ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОННОГО МОДУЛЯ

Защитное устройство электронного модуля
Полезная модель относится к электронике и электротехнике, в частности к электронным модулям, имеющим защитные устройства от механических воздействий.
Известен радиоэлектронный блок (патент на полезную модель RU125428, Н05К1/00, приоритет от 12.04.2012г.), в котором крышка блока выполнена в виде печатной платы. Блок содержит корпус 1, плату электроники 2, расположенную во внутреннем пространстве корпуса 1, и закрывающую корпус 1 крышку 3, выполненную в виде двухсторонней печатной платы. Крышка 3 закреплена на корпусе 1 винтами 4 с обеспечением электрического контакта по всему периметру соприкосновения крышки 3 с корпусом 1.
Крепежные элементы - винты 4 увеличивают собственную резонансную частоту печатной платы, жестко зажимая ее края, но при этом увеличивают габариты блока по высоте и ширине за счет того, что для них требуются посадочные места на плате и корпусе.
Задачей технического решения, заявленного в качестве полезной модели, является повышение защищенности электронного модуля от внешних механических воздействий, в частности, вибрации за счет увеличения собственной резонансной частоты печатной платы.
Технический результат достигается за счет того, что защитное устройство электронного модуля, включающее: неразъемное соединение корпуса с платой электроники и механическое соединение стенок корпуса с печатной платой, дополнительно включает: группы из ml≥1 и m2>0 выводов, образующие неразъемные соединения с платой электроники, имеющие механические соединения с соответствующими ml и m2
отверстиями печатной платы; края печатной платы и края стенок токопроводящего корпуса имеют по n≥2 рельефных элементов, причем, выполненные в виде выступов рельефные элементы краев печатной платы сопряжены с выполненными в виде канавок соответствующими рельефными элементами краев стенок токопроводящего корпуса.
В предпочтительном варианте, группы из m1 и m2 выводов располагаются вдоль противоположных краев платы электроники.
Возможен вариант, когда группы из m1 и m2 выводов располагаются вдоль смежных краев платы электроники.
В предпочтительном варианте n выступов печатной платы расположены вдоль двух ее противоположных краев и образуют механические соединения с соответствующими n канавками краев стенок корпуса.
Возможен вариант, когда n выступов печатной платы расположены вдоль всех ее краев и образуют механические соединения с соответствующими n канавками краев стенок токопроводящего корпуса.
Описание предпочтительного и других вариантов заявленного технического решения приведено далее. Для пояснения сущности заявленного технического решения приведены следующие изображения, на которых показаны:
На фиг. 1 - вид сверху и вид в разрезе предпочтительного варианта технического решения.
На фиг. 3 - варианты расположения выводов на плате электроники.
Как показано на фиг. 1, корпус 1 и плата электроники 2 (далее: плата 2), жестко соединены токопроводящим стержнем 3, крепежными элементами (не показаны) радиодетали 4 и теплопроводного компаунда 5 (далее: компаунд 5). Радиодетали 4а
и компаунд 5 приведены на фиг. 1 для пояснения общей конструкции предпочтительного варианта заявленного технического решения электронного модуля.
Общий вывод 6 и выводы 7а и 76, расположены в предпочтительном варианте группами вдоль двух противоположных сторон платы 2 и, за счет механических соединений с соответствующими отверстиями 10, 11а и 11б, соединяют плату 2 и печатную плату 8 (далее по тексту: плата 8).
Общий вывод 6 соединен пайкой с отверстием 10, которое соединено с токопроводящим слоем 9 платы 8 для образования механического соединения платы электроники 2 и печатной платы 8.
Соединение выводов изделия 7а и 7б с соответствующими отверстиями 11а и 11б, изолированными от токопроводящего слоя 9, может быть выполнено паяным или в натяг. Крепление в последнем варианте осуществляется за счет сил трения между деформированными сопрягаемыми поверхностями выводов 7а и 7б и отверстий 11а и 11б. Сочетание количества паяных соединений и соединений в натяг для этих выводов определяется требованиями к виброустойчивости платы 8. Чем больше частота и интенсивность вибрационных нагрузок, тем больше количество паяных соединений соответствующих выводов и отверстий.
Такой подход позволяет упростить технологию сборки электротехнического изделия для случаев слабых внешних вибрационных воздействий за счет исключения процесса пайки и, следовательно, исключения необходимости создавать металлизированные контакты, по крайней мере, для части отверстий 11а и 11б.
В отличие от прототипа, в предпочтительном варианте заявленного технического решения, (см. фиг.1), на краях платы 8 и краях стенок корпуса 1 выполнены рельефные элементы 14 и 15.
Причем элементы рельефа 14 печатной платы 8 выполнены в виде выступов и размещены в выполненных в виде канавок элементах рельефа 15 краев стенок корпуса 1.
Как установлено путем испытания готовых электронных модулей на вибростенде, для увеличения собственной резонансной частоты печатной платы, количество рельефных элементов на плате и стенках корпуса должно быть не менее двух и располагаться они должны на противоположных краях печатной платы 8. Использование рельефных элементов в виде выступов 14 платы 8, свободно лежащих на опорах в виде канавок 15 корпуса 1 (см. фиг.1, вид сверху), придает конструкции дополнительную жесткость, повышает ее собственную резонансную частоту и предотвращает перемещение платы 8 вдоль ее плоскости под действием внешних продольных механических воздействий.
В предпочтительном варианте, выступы 14 печатной платы 8 расположены вдоль всех ее сторон и опираются на соответствующие канавки 15 краев стенок токопроводящего корпуса 1. Такое решение позволяет отказаться от изготовления на внутренних поверхностях корпуса 1 опорных площадок ("наплывов") для опоры печатной платы 8. Известные из уровня техники, опорные элементы для размещения печатной платы 8 в корпусе 1, обычно изготавливаются одновременно с изготовлением корпуса, например, литьем или фрезерованием. Количество этих опор ограничено при заказе, например, литьевой формы. Поэтому использование такого корпуса для сборки электронных модулей, например, такой же мощности, но эксплуатируемых в более жестких условиях, требует либо изготовления корпусов другой конструкции либо применения дополнительной защиты, что удорожает изделие и ухудшает его массогабаритные характеристики.
Для повышения собственной резонансной частоты печатной
платы 8, на стадии разработки электронного модуля экспериментально определяются: количество, размеры элементов рельефа, их расположение вдоль краев печатной платы 8, необходимость создания и количество неразъемных соединений рельефных элементов печатной платы 8 и краев стенок корпуса 1.
Входными (заданными) параметрами защитного устройства электронного модуля являются: габариты (высота, ширина и длина) корпуса и, соответственно, площадь и периметр печатной платы; количество и расположение выводов, задаваемое схемным решением; степень механических воздействий, определяемая условиями эксплуатации электронного модуля.
Количество рельефных элементов, и их размеры определяется как функция от площади печатной платы 8 и частоты механических воздействий.
Возможны различные варианты сочетания выводов и рельефных элементов. Количество жестко соединенных с печатной платой 8 выводов и жестко соединенных между собой рельефных элементов определяется экспериментально на стадии испытания опытного образца. Применение жесткого соединения рельефных элементов необходимо в тех случаях, когда простое увеличение их количества не приводит к требуемому увеличению собственной резонансной частоты платы 8.
Например, в случае одного и того же продольного механического воздействия возможно использование большого количества рельефных элементов печатной платы 8 и корпуса 1. расположенных вдоль двух противоположных, например, самых длинных сторон печатной платы 8 или всего две пары рельефных элементов печатной платы 8 и корпуса 1, но образующих неразъемное соединение. Возможен так же вариант, в котором рельефные элементы печатной платы 8 и корпуса 1 располагаются
вдоль всех сторон корпуса 1. образуя разъемные и неразъемные соединения
Выводы жестко соединяются с отверстиями в печатной плате, например, пайкой. Рельефные элементы корпуса 1 и платы 8 могут быть жестко соединены, например, клеем или пайкой.
Например, при малых механических воздействиях возможны, следующие комбинации:
1. Всего два вывода (6 и один из группы 7б), которые расположены вдоль противоположных краев печатной платы. В этом случае выводы соединяются с печатной платой 8 через отверстия, причем вывод 6 припаивается в отверстие 10, а вывод 7б соединяется с отверстием 11б в натяг. Рельефные элементы в этом случае располагаются напротив друг друга вдоль сторон, смежных со сторонами, где размещены выводы. Рельефные элементы печатной платы и корпуса образуют разборные соединения.
2. Все четыре стороны печатной платы 8 соединены выводами с платой электроники 2.В этом случае выводы соединяются с печатной платой 8 в натяг. На длинных противоположных сторонах печатной платы 8 и корпуса 1 формируются по одной паре сопряженных рельефных элементов, образующих разборные соединения.
В случае больших механических воздействий, возможны, например, следующие варианты.
1. Всего два вывода (6 и один из группы 7б), которые расположены вдоль противоположных краев печатной платы. В этом случае выводы 6 и 7б соединяются с печатной платой 8 через отверстия, образуя неразъемные соединения с печатной платой. Рельефные элементы, образующие неразъемные соединения Вдоль коротких сторон печатной платы размещаются две пары
сопряженных рельефных элементов на одной стороне, а вдоль длинных сторон печатной платы 8 не менее трех пар сопряженных рельефных элементов на одной стороне. Все сопряженные рельефные элементы, образуют неразъемные соединения.
2. Все четыре стороны платы электроники 2 соединены выводами с печатной платой 8. В этом случае выводы, стоящие вдоль коротких сторон печатной платы соединяются с печатной платой 8 в натяг. Выводы, расположенные вдоль длинных сторон печатной платы 8 образуют с ней неразъемные соединения, например при помощи пайки. Вдоль коротких сторон печатной платы размещаются две пары сопряженных рельефных элементов на одной стороне, а вдоль длинных сторон печатной платы 8 не менее трех пар сопряженных рельефных элементов на одной стороне. Все пары сопряженных рельефных элементов, расположенных вдоль длинных образуют неразъемные соединения.