Результат интеллектуальной деятельности: ГЕРМЕТИЧНЫЙ КОРПУС МОДУЛЯ

Изобретение относится к радиоэлектронной технике, а именно к герметичным корпусам электрических приборов, к которым предъявляются высокие требования по герметичности и теплоотводу.

Известен герметичный корпус микромодуля из алюминиевых сплавов (патент RU №1568275), содержащий кожух и крышку, соединенные 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 высокую герметичность из-за дефектов покрытия под пайку и наличия микротрещин в структуре самого припоя по всему паяному шву.

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).

Недостатком такого корпуса является сложность конструкции, обусловленная, в частности, наличием большого количества гетерогенных границ (поверхности соединяемых деталей), которые создают контактные тепловые сопротивления, ухудшая тепловое сопротивление корпуса, и приводящие к понижению герметичности. Кроме того, в данной конструкции отсутствуют элементы гальванической связи - внешние выводы, что ограничивает области применения.

Наиболее близким по техническому решению является принятый за прототип герметичный корпус модуля (Технические условия ЛУЮИ.432254.001ТУ), состоящий из основания (обечайки) с внешними выводами и двумя крышками.

Недостатками такого корпуса являются: плохой теплоотвод от крышки, ограниченное время сохранения герметичности и ограничение по величине рассеиваемой тепловой мощности, обусловленные габаритными размерами корпуса и, как следствие, его низкая надежность.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и времени сохранения герметичности корпуса за счет повышения жесткости корпуса, интенсификации процесса лучистого и конвективного теплообмена поверхности корпуса, уменьшения его теплового сопротивления.

Для достижения указанного выше технического результата предложена конструкция корпуса, состоящая из основания (обечайки) с внешними выводами и двумя крышками, причем внешняя поверхность, по крайней мере, одной из крышек, вне зоны пайки содержит систему неровностей (выпуклостей) правильной формы, выполненных в виде пуклевок. Внутренняя поверхность крышки с пуклевками вне зоны пайки содержит слой, обладающий свойством гетерирования газов. Как и в прототипе, теплообмен с окружающей средой осуществляется за счет процессов теплопередачи с поверхности корпуса и внешних выводов.

Устройство работает следующим образом. Тепловая мощность источников энергии, содержащихся внутри корпуса модуля, за счет действия известных механизмов теплопередачи (кондукция и тепловое излучение) поступает в элементы конструкции корпуса: нижнюю крышку, обечайку, внешние выводы и верхнюю крышку, содержащую пуклевки, и рассеивается поверхностями этих элементов в окружающую среду в соответствии с известными законами теплообмена.

Предлагаемое изобретение позволяет интенсифицировать процесс лучистого и конвективного теплообмена поверхности корпуса, уменьшить тепловое сопротивление корпуса, повысить время сохранения герметичности корпуса, жесткость корпуса за счет создания в конструкции корпуса модуля, по крайней мере, на внешней поверхности одной из крышек, вне зоны пайки системы неровностей (выпуклостей) правильной формы в виде пуклевок, а на внутренней поверхности крышки вне зоны пайки - слой геттера. Тем самым увеличивается площадь теплообменной поверхности корпуса, увеличивается коэффициент теплоотдачи конвекцией, даже в условиях естественной конвекции за счет того, что гладкая протяженная горизонтальная пластина заменяется пластиной с выступами и тем самым обеспечивается интенсивное движение воздуха, в том числе и в центральной части поверхности крышки (см. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1973. С.87-93). Кроме того, возрастает коэффициент теплоотдачи излучением теплообменной поверхности за счет увеличения коэффициента излучения (его значение для одного и того же материала увеличивается с ростом шероховатости (см. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1973. С.305 - 306). Таким образом, перечисленные меры способствуют интенсификации процесса теплообмена поверхности корпуса в целом, а при неизменных габаритных размерах - увеличению рассеиваемой тепловой мощности. В тоже время создание развитой теплообменной поверхности способствует значительному уменьшению термического сопротивления крышка - среда, а следовательно, и уменьшению теплового сопротивления корпуса в целом (см. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1973. С.196 - 199). Система выпуклостей правильной формы в виде пуклевок образует систему элементов (ребер) жесткости в пределах рассматриваемой толщины крышки (см. Большой энциклопедический словарь политехнический / Гл. ред. А.Ю. Ишлинский НИ БСЭ. Москва. 2000. С.447), а это способствует увеличению жесткости корпуса в целом, снижается вероятность коробления конструкции и увеличивается время сохранения его герметичности, т.е. повышается его надежность. Создание на внутренней поверхности крышки вне зоны пайки слоя геттера обеспечивает в процессе эксплуатации корпуса модуля поглощение избыточных газов (воздуха, водяного пара и др.), образующихся из-за процессов десорбции с теплонагруженных элементов модуля, а также за счет процессов натекания из внешней среды через различные дефекты пайки. В “карманах”, образованных в крышке корпуса пуклевками и содержащих слой геттера, процессы десорбции газов идут менее интенсивно, нежели на плоской поверхности, это обеспечивает длительное хранение поглощенных газов, а следовательно, повышается время сохранения герметичности корпуса. Кроме того, наличие пуклевок увеличивает площадь активной поверхности геттера, а следовательно, увеличивается и количество поглощенного газа (см. Роздзял П. Технология герметизации элементов РЭА: Пер. с польск./Под ред. В.А. Волкова.- М.: Радио и связь, 1981. С.108 - 135; Основы материаловедения геттерных материалов. Ч. 1. Физико-химические основы геттерирования газов металлами: Учеб. пособие / B.C. Петров, Д.В. Быков, О.И. Кондрашова, В.В. Васильевский, А.Б. Соколов. - М.: МИЭМ, 2001.83 с.).

На фиг.1 изображен общий вид конструкции корпуса модуля, а на фиг.2 - фрагмент крышки (разрез) с пуклевкой. Устройство состоит из обечайки 1, крышек 2, пуклевок 3, внешних выводов 4, слоя геттера 5.