UA14005U

UA14005U - Electronic module

Info

Publication number: UA14005U
Application number: UAU200512441U
Authority: UA
Inventors: Volodymyr Heorhiiovy Vorontsov; Yurii Mytrofanovych Antiukhov
Original assignee: State Entpr Zoria Mashproekt
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2006-04-17

Abstract

The proposed electronic module contains a casing, which is made of electrical-conducting and heat-conducting material. The casing is divided into two hermetically sealed sections by a partition, which is made of heat-conducting material. At the partition, printed circuit boards with packed and unpacked chips are installed. For connecting the module to external devices, hermetically sealed coaxial connectors are used that are arranged at the side walls of the module casing, near the printed circuit boards. The design of the said connections provides a possibility to exclude the intercoupling and extend the range of input and output signals transmitted through the connectors.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель належить до галузі радіоелектроніки і може бути використаний у пристроях радіотехніки, 2 автоматики, зв'язку й електроніки.The useful model belongs to the field of radio electronics and can be used in devices of radio engineering, 2 automation, communication and electronics.

Відомою є герметична конструкція інтегрального модуля рамкового типу з двоярусним розташуванням мікрозборок, розташованих одна проти одної і зв'язаних між собою у високочастотних колах коаксіальними штирями. Мікрозбірки виконані на платах і містять, в основному, високочастотні кола. Коло живлення і низькочастотні кола виконані об'ємними навісними провідниками (ОСТ4 ГО.010.224-82. "Модули СВЧ 70 интегральнью. Конструирование", стр.34, чертеж 25). Модуль герметизується двома кришками. Рамковий корпус з кришками відводить тепло від мікрозборок і захищає від зовнішніх електромагнітних впливів. Зовнішнє приєднання модуля здійснюється у високочастотних колах радіочастотними з'єднувачами типу коаксіальних рознімань, у колах живлення і низькочастотних колах - за допомогою низькочастотних виводів, які являють собою прохідні контакти, ізольовані діелектриком і упаяні або вклеєні у корпус модуля. 12 Недоліками цієї конструкції є порівняно мала величина потужності, що розсіюється усередині мікрозборками, тому що охолодження мікрозборок конвекцією газом практично відсутнє, а тепло, що виділяється мікрозборками, поширюється кондукцією уздовж площини плат мікрозборок, які мають великий тепловий опір, у напрямку до металевого корпусу, який має малий тепловий опір. Це не дозволяє використовувати конструкцію у пристроях з великою потужністю, розсіюваною мікрозборками, і з високим рівнем інтеграції. Іншим суттєвим недоліком є сильний взаємний електромагнітний вплив мікрозборок одна на одну, тому що між мікрозборками, розташованими в різних ярусах, а також між мікрозборками в одному ярусі немає екранів, заземлених на корпус.The hermetic design of a frame-type integral module with a two-tier arrangement of microassemblies located opposite each other and connected to each other in high-frequency circles by coaxial pins is known. Microassemblies are made on boards and mainly contain high-frequency circuits. The power supply circuit and low-frequency circuits are made of three-dimensional suspended conductors (OST4 GO.010.224-82. "Microwave modules 70 integral. Design", page 34, drawing 25). The module is sealed with two covers. The frame case with covers removes heat from micro-assemblies and protects against external electromagnetic influences. The external connection of the module is carried out in high-frequency circuits by radio-frequency connectors of the type of coaxial connectors, in power supply circuits and low-frequency circuits - by means of low-frequency outputs, which are through contacts, insulated with a dielectric and soldered or glued into the module body. 12 The disadvantages of this design are the relatively small amount of power dissipated inside the microassemblies, because the cooling of the microassemblies by gas convection is practically absent, and the heat released by the microassemblies spreads by conduction along the plane of the microassemblies boards, which have a large thermal resistance, in the direction of the metal case, which has a low thermal resistance. This does not allow using the design in devices with a large power dissipated by microassemblies and with a high level of integration. Another significant disadvantage is the strong mutual electromagnetic influence of microassemblies on each other, because there are no shields grounded to the case between microassemblies located in different tiers, as well as between microassemblies in the same tier.

Кола живлення і низькочастотні кола в такій конструкції виконуються об'ємними навісними провідниками, розташованими між двома ярусами мікрозборок, що посилює взаємний вплив мікрозборок у модулі, ускладнює його настроювання і регулювання. При значних механічних і температурних впливах конструкція модуля має недостатню механічну міцність, тому що мікрозбірки не мають механічної опори на корпус модуля по усій в площині плат, а сам корпус рамкового типу може деформуватися.Power supply circuits and low-frequency circuits in such a design are made by volumetric suspended conductors located between two tiers of microassemblies, which increases the mutual influence of microassemblies in the module, making it difficult to adjust and adjust. With significant mechanical and temperature influences, the module design has insufficient mechanical strength, because the microassemblies do not have mechanical support for the module body along the entire plane of the boards, and the frame-type body itself can be deformed.

Найбільш близьким по технічній сутності рішенням є модуль (Патент України Мо57986 від 11.06.2002р. "Модуль"), який містить герметичний електро- і теплопровідний корпус із розніманням та кришками і розташованими усередині мікрозборками, а безкорпусні мікрозборки поміщені щонайменше у два герметичні о екрановані об'єми одна навпроти одної на екранну поверхню тонких друкованих плат, приклеєних або припаяних («з до теплопровідної і екрануючої перегородки, яка розділяє корпус щонайменше на два об'єми, а рознімання безпосередньо входить виводами у корпус через ізольовані діелектриком прохідні трубчасті контакти. оThe closest solution in technical terms is a module (Patent of Ukraine Mo57986 dated 11.06.2002, "Module"), which contains a sealed electrical and thermally conductive case with connectors and covers and microassemblies located inside, and microassemblies without a case are placed in at least two hermetic or shielded we are facing each other on the screen surface of thin printed circuit boards, glued or soldered (to a heat-conducting and shielding partition, which divides the housing into at least two volumes, and the connector directly enters the housing through the terminals isolated by a dielectric through tubular contacts. o

Недоліком прототипу є взаємний. вплив вхідних і вихідних високочастотних сигналів через рознімання. «ІThe disadvantage of the prototype is mutual. the influence of input and output high-frequency signals through disconnection. "AND

Заземлення контактів рознімання, через які передаються високочастотні сигнали, недостатнє при великих 3о коефіцієнтах підсилення в модулі і при високій межовій частоті (наприклад більш 100Мгц). --The grounding of the connector contacts, through which high-frequency signals are transmitted, is insufficient at large 3 o amplification factors in the module and at a high cut-off frequency (for example, more than 100 MHz). --

В основу корисної моделі поставлено задачу виключення взаємного впливу вхідних і вихідних високочастотних сигналів через рознімання в модулі і підвищення робочого діапазону частот в модулі.The useful model is based on the task of eliminating the mutual influence of input and output high-frequency signals due to disconnection in the module and increasing the operating frequency range in the module.

Поставлена задача вирішується тим, що у конструкцію модуля, що містить герметичний електро- і « теплопровідний корпус із розніманням та кришками і розташованими усередині безкорпусними і корпусними З 50 мікрозборками, які поміщені щонайменше у два герметичні екрановані об'єми одна навпроти одної на екранну с поверхню тонких друкованих плат, приклеєних або припаяних до теплопровідної і екрануючої перегородки, яка з» розділяє корпус щонайменше на два об'єми, а рознімання безпосередньо входить виводами у корпус через ізольовані діелектриком прохідні трубчасті контакти, високочастотні сигнали надходять в модуль і виходять з нього через введені високочастотні герметичні коаксіальні рознімання, які розташовані на довгих сторонах модуля і на найменшій відстані від відповідних контактних площадок мікрозборок. - Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак винаходу і технічним результатом, що досягається, «їз» полягає в такому.The task is solved by the fact that in the design of the module, which contains a hermetic electrically and thermally conductive case with connectors and covers and located inside without a case and with a case Z 50 microassemblies, which are placed in at least two hermetic shielded volumes facing each other on the screen surface thin printed circuit boards, glued or soldered to a heat-conducting and shielding partition, which "divides the case into at least two volumes, and the connector directly enters the case through the terminals isolated by a dielectric through tubular contacts, high-frequency signals enter the module and leave it through the input high-frequency hermetic coaxial connectors, which are located on the long sides of the module and at the shortest distance from the corresponding contact pads of microassemblies. - The cause-and-effect relationship between the totality of features of the invention and the technical result achieved, the "drive" is as follows.

Завдяки тому, що високочастотні сигнали надходять в модуль і виходять з нього через введені о високочастотні герметичні коаксіальні рознімання, які розташовані на довгих сторонах модуля і на найменшій ав! 20 відстані від відповідних площадок мікрозборок, усувається взаємний вплив вхідних і вихідних високочастотних сигналів через рознімання в модулі підвищується робочий діапазон частот в модулі. сл Сутність корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг.1 наведена конструкція модуля, який складається з електро- і теплопровідного корпусу 71, у середній частині якого знаходиться тепло- і електропровідна перегородка, що розділяє модуль принаймні на два об'єми, кожний з яких герметизується 29 кришкою 2. с Мікрозборки 5 установлені на екранну поверхню друкованих плат 6, приклеєних або припаяних до тепло- і електропровідної перегородки корпусу 1 з протилежних боків. Екранні поверхні друкованих плат б для поліпшення екранування з'єднуються з корпусом 1 швелерами 7 або іншими подібними елементами. При необхідності на екранну поверхню друкованих плат 6 можуть бути встановлені об'ємні екрани 8, що зменшують 60 вплив мікрозборок одна на одну. На екранній поверхні друкованих плат б крім мікрозборок 5 можуть бути встановлені електрорадіоелементи. Високочастотні кола між мікрозборками 5 і всі зв'язки рознімання З з мікрозборками 5 і друкованими платами 6, окрім високочастотних кіл, виконані навісними короткими об'ємними провідниками 9, а електричні зв'язки мікрозборок 5 у колах живлення, з низькочастотними та іншими колами у внутрішніх шарах друкованих плат б, виконані через отвори в друкованих платах б за допомогою коротких бо об'ємних перемичок 10 або іншим чином.Due to the fact that high-frequency signals enter the module and leave it through high-frequency sealed coaxial connectors, which are located on the long sides of the module and on the smallest av! 20 distance from the corresponding sites of micro-assemblies, the mutual influence of input and output high-frequency signals is eliminated due to the disconnection in the module, the working frequency range in the module is increased. The essence of the useful model is explained by the drawings, where Fig. 1 shows the design of the module, which consists of an electrically and thermally conductive body 71, in the middle part of which there is a thermally and electrically conductive partition that divides the module into at least two volumes, each of which sealed 29 with cover 2. s Microassemblies 5 are installed on the screen surface of printed circuit boards 6, glued or soldered to the thermally and electrically conductive partition of the housing 1 from opposite sides. The screen surfaces of printed circuit boards b are connected to the body 1 by channels 7 or other similar elements to improve shielding. If necessary, three-dimensional screens 8 can be installed on the screen surface of printed circuit boards 6, which reduce 60 the influence of microassemblies on each other. In addition to microassemblies 5, electro-radio elements can be installed on the screen surface of printed circuit boards b. The high-frequency circuits between the microassemblies 5 and all connections of the disconnection C with the microassemblies 5 and printed circuit boards 6, except for the high-frequency circuits, are made by hinged short volume conductors 9, and the electrical connections of the microassemblies 5 in power circuits, with low-frequency and other circuits in in the inner layers of printed circuit boards b, made through holes in printed circuit boards b with the help of short bulk jumpers 10 or in another way.

Рознімання З безпосередньо входить виводами 4 у внутрішні об'єми корпусу 1 через ізольовані діелектриком прохідні трубчасті контакти 11, установлені на корпусі 1.Connector C directly enters the internal volumes of the housing 1 through terminals 4 through dielectrically insulated through tubular contacts 11 installed on the housing 1.

Високочастотні кола, які впливають на працеспроможність модуля входять в модуль і виходять з нього через високочастотні герметичні коаксіальні рознімання 12 і з'єднуються з відповідними контактними площадками мікрозборок 5 за допомогою об'ємних провідників 9.High-frequency circuits that affect the functionality of the module enter and exit the module through high-frequency hermetic coaxial connectors 12 and are connected to the corresponding contact pads of the micro-assemblies 5 using bulk conductors 9.

Модуль працює таким чином.The module works like this.

Після установки корпусу 1 у блок або шафу по бічних напрямних, розташованих на корпусі модуля, і підключення модуля за допомогою багатоконтактного врубного рознімання і високочастотних герметичних /о Коаксіальних рознімань 12, у модуль через контакти рознімання З, високочастотні герметичні коаксіальні рознімання 12, навісні об'ємні провідники 9 надходять живильні напруги, високочастотні та низькочастотні сигнали. Високочастотні сигнали подаються безпосередньо до мікрозборок 5, а низькочастотні сигнали і живильні напруги подаються до відповідних друкованих плат 6 і через отвори в екранній поверхні цих плат 6 з'єднуються з відповідними друкованими провідниками, розташованими у внутрішніх шарах друкарських плат 6. 7/5 Оскільки друковані провідники плат 6 знаходяться між екранними заземленими площинами друкованих плат та екранованою заземленою перегородкою корпусу 1, виникає велика конструктивна розподілена ємність для кожного друкованого провідника, яка перешкоджає проникненню паразитних високочастотних сигналів у кола живлення та у низькочастотні кола, а також зменшує взаємний вплив розташованих поруч друкованих провідників. Кола живлення і низькочастотні кола мають великий коефіцієнт розгалуження, тому що подаються до всіх мікрозборок 5, а високочастотні сигнали мають малий коефіцієнт розгалуження, тому що в більшості випадків має місце послідовна обробка високочастотних сигналів. Тому більша частина провідників у модулі уміщена у внутрішніх екранованих шарах друкованих плат б, що виключає наведення паразитних сигналів у колах живлення і у низькочастотних колах. Крім того, наявність двох екрануючих площин для друкованих провідників дозволяє виконати окремі високочастотні кола, які спричиняють сильний вплив на роботу мікрозборок 5, у вигляді ліній з розподіленими параметрами. Виконання усіх високочастотних кіл у модулі між мікрозборками 5 у вигляді ліній з розподіленими параметрами на друкованих платах б недоцільне, тому що т велика конструктивна ємність на землю призводить до зниження коефіцієнта передачі сигналу й ускладнює друковані плати 6. Тому виправданим є виконання високочастотних кіл між мікрозборками 5 у вигляді навісних коротких об'ємних перемичок 9, які мають малу конструктивну ємність на землю і високий коефіцієнт передачі. ю зо Кожна мікрозборка 5 з'єднується з колами живлення, низькочастотними колами і, при необхідності, з окремими високочастотними колами, виконаними у вигляді друкованих провідників у внутрішніх шарах, друкованих плат 6, о через отвори в екранних площинах друкованих плат 6 за допомогою об'ємних перемичок 10 або іншим чином, су наприклад, за допомогою контактних площадок на торцях плат мікрозборок і з'єднаних друкованими провідниками з лицьовою поверхнею. Оскільки виводи рознімання З безпосередньо входять у внутрішні об'єми « зв Модуля через прохідні трубчасті контакти 11, це виключає необхідність застосування перехідної друкованої «- плати, розташованої зовні модуля і підданої зовнішньому електромагнітному впливу. Герметизація виводів рознімання З виконується припаюванням або приклеюванням ізоляторів прохідних трубчастих контактів 11 до корпусу 1 і запаюванням або вклеюванням виводів у прохідних трубчастих контактах 11.After installing the housing 1 in the block or cabinet along the side guides located on the module housing, and connecting the module using a multi-pin notched connector and high-frequency hermetic coaxial connectors 12, to the module through the contacts of the connector C, high-frequency hermetic coaxial connectors 12, hinged o' capacitive conductors 9 supply voltages, high-frequency and low-frequency signals. High-frequency signals are supplied directly to the microassemblies 5, and low-frequency signals and supply voltages are supplied to the corresponding printed circuit boards 6 and through the holes in the screen surface of these boards 6 are connected to the corresponding printed conductors located in the inner layers of the printed circuit boards 6. 7/5 Since the printed circuit boards circuit board conductors 6 are located between the shielded grounded planes of the printed circuit boards and the shielded grounded partition of the housing 1, a large constructive distributed capacitance occurs for each printed conductor, which prevents the penetration of parasitic high-frequency signals into the power circuits and into the low-frequency circuits, and also reduces the mutual influence of adjacent printed conductors . Power circuits and low-frequency circuits have a large branching ratio because they are fed to all microassemblies 5, and high-frequency signals have a small branching ratio because in most cases there is a serial processing of high-frequency signals. Therefore, most of the conductors in the module are placed in the inner shielded layers of printed circuit boards b, which eliminates the introduction of parasitic signals in the power circuits and in low-frequency circuits. In addition, the presence of two shielding planes for printed conductors allows you to perform separate high-frequency circuits, which cause a strong impact on the operation of microassemblies 5, in the form of lines with distributed parameters. The execution of all high-frequency circuits in the module between microassemblies 5 in the form of lines with distributed parameters on printed circuit boards would be impractical, because the large structural capacitance to the ground leads to a decrease in the signal transmission coefficient and complicates printed circuit boards 6. Therefore, the execution of high-frequency circuits between microassemblies 5 is justified in the form of hinged short three-dimensional jumpers 9, which have a small structural capacity to the ground and a high transmission ratio. Each microassembly 5 is connected to power circuits, low-frequency circuits and, if necessary, to separate high-frequency circuits, made in the form of printed conductors in the inner layers of printed circuit boards 6, through holes in the screen planes of printed circuit boards 6 with the help of capacitive jumpers 10 or in another way, su for example, with the help of contact pads on the ends of the boards of microassemblies and connected by printed conductors to the front surface. Since the terminals of the connector Z directly enter the internal volume of the Module through the through-tube contacts 11, this eliminates the need to use a transitional printed circuit board located outside the module and exposed to external electromagnetic influence. The sealing of the terminals of the connector C is performed by soldering or gluing the insulators of the through-tube contacts 11 to the body 1 and by soldering or gluing the leads in the through-tube contacts 11.

Для усунення взаємного впливу вхідних і вихідних високочастотних сигналів на роботу модуля, « високочастотні, герметичні, коаксіальні рознімання 12 розташовані на найбільш короткій відстані від з с відповідних контактних площадок мікрозборок 5 і зв'язані з ними короткими об'ємними провідниками 9. Це підвищує стійкість роботи модуля і розширяє діапазон робочих частот (більш 100МГЦ). ;» Використання теплопровідної перегородки, розташованої в середній частині корпусу 1, яка має низький тепловий опір, дозволяє ефективно відводити тепло від мікрозборок 5 кондукцією через друковані плати 6 найкоротшим шляхом. Хоча друковані плати 6 мають більший тепловий опір, ніж теплопровідна перегородка, - внаслідок малої товщини плат перепад температур на екранній поверхні плат і на перегородці невеликий і мало впливає на тепловий режим модуля в цілому. ве Таким чином, використання не менше двох корисних об'ємів у корпусі 1 модуля, розділених тепло- і о електропровідною перегородкою, дозволяє збільшити розсіювану потужність і ступінь інтеграції. Перегородка, 5р розташована в середній частині корпусу 1, збільшує механічну міцність модуля в порівнянні з рамковою о конструкцією, яка не має перегородки. с Використання високочастотних герметичних рознімань дозволяє усунути взаємний вплив вхідних і вихідних високочастотних сигналів через рознімання і підвищити робочий діапазон частот в модулі.To eliminate the mutual influence of input and output high-frequency signals on the operation of the module, "high-frequency, hermetic, coaxial connectors 12 are located at the shortest distance from the respective contact pads of the micro-assemblies 5 and are connected to them by short bulk conductors 9. This increases stability operation of the module and expands the range of operating frequencies (more than 100 MHz). ;" The use of a heat-conducting partition located in the middle part of the case 1, which has a low thermal resistance, allows you to effectively remove heat from the micro-assemblies 5 by conduction through the printed circuit boards 6 in the shortest way. Although the printed circuit boards 6 have a higher thermal resistance than the heat-conducting partition, due to the small thickness of the boards, the temperature difference on the screen surface of the boards and on the partition is small and has little effect on the thermal regime of the module as a whole. Thus, the use of at least two useful volumes in the body 1 of the module, separated by a thermal and electrically conductive partition, allows to increase the dissipated power and the degree of integration. The partition, 5p located in the middle part of the case 1, increases the mechanical strength of the module in comparison with the frame construction, which does not have a partition. c The use of high-frequency hermetic connectors allows you to eliminate the mutual influence of input and output high-frequency signals through the connectors and increase the working frequency range of the module.

Claims

The formula of the invention is a module containing a hermetic electrically and thermally conductive case with a connector and covers and located centered caseless and case microassemblies, which are placed in at least two hermetic shielded volumes facing each other on the screen surface of thin printed circuit boards, glued or soldered to a heat-conducting and shielding partition that divides the housing into at least two volumes, and the connector directly enters the housing through the terminals through dielectric insulated through-tube contacts, which is characterized by the fact that high-frequency signals enter the module and leave it due to the introduced high-frequency hermetic coaxial connectors, which are located on the long sides of the module and on the smallest

65 distance from the corresponding contact areas of the micro-assemblies.