Book3 (Конструирование РЭС (архив книг)), страница 5

Рис. 3.9. Конструкция двухсторонней ФЯ на металлическом П-образном основании:
1 — микросборка; 2 — многослойная печатная плата; 3 — основание;
4 — окно для выводов; 5 — воздуховод; 6,7 — шарнирные соединения

76

Конструкция цифрового блока книжной компоновки представлена
на рис. 3.10. Основными сборочными единицами конструкции являются
корпус блока, передняя панель с межблочными соединителями и труб-
кой-штенгелем, крышка, пакет ячеек, установленный на бобышках кор-
пуса, матрица-ремень и децентрализованный блок питания.

Рис. 3.10. Конструкция блока книжной компоновки IV поколения:

1 — печатная вставка; 2 — заливочный компаунд; 3 — разъем РПС1;

4 — штенгель-трубка; 5 — передняя стенка; б — винты крепления;

7 — матрица-ремень; 8 — стяжной винт; 9 — крышка; 10 — титановая втулка;

11 — блок питания; 12 — функциональная ячейка; 13 — бобышка

Корпус блока выполнен из литейного алюминия АЛ9 с толщиной
стенок 3 мм литьем в оболочковые формы с последующей механообра-
боткой. Бобышки изготовляются при литье, минимальная их высота
должна быть не менее 1,5—2 диаметров винта для стягивания ячеек в
пакет. Для резьбового соединения винта с телом бобышки в нее запрес-
совывается титановая втулка с внутренней резьбой под винт. Пакет ФЯ
на металлических рамках стягивается винтами, а электрические соеди-
нения ячеек с выходными межблочными разъемами типа РПС1 или РСГ
осуществляются жгутовым проволочным монтажом, укрепленным в
матрице-ремне. Матрица-ремень (рис. 3.11, а) представляет собой
сформованную вулканизированную резину с отверстиями диаметром
1,5...2 мм и шагом между ними 2,5 или 5 мм. Через отверстия прошивают
жгуты из 10...16 проводников провода ГФ-100М. Ширина ремня опреде-
ляется шириной зоны коммутации выходных контактных площадок
ячейки, а его толщина равна 3...5 мм. Матрица-ремень крепится к внут-

77

Рис. 3.11. Внутриблочные соединители:
а — матрица-ремень; б — гибкий шлейф; в — гибкий кабель

Рис. 3.12. Герметизация блока IV поколения:
а — паяным швом; б — заливкой и опайкой

ренней стенке передней панели с помощью металлического уголка
винтами, а к ячейкам — винтами в их торцах. Для вакуумно-плотной
герметизации с величиной истечения газа из внутреннего объема бло-
ка, равной 6,65- 10^-6 дм³ Па/с (5·10^-5 дм³-мкм рт.ст/с), верхняя
крышка блока запаивается по способу паяного шва, межблочные разъ-
емы опаиваются и заливаются компаундом, а трубка-штенгель после
откачки воздуха и заполнения внутреннего объема инертным газом также запаивается. Паяный шов (рис. 3.12, а) выполняют следующим обра-
зом: в зазор между крышкой и стенками корпуса и передней панелью
укладывают прокладку из нагревостойкой бессернистой резины марки ИРП, далее на нее кладут стальную проволоку диаметром 0,8 мм и весь
шов запаивают по периметру припоем ПОС-61.

Конец проволоки выводят в канавку стенки рядом с зазором, ос-
тавляя его незапаяным. Это нужно для того, чтобы при ремонте бло-
ка можно было вырвать из паяного шва проволоку за этот конец и
удалить крышку. Ширина зазора составляет 1,2 мм прокладки, а ши-
рина и толщина прокладки — 1,4 мм. Прокладка центрирует крышку
при пайке и не позволяет проникать вредным примесям припоя и
флюса внутрь корпуса. При такой небольшой величине зазора по-
вторное выполнение паяного шва после ремонта возможно не более
двух-трех раз, так как на стенках остаются наросты припоя, которые
трудно удалять. Для пайки алюминиевых деталей необходимо их по-
крытие перед пайкой. Таким покрытием является уже упоминавшее-
ся гальванопокрытие Н5.М12.0-Ви9, которым покрывают места пайки
на корпусе и передней стенке. Герметизацию межблочных соедините-
лей (рис. 3.12j б) проводят следующим образом: разъем закрепляют на
печатной вставке продеванием его выводов через металлизированные
отверстия, затем их опаивают, далее вставку припаивают к стенке пере-
дней панели по периметру вставки, на краях которой оставлен залужен-
ный фольговый кант, после чего свободный объем в передней панели
заливают компаундом, например ЭЗК (эпоксидным заливочным компа-
ундом). Трубку-штенгель запрессовывают в переднюю панель, опаива-
ют по контуру цилиндра, затем откачивают воздух, проверяют на герме-
тичность, накачивают сухой азот до избыточного давления 1,3 атм, об-
жимают, откусывают и запаивают. При такой конструкции трубки для
двух-трех повторных ремонтов ее длина должна быть не менее 40 мм.
Материал трубки — медь МТ, наружный диаметр — 3 мм.

Поскольку внутриблочные соединения в виде матрицы-ремня зани-
мают до 15...20% объема блока, в настоящее время их выполняют гибки-
ми шлейфами (см. рис. 3.11,6) в виде полосок из гибких фольгирован-
ных диэлектриков на основе лавсана (ФДЛ) или полиимида (ФДИ)
толщиной 200...300 мкм с печатными прямолинейными проводниками и
контактными площадками, а также гибкими кабелями (рис. 3.11,в). Это
позволяет уменьшить объем, занимаемый внутриблочными соединени-
ями, в два раза по сравнению с матрицей-ремнем, однако жесткость
«переплета» книги ухудшается.

3.4. Конструирование аналоговых субблоков и блоков РЭС

Специфическими особенностями конструкций субблоков аналого-
вого типа, в частности приемно-усилительных трактов (субблоков УВЧ,
УПЧ, УНЧ) являются удлиненная форма субблоков, ее планарность и
наличие тонкостенных экранов между самими узлами и экранов самих
субблоков. При весьма малых по величине сигналах на входе УВЧ (по-

79

рядка 10^-6 В) и требуемой величине на выходе УНЧ (десятые доли
вольта) необходимо иметь усиление всех трактов свыше 100 дБ, а толь-
ко в одном УПЧ — порядка 60 и более децибел, что трудно обеспечить
на одной промежуточной частоте в малом замкнутом объеме субблока.
Поэтому применяют двойное преобразование частоты, располагают ка-
скады в линию и вводят экраны, развязывающие фильтры между ними.
—— В любом из перечисленных субблоков должны быть частотно-изби-
рательные узлы, селектирующие сигналы, область применения кото-
рых поясняет рис. 3.13 [14]. В качестве таких узлов на УВЧ и УПЧ могут
использоваться катушки индуктивности (пленочные, каркасные, торои-
дальные), фильтры упругих и поверхностных волн на пьезоэлектриках,
полосовые фильтры на операционных усилителях (активные ЯС-филь-
тры) и др. Катушки индуктивности пленочного типа имеют малый диа-
пазон индуктивности (от 1 до 10 мкГ) и малую добротность (не более
20); тороидальные катушки могут быть малогабаритными и малой вы-
соты (не более 2...3 мм), однако использование в них ферритов с боль-
шой магнитной проницаемостью приводит к значительной температур-
ной нестабильности этой величины, а далее и к нестабильности самой
индуктивности и частоты настройки. Каркасные же катушки индуктив-
ности в виде цилиндров с намотанной обмоткой по своим электриче-
ским параметрам не могут иметь конструктивную высоту катушки ме-
нее 8...10 мм. Эта высота резко снижает качественные показатели по
объему и массе (растут коэффициенты дезинтеграции), и конструкция

Рис. 3.13. Области применения частотно-избирательных узлов:

1 — активные RС-фильтры; 2 — цифровые фильтры;
3 — каркасные катушки индуктивности; 4 — интегральные пьезофильтры;5 — пленочные катушки индуктивности;

6 — фильтры на поверхностных акустических волнах;
7 — микрополосковые фильтры

80

становится не планарной, а объемной. Наиболее совместимыми по вы-
соте являются фильтры ПАВ и интегральные кварцевые фильтры
(h _к = 3 ...4 мм ), которые могут быть размещены в тех же корпусах, что

и корпусированные ИС либо скомпонованы в одном корпусе-экране с
бескорпусными аналоговыми МСБ, на подложках которых часто разме-
щают навесные конденсаторы серии К10, которые сами имеют высоту
0,6...2,5 мм. Выполнение всех этих требований в конструкциях аналого-
вых субблоков приводит почти однозначно к пенальной форме суббло-
ков.

Конструктивно аналоговые субблоки III поколения выполняют на
печатных платах удлиненной формы с установленными на них кор-
пусированными ИС, обрамляющими их навесными ЭРЭ и частотно-
избирательными узлами (каркасными или тороидальными катушка-
ми индуктивности, корпусированными пьезофильтрами и т.п.). По-
сле сборки и пайки ИС и радиокомпонентов на печатной плате суб-
блок обычно покрывают полиуретановым лаком УР-231, который
имеет небольшую диэлектрическую проницаемость (порядка 2,5) и
поэтому не вносит значительных дополнений в паразитные емкости
между проводниками. Являясь гидрофобным покрытием, он защища-
ет поверхность субблока от проникновения влаги с ε = 80, тем самым
устраняя не только гидролизные процессы между проводниками, но
и защищая субблок от самовозбуждения. В табл. 3.3 приведены наи-
более часто встречающиеся в конструкциях аналоговых субблоков
корпуса ИС, их геометрические размеры, а также назначение и серии
ИС, монтируемых в них. На рис. 3.14 показана условная конструкция
субблока III поколения.

Конструкции аналоговых субблоков на бескорпусных микросборках
выполняют обычно в виде металлических пеналов, герметизируемых
либо по торцам, либо по верхней крышке. Сами МСБ приклеивают на
металлическое основание, а монтаж между ними осуществляют либо
по принципу «непрерывной микросхемы», либо с помощью печатных
вставок между ними и корпусом, на которых устанавливают также на-
весные ЭРЭ, которые нельзя выполнить в пленочном исполнении. Сое-
динения с другими субблоками осуществляют радиочастотными соеди-
нениями типа СР50 и радиочастотными кабелями РК50 или РК75. Низ-
кочастотные цепи питания часто осуществляют через индивидуальные
соединители типа «слезка». На рис. 3.15 показана конструкция аналого-
вого субблока, скомпонованного по «непрерывной микросхеме», а на
рис. 3.16 — с использованием фильтра ПАВ.

Компоновка аналоговых блоков РЭС зависит прежде всего от их на-
значения в составе конкретного радиоизделия. Они могут дополнять

81

Таблица 3.3

Тип корпуса	Серии ИС	Функциональное назначение	Размер ИС, мм			Высота корпуса мм	Масса, г	Число за- действо- ванных выводов	Шаг установки, мм
			по осиX		по осиY				по оси X	по оси Y
301.8-2 3101.8-2	140	Операционные усилители (ОУ); аналоговые перемножители	09,5			4,8	1,6	8	12,5	12,5
301.12-1 3102.12-1	140 171 529	ОУ и аналоговые перемножители; широкополосные усилители; ак- тивные ДС-фильтры	09,5			4,8	1,6	10 12	15,0 17,5	17,5 17,5
201.14-6 2102.16-6	526	УПЧ с детектором	19,5	6,8		5	1,1	9 12 14	22,5 25,0 27,5	15,0 17,5 17,5
238.16-2 2103.16-2	174 544	Аналоговые перемножители; логарифмические усилители; УПЧ; синтезаторы частот; генераторы; ФАЛ Операционные усилители	21,5	6,8		5	1,2 ...2	12 14 16	25,0 27,5 30,0	17,5 17,5 20,0
238.18-3 2104.18-3	174	Многофункциональые схемы	24,5	6,8		3,5	1,5	14 16 18	27,5 30,0 32,0	17,5 20,0 20,0
401.14-3 4102.14-3	175	Детекторы, аналоговые перемножители, дифференциальные уси- лители	9,8	6,5		3,5	0,35 ... 0,9	10 12 14	123 15,0 15,0	15,0 17,5 20,0

Рис. 3.14. Конструкция аналогового субблока III поколения:

1 — радиочастотный соединитель; 2 — печатная плата; 3 — корпусированная ИС;

4 — каркасная катушка индуктивности с экраном; 5 — навесной ЭРЭ;