ЭЛЕКТРОННАЯ ПЛАТА С РЕБРАМИ ЖЕСТКОСТИ

Полезная модель относится к области электроники и может быть использована для получения электронных плат, в частности, электронных плат с виброзащитой.
Известно, что радиотехнические устройства, устанавливаемые на подвижных объектах - самолетах, бронетранспортерах, ракетах и т.д., в процессе эксплуатации подвергаются интенсивным механическим воздействиям - ударам, вибрациям. Особенно опасны вибрации для электронных устройств, применяемых при воздействии вибрации в широком диапазоне частот, так как они приводят к возникновению резонансных колебаний таких элементов, как электромонтажные платы с установленными на них электрорадиоэлементами.
Поэтому, одной из важнейших задач, стоящих перед разработчиками радиотехнических устройств, является устранение резонансных колебаний плат и других элементов конструкций, или снижение амплитуд резонансных колебаний до допустимого уровня.
Решение этой задачи осуществляется по разному:
- применением способов крепления платы, что ведет к увеличению трудоемкости;
- изменением толщины платы, что увеличивает габариты изделия;
- заливкой пеноматериалами, что ухудшает тепловой режим и снижает ремонтопригодность изделия;
- установкой дополнительных опор, элементов жесткости, а именно; частотной отстройкой или увеличением демпфирующих свойств конструкций.
Известен метод устранения резонансных колебаний элементов конструкций радиотехнических устройств частотной отстройкой с применением ребер жесткости, разработанный доктором технических наук, профессором ВлГУ Талицким Е.Н.
(http://ktes.vlsu.ru/fileadmin/templates/file/pub/shumarin/5.pdf)
Ребра жесткости размещают вдоль узловых линий плат, обычно их выполняют из материала платы или из плоских полос металла, которые либо впаиваются в плату, либо прикручиваются к плате соединением винт-гайка. Такие ребра эффективны только при правильном их использовании. Ребра жесткости крепятся не только к плате, но и к опорам конструкции, так как ребра жесткости сами могут вызывать резонансные явления.
Недостатком данного метода является недопустимо большое увеличения массы ячеек и значительное уменьшение их площади, пригодной для монтажа электронных элементов. К тому же, если плата находится под высоким напряжением, то применение металлических ребер может привести к пробою.
Известны радиоэлектронные блоки (RU, 2080751 C1, Н05К 5/00; RU, 2192716 С2, Н05К 7/10), в которых механическая жесткость платы достигается путем применения ребер жесткости, часть из которых крепится непосредственно на корпусах, другая часть соединяет ребра первого вида между собой разъемным способом.
Недостатком является необходимость изготовления самих ребер и их крепление на плату.
Известна печатная плата (RU, 2069456 C1, Н05К 1/00), которая содержит анодированную диэлектрическую подложку и расположенный на ее поверхности резистивный слой и контактные площадки.
Известна также технология изготовления коммутационных плат, предложенная израильской фирмой Micro Components Ltd, основу которой составляет процесс селективного ступенчатого оксидирования алюминия, суть которого в получении диэлектрика на поверхности металла и в его глубине (http://www.rusalox.ru/technology-uniqueness.html). Подложки таких плат состоят из двух основных частей: проводящих слоев алюминия и/или меди, и диэлектрического материала с нанопористой структурой.
Коммутационные платы, полученные по ALOX технологии, применяются в различных изделиях электроники, и проблема повышения виброзащищенности актуальна также для них.
Задачами, на решение которых направлена предлагаемая полезная модель, являются:
- изготовление электронной платы с повышением виброзащищенности;
- упрощение технологического цикла изготовления изделия;
- уменьшение габаритов изделия (электронной платы).
Поставленные задачи решаются следующим образом.
В электронной плате, содержащей алюминиевое основание, на котором создан диэлектрический слой оксида и контактные площадки с проводящими дорожками,
на этапе селективного ступенчатого оксидирования алюминия (т.е. на этапе формирования диэлектрика) в глубине платы сформировано ребро жесткости для повышения виброзащищенности изделия.
Ребра создаются оксидированием участков алюминия в едином технологическом цикле производства плат на операции формирования слоя оксида следующим образом. На плате формируется диэлектрик между алюминиевой подложкой и медным сигнальным слоями. На этой же стадии формируется ребро путем селективного оксидирования, т.е. выборочного. С помощью маски защищаются участки, где остается тонкий слой оксида, а на планируемом участке создается глубокий слой оксида - формируется ребро жесткости. В то время, как в прототипе изготовление ребра и его крепление к плате - две отдельные операции.
Таким образом, сокращается время на проектирование и изготовление платы с ребрами.
Суть предлагаемого решения заключается в том, что ребро получается сформировано в глубине платы, что также выгодно отличает его от прототипа. Создание ребра жесткости внутри платы позволяет экономить пространство.
Полезная модель поясняется следующими чертежами:
Фиг.1 - Электронная плата с ребрами жесткости (вид сверху);
Фиг.2 - Электронная плата с ребрами жесткости (в разрезе)
Электронная плата с ребрами жесткости, содержащая алюминиевое основание (1), на котором создан диэлектрический слой оксида (2), и контактные площадки с проводящими дорожками (на чертежах не показаны), а также на этапе селективного ступенчатого оксидирования алюминия (т.е. на этапе формирования диэлектрика) в глубине платы сформировано ребро жесткости (4) для повышения виброзащищенности изделия.
Для устранения резонансных явлений необходимо, чтобы первая собственная частота колебаний была выше максимальной частоты возмущающих колебаний. Повышение жесткости элементов (плат) необходимо для смещения спектра собственных частот колебаний в более высокочастотную область.
Таким образом, реализация полезной модели решает все поставленные авторами задачи.