РАДИОЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована при конструировании малогабаритных экранированных блоков радиоэлектронной аппаратуры, например, при конструировании радиоэлектронных блоков, осуществляющих прием и обработку сигналов глобальных навигационных спутниковых систем.
К рассматриваемой группе экранированных радиоэлектронных блоков относятся блоки, содержащие электропроводящий корпус, во внутреннем пространстве которого располагается электрическая схема. Корпус закрыт электропроводящими крышками. Крышки состыкованы с корпусом с обеспечением электрического контакта, образуя замкнутый объемный электромагнитный экран, защищающий электрическую схему от воздействия внешних электромагнитных помех. Органы управления, элементы индикации и соединители для подключения внешних устройств располагаются с внешней стороны на стенках корпуса и/или на крышках.
Примеры конструктивного выполнения радиоэлектронных блоков рассматриваемой группы представлены, в частности, в книгах: [1] - Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования / Под ред. Р.Г.Варламова // М., Сов. радио, 1980, с.128-131, рис.5.20, 5.21; [2] - Снижение массы конструкций радиоэлектронной аппаратуры / А.И.Пименов // М., Радио и связь, 1981, с.92-96, рис.62, 63, 64, 65, 66; а также в патентах: [3] - JP 56-155598 A, H05K 5/04, H05K 9/00, 01.12.1981; [4] - RU 2007899 C1, H05K 5/00, 15.02.1994; [5] - RU 2018215 C1, H05K 5/06, 15.08.1994; [6] - RU 2269879 C1, H05K 1/00, H05K 5/03, H05K 7/12, 10.02.2006. Характерной особенностью радиоэлектронных блоков, представленных в [1]-[6], является выполнение корпуса и крышек из металла. За счет электропроводящих свойств металла вокруг электрической схемы образуется электромагнитный экран, защищающий схему от воздействия внешних электромагнитных помех.
К этой же группе экранированных радиоэлектронных блоков относится радиоэлектронный блок, представленный в книге [7] - Конструирование микроблоков с общей герметизацией / А.А.Яшин // М., Радио и связь, 1985, с.23-25, рис.3.2, выбранный в качестве прототипа.
Блок-прототип содержит выполненный из металла коробчатый корпус, плату электроники, расположенную во внутреннем пространстве корпуса, а также закрывающую корпус сверху плоскую металлическую крышку. На боковых сторонах корпуса расположены соединители, предназначенные для подключения внешних устройств. Крышка закреплена на корпусе винтами с обеспечением электрического контакта по всему периметру соприкосновения крышки с корпусом. За счет электропроводящих свойств металла закрытый крышкой корпус образует замкнутый объемный электромагнитный экран, защищающий плату электроники от воздействия внешних электромагнитных помех.
Эффективность экранирования в рассматриваемой конструкции зависит от величины электрического сопротивления (переходного сопротивления) в зоне контакта между корпусом и крышкой. Для обеспечения гарантированного электрического контакта по всему периметру соприкосновения крышки с корпусом и уменьшения переходного сопротивления крышка должна быть жесткой, не подверженной изгибам и деформации, с высокой степенью плоскостности и чистоты обработки на участках, контактирующих с корпусом, с защитой этих участков от коррозии. Аналогичные требования предъявляются и к корпусу. Обеспечиваются указанные требования за счет высокоточной механической обработки корпуса и крышки с последующей гальванической обработкой, формирующей антикоррозионное электропроводящее покрытие.
Выполнение из металла всех конструктивных элементов, образующих электромагнитный экран, увеличивает металлоемкость конструкции, а необходимость применения высокоточной механической обработки при изготовлении крышки и корпуса, а также необходимость их гальванической обработки для получения антикоррозионных электропроводящих покрытий усложняет процесс изготовления.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение арсенала малогабаритных экранированных радиоэлектронных блоков путем создания конструкции, в которой один из элементов, участвующих в создании электромагнитного экрана, выполняется по технологии изготовления печатных плат.
Сущность полезной модели заключается в следующем. В радиоэлектронном блоке, содержащем корпус, выполненный из электропроводящего материала, плату электроники, расположенную во внутреннем пространстве корпуса, и закрывающую корпус электропроводящую крышку, состыкованную с корпусом с обеспечением электрического контакта, указанная крышка выполнена в виде двухсторонней печатной платы со сплошным слоем металлизации по обеим сторонам печатной платы и ее торцам и с покрытием в виде слоя защитной маски, нанесенным на верхнюю сторону печатной платы, образующую внешнюю сторону крышки.
В частных случаях реализации печатная плата с нижней стороны, образующей внутреннюю сторону крышки, покрыта слоем защитной маски, нанесенным по слою металлизации за исключением участков, контактирующих с корпусом.
Сущность полезной модели и возможность ее осуществления поясняются иллюстративными материалами, представленными на фиг.1 и 2, где:
на фиг.1 представлен схематический чертеж радиоэлектронного блока, поясняющий состав его основных частей;
на фиг.2 - схематический чертеж, поясняющий особенности выполнения защитной маски на нижней стороне печатной платы.
Заявляемый радиоэлектронный блок (фиг.1, 2) содержит корпус 1, выполненный из электропроводящего материала (например, из алюминиевого сплава), плату электроники 2, расположенную во внутреннем пространстве корпуса 1, и закрывающую корпус 1 электропроводящую крышку 3. Крышка 3 закреплена на корпусе 1 винтами 4 с обеспечением электрического контакта по всему периметру соприкосновения крышки 3 с корпусом 1. За счет своих электропроводящих свойств корпус 1 и крышка 3 образуют замкнутый объемный электромагнитный экран, защищающий плату электроники 2 от воздействия внешних электромагнитных помех.
В нижней части корпуса 1 имеются крепежные лапки 5, служащие для крепления радиоэлектронного блока. На задней стороне корпуса 1 располагаются соединители для внешних подключений (на фиг.1, 2 не показаны).
Крышка 3 выполнена в виде двухсторонней печатной платы, состоящей из диэлектрического основания 6 и двух слоев металлизации - верхнего слоя 7 и нижнего слоя 8, электрически соединенных между собой за счет металлизации торцов печатной платы. Верхняя сторона печатной платы (со стороны слоя 7 металлизации) образует внешнюю сторону крышки 3, нижняя сторона печатной платы (со стороны слоя 8 металлизации) образует внутреннюю сторону крышки 3.
С верхней стороны печатная плата покрыта слоем 9 защитной маски, нанесенным по слою 7 металлизации, а также по торцам печатной платы. С нижней стороны печатная плата в рассматриваемом примере покрыта слоем 10 защитной маски, нанесенным по всему слою 8 металлизации за исключением расположенных по периметру печатной платы участков металлизации, контактирующих с корпусом 1 (фиг.2). Защитная маска (в специальной литературе называется также паяльной маской) представляет собой высокопрочное электроизоляционное нагревостойкое покрытие на основе эпоксидных смол и служит для защиты печатной платы от воздействий влаги и механических воздействий.
Печатная плата изготавливается по стандартной технологии с использованием аддитивного метода, см., например, книгу [8] - Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры / К.И.Билибин, А.И.Власов, Л.В.Журавлева и др., под ред. В.А.Шахнова // М., Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2005, с.324-334, 340-352. В качестве материала диэлектрического основания 6 используется, например, базовый материал марки FR-4, представляющий собой композиционный материал на основе стекловолокна, обладающий повышенной механической прочностью. Слои 7 и 8 металлизации, представляющие собой толстую пленку меди, могут иметь дополнительное электропроводящее покрытие, например, в виде иммерсионного золота, получаемого с использованием стандартной технологии ENIG IPC-4552. Слои 9 и 10 защитной маски наносятся, например, фотохимическим способом по технологии «solder mask over bare copper» (SMOBC-процесс), см. [8, с.351-352].
Изготовленная таким образом крышка 3 имеет плоскую электропроводящую поверхность, взаимодействующую с корпусом 1 с обеспечением гарантированного электрического контакта по всему периметру соприкосновения крышки 3 с корпусом 1. Это обеспечивает формирование эффективного электромагнитного экрана, защищающего плату электроники 2 от воздействия внешних электромагнитных помех. При этом эффект экранирования не хуже, чем при применении крышки, полностью выполненной из металла.
Верхний слой 7 металлизации печатной платы, при необходимости, может использоваться для формирования металлического рисунка на внешней поверхности крышки 3, образуемого как рисунок не покрытых защитной маской участков металлизации.
Таким образом, рассмотренное показывает, что заявляемая полезная модель осуществима и обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в расширение арсенала малогабаритных экранированных радиоэлектронных блоков путем создания конструкции, в которой один из элементов, участвующих в создании электропроводящего экрана, а именно, крышка, закрывающая корпус, выполняется по технологии изготовления печатных плат. Это упрощает конструкцию и технологию изготовления, снижает металлоемкость.
Источники информации
1. Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования / Под ред. Р.Г.Варламова // М., Сов. радио, 1980, с.128-131, рис.5.20, 5.21.
2. Снижение массы конструкций радиоэлектронной аппаратуры / А.И.Пименов // М., Радио и связь, 1981, с.92-96, рис.62-66.
3. JP 56-155598 A, H05K 5/04, H05K 9/00, 01.12.1981.
4. RU 2007899 C1, H05K 5/00, 15.02.1994.
5. RU 2018215 C1, H05K 5/06, 15.08.1994.
6. RU 2269879 C1, H05K 1/00, H05K 5/03, H05K 7/12, 10.02.2006.
7. Конструирование микроблоков с общей герметизацией / А.А.Яшин // М., Радио и связь, 1985, с.23-25, рис.3.2.
8. Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры / К.И.Билибин, А.И.Власов, Л.В.Журавлева и др., под ред. В.А.Шахнова // М., Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2005, с.324-334, 340-352.