МИКРОЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК

Полезная модель относится к микроэлектронной технике, а именно, к конструкции микроэлектронных блоков, реализующих электрические схемы радиоэлектронных устройств неоднородного состава.
Известны микроэлектронные блоки (РФ, свидетельство РФ №6297 на полезную модель, МПК H05K 5/00, публикация 16.03.1998 г.; Яшин А.А. Конструирование микроблоков с общей герметизацией. - М.: Радио и связь. - 1985 г.), содержащие корпус с крышкой, микрополосковые платы, размещенные в корпусе, и герметичные высокочастотные и низкочастотные выводы. Конструкция указанных блоков допускает расположение в них функционально неоднородных компонентов электрической схемы радиоэлектронного устройства. Предусмотрена и общая герметизация объема блока, выполняемая в различных вариантах.
Недостатками известных конструкций являются невысокая надежность низкочастотного разъема из-за его громоздкости и некомпактное расположение низкочастотного и высокочастотных разъемов по периметру корпуса, что приводит к увеличению массогабаритных параметров микроэлектронного блока и усложняет межблочную разводку.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип предлагаемой полезной модели, является микроэлектронный блок с общей герметизацией (РФ, патент РФ №2155462 на изобретение, МПК H05K 5/06, 7/14, публикация 27.08.200 г.).
Микроэлектронный блок по прототипу содержит монолитный корпус площадью не менее 100 см, разделенный перегородками на отсеки перегородками, в которых установлены микрополосковые платы на рамках, межотсечные соединения выполнены посредством соединительных микрополосковых плат, крышка закреплена по периметру корпуса пайкой, а узел герметизации блока и гермооводы низкочастотных и высокочастотных сигналов расположены на боковых стенках корпуса. Для ввода в корпус сверхвысокочастотных сигналов в корпусе выполнено гнездо, оборудованное коаксиальным переходником с центральным стержнем, установленным в стеклянной втулке, и металлической обоймой, которая герметично соединена с корпусом посредством пайки, с внутренней стороны корпуса на центральном стержне установлен изолятор, а конец центрального стержня соединен с микрополосковой платой посредством петли. Для защиты низкочастотных гермовводов с наружной стороны корпуса установлен защитный экран в виде обечайки, закрепленной посредством пайки на корпусе и стойках. Обечайка снабжена отверстиями, в которых установлены проходные контакты, боковым окном, закрытым съемной стенкой, и крышкой.
2
Недостатком прототипа является высокая материалоемкость и трудоемкость изготовления корпуса из цельной заготовки, что особенно существенно при изготовлении блоков большого размера (свыше 100 см).
Размещение гермовводов в боковых стенках корпуса приводит к значительному увеличению полезной площади, занимаемой блоком, и усложняет выполнение межблочной разводки.
Кроме этого, крепление рамок с внутренней стороны корпуса требует использования дополнительных деталей (уголков, планок), что приводит к увеличению трудоемкости сборки блока, а в случае крепления рамок непосредственно с лицевой стороны платы уменьшается полезная площадь платы и снижается степень интеграции электронных схем блока.
Техническим результатом полезной модели является повышение степени интеграции электронных схем блока с обеспечением высокой технологичности изготовления и сборки блока.
Сущность полезной модели заключается в том, что в микроэлектронном блоке, содержащем корпус, разделенный перегородками на отсеки, в которых размещены установленные на рамках функциональные платы, а также крышку, закрепленную по периметру корпуса пайкой, сверхвысокочастотный и низкочастотный гермовводы и узел герметизации, вышеуказанный корпус выполнен в виде плоского основания, на котором групповой пайкой закреплены перегородки, отсеки корпуса закрыты дополнительными крышками с поглотителем, на внутренней стороне основания выполнены пазы для прокладки проводников низкочастотной и высокочастотной разводки, а на наружной стороне основания выполнены сквозные отверстия для винтов, которые фиксируются в глухих резьбовых отверстиях рамок функциональных плат, и соответствующие выемки с отверстиями для установки разъемов сверхвысокочастотного и низкочастотного гермовводов.
Кроме этого, основание, крышка перегородки и рамки микроэлектронного блока выполнены из титанового сплава с гальваническим покрытием «никель-медь-серебро».
2
Кроме этого, при размере площади основания блока 100-200 см его толщина составляет 5-8 мм, крышка блока выполнена толщиной 1 мм, рамки для установки функциональных плат - толщиной 2-3 мм, а перегородки и экранирующие крышки - толщиной 0,6 мм.
Кроме этого, сверхвысокочастотный гермоввод выполнен на основе разъема СРГ-50-751ФВ, штырь которого введен внутрь блока через сквозное отверстие основания, зафиксирован во фторопластовой втулке и соединен с микрополоском функциональной платы посредством плоской перемычки.
Кроме этого, низкочастотный гермоввод выполнен на основе разъема РПС1 и платы герметизации с металлизированными отверстиями, в которые введены и опаяны по периметру контактные выводы разъема, и металлизированными торцами, которые припаяны к стенкам сквозного выреза в основании блока.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлены:
фиг.1 - микроэлектронный блок,
фиг.2 - основание микроэлектронного блока, вид сверху
фиг.3 - основание микроэлектронного блока, вид снизу,
фиг.4 - сверхвысокочастотный гермоввод (разрез А-А на фиг.2),
фиг.5 - вид В на фиг.4,
фиг.6 - низкочастотный гермоввод (разрез Б-Б на фиг.2),
фиг.7 - плата герметизации.
Как показано на фиг.1-3, микроэлектронный блок содержит корпус, выполненный в виде плоского основания 1, и крышку 2, закрепленную по периметру основания пайкой. С наружной стороны основания 1 установлены узел 3 герметизации, выполненный в виде трубки для откачивания воздуха и нагнетания инертного газа, а также сверхвысокочастотный гермоввод 4, выполненный с использованием разъема СРГ-50-751ФВ, и низкочастотный гермоввод 5, выполненный на основе разъема РПС1. На внутренней стороне основания установлены перегородки 6, разделяющие объем микроэлектронного блока на отсеки, которые закрыты дополнительными экранирующими крышками 7 с поглотителем 8.
В отсеках размещены установленные на рамках 9 функциональные платы 10, представляющие собой подложку из поликора толщиной 0,5 или 1 мм, на которую нанесены элементы электрической схемы блока, выполненные в микрополосковом исполнении (для СВЧ узлов) или в виде гибридных микросборок (для схем высокой и промежуточной частоты).
1
3
Конструкция блока предусматривает также возможность установки готовых комплектующих изделий в собственных корпусах (позиции Z-Z на фиг.2).
На внутренней стороне основания 1 выполнены пазы 11 для прокладки проводников 12 низкочастотной и высокочастотной разводки, а по обводу основания выполнена канавка 13, в которую уложены уплотняющая резиновая прокладка 14 и металлическая проволока 15 для припаивания крышки.
На наружной стороне основания 1 выполнены резьбовая выемка 16 для установки сверхвысокочастотного разъема, выемка 17 с продолговатым сквозным проемом для установки низкочастотного разъема и сквозные отверстия 18 для установки винтов 19, которые фиксируются в глухих резьбовых отверстиях, выполненных снизу рамок 9 функциональных плат 10.
2
62
36
2
Основание 1 выполнено из заготовки титанового сплава, например, ВТ 1-0, на металлообрабатывающем центре за два цикла установки, с гальваническим покрытием «никель-медь-серебро». Площадь основания составляет 100-200 см и более при толщине 5-8 мм. Крышка 2 выполнена толщиной 1 мм, перегородки 6 для разделения блока на отсеки и дополнительные экранирующие крышки 7 выполнены из титанового листа ВТ 1-0 толщиной 0,6 мм, рамки 9 выполнены толщиной 2-3 мм. Все эти детали также имеют гальваническое покрытие «никель-медь-серебро» Крепление перегородок 6 осуществлено групповой пайкой припойной пастой состава SnPbAg.
Сверхвысокочастотный гермоввод 4 (см. фиг.4, 5) выполнен с использованием разъема 20 типа СРГ50-751ФВ, который установлен в резьбовую выемку 16 основания 1 и опаян по периметру припоем (например, ПОСК 50-18) для обеспечения герметизации узла. Штырь 21 разъема введен во фторопластовую втулку 22, обеспечивающую жесткую фиксацию штыря в отверстии основания 1. Электрический контакт и согласование электрических параметров штыря 21 с микрополосковой линией 23 функциональной платы обеспечивается плоской перемычкой 24 (лепестком), путем ее пайки к штырю и микрополоску платы. Соединения между контактными площадками расположенных рядом функциональных плат 10 выполнены с помощью обычных перемычек 25.
При необходимости ввода в блок нескольких высокочастотных сигналов различной мощности на основании могут быть установлены дополнительные гермовводы 4, в том числе, и стандартные сверхвысокочастотные разъемы типа СРГ 50.
Низкочастотный гермоввод 5, представленный на фиг.6, 7, выполнен на основе типового разъема РПС1 26 и платы 27 герметизации с металлизированными отверстиями 28 и торцами. Плата 27 выполнена из стеклофторопласта СФ-2-3БГ-1,0 толщиной 1 мм. Контактные выводы 29 разъема 26 установлены в отверстия 28 платы и опаяны по периметру припоем типа ПОС 60. Плата 27 установлена и припаяна по периметру в сквозном проеме, выполненном в дне выемки 17 основания. Дополнительно разъем закрепляется на основании винтами и заливается компаундом 30 типа Висконт ПК-68 со стороны корпуса разъема и эпоксидным компаундом 31 со стороны контактных штырей разъема.
Сборка микроэлектронного блока осуществляется следующим образом.
Используя установку нанесения припойной пасты, дозатором наносят припойную пасту на основание 1 блока в местах установки перегородок 6. Устанавливают на основание перегородки, фиксируют их в оснастке и производят пайку перегородок к основанию общим разогревом всех деталей.
Затем устанавливают в основание 1 разъемы гермовводов 4, 5 и узел 3 герметизации и герметично припаивают их к основанию припоем, температура плавления которого ниже температуры плавления припойной пасты, например, ПОСК 50-18. Укладывают в пазы 11 основания проводники 12 низкочастотной и высокочастотной разводки и фиксируют их клеем на основе эпоксидной смолы.
Следующим этапом является установка в надежно экранированных отсеках блока рамок 9 с функциональными платами 10 и закрепление их на основании винтами 19, которые устанавливают в отверстия 18 снизу, через основание блока и фиксируют в глухих резьбовых отверстиях снизу рамок. Такое крепление позволяет увеличить полезную площадь, занимаемую элементами электрической схемы платы (по размеру рамки), и производить монтаж межплатных соединений с любой стороны платы.
После закрепления рамок 9 производят соединение электрических выводов плат 10, разъемов и проводников пайкой или микросваркой в соответствии с электрической схемой блока. Затем производят регулировку блока, после чего закрывают отсеки экранирующими крышками 7 и герметизируют блок. Винты 19 крепления рамок 9, и низкочастотный гермоввод 5 заливают компаундом с наружной стороны основания, например, компаундом типа Виксинт ПК68 или ЭЗК 6-3. Устанавливают в канавку 13 основания крышку 2 блока, закладывают резиновую прокладку 14 и проволоку 15 и герметизируют припоем, например, ПОИ 50.
Заполнение внутреннего объема блока гелий-аргоновой газовой смесью производят через узел 3 герметизации.
Преимуществом предлагаемой конструкции крупногабаритного микроэлектронного блока является использование в качестве корпуса плоского основания, благодаря чему существенно сокращается объем операций механической обработки заготовки, который не требует формирования отсеков корпуса, и заключается только во фрезеровании канавок и выемок с внутренней и внешней сторон основания, а также упрощается установка электронного оборудования блока и выполнение электрического монтажа.
Оборудование микроэлектронного блока крупногабаритных размеров герметичными узлами различного вида для ввода как мощных, так и слабых сверхвысокочастотных и высокочастотных сигналов, компактное исполнение низкочастотного разъема, увеличение полезной площади функциональной платы обеспечивают высокий уровень интеграции при реализации схемных решений блока, вплоть до размещения целого радиоэлектронного устройства в едином корпусе предлагаемой конструкции.
Промышленная применимость полезной модели определяется тем, что предлагаемый микроэлектронный блок с общей герметизацией может быть изготовлен на основании приведенного описания и чертежей при использовании известных материалов и технологического оборудования, применяемого в современном производстве радиоэлектронных устройств различного назначения.