РАДИОЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК H05K1/00 H05K5/06 H05K7/14 

Изобретение относится к области радиоэлектроники, а именно к радиоэлектронным блокам пакетного типа, в которых металлические рамки электронных модулей являются частью корпуса радиоэлектронного блока, и может быть использовано при изготовлении радиоэлектронной аппаратуры, реализуемой на основе однотипных электронных модулей, например аппаратуры систем связи, вычислительных систем и т.п.

Из современного уровня техники известен радиоэлектронный блок пакетного типа, состоящий из печатных узлов (печатных плат) со всеми электрически и механически подсоединенными к ним навесными элементами и всеми выполненными операциями обработки: пайки, отмывки, маркировки, покрытия и т.п. (П.П.Гелль, Н.К.Иванов-Есипович. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры. - Л.: Энергоатомиздат, 1984, с.115) с односторонним размещением электрорадиоэлементов (ЭРЭ) на лицевых поверхностях, при этом печатные узлы тыльными сторонами закреплены на металлических пластинах и рамках, соединенных по периметру винтами (патент РФ №2135298 C1, H05K 7/02, опубл. 27.06.1999 г.).

Способ изготовления такого радиоэлектронного блока включает изготовление печатных узлов с односторонним размещением ЭРЭ, жесткое соединение печатных узлов тыльной стороной с металлическими пластинами посредством клея, установку печатных узлов с металлическими пластинами на рамки, сборку рамок в пакет и стягивание пакета винтами (патент РФ №2135298 C1, H05K 7/02, опубл. 27.06.1999 г.).

Недостатком такого радиоэлектронного блока и способа его изготовления является низкая надежность вследствие негерметичности блока.

Недостатками такого радиоэлектронного блока являются также его большие масса и габариты из-за использования в нем печатных узлов с односторонним расположением ЭРЭ, а также металлических пластин, соединенных с тыльными сторонами печатных узлов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому радиоэлектронному блоку является радиоэлектронный блок, содержащий корпус, состоящий из металлических рамок Г- и Т-образных профилей, на торцах которых по периметру расположены пазы и выступы, при этом в пазах размещены эластичные уплотнительные прокладки, а также двух стенок, соединенных с рамками в пакет посредством винтов или шпилек.

Радиоэлектронный блок содержит также снабженные разъемными соединителями печатные узлы с односторонним расположением ЭРЭ, закрепленные тыльными сторонами на металлических пластинах и упомянутых рамках (патент РФ №2231236 C1, H05K 1/00, Н05К 7/20, опубл. 20.06.2004 г.).

Наиболее близким к заявляемому способу изготовления радиоэлектронного блока является способ, включающий изготовление печатных узлов с односторонним расположением ЭРЭ, жесткое соединение печатных узлов тыльными сторонами с металлическими пластинами посредством клея, изготовление металлических рамок Г- и Т-образного профилей с пазами и выступами на торцах, размещение на торцах рамок в пазах эластичных уплотнительных прокладок, закрепление печатных узлов с металлическими пластинами на рамках Г- и Т-образного профиля, сборку рамок и двух стенок в пакет и стягивание пакета винтами или шпильками (патент РФ №2231236 C1, H05K 1/00, H05K 7/20, опубл. 20.06.2004 г.).

Недостатком известного радиоэлектронного блока и способа его изготовления является низкая надежность, так как при стягивании винтами рамок и стенок в пакет через эластичные уплотнительные прокладки происходит деформирование рамок и стенок (их изгиб), приводящее к нарушению герметичности корпуса и снижению эффективности экранирования электромагнитного поля. Недостаточная надежность известного радиоэлектронного блока определяется также использованием в нем печатных узлов с односторонним расположением ЭРЭ, что приводит к увеличению размеров печатных плат и снижению устойчивости блока к внешним механическим воздействиям - вибрации, ударам, линейному ускорению (ОСТ 107.460000.002-89. Модули электронные первого и второго уровней радиоэлектронных средств. Методы конструирования, с.44, 45).

Увеличение размеров печатных плат в результате одностороннего расположения ЭРЭ приводит также к увеличению габаритов и массы блока.

Задачей предлагаемых технических решений является повышение надежности радиоэлектронного блока.

Поставленная задача достигается тем, что в радиоэлектронном блоке, содержащем корпус, состоящий из металлических рамок, эластичных уплотнительных прокладок и двух стенок, соединенных в пакет посредством винтов или шпилек, а также печатные узлы с разъемными соединителями, закрепленные на упомянутых рамках, на торцах рамок по их внешнему и внутреннему контурам содержатся соответственно охватывающие и охватываемые ступенчатые выступы, при этом высота охватывающих ступенчатых выступов меньше высоты охватываемых, а эластичные уплотнительные прокладки расположены между торцами рамок и охватывающими ступенчатыми выступами и выполнены из герметика, например кремнийорганического.

Такое выполнение радиоэлектронного блока обеспечивает повышение его надежности за счет увеличения эффективности экранирования электромагнитного поля в результате плотного сопряжения стыковочных поверхностей рамок и стенок, образующих корпус блока, и уменьшения величины переходного электрического сопротивления между ними.

Поставленная задача достигается также тем, что охватывающие ступенчатые выступы и (или) торцы рамок выполнены с уклоном, чем достигается бездефектное заполнение зазоров герметиком, обеспечивается возможность визуального контроля качества уплотнительных прокладок из герметика и, при необходимости, их ремонт или замена без разборки блока.

Поставленная задача достигается также тем, что эластичные уплотнительные прокладки изготовлены из электропроводного герметика, например эластосила 131-55 (ТУ 6-02-1-472-86), что дополнительно улучшает эффективность экранирования и снижает величину переходного электрического сопротивления между рамками и стенками, образующими корпус блока.

Кроме того, поставленная задача достигается тем, что согласно предложенному способу изготовления радиоэлектронного блока, включающему изготовление печатных узлов, их закрепление на металлических рамках, размещение на торцах металлических рамок эластичных уплотнительных прокладок, сборку металлических рамок и двух стенок в пакет и стягивание пакета винтами или шпильками, эластичные уплотнительные прокладки размещают после стягивания пакета путем заполнения герметиком зазоров между торцами рамок и охватывающими ступенчатыми выступами, например, посредством дозирующего устройства. Это позволяет обеспечить изготовление герметичного радиоэлектронного блока с эффективным экранированием электромагнитного поля в результате плотного сопряжения стыковочных поверхностей рамок и стенок, образующих корпус радиоэлектронного блока, а также герметизации стыков герметиком.

Сущность предложения поясняется чертежами.

На фиг.1 показан общий вид радиоэлектронного блока в разрезе. Блок содержит корпус 1, образованный металлическими рамками 2, эластичными уплотнительными прокладками 3 и стенками 4, скрепленными в пакет винтами 5. На рамках 2 закреплены печатные узлы 6 с разъемными соединителями 7, а также внешние электрические соединители 8, соединенные электрически с разъемными соединителями 7 и печатным узлом 6 ленточными проводами 9 (ОСТ 4Г 0.054.316-84. Монтаж ленточных проводов в соединители и на печатные платы).

На фиг.1 а, б, в, г показаны фрагменты различных вариантов исполнения охватывающего ступенчатого выступа 10 и торца рамки 12 (при неизменной форме охватываемого ступенчатого выступа 11), которые не только обеспечивают плотное сопряжение стыковочных поверхностей, но и упрощают заполнение зазоров герметиком. На фиг.1а охватывающий ступенчатый выступ 10 и торец рамки 12 выполнены без уклона; на фиг.1б - торец рамки 12 выполнен с уклоном; на фиг.1в охватывающий ступенчатый выступ 10 выполнен с уклоном; на фиг.1г с уклоном выполнены и охватывающий ступенчатый выступ 10, и торец рамки 12. Наличие уклонов на охватывающих ступенчатых выступах и (или) торцах рамок способствует бездефектному заполнению зазоров герметиком, обеспечивает возможность визуального контроля качества уплотнительных прокладок из герметика и, при необходимости, их ремонт или замену без разборки блока.

На фиг.2 показан электронный модуль, являющийся типовым элементом конструкции предложенного радиоэлектронного блока, содержащий металлическую рамку 2 с охватывающими 10 и охватываемыми 11 ступенчатыми выступами и торцом 12, на которой посредством резьбовых втулок 13 закреплен печатный узел 6, состоящий из печатной платы 14 с разъемными соединителями 7 и ЭРЭ 15, расположенными на обеих сторонах платы 14; в верхней части рамки 2 закреплены внешние электрические соединители 8, электрически соединенные с разъемными соединителями 7 и печатным узлом 6 посредством ленточных проводов 9.

Таким образом, техническим результатом предложения является повышение надежности радиоэлектронного блока в результате улучшения эффективности экранирования электромагнитного поля и герметичности корпуса, а также уменьшения величины переходного электрического сопротивления между рамками и стенками, образующими корпус блока, за счет плотного сопряжения стыковочных поверхностей рамок и стенок и герметизации стыков.

Кроме того, в предложенном радиоэлектронном блоке, в отличие от известных радиоэлектронных блоков пакетного типа, не требуется применения печатных узлов с односторонним размещением ЭРЭ. Поэтому в результате использования в предлагаемом устройстве печатных узлов с двухсторонним размещением ЭРЭ достигается уменьшение габаритов и массы радиоэлектронного блока, а также дополнительное повышение его надежности за счет увеличения устойчивости печатных узлов к внешним механическим воздействиям при уменьшении размеров их печатных плат (ОСТ 107. 460000.002-89. Модули электронные первого и второго уровней радиоэлектронных средств. Методы конструирования. С.44, 45).

Пример конкретной реализации способа.

На стеклоэпоксидные печатные платы 14 известными методами (Мэнгин Ч.-Г., Маклелланд С. Технология поверхностного монтажа. Будущее технологии сборки в электронике. Перевод с англ., М.: Мир, 1990) устанавливают и монтируют ЭРЭ 15 и разъемные соединители 7 типа DOD-C-55302 OPL D Connectors фирмы Hypertronics Corporation и выполняют все необходимые операции (пайку, отмывку, формирование влагозащитного покрытия, маркировку), получая в результате печатные узлы 6. Затем на металлических рамках 2 закрепляют внешние электрические соединители 8 типа Н6 signifies Aring 600 series, а также, посредством резьбовых втулок 13, печатные узлы 6, после чего ленточными проводами 9 выполняют (в соответствии с ОСТ 4Г 0.054.316-84) электрические соединения хвостовиков контактов соединителей 7 и 8, получая в результате электронный модуль (фиг.2).

Затем производят сборку модулей в пакет с двумя стенками 4, устанавливают технологически (не затягивая) винты 5, при этом в результате сочленения соединителей 7 получают необходимые электрические соединения между электронными модулями. Затем полученный радиоэлектронный блок через соединители 8 подключают к внешней электрической схеме, проводят контроль его функционирования, регулировку (при необходимости) и технологическую тренировку, после чего винты 5 затягивают. После этого осуществляют герметизацию блока путем заполнения электропроводным эластосилом 131-55 зазоров между торцами рамок 12 и охватывающими ступенчатыми выступами 10, а также между головками винтов 5 и стенкой 4. Заполнение осуществляют путем дозированного нанесения эластосила посредством пневмодозатора Д4, снабженного колбой-шприцом объемом 600 мл и набором игл с отверстиями диаметром 0,37; 0,84 и 1,37 мм (производство НПП «КВП Радуга», г.Москва).

Наличие отличительных признаков в заявленном устройстве, а именно:

- на торцах рамок по их внешнему и внутреннему контурам содержатся соответственно охватывающие и охватываемые ступенчатые выступы,

- высота охватывающих ступенчатых выступов меньше высоты охватываемых,

- эластичные уплотнительные прокладки расположены между торцами рамок и охватывающими ступенчатыми выступами,

- эластичные уплотнительные прокладки выполнены из герметика, например кремнийорганического,

- охватывающие ступенчатые выступы и (или) торцы рамок выполнены с уклоном,

- эластичные уплотнительные прокладки выполнены из электропроводного герметика, например эластосила 131-55,

свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию патентоспособности «новизна».

Наличие в заявленном способе изготовления радиоэлектронного блока отличительных признаков, а именно:

- уплотнительные прокладки размещают после стягивания пакета,

- уплотнительные прокладки размещают путем заполнения герметиком зазоров между торцами рамок и охватывающими ступенчатыми выступами, например, посредством дозирующего устройства,

свидетельствует о соответствии заявленного способа критерию «новизна».

Вместе с тем, эти отличительные признаки обеспечивают достижение технического результата - повышение надежности радиоэлектронного блока за счет увеличения эффективности экранирования электромагнитного поля, улучшения герметичности корпуса и снижения величины переходного электрического сопротивления между образующими корпус деталями (рамками и стенками). Отсюда можно сделать вывод, что предложенное устройство и способ его изготовления соответствуют изобретательскому уровню и не вытекают непосредственно из современного уровня науки и техники.

Предлагаемый радиоэлектронный блок имеет широкий потребительский спрос и промышленное применение, так как объем выпуска и использования радиоэлектронных блоков, к которым предъявляются повышенные требования по надежности функционирования, растет, например, для аппаратуры систем связи, вычислительных систем, бортовой радиоэлектронной аппаратуры.

Предложенное изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано при изготовлении радиоэлектронных блоков пакетного типа. Технический результат - повышение надежности радиоэлектронного блока. Достигается тем, что радиоэлектронный блок содержит корпус, состоящий из металлических рамок, эластичных уплотнительных прокладок и двух стенок, соединенных в пакет, а также печатные узлы с разъемными соединителями, закрепленные на упомянутых рамках. На торцах рамок по их внешнему и внутреннему контурам содержатся соответственно охватывающие и охватываемые ступенчатые выступы, причем высота охватывающих ступенчатых выступов меньше высоты охватываемых, а эластичные уплотнительные прокладки расположены между торцами рамок и охватывающими ступенчатыми выступами и выполнены из герметика. Способ изготовления радиоэлектронного блока включает изготовление печатных узлов, их закрепление на металлических рамках, размещение эластичных уплотнительных прокладок на торцах рамок, сборку рамок с двумя стенками в пакет и стягивание пакета винтами, при этом эластичные уплотнительные прокладки размещают после стягивания пакета путем заполнения герметиком зазоров между торцами рамок и охватывающими ступенчатыми выступами. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Радиоэлектронный блок, содержащий корпус, состоящий из металлических рамок, эластичных уплотнительных прокладок и двух стенок, соединенных в пакет посредством винтов или шпилек, а также печатные узлы с разъемными соединителями, закрепленные на вышеупомянутых рамках, отличающийся тем, что на торцах рамок по их внешнему и внутреннему контурам содержатся соответственно охватывающие и охватываемые ступенчатые выступы, при этом высота охватывающих выступов меньше высоты охватываемых, а эластичные уплотнительные прокладки расположены между торцами рамок и охватывающими ступенчатыми выступами и выполнены из герметика, например кремнийорганического.

2. Радиоэлектронный блок по п.1, отличающийся тем, что охватывающие ступенчатые выступы и (или) торцы рамок выполнены с уклоном.

3. Радиоэлектронный блок по п.1 или 2, отличающийся тем, что эластичные уплотнительные прокладки выполнены из электропроводного герметика, например эластосила 131-55.

4. Способ изготовления радиоэлектронного блока, включающий изготовление печатных узлов, их закрепление на металлических рамках, размещение эластичных уплотнительных прокладок на торцах металлических рамок, сборку металлических рамок и двух стенок в пакет и стягивание пакета винтами или шпильками, отличающийся тем, что эластичные уплотнительные прокладки размещают после стягивания пакета путем заполнения герметиком зазоров между торцами рамок и охватывающими ступенчатыми выступами, например, посредством дозирующего устройства.