RU2545019C2

RU2545019C2 - Module sealed case and method of its fabrication

Info

Publication number: RU2545019C2
Application number: RU2013136329/07A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Карачинов; Ольга Михайловна Петрова
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2015-03-27
Also published as: RU2013136329A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to radio electronic hardware, particularly, to device cases with stringent requirements to tightness and heat sink. This case consists of shell with outer electric lead-outs, base and cover. Note here that groove shaped to dihedral angle with cavity conjugated with angle vertex is made on top and bottom surfaces of said shell as well as on inner surfaces of said base and cover over soldering outline.

EFFECT: longer term of tightness.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронной технике, а именно к герметичным корпусам электронных приборов, к которым предъявляются высокие требования по герметичности и теплоотводу.The invention relates to electronic equipment, in particular to sealed enclosures of electronic devices, which have high requirements for tightness and heat dissipation.

Известен герметичный корпус микромодуля из алюминиевого сплава (патент RU №1568275), состоящий из кожуха и крышки, соединенных по периметру паяным швом по покрытию. В пазу, образованном по периметру соединения кожуха с крышкой, размещена уплотнительная резиновая прокладка и луженая медная проволока. Однако данный корпус, обладая хорошими весовыми характеристиками и теплоотводом, не обеспечивает требуемой степени герметичности из-за наличия микротрещин в структуре самого припоя по всему паяному шву.Known sealed housing of the micromodule of aluminum alloy (patent RU No. 1568275), consisting of a casing and a cover connected around the perimeter by a soldered seam along the coating. In the groove formed along the perimeter of the connection between the casing and the cover, a sealing rubber gasket and tinned copper wire are placed. However, this case, having good weight characteristics and heat sink, does not provide the required degree of tightness due to the presence of microcracks in the structure of the solder along the entire soldered seam.

Известен герметичный корпус микромодуля, состоящий из основания и крышек, выполненных из алюминиевого сплава, каждая из которых соединена с рамками из титанового сплава (патент RU №2037280).Known sealed housing of the micromodule, consisting of a base and covers made of aluminum alloy, each of which is connected to the frames of titanium alloy (patent RU No. 2037280).

Недостатком такого корпуса является сложность конструкции и технологии сборки, обусловленная, в частности, наличием большого количества гетерогенных границ (поверхности соединяемых деталей), которые создают контактные тепловые сопротивления, ухудшая тепловое сопротивление корпуса, что приводит к снижению герметичности.The disadvantage of this case is the complexity of the design and assembly technology, due, in particular, to the presence of a large number of heterogeneous boundaries (the surface of the parts to be connected) that create contact thermal resistance, worsening the thermal resistance of the case, which leads to a decrease in tightness.

Наиболее близким по техническому решению является принятый за прототип металлостеклянный корпус для приемо-передающих оптических модулей и лазерных диодов (далее корпус), состоящий из обечайки с внешними выводами основания и крышки, технические условия ЛУЮИ.432254.001ТУ, http:\\sktb-relay.ru).The closest technical solution is the metal-glass case adopted for the prototype for transceiver optical modules and laser diodes (hereinafter referred to as the case), consisting of a shell with external terminals of the base and cover, technical specifications of LUUI.432254.001TU, http: \\ sktb-relay. ru).

Недостатками такого корпуса являются: плохой теплоотвод от основания и крышки, ограниченное время сохранения герметичности корпуса и, как следствие, его низкая надежность.The disadvantages of such a housing are: poor heat dissipation from the base and cover, limited time to maintain the tightness of the housing and, as a result, its low reliability.

Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение времени сохранения герметичности корпуса за счет повышения надежности паяного шва и интенсификация процесса теплопередачи корпуса.The technical result of the claimed invention is to increase the time to maintain tightness of the housing by increasing the reliability of the soldered seam and the intensification of the heat transfer process of the housing.

Для достижения указанного технического результата предложен корпус, состоящий из обечайки с внешними (планарными) электрическими выводами, основания и крышки, причем на верхней и нижней поверхностях обечайки, а также на внутренних поверхностях крышек по контуру под пайку выполняют паз в виде двугранного угла с полостью, сопряженной с вершиной двугранного угла.To achieve the technical result, a housing is proposed consisting of a shell with external (planar) electrical leads, a base and a cover, and on the upper and lower surfaces of the shell, as well as on the inner surfaces of the covers, a groove is made in the form of a dihedral angle with a cavity, conjugate to the apex of the dihedral angle.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

На верхней и нижней поверхности обечайки, а также на внутренних поверхностях основания и крышки по контуру под пайку выполняют паз в виде двугранного угла с полостью, сопряженной с вершиной двугранного угла. На изготовленных деталях корпуса наносят покрытие гальваническим осаждением. Перед выполнением операции пайки в паз, выполненный на верхней и нижней поверхностях обечайки, а также на внутренних поверхностях основания и крышки укладывают припой и выполняют операцию пайки. В результате осуществления способа за счет процессов плавления припоя, смачивания расплавом поверхностей двугранного угла и отверждения припоя образуется паяный шов с искривленными гетерогенными границами по образованному пазом контуру. При этом избыточная часть припоя локализуется в полости, сопряженной с вершиной двугранного угла, обеспечивая одинаковую толщину паяного шва.On the upper and lower surfaces of the shell, as well as on the inner surfaces of the base and the lid, a groove is made in the form of a dihedral angle with a cavity conjugated with the vertex of the dihedral angle along the contour for soldering. The body parts made are coated by galvanic deposition. Before performing the soldering operation, the solder is laid in the groove made on the upper and lower surfaces of the shell, as well as on the inner surfaces of the base and the lid, and the soldering operation is performed. As a result of the implementation of the method due to the processes of melting the solder, wetting of the surfaces of the dihedral angle with the melt and curing of the solder, a soldered seam is formed with curved heterogeneous boundaries along the contour formed by the groove. In this case, the excess part of the solder is localized in the cavity conjugated with the apex of the dihedral angle, providing the same thickness of the soldered seam.

Тепловая мощность источников энергии, содержащихся внутри корпуса модуля, за счет действия механизмов теплопередачи поступает в элементы конструкции корпуса: обечайку, внешние выводы основания и крышки. При возникновении температурного перепада между деталями корпуса тепловой поток беспрепятственно проходит через паяный шов, локализованный в пазу.The thermal power of the energy sources contained inside the module housing, due to the action of heat transfer mechanisms, enters the structural elements of the housing: the shell, the external conclusions of the base and the cover. When a temperature difference occurs between the parts of the housing, the heat flux freely passes through the soldered seam, localized in the groove.

Предлагаемое изобретение позволяет увеличить время сохранения герметичности корпуса, повысить надежность паяного шва и интенсифицировать теплопередачу корпуса. При проведении пайки жидкий расплав припоя находится в контакте (смачивает) со всеми поверхностями двугранных углов и тем самым при остывании обеспечивается надежное сцепление (адгезия) припоя с соединяемыми деталями корпуса в пределах всей длины паяного шва, а избыточная часть припоя локализуется в сопряженной полости, обеспечивая одинаковую толщину паяного шва (Фриш С.Э., Тиморева А.В. «Курс общей физики. Т.1»). За счет снижения вероятности проникновения молекул (атомов) газа из окружающей среды через гетерогенные границы криволинейной формы внутрь корпуса увеличивается время сохранения герметичности, а, следовательно, увеличивается надежность корпуса (Роздзял П. Технология герметизации элементов РЭА: Пер. с польск. / Под ред. В.А. Волкова. - М.: Радио и связь). Кроме того, равномерная адгезия по всей длине паяного шва обеспечивает равномерное контактное тепловое сопротивление основание-обечайка-крышка, что способствует формированию равномерного температурного поля в местах соединения деталей корпуса за счет интенсификации теплопередачи, а следовательно, возникшие термоупругие напряжения будут незначительны и не вызовут коробление корпуса либо образование структурных дефектов (Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия).The present invention allows to increase the time to maintain the tightness of the housing, to increase the reliability of the soldered seam and to intensify the heat transfer of the housing. During soldering, the liquid melt of the solder is in contact (wetting) with all surfaces of the dihedral angles, and thereby cooling provides reliable adhesion (adhesion) of the solder to the connected parts of the body within the entire length of the soldered seam, and the excess part of the solder is localized in the conjugate cavity, providing the same thickness of the soldered seam (Frish S.E., Timoreva A.V. “General physics course. T.1”). By reducing the likelihood of gas molecules (atoms) penetrating from the environment through heterogeneous boundaries of a curved shape into the body, the time to maintain tightness increases, and, therefore, the reliability of the body increases (Rozdzyal P. Technology for sealing elements of CEA: Transl. From Polish / Ed. V.A. Volkova. - M.: Radio and Communications). In addition, uniform adhesion along the entire length of the solder joint provides uniform contact thermal resistance of the base-shell-cover-cover, which contributes to the formation of a uniform temperature field at the joints of the housing parts due to the intensification of heat transfer, and therefore, the resulting thermoelastic stresses will be insignificant and will not cause warping of the housing or the formation of structural defects (Mikheev MA, Mikheeva IM Fundamentals of heat transfer. M: Energy).

На фиг.1 изображен поперечный разрез корпуса модуля, где: поз.1 - обечайка, поз.2 - основание, поз.3 - крышка, поз.4 - паз, поз.5 - полость, поз.6 - внешние выводы, поз.7 - припой.Figure 1 shows a cross section of the module housing, where: pos. 1 - shell, pos. 2 - base, pos. 3 - cover, pos. 4 - groove, pos. 5 - cavity, pos. 6 - external terminals, pos. .7 - solder.

Claims

1. The sealed module housing, consisting of a shell with external terminals of the base and cover, connected to the shell by soldering along the contour, characterized in that on the upper and lower surfaces of the shell, as well as on the internal surfaces of the base and cover along the contour for soldering, a groove is made in the form dihedral angle.

2. The sealed module housing according to claim 1, characterized in that the apex of the dihedral angle is associated with a cavity.

3. A method of manufacturing a sealed module case, including the manufacture of a shell with external electrical leads, a base and a cover, combining the shell with a base and a cover and tightly connecting them around the perimeter using soldering, characterized in that the solder is placed in a dihedral groove made on the upper and lower surfaces of the shell, as well as on the inner surfaces of the base and cover.