СПОСОБ ЭКРАНИРОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОННОМ МОДУЛЕ Российский патент 2016 года по МПК H05K9/00 H01L23/60 

Изобретение относится к радиоэлектронике, а именно к способам защиты в электронном модуле от паразитных излучений в диапазоне частот от единиц герц до десятков гигагерц. Это изобретение может быть использовано для решения задачи защиты (экранирования) узлов модуля от помех и побочных излучений.

Защита от помех может осуществляться в соответствии с патентом РФ №2172080. Здесь "для питания радиоэлектронного блока используется один внешний источник питания. Радиоэлектронный блок содержит многослойную печатную плату с числом проводящих слоев N≥6, в которой на наружных первом и N-м проводящих слоях размещены печатные проводники, контактные площадки и электрорадиоэлементы, сгруппированные по M зонам. Первая из M зон - зона функционального размещения аналоговых электрорадиоэлементов, последующие М-1 зоны - зоны функционального размещения цифровых электрорадиоэлементов. Земляные плоскости первой зоны расположены в двух внутренних проводящих слоях - втором и (N-1)-m, соседствующих с наружными первым и N-м проводящими слоями. Земляные плоскости третьей и последующих зон расположены в одном из внутренних проводящих слоев, соседствующем с первым или N-м наружным проводящим слоем. Земляные плоскости третьей и последующих зон связаны по печати друг с другом и расположенной в этом же проводящем слое земляной плоскостью первой зоны. Между вторым и (N-1)-m проводящими слоями в i-м проводящем слое располагаются проводники питания первой зоны, а в j-м проводящем слое, где j≠i, располагаются плоскости цифрового питания третьей и последующих зон. Электрические связи между зонами осуществляются посредством печатных проводников, расположенных преимущественно на наружном проводящем слое, соседствующем с внутренним проводящим слоем, в котором расположены земляные плоскости всех зон. Межслойные соединения печатных проводников осуществляются посредством металлизированных отверстий межслойных соединений".

Недостаток - все микросхемы или кристаллы находятся на верхнем слое платы и остаются открытыми для помех. Поэтому требуется дополнительное экранирование.

Защита от помех может осуществляться также в соответствии с патентом РФ №2287919. Изобретение "может быть использовано при конструировании модулей приемников сигналов спутниковых радионавигационных систем (СРНС).

<…>

Сущность изобретения заключается в следующем. Модуль приемника сигналов СРНС содержит многослойную печатную плату с N проводящими слоями и переходными отверстиями, посредством которых осуществляются межслойные электрические соединения, несущую печатные проводники и электрорадиоэлементы электрической схемы, предназначенной для приема и обработки сигналов СРНС, высокочастотный соединитель, предназначенный для подвода к многослойной печатной плате сигналов СРНС, и низкочастотный соединитель, предназначенный для подвода к многослойной печатной плате напряжения питания и управляющих сигналов и отвода от нее обработанных сигналов. При этом печатные проводники и электрорадиоэлементы сгруппированы по зонам аналоговой и цифровой обработки сигналов, экранируемым с помощью барьерных и плоскостных экранов, причем барьерные экраны образованы соединенными соответствующими переходными отверстиями экранирующими печатными проводниками, выполненными в проводящих слоях друг под другом, а плоскостные экраны образованы земляными плоскостями, служащими проводниками питания потенциала "Земля" для электрорадиоэлементов соответствующих зон. При этом земляная плоскость зоны цифровой обработки сигналов электрически соединена с выводом "Земля" низкочастотного соединителя, а вывод "Питание" низкочастотного соединителя электрически соединен с входным выводом входного фильтра питания, расположенного в зоне цифровой обработки сигналов. В отличие от прототипа зона аналоговой обработки сигналов занимает проводящие слои с первого по n-й, а зона цифровой обработки сигналов располагается под зоной аналоговой обработки сигналов и занимает проводящие слои с (n+1)-го по N-й, где n≥5, N-n>5, причем межслойные электрические соединения в каждой из этих зон осуществляются с помощью глухих переходных отверстий, а межслойные электрические соединения между этими зонами осуществляются с помощью сквозных переходных отверстий. При этом в n-м проводящем слое располагается первая дополнительная экранирующая плоскость, соединенная соответствующими глухими переходными отверстиями с экранирующими печатными проводниками барьерного экрана зоны аналоговой обработки сигналов, расположенными по периметру этой зоны в проводящих слоях с первого по (n-1)-й, а в (n+1)-м проводящем слое располагается вторая дополнительная экранирующая плоскость, соединенная соответствующими глухими переходными отверстиями с экранирующими печатными проводниками барьерного экрана зоны цифровой обработки сигналов, расположенными по периметру данной зоны в проводящих слоях с (n+2)-го по N-й. При этом земляные плоскости зон аналоговой и цифровой обработки сигналов, располагающиеся соответственно в i-м проводящем слое между первым и n-м проводящими слоями и в k-м проводящем слое между (n+1)-м и N-м проводящими слоями, соединены друг с другом и с обеими дополнительными экранирующими плоскостями с помощью соответствующего сквозного переходного отверстия. Выходной вывод входного фильтра питания электрически соединен с входным выводом расположенного в N-м проводящем слое в зоне цифровой обработки сигналов формирователя напряжения цифрового питания, выходной вывод которого электрически соединен с плоскостью цифрового питания, расположенной в m-м проводящем слое между (n+1)-м и N-м проводящими слоями, где m≠k. Кроме того, выходной вывод входного фильтра питания электрически соединен с входным выводом расположенного в первом проводящем слое в зоне аналоговой обработки сигналов формирователя напряжения аналогового питания, выходной вывод которого электрически соединен с общей точкой проводников аналогового питания, расположенных в j-м проводящем слое между первым и n-м проводящими слоями, где j≠i".

Недостаток тот же - все микросхемы или кристаллы находятся на верхнем слое платы и остаются открытыми для помех. И здесь требуется корпусирование узлов изделия для экранирования и уменьшения взаимного влияния.

Отмеченный выше недостаток устраняется использованием клетки Фарадея. Для ее реализации выполняют следующие операции (пример создания экранированного узла электронного модуля иллюстрируется фиг. 1 и 2).

1. В многослойной печатной плате готовят углубление, на дно которого устанавливают активные (кристаллы) и пассивные элементы (конденсаторы, индуктивности, резисторы) 10, подлежащие экранированию (1 - диэлектрическая подложка, 2 - нанесенный на нее проводящий слой, 4, 6, 8 - слои печатных проводников, 3, 5, 7 - диэлектрические слои).

2. По периметру углубления создают переходные отверстия под вертикальные напыленные проводники 11, отстоящие друг от друга на расстояния намного меньшие длин волн паразитных излучений (примерно в 20 раз) (фиг. 2). Вертикальными проводниками 11 соединяют необходимые проводники в слоях 4, 6, 8 со слоем 2 (фиг. 1). Благодаря тому что вертикальные проводники 11 имеют зазоры между собой, возможно провести между ними печатные проводники к элементам в углублении.

3. Заземляют слой 2. Элементы в углублении, требующие заземления, соединяют со слоем 2.

4. В углублении соединяют активные и пассивные элементы 10 с проводниками 4 с помощью микросварки 12 (фиг. 1, 2).

5. Проводники 8, 11 с помощью токопроводящего клея соединяют с крышкой из токопроводящей резины 13 (фиг. 1).

На фиг. 1 и 2 9 - активные и пассивные элементы вне зоны экранирования.

Технический результат изобретения - полное экранирование узлов электронного модуля на многослойной печатной плате от внешних паразитных излучений в диапазоне частот от единиц герц до десятков гигагерц.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для решения задачи экранирования узлов модуля от помех и побочных излучений. Технический результат - полное экранирование узлов электронного модуля на многослойной печатной плате от внешних паразитных излучений в диапазоне частот от единиц герц до десятков гигагерц. Достигается тем, что в многослойной печатной плате готовят углубление, на дно которого устанавливают активные (кристаллы) и пассивные элементы (конденсаторы, индуктивности, резисторы), подлежащие экранированию. По периметру углубления создают переходные отверстия под вертикальные напыленные проводники, отстоящие друг от друга на расстояния намного меньшие длин волн паразитных излучений, вертикальными проводниками соединяют необходимые проводники в слоях печатных проводников с проводящим слоем на диэлектрической подложке либо с проводящей подложкой. Проводящий слой или проводящую подложку заземляют, с проводящим слоем или проводящей подложкой соединяют элементы в углублении, требующие заземления. В углублении соединяют активные и пассивные элементы с проводниками с помощью микросварки, наконец, проводники с помощью токопроводящего клея соединяют с крышкой из токопроводящей резины. 2 ил.

Способ экранирования в электронном модуле, заключающийся в том, что в многослойной печатной плате готовят углубление, на дно которого устанавливают активные (кристаллы) и пассивные элементы (конденсаторы, индуктивности, резисторы), подлежащие экранированию, по периметру углубления создают переходные отверстия под вертикальные напыленные проводники, отстоящие друг от друга на расстояния намного меньшие длин волн паразитных излучений, вертикальными проводниками соединяют необходимые проводники в слоях печатных проводников с проводящим слоем на диэлектрической подложке либо с проводящей подложкой; проводящий слой или проводящую подложку заземляют, с проводящим слоем или проводящей подложкой соединяют элементы в углублении, требующие заземления; в углублении соединяют активные и пассивные элементы с проводниками с помощью микросварки, наконец, проводники с помощью токопроводящего клея соединяют с крышкой из токопроводящей резины.