ГЕРМЕТИЧНЫЙ КОРПУС

Полезная модель относится к радиоэлектронике, в частности к герметически закрытым корпусам для радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), и может быть использована для защиты РЭА, в том числе бортовой, от негативного воздействия окружающей среды.
Известен герметичный корпус [патент RU №2072124], содержащий основание и крышку. Стык крышки и основания по его внутреннему периметру соединен паяным швом. Для этого между торцевой поверхностью крышки и внутренней поверхностью стенок основания в месте крепления крышки к основанию предусмотрен зазор, в котором размещен резиновый уплотнитель и проволока для осуществления разгерметизации.
Однако в случае неплотного прилегания резинового уплотнителя к поверхностям зазора происходит затекание припоя под крышку, что приводит к упрочнению соединения крышки с корпусом и значительно затрудняет последующую разгерметизацию.
Известен также герметичный корпус [патент RU №2155462], состоящий из крышки и основания и имеющий в месте крепления крышки к основанию по его внутреннему обводу прямоугольный зазор, который герметизирован по периметру крышки припоем. Верхняя часть боковых стенок выполнена двухступенчатой. Нижняя ступень предназначена для размещения крышки, другая образует с торцевой стороной крышки вышеназванный зазор. Такая двухступенчатая конструкция корпуса в отличие от предыдущего решения облегчает центровку крышки и снижает риск затекания припоя под крышку.
Однако данное техническое решение, как и предыдущее, имеет недостаток, обусловленный использованием пайки для герметизации стыка крышки и основания, требующей прогрева корпуса до температуры расплава припоя, что может привести к распаиванию электронных компонентов, помещенных в корпус. Кроме того, операцию герметизации-разгерметизации таких корпусов можно осуществлять не более 5 раз.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является герметичный корпус [Приложение: Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К., Конструирование радиоэлектронной аппаратуры. Л., Энергия, 1972, с.138], в котором стык основания и торцевой поверхности крышки заполнен компаундом. Использование компаунда облегчает разгерметизацию корпуса и не накладывает ограничения на количество возможных циклов герметизации-разгерметизации.
Однако при резких перепадах температуры вследствие расширения и сжатия металлического корпуса компаунд может трескаться и крошиться, нарушая, тем самым, герметичность корпуса.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности герметичности корпуса для РЭА.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что в герметичном корпусе, состоящем из основания, имеющего стенки, верхняя часть которых выполнена ступенчатой, и крышки, которая опирается на нижнюю горизонтальную поверхность ступени с образованием между крышкой и вертикальной поверхностью ступени зазора, заполненного эпоксидным клеем; поверх эпоксидного клея расположен слой кремнийорганического герметика.
Кроме того, заявляется герметичный корпус, в котором наряду с вышеназванными признаками на поверхность эпоксидного клея нанесен подслой из смеси органических веществ в следующих соотношениях, мас.ч.:
этилсиликат-32
202-206,
полибутилтитанат
36-40.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является решение поставленной задачи за счет использования кремнийорганического герметика поверх слоя эпоксидного клея. Слой кремнийорганического герметика, благодаря своей эластичной структуре, растягивается и сжимается вслед за микродеформациями корпуса при перепадах температуры, обеспечивая изоляцию слоя эпоксидного клея от воздействия влаги и пыли и предохраняя его от крошения. Применение такой двухслойной структуры обеспечивает надежную защиту содержимого корпуса от воздействия влаги, пыли, плесневых грибков, песка и грязи. Кроме того, она компенсирует возможное растрескивание эпоксидного клея и препятствует отслаиванию кремнийорганического герметика по сравнению с использованием клея или герметика по отдельности.
Дополнительным техническим результатом является повышение адгезии герметика к эпоксидному клею за счет подслоя из смеси из этилсиликата-32 и полибутилтитаната в заявляемых соотношениях, размещенного на поверхности клея до слоя герметика, что приводит к увеличению надежности и долговечности герметичного шва. Кроме того, пленка подслоя на поверхности эпоксидного клея, дополнительно обеспечивает влагозащиту последнего.
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью Фиг.1-2, на которых изображено:
Фиг.1 - корпус в эксплуатационном состоянии с установленными электронными компонентами, вид сверху;
Фиг.2 - поперечный разрез корпуса.
На Фиг.1-2 позициями 1-20 обозначены:
1 - основание;
2 - крышка;
3 - отсек;
4 - перегородка;
5 - отверстие в крышке для винтовой стяжки;
6 - ответное отверстие для винтовой стяжки;
7 - технологическое отверстие для откачки воздуха;
8 - СВЧ-разъем;
9 - ВЧ-разъем;
10 - НЧ разъем;
11 - винтовая стяжка;
12 - зазор;
13 - микрополосковая или текстолитовая плата;
14 - внутренняя крышка;
15 - боковая стенка основания;
16 - фаска;
17 - эпоксидный клей;
18 - кремнийорганический герметик;
19 - горизонтальная поверхность;
20 - вертикальная поверхность.
Герметичный корпус состоит из основания 1 и крышки 2. Основание 1 и крышка 2 выполнены, например, вытачиванием из заготовок алюминиевого сплава Д16 (ГОСТ 4784-97). Основание 1 выполнено монолитным с боковыми стенками 15 и разделено на отсеки 3 перегородками 4. Отсеки 3 предназначены для размещения текстолитовых или микрополосковых плат 13. Отсеки 3 закрыты внутренними крышками 14, в которых предусмотрены отверстия 5 для винтовой стяжки 11. В стенках 15 основания 1 предусмотрены отверстия для СВЧ 8, ВЧ 9 и НЧ 10 разъемов. Верхняя часть стенок 15 имеет ступенчатую форму с горизонтальной 19 и вертикальной 20 поверхностями. На верхней поверхности перегородок 4 и горизонтальной поверхности 19 расположены ответные отверстия 6 для винтовой стяжки 11.
В крышке 2 выполнены отверстия 5 для винтовой стяжки 11 и технологическое отверстие для откачки воздуха 7. Крышка 2 по периметру верхней поверхности имеет фаску 16. Предпочтительным является угол 45°.
Размеры крышки 2 и основания 1 выполнены в соответствии с соотношениями:
;
;
;
где h - высота торцевой поверхности крышки 2 до поверхности фаски 16; Н - толщина крышки 2; d - поперечный размер горизонтальной поверхности 19; D - толщина стенки 15, которую выбирают равной 4-8 мм.
Указанные соотношения позволяют получить требуемый уровень экранирования РЭА и необходимую прочность корпуса.
Основание 1 и крышка 2 имеют двухслойное покрытие. Первый слой - никель толщиной 18-24 мкм, второй - олово, легированное висмутом, толщиной 15-21 мкм.
В эксплуатационном состоянии корпуса крышка 2 расположена утопленной в основание 1 и опирается на горизонтальную поверхность 19. Торцевая поверхность крышки 2 до поверхности фаски 16 прилегает к вертикальной поверхности 20.
Поверхность фаски 16 и верхняя часть вертикальной поверхности 20 образуют зазор 12, который заполнен двухслойным герметизирующим составом. Первый слой представляет собой отвержденный эпоксидный клей 17, второй слой - полимеризованный кремнийорганический герметик 18. Для лучшей адгезии герметика 18 к поверхности клея 17 последняя покрыта подслоем - смесью на основе органических веществ: полибутилтитаната и этилсиликата-32.
Герметичный корпус используют следующим образом.
В основании 1 размещают сборочные элементы. Сначала к корпусу припаивают СВЧ 8, ВЧ 9 и НЧ 10 разъемы, размещая их в соответствующих отверстиях. В качестве СВЧ разъемов 8 могут быть использованы стандартные СРГ-разъемы или разъемы Rosenberger. В качестве НЧ разъемов 10 питания и управления могут, например, быть использованы разъемы Molex, ITW или Harwin. В отсеках 3 основания 1 размещают микрополосковые и текстолитовые платы 13, фиксируя их к основанию 1 винтовой стяжкой 11 через отверстия 5 в ответных отверстиях 6 и соединяя с соответствующими разъемами. Отсеки 3 закрывают внутренними крышками 14 и крепят винтовой стяжкой 11 к перегородкам 4.
После установки и регулировки сборочных узлов в основании 1 на горизонтальной поверхности 19 размещают крышку 2, которую затем винтовой стяжкой 11 привинчивают к боковым стенкам 15 и перегородкам 4. При этом торцевая поверхность крышки 2 до поверхности фаски 16 прилегает к вертикальной поверхности 20. Допускается технологический зазор между торцевой поверхностью крышки 2 и вертикальной поверхностью 20 не более 0,1 мм. Поверхность фаски 16 и верхняя часть вертикальной поверхности 20 образуют зазор 12, который заполняют двухслойным герметизирующим составом. Сначала в зазор 12 закладывают эпоксидный клей до верхнего уровня боковых стенок 15, который совпадает с верхней плоскостью крышки 2. Благодаря вязкой структуре и хорошей адгезии к металлу эпоксидный клей 17 заполняет все щели и компенсирует неровности поверхности. После нанесения эпоксидный клей 17 отверждают. Режим отверждения выбирают в зависимости от используемой марки клея. В процессе отверждения происходит его усадка, и в отвержденном состоянии слой эпоксидного клея 17 занимает около 2/3 высоты зазора 12. Поверхность эпоксидного клея 17 покрывают подслоем из органических веществ: полибутилтитаната и этилсиликата-32. Для этого используют смесь из указанных веществ и уайт-спирита при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
полибутилтитанат
36-40,
этилсиликат-32
202-206,
уайт-спирит
756-760.
Данная смесь представляет собой низковязкую прозрачную жидкость светло-красного цвета без осадка. Наносят смесь кистью и выдерживают 1,5-3 часа при комнатной температуре в вытяжном шкафу. За это время уайт-спирит испаряется, и на поверхности эпоксидного клея 17 остается тонкая пленка полибутилтитаната и этилсиликата-32, повышающая адгезию герметика 18 к поверхности эпоксидного клея 17 и обеспечивающая дополнительную влагозащиту последнего.
В образованную в результате отверждения эпоксидного клея 17 выемку закладывают герметик 18. В качестве герметика 18 может быть использован кремнийорганический герметик марки ВГО-1 (ТУ 38.303-04-04-90), который представляет собой пастообразное вещество белого цвета. Излишки герметика 18 снимают скальпелем до уровня плоскости крышки 2. После нанесения герметика 18 корпус выдерживают 3 часа на воздухе и 3,5 часа в электрошкафу при температуре +75±5°C. Возможен также вариант сушки на воздухе в течение 24 часов.
После герметизации зазора 12 через технологическое отверстие 7 из корпуса откачивают воздух до давления 13,33 Па и заполняют внутреннее пространство корпуса инертным газом, например, аргоном. После заполнения инертным газом технологическое отверстие 7 запаивают.
В случае ремонта или замены электронных компонентов проводят разгерметизацию корпуса. Для этого слой герметика 18 снимают скальпелем. Затем корпус помещают в печь, разогретую до 80°C и выдерживают 15-20 мин. Размягченный клей 17 снимают скальпелем.
Заявляемый герметичный корпус пригоден для защиты РЭА, в том числе бортовой, от дестабилизирующего воздействия окружающей среды. Работоспособность РЭА с использованием такого корпуса сохраняется в течение 15 лет при хранении в нормальных условиях и 5 лет в неблагоприятных, т.е. при повышенной влажности и температуре.