БЛОК ЭЛЕКТРОННЫЙ
ELECTRONIC UNIT

Изобретение относится к электронной аппаратуре, а именно к конструкции блоков пакетного типа, содержащих закрепленные на рамках печатные платы с межплатными соединениями. Изобретение может быть использовано в системах связи, вычислительных и других устройствах, устанавливаемых на борт или стационарно.
Известен радиоэлектронный блок (патент RU №2231236, опубликован 2004.06.20, Дьяченко A.M., Корнилов Е.В.), содержащий закрепленные на рамках печатные платы с контактными площадками, соединенные в пакет и сжатые по периметру стяжными элементами. Платы с межплатными соединениями находятся в герметичном внутреннем объеме устройства, а на внешней поверхности блока выведены только разъемы с герметичными входами для подключения внешних устройств. По периметру каждой из рамок расположен паз с уложенной герметизирующей прокладкой. Рамки имеют сложную конфигурацию (Г- и Т-образные), охватывают несколько плат, каждая из которых предварительно закреплена на рамке более простой формы. Кроме того, так как толщина многослойных плат при изготовлении может иметь значительный разброс, при сборке устройства зазоры между рамками различны, что обуславливает различную силу сдавливания прокладок в собранном устройстве и влияет на качество герметизации. Такая конструкция устройства обуславливает низкую технологичность сборки, затрудняет доступ к платам, регулировку и ремонт устройства, что ведет к значительному удорожанию устройства.
Целью изобретения является создание блока электронного, имеющего небольшое количество сборочных деталей простой конфигурации в сочетании с высокой технологичностью сборки, не зависящей от толщины плат, в котором существует возможность герметизации внутреннего объема без необходимости герметизации выходов к элементам, находящимся в негерметичном объеме. Одновременно решается задача прочного крепления плат и прочности конструкции изделия в целом, а также удобства доступа при регулировании либо ремонте блока.
Цель достигается тем, что блок электронный, содержащий автономный сборочный модуль, образованный рамкой и закрепленной на ней многослойной электрической печатной платой, дополнительно содержит основание и крышку, объединенные и скрепленные в пакет со сборочным модулем, боковые поверхности блока образованы боковыми поверхностями автономного сборочного модуля, основания и крышки, а контакты для установки не требующих защиты элементов являются внешними (расположены на хотя бы одном внешнем крае платы), причем контакты соединены с внутренними элементами платы проводниками внутреннего слоя платы. Такая конструкция платы позволяет при необходимости герметизировать внутренний объем блока, обойтись без дополнительной герметизации не требующих защиты элементов, а также добиться простоты и высокой технологичности конструкции.
Предпочтительно, чтобы по периметру верхних поверхностей основания и рамки были выполнены канавки для укладки герметизирующих прокладок, которые обеспечивают герметичность внутреннего объема блока при стяжке.
Предпочтительно, чтобы внутренний стык рамки и электрической печатной платы был залит герметиком для дополнительной герметизации внутреннего объема блока.
Цель достигается также тем, что блок электронный, содержащий сборочные модули с межплатным соединением, каждый из которых образован рамкой и закрепленной на ней многослойной электрической печатной платой с межплатными контактными площадками (контактные площадки для осуществления межплатного электрического соединения), дополнительно содержит основание и крышку, объединенные и скрепленные в пакет со сборочными модулями, боковые поверхности блока образованы боковыми поверхностями сборочных модулей, основания и крышки, причем контакты для установки не требующих защиты элементов и соединенные проводниками межплатные контактные площадки являются внешними (расположены хотя бы на одном внешнем крае электрических печатных плат) и соединены с внутренними элементами платы проводниками внутреннего слоя платы.
Предпочтительно, чтобы блок электронный дополнительно содержал автономный сборочный модуль, в котором контакты для установки не требующих защиты элементов являются внешними и соединены с внутренними элементами платы проводниками внутреннего слоя платы.
Предпочтительно, чтобы по периметру верхних поверхностей основания и рамки были выполнены канавки для укладки герметизирующих прокладок, которые обеспечивают герметичность внутреннего объема блока при стяжке.
Предпочтительно, чтобы внутренний стык рамки и электрической печатной платы был залит герметиком для дополнительной герметизации внутреннего объема блока.
Цель достигается также тем, что блок электронный, содержащий сборочные модули с межплатным соединением, каждый из которых образован рамкой и закрепленной на ней многослойной электрической печатной платой с межплатными контактными площадками, дополнительно содержит основание и крышку, объединенные и скрепленные в пакет со сборочными модулями, боковые поверхности блока образованы боковыми поверхностями сборочных модулей, основания и крышки, причем контакты для установки не требующих защиты элементов являются внешними и соединены с внутренними элементами платы проводниками внутреннего слоя платы, а контактные площадки для осуществления межплатного электрического соединения являются внутренними (расположены во внутреннем объеме блока) и соединены контактирующими устройствами, расположенными между платами.
Предпочтительно, чтобы блок электронный дополнительно содержал автономный сборочный модуль, в котором контакты для установки не требующих защиты элементов являются внешними и соединены с внутренними элементами платы проводниками внутреннего слоя платы.
Предпочтительно, чтобы по периметру верхних поверхностей основания и рамки были выполнены канавки для укладки герметизирующих прокладок, которые обеспечивают герметичность внутреннего объема блока при стяжке.
Предпочтительно, чтобы внутренний стык рамки и электрической печатной платы был залит герметиком для дополнительной герметизации внутреннего объема блока.
Далее заявленные блоки электронные будут описаны в предпочтительных вариантах.
На фиг.1 изображен блок электронный с внешними межплатными контактными площадками в предпочтительном варианте.
На фиг.2 изображен блок электронный с внутренними межплатными контактными площадками в предпочтительном варианте.
Блок электронный, общий вид которого показан на фиг.1, содержит основание 1, автономный сборочный модуль 2, сборочные модули с межплатным соединением 3 и крышку 4. Автономный сборочный модуль 2 не связан с другими модулями, содержит закрепленную на рамке 5 многослойную электрическую печатную плату 6, по двум противоположным выступающим внешним краям которой расположены контакты 7 для подключения (распайки) элементов, не требующих защиты (например, соединителей с внешними устройствами и др.). Каждый сборочный модуль с межплатным соединением 3, как и автономный сборочный модуль 2, содержит рамку 5 и плату 6 с контактами 7, при этом по третьему выступающему внешнему краю платы расположены внешние межплатные контактные площадки 8 для обеспечения электрического соединения плат (модулей) между собой. По периметрам верхних поверхностей основания 1 и рамок 5 выполнены канавки 9, в которые уложены герметизирующие прокладки 10. По периметрам основания, рамок, плат и крышки равномерно расположены внешние крепежные площадки 11 (выступы) для соединения их в пакет стяжными элементами 12 (в частности, болтами в отверстиях площадок). На основании предусмотрены также элементы крепления 13 для закрепления блока на месте установки, в частности в виде отверстий на выступах основания 1.
Основными частями блока являются основание, крышка и сборочные модули, каждый из которых состоит из рамки и приклеенной к ее нижней поверхности многослойной электрической печатной платы, формирующие корпус блока приближенной к прямоугольному параллелепипеду формы. Боковые поверхности блока образованы боковыми поверхностями основания, крышки и сборочных модулей с внешними краями плат. Внутренний объем блока разделен платами на горизонтальные герметичные отсеки. Высота блока зависит от количества модулей.
По периметру основания выполнен бортик с канавкой, в которую укладывают непрерывным кольцом герметизирующую прокладку, изготовленную, например, из кремниевого полимера или резины. Форма и размеры герметизирующей прокладки обеспечивают герметичность внутреннего объема при дальнейшей сборке блока. По углам основания выполнены выступы с отверстиями для крепления блока на месте установки.
Прямоугольные рамки имеют плоскую нижнюю поверхность и канавку на верхней поверхности, внутренняя поверхность рамки на нижней кромке имеет фаску.
По двум противоположным краям многослойных плат выполнены контакты для распайки соединителей (для подключения устройства питания, датчиков различного назначения) либо других элементов, не требующих защиты. По третьему краю плат для сборочных модулей с межплатным соединением расположены межплатные контактные площадки.
Готовую печатную плату с установленными электрическими элементами закрепляют (например, приклеивают) к нижней поверхности рамки с получением герметичного стыка. Для дополнительной герметизации осуществляют заливку герметиком (в частности, резиноподобным герметиком), укладывая его в паз, образованный стыком платы и фаски на внутренней поверхности рамки. К выступам на боковых внешних поверхностях рамок крепят соединители и распаивают на контакты внешних краев платы (внешние контакты), выступающих вдоль внешних боковых поверхностей рамки. В канавку по периметру верхней поверхности рамки укладывают герметизирующую прокладку, как описано выше. В результате получают автономный сборочный модуль. Внутренние элементы платы (элементы, расположенные внутри сборочного модуля на внутренней области платы; внутренняя область платы - это область на плате, ограниченная внутренними боковыми поверхностями рамки, предназначенная для установки (распайки) электрических элементов) соединены с внешними контактами посредством проводников внутренних слоев платы, которые проходят под нижней поверхностью рамки.
Сборочный модуль с межплатным соединением изготавливают аналогично, используя платы с межплатными контактными площадками, выступающими вдоль внешней боковой поверхности рамки (внешние межплатные контактные площадки). При этом внешние межплатные контактные площадки, как и контакты для установки не требующих защиты элементов, расположены на наружных слоях платы и связаны с внутренними элементами платы проводниками внутренних слоев платы. В технологическом приспособлении осуществляют распайку проводниками готовых сборочных модулей с внешним межплатным соединением.
По периметрам основания, сборочных модулей и крышки равномерно отведены площадки и выполнены выступы с отверстиями для стяжных элементов. В отверстия для стяжных элементов в основании вставляют технологические шпильки, на которые последовательно надевают сборочные модули с межплатным соединением так, чтобы межплатные контактные площадки были расположены одна под другой, затем надевают автономный сборочный модуль и крышку.
Полученный пакет сжимают в технологическом приспособлении до исчезновения зазоров между деталями, при этом прокладки сдавливаются, обеспечивая герметичность внутреннего объема. Шпильки убирают и устанавливают стяжные элементы (болты). Таким образом решается задача упрощения герметизации блока, при этом слои диэлектрика защищают проводники, обеспечивающие связь между элементами внутреннего объема блока и внешними незагерметизированными элементами, от повреждений при стяжке. При необходимости увеличения силы сжатия сборочных элементов в отверстия для стяжных элементов в основании вставляют втулки из более прочного материала, чем материал деталей корпуса.
При необходимости защиты от механических воздействий и пыли контактные площадки на боковой поверхности собранного блока закрывают дополнительной крышкой (не показана), например, посредством крепления ее к основанию, рамкам и крышке винтовым соединением.
Основание, рамки и крышка выполнены из металла. Доступ к платам при ремонте или регулировке блока удобен и прост и осуществляется раскладыванием «книжкой» сборочных модулей с межплатным соединением, а к плате автономного сборочного модуля - непосредственно после снятия стяжных элементов.
В блоке электронном, общий вид которого показан на фиг.2, состоящем из собранных в пакет, аналогично описанному выше способу, автономного сборочного модуля 2 и сборочных модулей с межплатным соединением, каждый из модулей содержит плату 6, снабженную внутренними межплатными контактными площадками 14, расположенными на противоположных сторонах платы. Контактирующее устройство 15, распаянное на контактные площадки 14 на верхней стороне нижней платы, контактирует с межплатными контактными площадками, расположенными на нижней стороне верхней платы.
Все сборочные элементы изготавливают также, как описано выше, кроме межплатных контактных площадок, расположенных на внутренней области платы, внутри сборочных модулей с межплатным соединением. Сборка последних отличается следующим: при монтаже радиоэлементов на многослойную плату устанавливают контактирующие устройства, сборочные модули последовательно надевают на технологические шпильки. Так как в описанном блоке расстояние между платами является фиксированным, не зависит от разной толщины плат при их изготовлении и определяется только высотой рамки, возможно использование простых, серийно производимых контактирующих устройств и стандартных контактных площадок на платах. Таким образом, операция распайки соединений между сборочными блоками не нужна, а доступ к платам еще более упрощается.
Сборочные элементы блока, состоящего из основания, крышки и хотя бы одного сборочного модуля, изготавливают и собирают аналогично.
Платы могут быть не закреплены на рамках. В этом случае для герметизации блока канавки с герметизирующими прокладками выполняют на верхней и нижней поверхности рамок.
В результате данные блоки электронные имеют большую прочность, надежность работы при повышенных механических и климатических нагрузках, включая виброустойчивость, одновременно изделие обладает простой технологией изготовления и сборки.