РАДИОЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК

Полезная модель относится к области авиационного приборостроения и может быть использована в блоках радиоэлектронной аппаратуры для решения задач отвода тепла от размещенного на печатной плате теплонагруженного радиоэлектронного компонента с планарными выводами, для измерений угловых скоростей и линейных ускорений, а именно при конструировании малогабаритных навигационных систем.
Наиболее близким к заявляемому устройству (прототипом) является радиоэлектронный блок (Патент РФ №2513121, Н05К 1/14, Н05К 1/18, Н05К 5/03, опубл. 20.04.2014, Бюл. №11), который содержит корпус, металлическую рамку, крышку, основание, печатные узлы, разъемные соединители, закрепленные на рамке, в которой выполнены охватывающие и охватываемые выступы.
Недостатки прототипа: ненадежность, сложность конструкции для отвода тепла от теплонагруженных элементов.
Задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в создании простой, эффективной конструкции теплоотвода из замкнутой области в окружающее пространство.
Техническим результатом полезной модели является эффективный отвод тепла из внутренних областей радиоэлектронного блока в окружающее пространство.
Технический результат заявленного устройства достигается тем, что радиоэлектронный блок содержит корпус, состоящий из металлической рамки, крышки, основания, печатные узлы, разъемные соединители закрепленные на рамке, в рамке выполнены охватывающие и охватываемые выступы, причем рамка разделена на две секции, в первой секции основание рамки представляет собой сплошную металлическую основу, причем с двух сторон основания рамки размещены первый и второй печатные узлы, вторая секция выполнена в виде сквозного окна с, по меньшей мере, двумя охватываемыми выступами «П»-образной формы, первый печатный узел установлен с нижней стороны рамки на охватывающих выступах прямоугольной формы, по меньшей мере, один охватывающий выступ выполнен в виде радиатора с ребрами для рассеивания тепла, причем между первой печатной платой первого печатного узла и торцевой поверхностью охватывающего выступа, выполненного в виде радиатора, установлено теплоотводящее основание теплонагруженного радиоэлектронного компонента с планарными выводами, распаянными на контактных площадках первой печатной платы первого печатного узла со стороны установки теплоотводящего основания теплонагруженного
радиоэлектронного компонента, причем теплонагруженный радиоэлектронный компонент размещен в сквозных окнах первой печатной платы первого печатного узла, на основании рамки с нижней стороны рамки установлены фильтры, с верхней стороны рамки на охватывающих выступах прямоугольной формы установлен второй печатный узел, на торцевую поверхность охватывающего выступа прямоугольной формы установлена вторая печатная плата второго печатного узла с размещенными на ней радиоэлементами, также с верхней стороны рамки на охватываемых выступах «П»-образной формы установлен третий узел.
Причем выводы фильтров размещены в сквозных окнах первой печатной платы первого печатного узла и электрически связаны с металлизированными отверстиями на первой печатной плате первого печатного узла.
Причем первый печатный узел снабжен электрическим разъемом.
Причем на основании рамки с нижней стороны рамки установлены датчики воздушного давления.
Причем вторая печатная плата второго печатного узла снабжена электрическими разъемами по периферии.
Причем третий узел состоит из кронштейна, акселерометра, датчиков угловых скоростей и феррозонда.
Причем кронштейн установлен на внутреннюю торцевую поверхность охватываемого выступа и имеет четыре базовые поверхности «Г»-образной формы, обеспечивающие ортогональность установки измерительных осей акселерометров, датчиков угловых скоростей и установку феррозонда.
Сущность заявляемого технического решения, реализуемость и возможность промышленного применения поясняется чертежами.
Фиг. 1 - общий вид радиоэлектронного блока, в аксонометрии;
Фиг. 2 - поперечное сечение радиоэлектронного блока;
Фиг. 3 - общий вид радиоэлектронного блока (верхняя часть), в аксонометрии, условно не показаны крышка и основание;
Фиг. 4 - общий вид радиоэлектронного блока (нижняя часть), в аксонометрии, условно не показаны крышка и основание;
Фиг. 5 - общий вид рамки в аксонометрии (верхняя часть);
Фиг. 6 - общий вид радиоэлектронного блока (нижняя часть), в аксонометрии, условно не показаны крышка, основание, первая печатная плата первого печатного узла.
На фигурах 1-6 представлены следующие позиции:
1 - рамка;
2 - крышка;
3 - основание;
4 - первый печатный узел;
5 - второй печатный узел;
6 - разъемный соединитель;
7 - охватывающий выступ прямоугольной формы;
8 - охватывающий выступ, выполненный в виде радиатора;
9 - охватываемый выступ;
10 - первая секция;
11 - вторая секция;
12 - основание рамки;
13 - нижняя сторона рамки;
14 - первая печатная плата;
15 - торцевая поверхность охватывающих выступов;
16 - основание теплонагруженного радиоэлектронного компонента;
17 - теплонагруженный радиоэлектронный компонент;
18 - планарные выводы;
19 - сквозное окно первой печатной платы;
20 - модуль электропитания;
21 - фильтр;
22 - выводы фильтра, модуля электропитания;
23 - электрический разъем на первой печатной плате;
24 - верхняя сторона рамки;
25 - вторая печатная плата второго печатного узла;
26 - радиоэлемент;
27 - электрический разъем на второй печатной плате;
28 - третий узел;
29 - кронштейн;
30 - внутренняя торцевая поверхность охватываемого выступа;
31 - акселерометр;
32 - датчик угловых скоростей;
33 - феррозонд;
34 - датчик динамического давления;
35 - датчик статического давления;
36 - торцевые стороны рамки;
37 - установочный элемент с отверстием;
38 - штуцер;
39 - штуцер тройник;
40 - клемма заземления.
Радиоэлектронный блок (Фиг. 1-6) содержит корпус, состоящий из металлической рамки 1, крышки 2, основания 3, первый 4, второй 5 печатные узлы, разъемные соединители 6, закрепленные на рамке 1. В рамке 1 выполнены охватывающие 7, 8 и охватываемые 9 выступы. Рамка 1 разделена на две секции 10, 11. В первой секции 10 основание 12 рамки 1 представляет собой сплошную металлическую основу, причем с двух сторон основания 12 рамки 1 размещены первый печатный узел 4 и второй печатный узел 5. Вторая секция 11 выполнена в виде сквозного окна с двумя охватываемыми выступами 9 «П»-образной формы. Первый печатный узел 4 установлен с нижней стороны 13 рамки 1 на охватывающих выступах 7 прямоугольной формы. При этом два охватывающих выступа 8 выполнены в виде радиатора с ребрами для рассеивания тепла, где между первой печатной платой 14 первого печатного узла 4 и торцевой поверхностью 15 охватывающего выступа 8 выполненного в виде радиатора, установлено теплоотводящее основание 16 теплонагруженного радиоэлектронного компонента 17 с планарными выводами 18. Между основанием 16 теплонагруженного радиоэлектронного компонента 17 и охватывающим выступом 8, выполненным в виде радиатора, для эффективной передачи тепла применена теплопроводящая паста типа КПТ-8 ГОСТ 19783-74. Теплонагруженный радиоэлектронный компонент 17 с планарными выводами 18 распаян на контактных площадках (не показаны) первой печатной платы 14 первого печатного узла 4 со стороны установки теплоотводящего основания 16 теплонагруженного радиоэлектронного компонента 17. Теплонагруженный радиоэлектронный компонент 17 размещен в сквозных окнах 19 первой печатной платы 14 первого печатного узла 4. На основании 12 рамки 1 с нижней стороны 13 рамки 1 установлены модули 20 электропитания, например МДМ10-1В и МДМ20-1В, фильтр 21, например МДМ30-1В, выводы 22 которых размещены в сквозных окнах 19 первой печатной платы 14 первого печатного узла 4, выводы 22 фильтров 21 электрически связаны с металлизированными отверстиями (не показаны) на первой печатной плате 14 первого печатного узла 4, первый печатный узел 4 снабжен электрическим разъемом 23. С верхней стороны 24 рамки 1 на охватывающих выступах 7 прямоугольной формы установлен второй печатный узел 5, на торцевую поверхность 15 охватывающего выступа 7 прямоугольной формы установлена вторая печатная плата 25 второго печатного узла 5 с размещенными на ней радиоэлементами 26, которая снабжена электрическими разъемами 27 по периферии второй печатной платы 25. С верхней стороны 24 рамки 1 на двух охватываемых выступах 9 «П»-образной формы также установлен третий узел 28. Третий узел 28 состоит из кронштейна 29, установленного на внутреннюю торцевую поверхность 30 охватываемого выступа 9. Кронштейн 29 имеет четыре базовые поверхности «Г»-образной формы, обеспечивающие ортогональность установки измерительных осей трех акселерометров 31, трех датчиков 32 угловых скоростей и установку феррозонда 33. На основании 12 рамки 1 с нижней стороны 13 рамки 1 установлены датчики воздушного давления: датчик 34 динамического давления, датчик 35 статического давления. В торцевых противоположных сторонах 36 рамки 1 предусмотрены установочные элементы 37 с отверстиями. Крышка 2 и основание 3 закреплены к рамке 1 винтами. В рамке 1 на одной из торцевых сторон 36 установлены два штуцера 38. На верхней стороне 24 рамки 1 установлен штуцер тройник 39. Датчик 34 динамического давления и датчик 35 статического давления через штуцер тройник 39 соединены со штуцером 38, расположенным на торцевой стороне 36 рамки 1, трубками (не показаны). Разъемные соединители 6, первая печатная плата 14, вторая печатная плата 25, теплонагруженный радиоэлектронный элемент 17, модуль электропитания 20, фильтры 21, датчик 34 динамического давления, датчик 35 статического давления, штуцер тройник 39, третий узел 28 закреплены винтами к рамке 1. Акселерометры 31, датчики 32 угловых скоростей, феррозонд 33 закреплены винтами к кронштейну 29. На одной стороне рамки 1 с разъемными соединителями 6 расположена клемма заземления 40.
В отличие от прототипа, где на рамке охватывающие выступы выполнены в виде ступеней, в предложенном устройстве рамка 1 разделена на две секции 10, 11, в первой секции 10 основание 12 рамки 1 представляет собой сплошную металлическую основу, причем с двух сторон основания 12 рамки 1 на выступах прямоугольной формы размещены первый 4 и второй 5 печатные узлы, вторая секция 11 выполнена в виде сквозного окна с двумя охватываемыми выступами 9 «П»-образной формы. Дополнительно два охватывающих выступа 8 выполнены в виде радиатора с ребрами для рассеивания тепла, причем между первой печатной платой 14 первого печатного узла 4 и торцевой поверхностью 15 охватывающих выступов 8 установлены теплоотводящие основания 16 теплонагруженных радиоэлектронных компонентов 17 с планарными выводами 18, распаянными на контактных площадках (не показаны) первой печатной платы 14 первого печатного узла 4 со стороны установки теплоотводящего основания 16 теплонагруженного радиоэлектронного компонента 17. Охватывающие выступы 8, выполненные в виде радиатора с ребрами для рассеивания тепла, расположены на сплошной металлической основе, что повышает эффективность отведения тепла к периферии рамки 1 в первой секции 10 и упрощает конструкцию, позволяет компактно размещать теплонагруженные радиоэлектронные компоненты 17. За счет выполнения второй секции 11 в виде сквозного окна с охватываемыми выступами 9 «П»-образной формы, теплообмен по выступам 9 «П»-образной формы со стороны первой секции 10 минимален из-за малого сечения выступа 9 «П»-образной формы, что в свою очередь повышает надежность работы третьего узла 28.
Радиоэлектронный блок работает следующим образом.
В процессе работы радиоэлектронного блока теплонагруженные радиоэлектронные компоненты 17 выделяют значительное количества тепла. Благодаря действию кондуктивного механизма теплообмена тепловой поток от основания 16 теплонагруженного радиоэлектронного компонента 17 переносится через теплопроводящую пасту на охватывающий выступ 8, выполненный в виде радиатора, далее на основание 12 рамки 1, представляющее собой сплошную металлическую основу, и к периферии рамки 1 в первой секции 10. Тепло распространяется на крышку 2 и основание 3. Далее поток распространяется в окружающее пространство за счет конвективного и лучевого механизма теплообмена. Так как вторая секция 11 выполнена в виде сквозного окна с двумя охватываемыми выступами 9 «П»-образной формы, куда установлен третий узел 28, теплообмен по выступам 9 «П»-образной формы со стороны первой секции минимален из-за малого сечения выступа 9 «П»-образной формы. Рамка 1 работает как делитель теплового потока. Поэтому основной тепловой поток будет идти по сплошной металлической основе в первой секции 10 к периферии рамки 1, за счет этого на третий узел 28 не будет оказано сильное воздействие от теплового потока теплонагруженных радиоэлектронных компонентов 17. Так как всякая материальная система стремится к тепловому равновесию, а корпус, состоящий из рамки 1 крышки 2 и основания 3, имеет большую площадь по сравнению с рассеивающими поверхностями внутри корпуса, рассеивание тепла в окружающее внешнее пространство больше, чем во внутреннее пространство.
Совокупность вышеизложенных существенных признаков позволяет обеспечить простоту и надежность предложенного устройства и использовать его для повышения эффективности отвода тепла.
Отличительными признаками заявляемого устройства являются следующие признаки:
- рамка разделена на две секции;
- в первой секции основание рамки представляет собой сплошную металлическую основу;
- в первой секции с двух сторон основания рамки размещены первый и второй печатные узлы;
- вторая секция выполнена в виде сквозного окна с двумя охватываемыми выступами «П»-образной формы;
- первый печатный узел установлен с нижней стороны рамки на охватывающих выступах прямоугольной формы;
- по меньшей мере один охватывающий выступ выполнен в виде радиатора с ребрами для рассеивания тепла;
- между первой печатной платой первого печатного узла и торцевой поверхностью охватывающего выступа установлено теплоотводящее основание теплонагруженного радиоэлектронного компонента с планарными выводами;
- планарные выводы распаяны на контактных площадках первой печатной платы первого печатного узла со стороны установки теплоотводящего основания теплонагруженного радиоэлектронного компонента;
- теплонагруженный радиоэлектронный компонент размещен в сквозных окнах первой печатной платы первого печатного узла;
- на основании рамки с нижней стороны рамки установлены фильтры;
- выводы фильтров размещены в сквозных окнах первой печатной платы первого печатного узла;
- выводы фильтров электрически связаны с металлизированными отверстиями на первой печатной плате первого печатного узла;
- первый печатный узел снабжен электрическим разъемом;
- на основании рамки с нижней стороны рамки установлены датчик динамического давления, датчик статического давления;
- с верхней стороны рамки установлен второй печатный узел;
- второй печатный узел установлен на охватывающих выступах прямоугольной формы;
- на торцевую поверхность охватывающего выступа установлена вторая печатная плата второго печатного узла с размещенными на них радиоэлементами;
- вторая печатная плата снабжена электрическими разъемами по периферии;
- с верхней стороны рамки также установлен третий узел;
- третий узел установлен на двух охватываемых выступах «П»-образной формы;
- третий узел состоит из кронштейна, акселерометра, датчика угловых скоростей, феррозонда;
- кронштейн установлен на внутреннюю торцевую поверхность охватываемого выступа;
- кронштейн имеет четыре базовые поверхности «Г»-образной формы;
- четыре базовые поверхности «Г»-образной формы обеспечивают ортогональность установки измерительных осей трех акселерометров, трех датчиков угловых скоростей и установку феррозонда.
Использование предложенного устройства позволяет решить поставленную задачу и достичь заявленного технического результата.
Задача, заключающаяся в создании простой, эффективной конструкции теплоотвода из замкнутой области в окружающее пространство, может быть решена при осуществлении и использовании полезной модели, которая не могла в свою очередь быть решена при осуществлении ближайшего аналога (прототипа) заявленного технического решения.
В уровне техники не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленной полезной модели.
Предлагаемая полезная модель технически осуществима и промышленно реализуема на приборостроительном предприятии, проведенные испытания подтверждают достижение заявленного технического результата.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение соответствует условиям патентоспособности полезной модели, а именно оно является новым и промышленно применимым.