Радиоэлектронный блок

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в блоках радиоэлектронной аппаратуры для решения задачи отвода тепла от размещенного на печатной плате теплонагруженного радиоэлектронного компонента с планарными выводами и для защиты экранированной схемы. Технический результат - повышение эффективности и надежности охлаждения, защита от электромагнитных помех, упрощение сборки с возможностью ее автоматизации и разборки теплонагруженного радиоэлектронного компонента. Достигается тем, что радиоэлектронный блок, содержащий теплопроводный корпус, печатную плату с установленным на ней теплонагруженным радиоэлектронным компонентом с планарными выводами, корпус которого снабжен теплоотводящим основанием, соединенным с теплопроводным корпусом с обеспечением теплового контакта между ними. Планарные выводы радиоэлектронного компонента отогнуты Z-образно в сторону теплоотводящего основания его корпуса и спаяны со стороны установки радиоэлектронного компонента на контактных площадках платы. При этом теплопроводный корпус выполнен с электропроводящим покрытием, где, по меньшей мере, одна из его сторон выполнена в виде одного или нескольких вогнутых внутрь корпуса элементов чашеобразной многоуровневой формы и(или) многоступенчатого П-образного профиля, где длина профиля, в свою очередь, образует, по меньшей мере, один многоступенчатый П-образный профиль, где первый уровень расположен в сквозных окнах платы до контакта с теплоотводящим основанием корпуса радиоэлектронного компонента, второй уровень - до контактной площадки теплообмена с обеспечением теплового контакта и тепловой проводимости от планарных выводов, третий уровень расположен до электрического контакта с контуром заземления платы, а следующие, аналогичные три уровня, размещены в сквозных окнах первой платы до теплоотводящего основания радиоэлектронного компонента на второй плате, и аналогичным образом сквозь окна каждой поэтажно расположенной n-ой платы. 6 ил.

 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в блоках радиоэлектронной аппаратуры для решения задач отвода тепла от размещенного на печатной плате теплонагруженного радиоэлектронного компонента с планарными выводами, защиты экранированной схемы, упрощения сборки с возможностью ее автоматизации и разборки теплонагруженного радиоэлектронного компонента.

Известен радиоэлектронный блок (Патент GB 2270207, Н05К 7/20, опубл. 03.02.1994), состоящий из двух составных частей, изготовленных из теплопроводного материала, где во внутреннем объеме, между двумя составными частями, расположена плата с теплонагруженными компонентами, непосредственно примыкающими к внутренней стенке корпуса через заливочную теплопроводящую массу.

Однако указанная конструкция радиоэлектронного блока не позволяет отводить тепло с поэтажно расположенных плат, также не предусмотрен отвод тепла с выводов теплонагруженных радиоэлектронных компонентов. Не сформирован единый контур заземления корпуса с платой.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является радиоэлектронный блок (Патент РФ №2105441 С1, Н05К 7/20, опубл. 20.02.98, Бюл. №5), который содержит теплопроводный корпус, закрепленную в корпусе блока печатную плату с установленным на ней теплонагруженным радиоэлектронным компонентом с планарными выводами, корпус которого снабжен теплоотводящим основанием. Выводы радиоэлектронного компонента отогнуты под прямым углом в сторону, противоположную теплоотводящему основанию его корпуса, размещены в сквозных отверстиях печатной платы и спаяны на его контактных площадках со стороны, противоположной стороне установки радиоэлектронного компонента. Теплоотводящее основание корпуса радиоэлектронного компонента скреплено с корпусом блока с обеспечением теплового контакта между ними, при этом между печатной платой и корпусом блока установлены крепежные втулки, а в печатной плате выполнены смотровое и технологические окна, обращенные соответственно к лицевой поверхности корпуса радиоэлектронного компонента и точкам крепления теплоотводящего основания его корпуса к корпусу блока. Для электрической изоляции теплоотводящего основания корпуса радиоэлектронного компонента от корпуса радиоэлектронного блока между корпусом блока и теплопроводящим основанием радиоэлектронного компонента установлена диэлектрическая теплопроводящая прокладка из слюды.

Недостатками прототипа является то, что в нем не предусмотрен теплоотвод с последующих поэтажных плат после первой платы, а также с планарных выводов, применение диэлектрической прокладки из слюды не обеспечивает эффективный и надежный тепловой контакт ввиду неровного прилегания слюды к теплопроводному корпусу, не сформирован единый контур заземления корпуса блока с платами для защиты от электромагнитных помех, выводы радиоэлектронного компонента отогнуты и припаяны не по рекомендации стандартов, а через отверстие, что усложняет его сборку-разборку и не позволяет осуществить автоматизированную сборку.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и надежности охлаждения, защита от электромагнитных помех путем формирования единого контура заземления корпуса блока с каждой поэтажной платой, упрощения сборки с возможностью ее автоматизации и разборки теплонагруженного радиоэлектронного компонента.

Технический результат достигается тем, что радиоэлектронный блок, содержащий теплопроводный корпус, печатную плату, закрепленную в теплопроводном корпусе крепежными элементами и втулками, с установленным на ней теплонагруженным радиоэлектронным компонентом с планарными выводами, корпус которого снабжен теплоотводящим основанием с отверстиями, соединенный крепежными элементами с теплопроводным корпусом с обеспечением теплового контакта между ними, а в плате выполнены сквозные окна, планарные выводы радиоэлектронного компонента отогнуты Z-образно в сторону теплоотводящего основания его корпуса и спаяны со стороны установки радиоэлектронного компонента на контактных площадках платы, над переходными металлизированными отверстиями, соединенными с внешней стороны платы с контактными площадками теплообмена, напротив планарных выводов, при этом теплоотводящее основание радиоэлектронного компонента расположено над окном платы, а теплопроводный корпус выполнен с электропроводящим покрытием, где, по меньшей мере, одна из его сторон выполнена в виде одного или нескольких вогнутых внутрь корпуса элементов чашеобразной многоуровневой формы и(или) многоступенчатого П-образного профиля, где длина профиля, в свою очередь, образует, по меньшей мере, один многоступенчатый П-образный профиль, где первый уровень расположен в сквозных окнах платы до контакта с теплоотводящим основанием корпуса радиоэлектронного компонента, второй уровень - до контактной площадки теплообмена с обеспечением теплового контакта и тепловой проводимости от планарных выводов, при этом тепловые контакты первого и второго уровня электрически изолированы теплопроводящей пружинящей массой, третий уровень расположен до электрического контакта с контуром заземления платы посредством контактных площадок с пружинящей электропроводящей массой электрического соединителя с фиксацией электропроводящим крепежным элементом, а следующие аналогичные три уровня, размещены в сквозных окнах первой платы до теплоотводящего основания радиоэлектронного компонента на второй плате, и аналогичным образом сквозь окна каждой поэтажно расположенной n-ой платы.

Сущность изобретения заключается в том, что в отличие от прототипа, где поверхности корпуса радиоэлектронного блока выполнены плоскими, электрически изолированными от платы, не имеющими защиты от электромагнитных помех, в предложенном радиоэлектронном блоке теплопроводный корпус выполнен с электропроводящим покрытием, где, по меньшей мере, одна из его сторон выполнена в виде одного или нескольких вогнутых внутрь корпуса элементов чашеобразной многоуровневой формы и(или) многоступенчатого П-образного профиля, где длина профиля, в свою очередь, образует, по меньшей мере, один многоступенчатый П-образный профиль. Это позволяет в полном объеме организовать эффективный отвод тепла с каждой поэтажно расположенной n-ой платы, сформировать единый контур заземления теплопроводного корпуса от каждой поэтажно расположенной n-ой платы посредством контактных площадок, с пружинящей электропроводящей массой электрического соединителя и фиксацией электропроводящим крепежным элементом, что способствует эффективному устранению паразитных контуров радиоэлектронного блока.

В отличие от прототипа, где рассеивание тепла осуществляется плоскостью, в предложенном радиоэлектронном блоке рассеивание тепла происходит за счет наличия поверхности чашеобразной многоуровневой формы и(или) многоступенчатого П-образного профиля, где длина профиля, в свою очередь, образует, по меньшей мере, один многоступенчатый П-образный профиль, это позволяет увеличить площадь рассеивания тепла.

Спайка радиоэлектронного компонента осуществляется со стороны установки радиоэлектронного компонента с Z-образной отгибкой непосредственно на контактных площадках платы, над переходным металлизированным отверстием. При этом контактные площадки платы соединены внешней стороной с контактными площадками теплообмена, напротив планарных выводов, что позволяет организовать теплоотвод от планарных выводов. Это упрощает сборку с возможностью ее автоматизации и разборку теплонагруженного радиоэлектронного компонента за счет непосредственной спайки планарных выводов к контактным площадкам платы.

На предлагаемых чертежах представлен радиоэлектронный блок, где

фиг.1 представляет собой общий вид радиоэлектронного блока в изометрии с вогнутым внутрь корпуса элементом чашеобразной многоуровневой формы;

фиг.2 - фрагмент установки радиоэлектронного компонента в разрезе на первой плате с местным увеличенным сечением;

фиг.3 - фрагмент установки радиоэлектронного компонента в разрезе на второй плате;

фиг.4 - общий вид радиоэлектронного блока в изометрии в раскрытом состоянии с вогнутым внутрь корпуса элементом в виде многоступенчатого П-образного профиля, где длина профиля, в свою очередь, образует многоступенчатый П-образный профиль;

фиг.5 - общий вид одной из составных частей заявляемого блока в изометрии в раскрытом состоянии с вогнутым внутрь корпуса элементом в виде многоступенчатого П-образного профиля, где длина профиля, в свою очередь, образует многоступенчатый П-образный профиль;

фиг.6 - поперечный разрез радиоэлектронного блока в сборе с вогнутым внутрь корпуса элементом в виде многоступенчатого П-образного профиля, где длина профиля, в свою очередь, образует многоступенчатый П-образный профиль,

где приведены следующие обозначения:

1 - радиоэлектронный блок;

2 - теплопроводный корпус;

3 - печатная плата (n-ая плата);

4 - крепежный элемент для крепления печатной платы в теплопроводном корпусе;

5 - втулка;

6 - радиоэлектронный компонент;

7 - планарные выводы радиоэлектронного компонента;

8 - корпус радиоэлектронного компонента;

9 - теплоотводящее основание радиоэлектронного компонента;

10 - крепежные отверстия теплоотводящего основания радиоэлектронного компонента;

11 - крепежный элемент с диэлектрическими втулками для крепления теплоотводящего основания радиоэлектронного компонента с теплопроводным корпусом;

12 - тепловой контакт между теплопроводным корпусом и теплоотводящим основанием радиоэлектронного компонента;

13 - сквозные окна;

14 - отгиб Z-образный;

15 - сторона установки радиоэлектронного компонента;

16 - контактные площадки печатной платы для спайки радиоэлектронного компонента;

17 - переходные металлизированные отверстия;

18 - внешняя сторона печатной платы;

19 - контактные площадки теплообмена;

20 - чашеобразная многоуровневая форма и(или) многоступенчатый П-образный профиль, где длина профиля, в свою очередь, образует многоступенчатый П-образный профиль;

21 - электропроводящее покрытие;

22 - первый уровень;

23 - второй уровень;

24 - тепловой контакт между теплопроводным корпусом и контактной площадкой теплообмена;

25 - электроизоляционная теплопроводящая пружинящая масса;

26 - третий уровень;

27 - электрический контакт;

28 - контур заземления;

29 - контактные площадки с пружинящей электропроводящей массой;

30 - электрический соединитель;

31 - электропроводящий крепежный элемент;

32 - следующие аналогичные три уровня;

33 - первая плата;

34 - вторая плата;

35 - сторона теплопроводного корпуса;

36 - вогнутый внутрь корпуса элемент;

37 - длина профиля.

Радиоэлектронный блок 1 (фиг.1, 4) содержит теплопроводный корпус 2, поэтажно расположенные печатные платы 3 (фиг.2, 3, 4, 5, 6), закрепленные в теплопроводном корпусе 2 крепежными элементами 4 (фиг.2, 3, 5, 6) и втулками 5. На платах 3 (фиг.2, 3, 4, 5, 6) установлены теплонагруженные радиоэлектронные компоненты 6 с планарными выводами 7. Корпус 8 радиоэлектронного компонента 6 снабжен теплоотводящим основанием 9 (фиг.2, 3, 4, 5) в виде пластины с двумя крепежными отверстиями 10 (фиг.2, 3, 5). Например, таким радиоэлектронным компонентом 6 являются микросхемы типа 142ЕН3-142ЕН16 и др., реализованные в корпусах типа 4116.4-3, 4116.8-3 по ГОСТ17467-88. Теплоотводящее основание 9 радиоэлектронного компонента 6 скреплено крепежными элементами с диэлектрическими втулками 11 (фиг.2, 3, 4, 5, 6) с теплопроводным корпусом 2 с обеспечением теплового контакта 12 (фиг.2, 3, 6) между ними. При этом на печатной плате 3 (фиг.2, 3, 4, 5, 6) имеются сквозные окна 13. Планарные выводы 7 радиоэлектронного компонента 6 отогнуты Z-образно 14 (фиг.2, 3, 5) в сторону теплоотводящего основания 9 (фиг.2, 3, 4, 5) его корпуса 8 и спаяны со стороны установки радиоэлектронного компонента 15 на контактных площадках платы 16 (фиг.2, 3, 5), над переходными металлизированными отверстиями 17 (фиг.2, 3), соединенные с внешней стороны платы 18 (фиг.2, 3, 4, 5, 6) с контактными площадками теплообмена 19 (фиг.2, 3) напротив планарных выводов 7. Теплоотводящее основание 9 (фиг.2, 3, 4, 5) радиоэлектронного компонента 6 расположено над окном 13 платы 3, а теплопроводный корпус 2 (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6) выполнен с электропроводящим покрытием 21, где, по меньшей мере, одна из его сторон 35 (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6) выполнена в виде одной или нескольких вогнутых внутрь корпуса элементов 36 чашеобразной многоуровневой формы 20 (фиг.1, 2, 3) и(или) многоступенчатого П-образного профиля, где длина профиля, в свою очередь, образует, по меньшей мере, один многоступенчатый П-образный профиль 20 (фиг.4, 5, 6). Материалом теплопроводящего корпуса 2 (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6) может является алюминиевый сплав с электропроводящим покрытием 21, например, никель-медь-никель (Н3.М9.Н6). Первый уровень 22 (фиг.2, 3, 5) расположен в сквозных окнах 13 (фиг.2, 3, 4, 5, 6) платы 3 до контакта с теплоотводящим основанием 9 (фиг.2, 3, 4, 5) корпуса радиоэлектронного компонента 8, второй уровень 23 (фиг.2, 3, 5) - до контактной площадки теплообмена 19 (фиг.2, 3) с обеспечением теплового контакта 24 и тепловой проводимости от планарных выводов 7. Тепловые контакты 12, 24 первого 22 и второго уровня 23 электрически изолированы теплопроводящей пружинящей массой 25 (фиг.2, 3, 5), например, Эластосилом 137-182 ТУ6-02-1-402-84. Третий уровень 26 расположен до электрического контакта 27 (фиг.2, 3) с контуром заземления 28 платы 3 посредством контактных площадок с пружинящей электропроводящей массой 29, например, Эпоксил Э РВИЦ460007.044ТУ, электрического соединителя 30 с фиксацией электропроводящим крепежным элементом 31 (фиг.2, 3, 5). Следующие три уровня 32 (фиг.3, 5, 6), аналогичны первому 22 (фиг.2, 3, 5), второму 23 и третьему уровню 26 и размещены в сквозных окнах 13 первой платы 33 (фиг.3, 5, 6) до теплоотводящего основания 9 (фиг.3, 5) радиоэлектронного компонента 6 на второй плате 34. Таким образом, сквозь окна 13 (фиг.2, 3) каждой n-ой платы 3 сформирован единый контур заземления 28 теплоотводящего корпуса 2 от каждой поэтажной n-ой платы 3 и соответственно теплоотвод его радиоэлектронного компонента 6.

Сборка радиоэлектронного блока осуществляется в следующей последовательности.

Вначале осуществляется формовка планарных выводов 7 (фиг.2, 3, 5) радиоэлектронных компонентов 6 (фиг.2, 3, 4, 5, 6). Формовка осуществляется путем отгибки выводов Z-образно 14 (фиг.2, 3) в сторону теплоотводящего основания 9. Далее радиоэлектронный компонент 6 (фиг.2, 3, 4, 5, 6) спаивается на каждой печатной плате 3 совместно со всеми радиоэлектронными компонентами на автоматизированной сборке. На электрический соединитель 30 (фиг.2, 3) контура заземления 28 платы 3, на контактную площадку 29 наносится пружинящая электропроводящая масса соответствующего размера и толщины. В теплопроводном корпусе 2 на места теплового контакта 12, 24 наносится электроизоляционная пружинящая теплопроводящая масса 25 соответствующего размера и толщины. Первая плата 33 (фиг.2, 4, 5, 6) при помощи втулок 5 устанавливается на теплопроводящий корпус 2. Радиоэлектронный компонент 6 (фиг.2, 5, 6) на первой плате 33 посредством крепежных отверстий 10 (фиг.2, 5) теплоотводящего основания 9, его корпуса 8 крепится крепежными элементами с диэлектрическими втулками 11 до обеспечения теплового контакта 12, 24 (фиг.2, 3) с теплопроводным корпусом 2. Далее фиксируется электропроводящим крепежным элементом 31 (фиг.2, 3, 5) с обеспечением электрического контакта 27 (фиг.2, 3) с теплопроводным корпусом 2 электрический соединитель 30 на первой плате 33.

На первую плату 33 (фиг.3, 4, 5, 6) устанавливается вторая плата 34 при помощи втулок 5, крепится радиоэлектронный компонент 6 посредством крепежных отверстий 10 (фиг.3, 5) теплоотводящего основания 9 его корпуса 8 крепежными элементами с диэлектрическими втулками 11 до обеспечения теплового контакта 12, 24 (фиг.2, 3) с теплопроводным корпусом. Далее фиксируется электропроводящим крепежным элементом 31 (фиг.2, 3, 5) с обеспечением электрического контакта 27 (фиг.3) с теплопроводным корпусом 2 электрический соединитель 30 на второй плате 34. Следующие поэтажные платы 3 (фиг.2, 3, 4, 5, 6) собираются последовательно аналогично второй плате 34. После установки последней платы производится окончательное закрепления плат 3 крепежными элементами 4 (фиг.2, 3, 5, 6) и сборка радиоэлектронного блока 1 (фиг.1, 4, 6). Предлагаемая конструкция радиоэлектронного блока позволяет осуществить теплоотвод и заземление с каждой поэтажной n-ой платы. Количество плат (n) определяется схемными решениями.

Конструкция радиоэлектронного блока ремонтопригодна, что позволяет осуществлять его разборку и последующую сборку с сохранением всех тепловых и электрических характеристик.

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

Радиоэлектронный блок, содержащий теплопроводный корпус, печатную плату, закрепленную в теплопроводном корпусе крепежными элементами и втулками, с установленным на ней теплонагруженным радиоэлектронным компонентом с планарными выводами, корпус которого снабжен теплоотводящим основанием с отверстиями, соединенный крепежными элементами с теплопроводным корпусом с обеспечением теплового контакта между ними, а в плате выполнены сквозные окна, отличающийся тем, что планарные выводы радиоэлектронного компонента отогнуты Z-образно в сторону теплоотводящего основания его корпуса и спаяны со стороны установки радиоэлектронного компонента на контактных площадках платы над переходными металлизированными отверстиями, соединенными с внешней стороны платы с контактными площадками теплообмена, напротив планарных выводов, при этом теплоотводящее основание радиоэлектронного компонента расположено над окном платы, а теплопроводный корпус выполнен с электропроводящим покрытием, где, по меньшей мере, одна из его сторон выполнена в виде одного или нескольких вогнутых внутрь корпуса элементов чашеобразной многоуровневой формы и(или) многоступенчатого П-образного профиля, где длина профиля, в свою очередь, образует, по меньшей мере, один многоступенчатый П-образный профиль, где первый уровень расположен в сквозных окнах платы до контакта с теплоотводящим основанием корпуса радиоэлектронного компонента, второй уровень - до контактной площадки теплообмена с обеспечением теплового контакта и тепловой проводимости от планарных выводов, при этом тепловые контакты первого и второго уровней электрически изолированы теплопроводящей пружинящей массой, третий уровень, расположен до электрического контакта с контуром заземления платы посредством контактных площадок с пружинящей электропроводящей массой электрического соединителя с фиксацией электропроводящим крепежным элементом, а следующие аналогичные три уровня размещены в сквозных окнах первой платы до теплоотводящего основания радиоэлектронного компонента на второй плате и аналогичным образом сквозь окна каждой поэтажно расположенной n-й платы.