Герметичный корпус

Полезная модель относится к радиоэлектронике, в частности к герметически закрытым корпусам для радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), и может быть использована для защиты РЭА, в том числе бортовой, от негативного воздействия окружающей среды. Герметичный корпус состоит из основания и крышки. Основание имеет стенки, верхняя часть которых выполнена ступенчатой. Крышка опирается на нижнюю горизонтальную поверхность ступени с образованием между крышкой и вертикальной поверхностью ступени зазора. Зазор заполнен двухслойным герметизирующим составом, первым слоем которого является эпоксидный клей. Поверх эпоксидного клея расположен слой кремнийорганического герметика. Техническим результатом является повышение надежности герметичности корпуса для РЭА. 1 н.п. ф-лы, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Полезная модель относится к радиоэлектронике, в частности к герметически закрытым корпусам для радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), и может быть использована для защиты РЭА, в том числе бортовой, от негативного воздействия окружающей среды.

Известен герметичный корпус [патент RU 2072124], содержащий основание и крышку. Стык крышки и основания по его внутреннему периметру соединен паяным швом. Для этого между торцевой поверхностью крышки и внутренней поверхностью стенок основания в месте крепления крышки к основанию предусмотрен зазор, в котором размещен резиновый уплотнитель и проволока для осуществления разгерметизации.

Однако в случае неплотного прилегания резинового уплотнителя к поверхностям зазора происходит затекание припоя под крышку, что приводит к упрочнению соединения крышки с корпусом и значительно затрудняет последующую разгерметизацию.

Известен также герметичный корпус [патент RU 2155462], состоящий из крышки и основания и имеющий в месте крепления крышки к основанию по его внутреннему обводу прямоугольный зазор, который герметизирован по периметру крышки припоем. Верхняя часть боковых стенок выполнена двухступенчатой. Нижняя ступень предназначена для размещения крышки, другая образует с торцевой стороной крышки вышеназванный зазор. Такая двухступенчатая конструкция корпуса в отличие от предыдущего решения облегчает центровку крышки и снижает риск затекания припоя под крышку.

Однако данное техническое решение, как и предыдущее, имеет недостаток, обусловленный использованием пайки для герметизации стыка крышки и основания, требующей прогрева корпуса до температуры расплава припоя, что может привести к распаиванию электронных компонентов, помещенных в корпус. Кроме того, операцию герметизации-разгерметизации таких корпусов можно осуществлять не более 5 раз.

Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является герметичный корпус [Приложение: Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К., Конструирование радиоэлектронной аппаратуры. Л., Энергия, 1972, с.138], в котором стык основания и торцевой поверхности крышки заполнен компаундом. Использование компаунда облегчает разгерметизацию корпуса и не накладывает ограничения на количество возможных циклов герметизации-разгерметизации.

Однако при резких перепадах температуры вследствие расширения и сжатия металлического корпуса компаунд может трескаться и крошиться, нарушая, тем самым, герметичность корпуса.

Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности герметичности корпуса для РЭА.

Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что в герметичном корпусе, состоящем из основания, имеющего стенки, верхняя часть которых выполнена ступенчатой, и крышки, которая опирается на нижнюю горизонтальную поверхность ступени с образованием между крышкой и вертикальной поверхностью ступени зазора, заполненного эпоксидным клеем; поверх эпоксидного клея расположен слой кремнийорганического герметика.

Кроме того, заявляется герметичный корпус, в котором наряду с вышеназванными признаками на поверхность эпоксидного клея нанесен подслой из смеси органических веществ в следующих соотношениях, мас.ч.:

Техническим результатом заявляемой полезной модели является решение поставленной задачи за счет использования кремнийорганического герметика поверх слоя эпоксидного клея. Слой кремнийорганического герметика, благодаря своей эластичной структуре, растягивается и сжимается вслед за микродеформациями корпуса при перепадах температуры, обеспечивая изоляцию слоя эпоксидного клея от воздействия влаги и пыли и предохраняя его от крошения. Применение такой двухслойной структуры обеспечивает надежную защиту содержимого корпуса от воздействия влаги, пыли, плесневых грибков, песка и грязи. Кроме того, она компенсирует возможное растрескивание эпоксидного клея и препятствует отслаиванию кремнийорганического герметика по сравнению с использованием клея или герметика по отдельности.

Дополнительным техническим результатом является повышение адгезии герметика к эпоксидному клею за счет подслоя из смеси из этилсиликата-32 и полибутилтитаната в заявляемых соотношениях, размещенного на поверхности клея до слоя герметика, что приводит к увеличению надежности и долговечности герметичного шва. Кроме того, пленка подслоя на поверхности эпоксидного клея, дополнительно обеспечивает влагозащиту последнего.

Заявляемая полезная модель поясняется с помощью Фиг.1-2, на которых изображено:

Фиг.1 - корпус в эксплуатационном состоянии с установленными электронными компонентами, вид сверху;

Фиг.2 - поперечный разрез корпуса.

На Фиг.1-2 позициями 1-20 обозначены:

1 - основание;

2 - крышка;

3 - отсек;

4 - перегородка;

5 - отверстие в крышке для винтовой стяжки;

6 - ответное отверстие для винтовой стяжки;

7 - технологическое отверстие для откачки воздуха;

8 - СВЧ-разъем;

9 - ВЧ-разъем;

10 - НЧ разъем;

11 - винтовая стяжка;

12 - зазор;

13 - микрополосковая или текстолитовая плата;

14 - внутренняя крышка;

15 - боковая стенка основания;

16 - фаска;

17 - эпоксидный клей;

18 - кремнийорганический герметик;

19 - горизонтальная поверхность;

20 - вертикальная поверхность.

Герметичный корпус состоит из основания 1 и крышки 2. Основание 1 и крышка 2 выполнены, например, вытачиванием из заготовок алюминиевого сплава Д16 (ГОСТ 4784-97). Основание 1 выполнено монолитным с боковыми стенками 15 и разделено на отсеки 3 перегородками 4. Отсеки 3 предназначены для размещения текстолитовых или микрополосковых плат 13. Отсеки 3 закрыты внутренними крышками 14, в которых предусмотрены отверстия 5 для винтовой стяжки 11. В стенках 15 основания 1 предусмотрены отверстия для СВЧ 8, ВЧ 9 и НЧ 10 разъемов. Верхняя часть стенок 15 имеет ступенчатую форму с горизонтальной 19 и вертикальной 20 поверхностями. На верхней поверхности перегородок 4 и горизонтальной поверхности 19 расположены ответные отверстия 6 для винтовой стяжки 11.

В крышке 2 выполнены отверстия 5 для винтовой стяжки 11 и технологическое отверстие для откачки воздуха 7. Крышка 2 по периметру верхней поверхности имеет фаску 16. Предпочтительным является угол 45°.

Размеры крышки 2 и основания 1 выполнены в соответствии с соотношениями:

;

;

;

где h - высота торцевой поверхности крышки 2 до поверхности фаски 16; Н - толщина крышки 2; d - поперечный размер горизонтальной поверхности 19; D - толщина стенки 15, которую выбирают равной 4-8 мм.

Указанные соотношения позволяют получить требуемый уровень экранирования РЭА и необходимую прочность корпуса.

Основание 1 и крышка 2 имеют двухслойное покрытие. Первый слой - никель толщиной 18-24 мкм, второй - олово, легированное висмутом, толщиной 15-21 мкм.

В эксплуатационном состоянии корпуса крышка 2 расположена утопленной в основание 1 и опирается на горизонтальную поверхность 19. Торцевая поверхность крышки 2 до поверхности фаски 16 прилегает к вертикальной поверхности 20.

Поверхность фаски 16 и верхняя часть вертикальной поверхности 20 образуют зазор 12, который заполнен двухслойным герметизирующим составом. Первый слой представляет собой отвержденный эпоксидный клей 17, второй слой - полимеризованный кремнийорганический герметик 18. Для лучшей адгезии герметика 18 к поверхности клея 17 последняя покрыта подслоем - смесью на основе органических веществ: полибутилтитаната и этилсиликата-32.

Герметичный корпус используют следующим образом.

В основании 1 размещают сборочные элементы. Сначала к корпусу припаивают СВЧ 8, ВЧ 9 и НЧ 10 разъемы, размещая их в соответствующих отверстиях. В качестве СВЧ разъемов 8 могут быть использованы стандартные СРГ-разъемы или разъемы Rosenberger. В качестве НЧ разъемов 10 питания и управления могут, например, быть использованы разъемы Molex, ITW или Harwin. В отсеках 3 основания 1 размещают микрополосковые и текстолитовые платы 13, фиксируя их к основанию 1 винтовой стяжкой 11 через отверстия 5 в ответных отверстиях 6 и соединяя с соответствующими разъемами. Отсеки 3 закрывают внутренними крышками 14 и крепят винтовой стяжкой 11 к перегородкам 4.

После установки и регулировки сборочных узлов в основании 1 на горизонтальной поверхности 19 размещают крышку 2, которую затем винтовой стяжкой 11 привинчивают к боковым стенкам 15 и перегородкам 4. При этом торцевая поверхность крышки 2 до поверхности фаски 16 прилегает к вертикальной поверхности 20. Допускается технологический зазор между торцевой поверхностью крышки 2 и вертикальной поверхностью 20 не более 0,1 мм. Поверхность фаски 16 и верхняя часть вертикальной поверхности 20 образуют зазор 12, который заполняют двухслойным герметизирующим составом. Сначала в зазор 12 закладывают эпоксидный клей до верхнего уровня боковых стенок 15, который совпадает с верхней плоскостью крышки 2. Благодаря вязкой структуре и хорошей адгезии к металлу эпоксидный клей 17 заполняет все щели и компенсирует неровности поверхности. После нанесения эпоксидный клей 17 отверждают. Режим отверждения выбирают в зависимости от используемой марки клея. В процессе отверждения происходит его усадка, и в отвержденном состоянии слой эпоксидного клея 17 занимает около 2/3 высоты зазора 12. Поверхность эпоксидного клея 17 покрывают подслоем из органических веществ: полибутилтитаната и этилсиликата-32. Для этого используют смесь из указанных веществ и уайт-спирита при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Данная смесь представляет собой низковязкую прозрачную жидкость светло-красного цвета без осадка. Наносят смесь кистью и выдерживают 1,5-3 часа при комнатной температуре в вытяжном шкафу. За это время уайт-спирит испаряется, и на поверхности эпоксидного клея 17 остается тонкая пленка полибутилтитаната и этилсиликата-32, повышающая адгезию герметика 18 к поверхности эпоксидного клея 17 и обеспечивающая дополнительную влагозащиту последнего.

В образованную в результате отверждения эпоксидного клея 17 выемку закладывают герметик 18. В качестве герметика 18 может быть использован кремнийорганический герметик марки ВГО-1 (ТУ 38.303-04-04-90), который представляет собой пастообразное вещество белого цвета. Излишки герметика 18 снимают скальпелем до уровня плоскости крышки 2. После нанесения герметика 18 корпус выдерживают 3 часа на воздухе и 3,5 часа в электрошкафу при температуре +75±5°C. Возможен также вариант сушки на воздухе в течение 24 часов.

После герметизации зазора 12 через технологическое отверстие 7 из корпуса откачивают воздух до давления 13,33 Па и заполняют внутреннее пространство корпуса инертным газом, например, аргоном. После заполнения инертным газом технологическое отверстие 7 запаивают.

В случае ремонта или замены электронных компонентов проводят разгерметизацию корпуса. Для этого слой герметика 18 снимают скальпелем. Затем корпус помещают в печь, разогретую до 80°C и выдерживают 15-20 мин. Размягченный клей 17 снимают скальпелем.

Заявляемый герметичный корпус пригоден для защиты РЭА, в том числе бортовой, от дестабилизирующего воздействия окружающей среды. Работоспособность РЭА с использованием такого корпуса сохраняется в течение 15 лет при хранении в нормальных условиях и 5 лет в неблагоприятных, т.е. при повышенной влажности и температуре.

1. Герметичный корпус, состоящий из основания, имеющего стенки, верхняя часть которых выполнена ступенчатой, и крышки, которая опирается на нижнюю горизонтальную поверхность ступени с образованием между крышкой и вертикальной поверхностью ступени зазора, заполненного эпоксидным клеем, отличающийся тем, что поверх эпоксидного клея расположен слой кремнийорганического герметика.

2. Герметичный корпус по п.1, отличающийся тем, что на поверхность эпоксидного клея нанесен подслой из смеси органических веществ в следующих соотношениях, мас.ч.: