ОБЪЕМНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ
VOLUME MODULE FOR RADIO ELECTRONICS EQUIPMENT

Изобретение относится к области конструирования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) и может быть использовано в миниатюрных приемопередающих устройствах.
Известен радиоэлектронный блок [1], представляющий собой миниатюрный объемный модуль и содержащий гибкую печатную плату, покрытую заливочным компаундом, с установленными на ней радиоэлектронными компонентами, спиралеобразно изогнутую вокруг этих компонентов, и имеющую элемент фиксации печатной платы, выполненный в виде консольного выступа на ее торце, причем выступ поджат к торцевой поверхности платы и соединен с выводами радиодеталей (для придания конструкции жесткости). Наряду с такими положительными свойствами, как относительно высокая плотность монтажа, низкая трудоемкость изготовления и хорошая экранировка объема, блок имеет и недостатки:
- большие габариты;
- низкая надежность (изгиб контактных площадок).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является объемный модуль для РЭА, конструкция которого однозначно определена в [2], имеющий жесткую конструкцию с выводами, помещенную в металлический корпус и залитую компаундом, содержащий электрически и механически соединенные между собой прямоугольные многослойные или двухсторонние миниатюрные печатные платы с экранирующими слоями и установленными радиоэлектронными компонентами, которые образуют замкнутую объемную фигуру - прямоугольный параллелепипед. Известное устройство, обладая низкой трудоемкостью изготовления, высокой плотностью монтажа, хорошей ремонтопригодностью и повышенной надежностью, имеет и существенный недостаток: большие габариты.
Задачей настоящего изобретения является создание объемного модуля для РЭА с уменьшенными габаритами при низкой трудоемкости его изготовления, хорошей помехоустойчивости и ремонтопригодности. Поставленная задача достигается тем, что в объемном модуле для РЭА, имеющем жесткую конструкцию с выводами, помещенную в металлический корпус и залитую компаундом, содержащем электрически и механически соединенные между собой прямоугольные печатные платы с экранирующими слоями и установленными радиоэлектронными компонентами, две из которых расположены горизонтально, остальные - вертикально, и образующие своими гранями (в том числе торцевыми) контуры объемной симметричной относительно, как минимум, двух из плоскостей симметрии, проходящих через вертикальную ось модуля, фигуры, причем верхняя горизонтальная плата лежит не ниже уровня верхних торцевых граней всех вертикальных плат, а нижняя - не выше уровня нижних торцевых граней этих плат и имеет внешние выводы, являющиеся выводами модуля, каждая вертикальная печатная плата состоит из двух отдельных половин той же высоты, которые находятся в плоскостях, проходящих через вертикальную ось модуля, а одна из боковых торцевых граней каждой половины максимально приближена и параллельна этой оси, и лежащих зеркально симметрично относительно указанных плоскостей симметрии или вертикальной оси модуля, причем ортогональная проекция верхней или нижней торцевой грани любой из больших или меньших половин хотя бы на одну из плоскостей симметрии находится в пределах контура горизонтальных плат, и содержат контактные площадки вдоль верхней и нижней сторон, горизонтальные платы имеют форму круга с центром, лежащим на оси модуля, на контуре которого находятся концы проекций на этот круг меньших половин вертикальных плат, причем указанные контактные площадки сгруппированы вблизи контура соответственно верхней и нижней горизонтальных плат, на которых находятся ответные контактные площадки, введены дополнительные печатные платы. При этом половины любой вертикальной печатной платы могут находиться в одной плоскости симметрично относительно вертикальной оси модуля, что упрощает процесс конструирования подобных устройств за счет увеличения количества возможных вариантов расположения печатных плат. Максимальный выигрыш в габаритных размерах достигается в том случае, когда большие половины вертикальных печатных плат имеют длину, равную длине меньших половин (в этом случае габариты будут определяться размерами горизонтальных плат). В ряде случаев в конструкцию необходимо вводить дополнительные печатные платы, чтобы компенсировать потери в рабочей площади как больших половин вертикальных, так и горизонтальных плат. Дополнительные платы могут вводиться и с целью расширения функциональных возможностей модуля (пока конструкция позволяет их вводить). При этом габариты устройства не меняются, т.к. проекции дополнительных плат на горизонтальные печатные платы находятся в пределах контуров горизонтальных плат и имеют длину меньшую, чем длина меньших половин.
На фигуре 1 представлена проекция (вид сверху) совмещенных конструкций устройства-прототипа, для которого пунктирной линией обозначены лишь контуры (без учета радиоэлектронных компонентов), и заявленного устройства, где
1 - большие половины вертикальных печатных плат;
2 - меньшие половины вертикальных печатных плат;
3 - вертикальная ось модуля;
4 - первая плоскость симметрии;
5 - вторая плоскость симметрии;
6 - верхняя горизонтальная плата;
7 - нижняя горизонтальная плата (не показана, в проекции совпадает с верхней);
8 - контуры заявленного модуля;
9 - контуры устройства-прототипа;
10 - дополнительные печатные платы.
На фигуре 1 не показаны металлический корпус, компаунд, радиоэлектронные компоненты и нижняя горизонтальная плата с выводами. Сравнение габаритов устройства-прототипа и заявленного устройства удобно проводить в указанной проекции, поскольку высота вертикальных печатных плат у них одна и та же. Для этого через концы больших половин 1 вертикальных печатных плат проведем окружность, диаметр которой будет незначительно превышать сумму длин больших половин (т.е. длину соответствующей вертикальной платы устройства-прототипа) за счет пустого пространства между вертикальной осью модуля и внутренними боковыми торцевыми гранями всех половин. При этом указанная окружность будет практически вписана в контуры 9 устройства-прототипа по их длинной стороне.
Синхронно вращая (в разные стороны) большие половины вокруг оси 3 в пределах дуг ab, cb и de, fe (для каждой платы своя дуга), можно убедиться, что контуры 8 заявленного устройства всегда будут находиться внутри контура устройства-прототипа, т.е. габариты заявленного устройства всегда будут меньше.
Учитывая, что указанные габариты определяются, в том числе, и диаметром горизонтальных плат, при любых положениях больших половин вертикальных печатных плат (в пределах дуг ab, cb и de, fe) минимальные габаритные размеры будут в случае, когда указанные половины будут иметь длину, равную длине меньших половин. В этом случае заявленное устройство будет представлять собой цилиндр, в который можно поместить также и дополнительные печатные платы.
Следует отметить, что углы между всеми половинами вертикальных плат будут определяться высотой установленных на них радиоэлектронных компонентов. В этой связи данная конструкция наиболее эффективна в случае применения поверхностного монтажа, когда в нее можно добавить большое количество дополнительных печатных плат 10 без увеличения габаритов устройства, поскольку проекции дополнительных плат на горизонтальные печатные платы будут находиться в пределах контуров горизонтальных плат и иметь длину меньшую, чем длина меньших половин (при этом не будет меняться расстояние между осью модуля и внутренними боковыми торцевыми гранями всех половин печатных плат).
Сборка модуля осуществляется следующим образом.
Каждая вертикальная печатная плата 1, 2, 10 с заранее впаянными Г-образными перемычками в верхней и нижней частях для межплатных электрических соединений устанавливается этими перемычками в соответствующие монтажные отверстия нижней горизонтальной платы 7 с выводами, находящиеся вблизи ее контура, и фиксируется в радиальном направлении при помощи направляющей с пазом, расположенной на этой же плате. Затем указанные перемычки припаиваются к контактным площадкам, совмещенным с монтажными отверстиями нижней платы 7. Сверху на полученный конструктив накладывается верхняя горизонтальная печатная плата 6 с радиально расположенными пазами, через которые пропускаются Г-образные перемычки, расположенные в верхней части вертикальных печатных плат вблизи их периферии, которые загибаются и припаиваются к соответствующим контактным площадкам верхней горизонтальной платы.
При этом одновременно обеспечивается и механическая жесткость конструкции, которая необходима при заливке компаундом. После этого полученный конструктив проверяется на работоспособность, помещается в металлический корпус и заливается компаундом.
Применение данного изобретения позволит значительно снизить габариты объемных модулей для РЭА при сохранении всех положительных качеств аналогичных известных устройств, таких как низкая трудоемкость изготовления, хорошая помехоустойчивость и ремонтопригодность.
Кроме того, данная конструкция обладает замечательным свойством: она позволяет дополнительно вводить печатные платы без увеличения габаритов устройства.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент России №2233566 "Радиоэлектронный блок". Авторы: Ростовцев Л.А., Дозоров С.Н.
2. Патент России №2336595 "Способ изготовления объемных мини-модулей для радиоэлектронной аппаратуры". Автор: Завадский А.И.