3), четвертый проводящий слой 28 (фиг.4), пятый проводящий слой 29 (фиг.5), шестой проводящий слой 30 (фиг.6), седьмой проводящий слой 31 (фиг.7), восьмой проводящий слой 32 (фиг.8), девятый проводящий слой 33 (фиг.9), десятый проводящий слой 34 (фиг.10) отделены друг от друга изолирующими слоями.

Сборка радиоэлектронного блока с внутриплатной экранировкой заключается в том, что осуществляют набор плоских параллельных наружных 2 (фиг.1) и внутренних 3 (фиг.2) проводящих слоев 4 (фиг.1) и соединяют их между собой в пакет, например, склеиванием, с обеспечением электрических соединений между проводящими слоями 4. В наружных 2 и внутренних 3 (фиг.2) проводящих слоях 4 (фиг.1) предварительно осуществляют формирование печатных проводников 5 на каждом проводящем слое 4, сгруппировав по экранируемым зонам с помощью барьерных 7 и плоскостных 8 (фиг.3) экранов функциональные зоны 9 (фиг.1). Барьерные экраны 7 соединяют соответствующими конструктивными элементами 10 межслойных соединений экранирующими печатными проводниками 5, которые выполняют в наружных 2 и внутренних 3 (фиг.2) проводящих слоях 4 (фиг.1) друг под другом с разрывами 14 (фиг.3) для печатных проводников 5, пересекающих барьерные экраны 7 (фиг.1). Плоскостные экраны 8 (фиг.3) образуют земляными плоскостями 11 (фиг.3), служащие проводниками питания потенциала «Земля» для электрорадиоэлементов 6 (фиг.1) экранируемых функциональных зон 9, при этом указанные земляные плоскости 11 (фиг.3) располагают в одном внутреннем 3 (фиг.2) проводящем слое 4 (фиг.1) и соединяют между собой земляными перемычками 12 (фиг.3), и подключают к точке 13 (фиг.1) подвода потенциала «Земля» на многослойной печатной плате 1. Каждую экранируемую функциональную зону 9 (фиг.2) формируют из собственного барьерного экрана 7 и располагают по ее периметру. Собственную земляную плоскость 11 (фиг.3), служащую ее плоскостным экраном 8, располагают внутри зоны 9 (фиг.1), которая охвачена барьерным экраном 7. Земляные плоскости 11 (фиг.3) и барьерные экраны 7 (фиг.1) в экранируемых функциональных зонах 9 конструктивно не связывают друг с другом. Земляные перемычки 12 (фиг.3), соединяющие земляные плоскости 11 экранируемых функциональных зон 9 (фиг.1) между собой и с точкой 13 подвода потенциала «Земля» на многослойной печатной плате 1, формируют через соответствующие разрывы 14 (фиг.3) в экранирующих печатных проводниках 5 (фиг.1) барьерных экранов 7. Конструктивные элементы 10 межслойных соединений и элементы барьерного экрана 7 выполняют в виде металлизированного паза 16 (фиг.3) межслойных соединений, проходящего вдоль печатного экранирующего барьера 17. Одна сторона 18 металлизированного паза 16 относится к одной 19 экранируемой зоне, а другая сторона 20 металлизированного паза 16 - к другой экранируемой зоне, при этом по толщине платы 1 изолируют место перехода 35 от одной 18 стороны металлизированного паза 16 к другой стороне 20 металлизированного паза, например, фрезеровкой паза изолируют место перехода 35 от одной стороны 18 (фиг.1) к другой стороне 20. Барьерные экраны 7 между двумя экранирующими зонами 9 в местах перехода 35 от одной (фиг.1) стороны 18 металлизированного паза 16 к другой стороне 20 при фрезеровании исчезают. Барьерные экраны 7 связывают с точкой 13 подвода «Земля» каждый своей собственной проволокой 22 с серебросодержащим покрытием, при этом проволоку пропускают сквозь ферритовое кольцо 36. В металлизированный паз 16, проходящий вдоль печатного экранирующего барьера 17, устанавливают печатные платы 1 и электрически соединяют смежные платы 24 (фиг.11) и/или соединяют смежные платы 24 с платой 1 (фиг.1) с внутриплатной экранировкой.

Вышеизложенное конструктивное решение позволяет, во-первых, обеспечить высокую эффективность защиты радиоэлектронного блока от воздействия электромагнитных помех за счет внутриплатной экранировки с использованием проводящего рисунка в форме металлизованного паза, во-вторых, уменьшить его массогабаритные характеристики и, в-третьих, повысить его воспроизводимость благодаря улучшению технологии изготовления.

Таким образом, из вышеизложенного следует, что заявляемое изобретение решает поставленную техническую задачу и может быть использовано в промышленных разработках.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при конструировании радиоэлектронных блоков. Технический результат - повышение эффективности защиты радиоэлектронного блока от воздействия электромагнитных помех, снижение его массогабаритных характеристик, упрощение технологии изготовления и обеспечение высокой воспроизводимости радиоэлектронного блока. Достигается тем, что радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой, содержащий многослойную печатную плату с наружными и внутренними проводящими слоями, несущую печатные проводники и электрорадиоэлементы, сгруппированные по экранируемым с помощью барьерных и плоскостных экранов функциональным зонам, причем барьерные экраны образованы соединенными соответствующими конструктивными элементами межслойных соединений экранирующими печатными проводниками, выполненными в наружных и внутренних проводящих слоях друг под другом с разрывами для печатных проводников, пересекающих барьерные экраны, а плоскостные экраны образованы земляными плоскостями, служащими проводниками питания потенциала «Земля» для электрорадиоэлементов экранируемых функциональных зон, при этом указанные земляные плоскости, расположенные в одном внутреннем проводящем слое соединены между собой земляными перемычками и подключены к точке подвода потенциала «Земля» на многослойной печатной плате, причем каждая экранируемая функциональная зона имеет собственный барьерный экран, расположенный по ее периметру, и собственную земляную плоскость, служащую ее плоскостным экраном, расположенную внутри зоны, охваченной барьерным экраном, при этом земляные плоскости и барьерные экраны в экранируемых функциональных зонах конструктивно не связаны друг с другом, причем конструктивные элементы межслойных соединений и элементы барьерного экрана выполнены в виде металлизированного паза межслойных соединений, проходящего вдоль печатного экранирующего барьера с установленными в нем печатными платами, электрически соединяющими смежные платы и/или соединяющими смежные платы с платой с внутриплатной экранировкой, где одна сторона металлизированного паза относится к одной экранируемой зоне, а другая сторона металлизированного паза - к другой экранируемой зоне, при этом место перехода от одной стороны металлизированного паза к другой стороне металлизированного паза изолировано по толщине платы, изолированы и барьерные экраны между двумя экранирующими зонами в местах перехода от одной стороны металлизированного паза к другой стороне, причем барьерные экраны связаны с точкой подвода «Земля» каждый своей собственной проволокой с серебросодержащим покрытием, проходящей сквозь ферритовое кольцо. 11 ил.

Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой, содержащий многослойную печатную плату с наружными и внутренними проводящими слоями, несущую печатные проводники и электрорадиоэлементы, сгруппированные по экранируемым с помощью барьерных и плоскостных экранов функциональным зонам, причем барьерные экраны образованы соединенными соответствующими конструктивными элементами межслойных соединений экранирующими печатными проводниками, выполненными в наружных и внутренних проводящих слоях друг под другом с разрывами для печатных проводников, пересекающих барьерные экраны, а плоскостные экраны образованы земляными плоскостями, служащими проводниками питания потенциала «Земля» для электрорадиоэлементов экранируемых функциональных зон, при этом указанные земляные плоскости, расположенные в одном внутреннем проводящем слое, соединены между собой земляными перемычками и подключены к точке подвода потенциала «Земля» на многослойной печатной плате, причем каждая экранируемая функциональная зона имеет собственный барьерный экран, расположенный по ее периметру, и собственную земляную плоскость, служащую ее плоскостным экраном, расположенную внутри зоны, охваченной барьерным экраном, при этом земляные плоскости и барьерные экраны в экранируемых функциональных зонах конструктивно не связаны друг с другом, отличающийся тем, что конструктивные элементы межслойных соединений и элементы барьерного экрана выполнены в виде металлизированного паза межслойных соединений, проходящего вдоль печатного экранирующего барьера с установленными в нем печатными платами, электрически соединяющими смежные платы и/или соединяющими смежные платы с платой с внутриплатной экранировкой, где одна сторона металлизированного паза относится к одной экранируемой зоне, а другая сторона металлизированного паза - к другой экранируемой зоне, при этом место перехода от одной стороны металлизированного паза к другой стороне металлизированного паза изолировано по толщине платы, изолированы и барьерные экраны между двумя экранирующими зонами в местах перехода от одной стороны металлизированного паза к другой стороне, причем барьерные экраны связаны с точкой подвода «Земля» каждый своей собственной проволокой с серебросодержащим покрытием, проходящей сквозь ферритовое кольцо.