RU2488244C1

RU2488244C1 - Method of increasing heat dissipation and radiation protection of electronic components

Info

Publication number: RU2488244C1
Application number: RU2012122885/07A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Сергеевич Сыров; Аркадий Михайлович Митюнин; Валерий Митрофанович Глебов
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2013-07-20

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: amorphous element placed in an elastic packet is placed between two printed-circuit boards; a double-sided compression force is applied onto the printed-circuit boards, enabling to form a "mirror" surface relief of the amorphous element, and then held for a given time until it hardens, wherein the amorphous element is obtained by mixing a hardener with metal-containing filler in ratio of 1:(1-3).

EFFECT: improving radiation protection of electronic components, protection thereof from electrostatic discharges and electromagnetic interference and improving heat dissipation of the components.

4 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к электронным блокам, работающим в условиях действия повышенных радиационных и тепловых нагрузок.The invention relates to radio engineering, in particular to electronic units operating under conditions of increased radiation and thermal loads.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ изготовления радиоэлектронного блока, в котором печатные платы с радиоэлементами с двух сторон заливают демпфирующим компаундом [1].Closest to the proposed method is a method of manufacturing a radio electronic unit, in which printed circuit boards with radio elements on both sides are filled with a damping compound [1].

Недостатком известного способа является то, что демпфирующий компаунд слабо защищает радиоэлементы от радиации, а его демпфирующие свойства ухудшают отвод тепла от радиоэлементов.The disadvantage of this method is that the damping compound weakly protects the radioelements from radiation, and its damping properties impair the heat removal from the radioelements.

Техническим результатом изобретения является улучшение радиационной защиты электронных блоков, их защиты от электростатических разрядов и электромагнитных помех и улучшение теплоотдачи блоков.The technical result of the invention is to improve the radiation protection of electronic units, their protection against electrostatic discharges and electromagnetic interference, and to improve the heat transfer of the blocks.

Указанный результат достигается тем, что в известный способ повышения радиационной защиты электронных блоков, заключающийся в размещении аморфного элемента между двумя печатными платами, дополнительно осуществляют предварительное размещение аморфного элемента в эластичном пакете, прикладывают двухстороннее сжимающее усилие на печатные платы, обеспечивающее формирование «зеркального» рельефа поверхности аморфного элемента, и выдерживают заданное время до отверждения аморфного элемента, при этом аморфный элемент получают путем смешивания отвердителя с металлосодержащим наполнителем в соотношении 1:(1-3).This result is achieved by the fact that in a known method of increasing the radiation protection of electronic blocks, which consists in placing an amorphous element between two printed circuit boards, an amorphous element is additionally preliminarily placed in an elastic bag, a two-sided compressive force is applied to the printed circuit boards, which ensures the formation of a “mirror” surface relief amorphous element, and maintain a predetermined time until the amorphous element is cured, while the amorphous element is obtained by curing of the hardener with a metal-containing filler in a ratio of 1: (1-3).

На фиг.1 показан разрез двух печатных плат с установленными на них радиоэлементами и расположенным между платами аморфным элементом; на фиг.2 - формирование рельефа аморфного элемента в результате приложения двухстороннего сжимающего усилия на печатные платы; на фиг.3 - отвержденный аморфный элемент с указанием мест его обработки при необходимости; на фиг.4 - печатные платы с установленными между ними теплосъемными элементами, размещенные в корпусе электронного блока.Figure 1 shows a section of two printed circuit boards with radio elements installed on them and an amorphous element located between the boards; figure 2 - the formation of the relief of the amorphous element as a result of the application of bilateral compressive forces on the printed circuit boards; figure 3 - cured amorphous element indicating the places of its processing, if necessary; figure 4 - printed circuit boards with heat-removing elements installed between them, located in the housing of the electronic unit.

Способ теплоотдачи и радиационной защиты электронных блоков с использованием аморфных материалов осуществляется следующим образом.The method of heat transfer and radiation protection of electronic units using amorphous materials is as follows.

Между двумя печатными платами 1 и 2 со стороны установленных на них радиоэлементов располагают аморфный элемент 3, помещенный в эластичный пакет (фиг.1). К печатным платам прикладывают двухстороннее сжимающее усилие, обеспечивающее формирование «зеркального» рельефа поверхности аморфного элемента на этапе его «текучего» состояния (фиг.2), и выдерживают заданное время до отверждения аморфного элемента 3. Аморфный элемент 3 получают путем смешивания отвердителя (клея) с металлосодержащим наполнителем в соотношенииBetween the two printed circuit boards 1 and 2, on the side of the installed radio elements, an amorphous element 3 is placed in an elastic bag (Fig. 1). A double-sided compressive force is applied to the printed circuit boards, which ensures the formation of a "mirror" surface relief of the amorphous element at the stage of its "fluid" state (Fig. 2), and maintains a predetermined time until the amorphous element 3 cures. The amorphous element 3 is obtained by mixing a hardener (glue) with metal-containing filler in the ratio

1:(1-3). Использовать аморфный элемент необходимо до его отверждения, так как потеря текучести и пластичности не позволит ему принять необходимую форму. После отверждения аморфный элемент становится жестким съемным элементом необходимой формы, что позволяет собирать-разбирать электронный блок. Для улучшения теплового контакта с другими элементами конструкции осуществляют обработку торцов аморфного элемента (фиг.3), выступающих за размеры печатных плат. На фиг.4 показаны печатные платы с установленными между ними отвердевшими аморфными элементами 3, размещенными в корпусе 4 электронного блока.1: (1-3). It is necessary to use an amorphous element before curing, since the loss of fluidity and ductility will not allow it to take the necessary shape. After curing, the amorphous element becomes a rigid removable element of the required shape, which allows you to assemble-disassemble the electronic unit. To improve thermal contact with other structural elements, the ends of the amorphous element are processed (Fig. 3), which protrude beyond the dimensions of the printed circuit boards. Figure 4 shows the printed circuit boards with the hardened amorphous elements 3 installed between them, located in the housing 4 of the electronic unit.

«Зеркальный» рельеф поверхности аморфного элемента 3, сформированный на этапе «текучего» состояния, имеет большую эффективную поверхность поглощения тепла, что улучшает теплоотдачу электронных блоков. Повышение радиационной защиты блоков достигается применением в качестве наполнителя различных металлов в составе аморфного элемента, имеющих различные коэффициенты поглощения радиоактивного излучения, и более эффективным использованием объема между печатными платами, электронными устройствами и радиоэлементами, что позволяет сохранить прежние габаритные размеры электронных блоков. Повышение защиты электронных блоков от электростатических разрядов и электромагнитных помех достигается применением аморфных элементов с токопроводящим или экранирующим наполнителем, позволяющим заполнять объем в местах, где имеются щели между элементами корпуса.The “mirror” surface relief of the amorphous element 3 formed at the “fluid” state stage has a large effective heat absorption surface, which improves the heat transfer of electronic units. Improving the radiation protection of blocks is achieved by using various metals as a filler in the composition of an amorphous element having different absorption coefficients of radioactive radiation, and by more efficient use of the volume between printed circuit boards, electronic devices and radioelements, which allows maintaining the previous overall dimensions of electronic blocks. Improving the protection of electronic components from electrostatic discharges and electromagnetic interference is achieved by the use of amorphous elements with conductive or shielding filler, allowing you to fill the volume in places where there are gaps between the elements of the housing.

Пример конкретной реализации предлагаемого способа.An example of a specific implementation of the proposed method.

Для изготовления аморфного элемента 3 в полиэтиленовый пакет помещают смесь отвердителя - клей ВК-9 ОСТ 180215-84 - с наполнителем в виде частиц меди размерами 30…60 мкм при их соотношении, равном 1:(1-3), и помещают его между двумя печатными платами 1 и 2 со стороны установленных и подпаянных на них радиоэлементов. К печатным платам прикладывают двухстороннее сжимающее усилие, обеспечивающее заполнение межплатного пространства смесью отвердителя и наполнителя, и выдерживают 6-7 часов при комнатной температуре. Эластичный пакет предотвращает затекание смеси под радиоэлементы, что могло бы сделать конструкцию неразборной. Усилие сжатия и размеры пакета подбираются в каждом случае индивидуально, исходя из состава смеси, размеров печатных плат, расположенных на них радиоэлементов и назначения аморфного элемента (радиационная защита, повышение отвода тепла или защита от электростатических разрядов и электромагнитных помех). Если отвердитель допускает ускоренное отверждение при повышенной температуре, то печатные платы с аморфными элементами помещают в термокамеру и выдерживают до отверждения аморфного элемента 3. После отверждения аморфного элемента печатные платы раздвигают, извлекают сам аморфный элемент и осуществляют обработку его торцевых поверхностей, обеспечивая необходимый для сборки пакета печатных плат размер.For the manufacture of amorphous element 3, a hardener mixture — VK-9 OST 180215-84 glue — with a filler in the form of copper particles 30–60 μm in size with a ratio of 1: (1-3) is placed in a plastic bag and placed between two printed circuit boards 1 and 2 from the side of the installed and soldered radio elements on them. A double-sided compressive force is applied to the printed circuit boards, which ensures the filling of the circuit board with a mixture of hardener and filler, and is kept for 6-7 hours at room temperature. An elastic bag prevents leakage of the mixture under the radioelements, which could make the design non-separable. The compression force and package dimensions are selected individually in each case, based on the composition of the mixture, the size of the printed circuit boards, the radio elements located on them and the purpose of the amorphous element (radiation protection, increased heat dissipation or protection against electrostatic discharges and electromagnetic interference). If the hardener allows accelerated curing at elevated temperatures, then printed circuit boards with amorphous elements are placed in a heat chamber and held until the amorphous element 3 cures. After the amorphous element has cured, the printed circuit boards are pushed apart, the amorphous element is removed and its end surfaces are processed, providing the necessary for assembly of the package printed circuit boards size.

Использование аморфных элементов в качестве элементов теплоотвода и экранов противорадиационной защиты, а также защиты от электростатических разрядов и электромагнитных помех, позволяет максимально использовать свободный объем между платами и радиоэлементами, не вводя дополнительные наружные защитные экраны.The use of amorphous elements as heat sink elements and radiation protection shields, as well as protection against electrostatic discharges and electromagnetic interference, allows you to maximize the use of free space between boards and radio elements without introducing additional external protective shields.

Таким образом, предложенный способ защиты позволяет заводам-изготовителям электронных блоков и приборов повысить их радиационную защиту, защиту от электростатических разрядов и электромагнитных помех, а также улучшить отвод тепла от плат и радиоэлементов.Thus, the proposed method of protection allows manufacturers of electronic components and devices to increase their radiation protection, protection against electrostatic discharges and electromagnetic interference, as well as improve heat dissipation from circuit boards and radioelements.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2428824, H05K 7/00, 08.09.2009 г.1. RF patent No. 2428824, H05K 7/00, 09/08/2009.

Claims

A method of increasing heat transfer and radiation protection of electronic components, which consists in placing an amorphous element between two printed circuit boards, characterized in that the amorphous element is previously placed in an elastic bag, applying a two-sided compressive force to the printed circuit boards, providing the formation of a “mirror” relief of the surface of the amorphous element, and withstand the specified time until the amorphous element is cured, while the amorphous element is obtained by mixing the hardener with a metal-containing body in a ratio of 1: (1-3).