МИКРОЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК

Полезная модель относится к микроэлектронной технике, а именно к конструкции микроэлектронных блоков, предназначенных к применению в интегральной модульной авионике (ИМА).
Известен полосковый узел сверхвысокочастотного диапазона микроэлектронного блока с общей герметизацией [Патент RU №13460, МПК: H05K 1/00, опубликован 10.04.2000], содержащий установленные на несущей раме полосковые платы, включающие, по меньшей мере, одну функциональную плату и платы межсоединений, а также соединительные перемычки и экранирующие перемычки, которые установлены в вырезах несущей рамы, и объемные электрорадиоэлементы с собственными основаниями и полосковыми выводами.
Недостатком этой конструкции является ограниченная область применения из-за конструктивно-технологических особенностей устройства. Подобные конструкции не позволяют проектировать модули, построенные на основе принципов ИМА.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является микроэлектронный блок с общей герметизацией [Патент RU №11644, МПК: H05K 1/00, опубликован 16.10.1999], содержащий разделенный перегородками на отсеки корпус, крышку, закрепленную по периметру корпуса пайкой, узел герметизации, гермовводы и сверхвысокочастотные разъемы. Корпус выполнен монолитным как одно целое с перегородками. В перегородках выполнены утолщения, являющиеся упорами для дополнительного крепления крышки к корпусу герметизированными компаундом винтами, а с внутренней стороны крышки в местах ее сопряжения с перегородками выполнены выемки, в которые установлены контактные пружины.
Недостатками данного микроэлектронного блока с общей герметизацией являются ограниченные возможности в использовании из-за его конструктивно-технологических особенностей, а именно невозможность установки в стандартную ячейку 3U, а также не достаточно высокая герметичность блока.
Технический результат заявляемой полезной модели направлен на повышение герметичности микроэлектронного блока, обеспечение дополнительного экранирования гермовводов и возможности установки в стандартную ячейку 3U.
Технический результат достигается тем, что микроэлектронный блок содержит разделенный перегородками на отсеки корпус, крышку, закрепленную по периметру корпуса пайкой, узел герметизации, гермовводы и сверхвысокочастотные разъемы. Корпус выполнен монолитным как одно целое с перегородками, при этом в перегородках выполнены утолщения, являющиеся упорами для дополнительного крепления крышки к корпусу винтами. С внутренней стороны крышки в местах ее сопряжения с перегородками выполнены выемки, в которые запаяны токосъемники. Корпус выполнен с возможностью установки в его отсеки микрополосковых плат из гибко-жесткого материала, однослойных и многослойных печатных плат, объемных электрорадиоэлементов, а также с возможностью установки с его наружной стороны устройства управления. С наружной стороны крышки предусмотрены полости под винты, в которые установлены лепестки, опаянные припоем. Кроме этого дополнительно корпус содержит закрепленную на нем защитную крышку, экранирующую гермовводы, а для возможности фиксации в ячейке 3U на корпусе установлены крепежные элементы в виде клиновых механизмов и рычаг для демонтажа.
Сущность полезной модели поясняется рисунками, на которых представлены:
Фиг. 1 - общий вид микроэлектронного блока;
Фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (увеличено);
Фиг. 3 - вид Б на фиг. 1;
Фиг. 4 - вид В на фиг. 3;
Фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 4 (гермоввод);
Фиг. 6 - общий вид микроэлектронного блока без устройства управления и крепежных элементов;
Фиг. 7 - разрез Д-Д на фиг. 6 (место крепления крышки).
Микроэлектронный блок (Фиг. 1, 3, 4) содержит корпус 1, на котором закреплено устройство управления 2 с комбинированным соединителем 3, крышку 4, узел герметизации 5, выполненный в виде трубки для откачивания воздуха и нагнетания инертного газа, гермовводы 6, СВЧ разъемы 7, соединенные СВЧ кабелями 8 с комбинированным соединителем 3, крепежные элементы 9 и рычаг 10.
Корпус 1 (Фиг. 1, 2, 3, 4, 6) чашечного типа с размерами 100×146,5×19 мм выполнен фрезерованием из монолитной заготовки алюминиевого сплава (например, марки Д16, ГОСТ 4784-74) с разделением на отсеки экранирующими перегородками 11 (Фиг. 2, 6) толщиной 1-1,5 мм, которые выполнены как одно целое с корпусом 1. При этом в перегородках 11 выполнены утолщения 12 (Фиг. 6), являющиеся упорами для дополнительного крепления крышки 4 к корпусу 1 винтами 13 (Фиг. 7). Корпус 1 имеет стенки толщиной 3-7 мм и дно толщиной 5,5-7 мм, причем в месте расположения СВЧ разъемов 7 толщина стенки корпуса 1 равна 4,8 мм (необходимая толщина для монтажа СВЧ разъема, определяемая его типом).
В отсеках корпуса 1 установлены микрополосковые платы 14, 15, 16, выполненные с использованием гибко-жесткого материала (например, марки AD1000 фирмы ARLON), однослойные и многослойные печатные платы 17, 18, 19, 20, выполненные, например, из материала FR-4, а также объемные электрорадиоэлементы - развязывающее устройство 21, мощные СВЧ-транзисторы 22, аттенюатор 23 (Фиг. 6). Все платы крепятся
металлизированной (экранной) стороной непосредственно к корпусу 1 винтами 24 (Фиг. 6), что улучшает теплоотвод от участков схемы, в которых рассеивается электромагнитная энергия. Контактные площадки смежных плат соединены перемычками.
Герметизация корпуса 1 осуществляется пайкой по контуру крышки 4 с использованием проволоки для возможности вскрытия и резиновой прокладки для исключения попадания припоя и флюса внутрь корпуса 1. С внутренней стороны крышки 4 в местах ее сопряжения с перегородками 11 выполнены выемки 25, в которые запаиваются токосъемники 26 для дополнительного контакта крышки 4 с корпусом 1 и экранирования размещенных в отсеках компонентов электрической схемы от взаимного влияния (Фиг. 2). Для крепления крышки 4 к корпусу 1 с ее наружной стороны предусмотрены полости 27 (Фиг. 1, 7) под винты 13, в которые установлены лепестки 28, опаянные припоем для обеспечения наилучшей герметичности блока (Фиг. 7). Кроме того, лепестки 28 обеспечивают условия для более удобного демонтажа крышки 4.
С наружной стороны корпуса 1 установлено устройство управления 2 с комбинированным соединителем 3 (Фиг. 1-4), например, типа VIPER (соединитель для высоконадежных скоростных интерфейсов). Устройство управления 2 выполняет функцию формирования требуемых режимов работы микроэлектронного блока и представляет собой многослойную печатную плату, изготовленную из материала FR-4, закрепленную винтами 29 (Фиг. 4) на корпусе 1 через стеклотекстолитовую прокладку. На плате устройства управления 2 методом поверхностного монтажа установлены электрорадиоизделия (ЭРИ), а также установлен и зафиксирован винтами 30 (Фиг. 4) комбинированный соединитель 3, включающий в себя пластины из НЧ контактов, запрессованные в плату, и вставку с коаксиальными контактами для подключения СВЧ кабелей 8. Комбинированный соединитель 3 предназначен для подачи питающих напряжений и сигналов управления работой микроэлектронного блока на
устройство управления 2, а также вывода сформированного схемой ответного СВЧ-сигнала.
Для подачи питания и сигналов управления в гермообъем используются низкочастотные гермовводы 6 (Фиг. 2, 4, 5, 6), установленные в дне корпуса 1 с распределением по всей его площади соответствующим образом (Фиг. 4). Каждый гермоввод 6 (Фиг. 5) содержит центральный проводник, закрепленный в изоляторе для герметичной установки в соответствующее гнездо корпуса 1. Гермовводы 6 соединены монтажными проводами 31 с контактными площадками плат внутри гермообъема и платы устройства управления 2 (Фиг. 5).
Ввод и вывод СВЧ-сигналов осуществляется через стандартные СВЧ разъемы 7 типа СРГ-751 посредством СВЧ кабелей 8, соединенных с комбинированным соединителем 3 (Фиг. 1).
Поверх устройства управления 2 установлена защитная крышка 32 (Фиг. 2, 3, 4), обеспечивающая наилучшее экранирование гермовводов 6 от внешних электрических полей, а также повышающая эксплуатационную надежность. Защитная крышка 32 контактирует с корпусом 1 и закреплена на нем посредством винтов 33 (Фиг. 4).
Крепежные элементы 9 обеспечивают фиксацию микроэлектронного блока в ячейке 3U, а рычаг 10 предназначен для его демонтажа (Фиг. 1-3). При этом в качестве крепежных элементов 9 используют клиновые механизмы, установленные по бокам корпуса 1 (Фиг. 1-3). Необходимость размещения на корпусе 1 клиновых механизмов обусловлена особенностью стандартной ячейки 3U крейта интегрированной системы наблюдения, при этом рычаг 10 позволяет с легкостью извлекать блок из ячейки.
Сборка микроэлектронного блока осуществляется следующим образом.
В корпус 1 с помощью штифтового соединения устанавливается рычаг 10, припаиваются СВЧ разъемы 7, гермовводы 6 и узел герметизации 5 (штенгельная трубка) (Фиг. 6). Затем в отсеки корпуса 1
устанавливаются микрополосковые 14, 15, 16 и печатные 17, 18, 19, 20 платы, развязывающее устройство 21, мощные СВЧ транзисторы 22, аттенюатор 23 (Фиг. 6). Все сборки (платы и объемные электрорадиоэлементы) закрепляют винтами 24 на корпус 1 (Фиг. 6). Контактные площадки сборок соединяют между собой, а также с СВЧ разъемами 7 и гермовводами 6 согласно электрической схемы. После этого микроэлектронный блок подлежит регулировке с последующей герметизацией. Кроме пайки крышки 4 герметизация включает в себя откачку воздуха из внутреннего объема корпуса 1 и заполнение его инертным газом через узел герметизации 5. Крышку 4 дополнительно закрепляют винтами 13, размещаемыми в полостях 27, в которые после этого запаивают лепестки 28 (Фиг. 7), обеспечивающие дополнительную герметизацию блока. Для регулировки блока используется контактирующее устройство (устройство, содержащее технологическую плату устройства управления).
На плату устройства управления 2 устанавливаются ЭРИ, затем устанавливается и фиксируется винтами 30 комбинированный соединитель 3, например, типа VIPER, после чего плата закрепляется посредством винтов 29 с внешней стороны корпуса 1 через стеклотекстолитовую прокладку (Фиг. 4). Далее согласно электрической схемы производят монтаж функциональных частей схемы при помощи проводов, соединяют СВЧ разъемы 7 посредством СВЧ кабелей 8 с комбинированным соединителем 3 и выполняют окончательную регулировку микроэлектронного блока. Над платой устройства управления 2 устанавливают защитную крышку 32 (Фиг. 2-4), которую закрепляют на корпус 1 винтами 33 (Фиг. 4). После этого по бокам корпуса 1 устанавливают крепежные элементы 9 (Фиг. 1 - 3), в качестве которых используют клиновые механизмы, предназначенные для фиксации блока на месте эксплуатации. При этом для демонтажа блока используется рычаг 10 (Фиг. 1, 2, 6).
Таким образом, заявляемый микроэлектронный блок имеет конструкцию типоразмера 3U (100×160 мм), адаптированную к стандарту ИМА, и устанавливается в крейт интегрированной системы наблюдения, обеспечивающий его вторичными питающими напряжениями и связью с внешними системами. Конструкция микроэлектронного блока позволяет оптимально разместить неоднородные фрагменты радиоэлектронного устройства со сложной морфологией межсоединений узлов и элементов. Применение гибко-жестких сверхвысокочастотных плат повышает технологичность изготовления и сборки блока. Используемый комбинированный соединитель обеспечивает высоконадежное соединение скоростных интерфейсов.
Непосредственным предназначением микроэлектронного блока является выполнение функций обеспечения наблюдения за воздушным судном наземными средствами управления воздушным движением.
Промышленная применимость полезной модели определяется тем, что микроэлектронный блок может быть изготовлен на основании приведенного описания и чертежей при использовании известных материалов и технологического оборудования, применяемого в современном производстве радиоэлектронных устройств.