1304269840_660_maevec.ru (Конструирование РЭС метода)

1ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО НАРОДНОМУ ОБРАЗОВАНИЮМОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИАВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕКОНСТРУИРОВАНИЕ РЭСУчебное пособие по курсовому и дипломному проектированиюУтвержденона заседании редсовета17 мая 1990 г.МоскваИздательство МАИ 19912621.396.6 (075) К 65УДК: 621.396.6 (075.8)Авторы: В.Ф.

Борисов (разд. 1.2, I.3.I и П6), А.А. Мухин (разд. I.4.I, 1.4.2,1.4.4, 1.4.5 и П3), А.С. Назаров (разд. 1.3.I, 1.3.3, 1.4.3, 2.1, П4), Ю.В. Чайка(разд. 1.3.2, 1.5, 2.2, П1, П7), А.Н. Чекмарев (разд. 1.4.3), Г.Т. Сергеев Ш 2, П6),В.А. Шаров (П2, П6), Б.Д. Щурыгин (П2, П6).Конструирование РХ: Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию / Авт.-сост: В.Ф. Борисов, А.А. Мухин, А.С.

Назаров и др. - М.:МАИ, 1991. - 96 с.: ил.В пособии предложены рекомендации и необходимая техническая исправочная информация по разработке конструкций РЭС различных уровней,выполнению расчетов параметров конструкций и расчетов по обеспечениютребований технического задания.Для студентов, обучающихся по специальности "Конструирование итехнология РЭС".Рецензенты: А.Н. Акимов, Т.А. РычинаISBN5-7035-0362-0 (с) Московский авиационный институт, 19913I. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ РЭСI.I.

ВЫБОР МЕТОДА КОНСТРУИРОВАНИЯ.УНИФИКАЦИЯ'И СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПРИ КОНСТРУИРОВАНИИРЭС.БАЗОВЫЕ НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИМетоды конструирования РХ разделяются на три взаимосвязанныегруппы: по видам связей между элементами (геометрический, машиностроительный и топологический методы), по способу выявления и организации структуры связей между элементами (методы моноконструкций,базовый), по степени автоматизации выявления структуры связей между элементами (эвристический, автоматизированный).Выбор метода конструирования производится -по результатам сравнительного анализа перечисленных методов с позиций назначения, надежности, технологичности, ремонтопригодности и стоимости РЭС.

Так, длябытовой и ракетно-космической аппаратуры наиболее характерен метод моноконструкций, реализуемый в виде моноблока на основе оригинальной несущей конструкции. Для стационарной, подвижной и переносной аппаратурыспециального назначения (ЭВМ, радиолокация и т.п.) основным является базовый метод конструирования. Характеристика сложившихся в настоящеевремя методов конструирования РЭС приведена в работе [3] , особенностиметодов конструирования микроэлектронных вычислительных устройств изложены в книге [8] .Обеспечение минимальных затрат и сроков разработки новых видовРЭС, повышение надежности аппаратуры за счет применения устройств,неоднократно проверенных в эксплуатации, сокращение стоимости изготовления благодаря прогрессивным технологическим процессам возможно лишьс использованием стандартизации в конструкциях РЭС.

Одним из основныхметодов стандартизации, направленных на сокращение номенклатуры объектов и, следовательно, на повышение их серийности и снижение трудоемкостипроизводства, является унификация. Унификация - это установление разновидностей объектов одинакового функционального назначения для решения конкретной проблемы.4Уровни стандартизации и унификации разрабатываемой аппаратурыопределяются количественными показателями - коэффициентами стандартизации, унификации, повторяемости.Коэффициент стандартизации Кст рассчитывают по формуле Кст ==Nсt/N, где Nсt количество стандартных сборочных единиц и деталей (без учетастандартного крепежа); N - общее количество сборочных единиц и деталей визделии.Коэффициент унификации Ку определяют также по приведенномувыражению, где вместо Nсt подставляют количество унифицированных сборочных единиц и деталей Nу .Коэффициент повторяемости Кп определяют по формуле Кп ==1- NН / N1, - количество наименований типоразмеров сборочных единиц изделия и его деталей, не вошедших в состав сборочных единиц; A/f - общее количество сборочных единиц и деталей (без учета стандартного крепежа) визделии.При разработке новых РЭС необходимо стремиться к тому, чтобы показатели К^ , /С и /Сп имели более высокие значения, чем у аналогов.Необходимой составной частью всех уровней компоновки РЭС являются несущая конструкция (НК).

При построении НК важное значение приобретает типизация и унификация, позволяющая их использование в изделиях, отнесенных к одному и тому же виду. Классификация аппаратуры по виду приведена в табл. I.I.Т а б л и ц а I.IУсловноеобозначениевидаВид аппаратурыУсловноеобозначениевидаIСтационарные ЭВМ52Аппаратура дискретной автоматикиАппаратура стационарная (кроме ЭВМ)Аппаратура возимая(колесные шасси)6347Вид аппаратурыАппаратура возимая(самоходные шасси)Морская аппаратураСамолетная аппаратураНК определенного вида аппаратуры, габариты которой стандартизированы, называют базовой несущей конструкцией (БНК). Наиболее5678распространенные системы БНК, используемые для компоновки радиоаппаратуры: самолетных РЭС (рис. I.I), измерительных приборов (рис.

1.2),унифицированных конструкций (рис. 1.3).Оптимальным является применение ограниченной номенклатуры БНКв аппаратуре любого вида. Такие БНК называют унифицированными (УБНК).Основные размеры, условное обозначение, варианты конструкций БНКфункциональных ячеек (БНК1) регламентированы ОСТ 4Г 0.410.224-84.БНК1 - печатная плата с размерами: 170x75; 170x110; 170x150 и 170х х200мм, основным типоразмером является 170x200 мм. Всегда вдоль стороны сразмером 170 мм устанавливают электрический соединитель СНП34 и панель, предназначенную для крепления ячейки в составе БНК блока (БНК2).Минимальный шаг установки унифицированных ячеек в блоке - 15 мм.

Типоразмерные ряды БНК самолетных РЭС и измерительных приборов приведены на рис. 1.1 и 1.2.1.2. ВЫБОР РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ И КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВВыбор материалов является важнейшим этапом конструирования. Привыборе конструкционных материалов необходимо учитывать комплекс разнообразных взаимосвязанных физико-механических, химических, технологических и других требований.Материалы конструкций должны отвечать следующим требованиям:высокая удельная прочность; малая плотность; электрохимическая, тепловаяи технологическая совместимость; низкая стоимость.Большое число марок материалов, близких по показателям качества,многообразие этих показателей, сложные ситуации, возникающие при анализе показателей, затрудняют однозначный выбор лучшего материала.

Поэтомудля объективной оценки качества того или иного материала по множествухарактеристик рекомендуется использовать комплексный показатель качества. Вопросы применения комплексного показателя для выбора лучшего варианта подробно изложены в разд. 4.6 [II] .

Следует лишь отметить, что дифференциальные показатели качества материалов должны быть обоснованы иувязаны с техническими требованиями к конструкции, записанными в ТЗ наразработку.Справочные данные по конструкционным и радиоматериалам приведены в приложении 1.91.3. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ МИКРОСБОРОК И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЯЧЕЕК РЭСI.3.I.

Расчет геометрических размеров коммутационных основанийКоммутационными основаниями микросборок служат диэлектрическиеподложки, функциональных ячеек - печатные платы. Расчет геометрическихразмеров коммутационных оснований состоит в выборе типоразмера основания по заданным числу и типам комплектующих элементов (проектный расчет) или в проверке возможности размещения заданного количества комплектующих элементов на коммутационном основании определенного типоразмера (поверочный расчет).Подход к расчету геометрических размеров подложки микросборки зависит от ее функционального назначения (цифровая, аналоговая, силовая) итехнологии изготовления (тонкопленочная или толстопленочная) .Микросборки цифровых РЭС имеют обычно регулярную структуру,микросборки аналоговых и силовых РЭС содержат разногабаритные компоненты, размещенные на подложке чаще всего в нерегулярном порядке.Структура цифровой тонкопленочной микросборки приведена на рис.1.4,а.

Как следует из рисунка, геометрические размеры подложки микросборки можно найти по формулам:l nx = (n x1 ) t x + a + 2 ∆ T l ny = (n y1 ) ty + b + 2 ∆ Tгде nх , nу - число бескорпусных ИС соответственно в строке и столбце; tx , ty - шаги размещения ИС в строке и столбце; a и b -размеры посадочного места бескорпусной ИС; UT - ширина технологической зоны попериметру подложки; tx=a+a1, ty=b+b1, - шаги размещения ИС в строке и встолбце соответственно; a1 , b1 - расстояния между границами посадочныхмест соседних в строке и столбце.Значения a1 и b1, зависят от числа тонкопленочных проводников,которые предполагается проложить между соседними ИС в одном слоекоммутации, и разрешающей способности технологического процесса получения конфигурации элементов микросборки. При числе проводников nп водном слое между ИС, расположенными в строке, и разрешающей способности UpT технологического процесса значение a1=(2nп+1)UpT .

В реальныхконструкциях микросборок обычно a1= b1 .10Размеры посадочного местам a, b (рис. 1.4,6) бескорпусной ИС определяются размерами кристалла a0 , bо, типом и количеством выводов и оговоренными в ТУ ограничениями на установку кристалла. Для бескорпусных ИС с гибкими выводами (исполнение I) минимальные размеры установочного места находят по очевидным соотношениям:amin=a0+2(lbmin+ak), bmin=b0+2(lbmin+bk),где lbmin - минимально допустимая длина выводов ИС; ak, bк - геометрические размеры контактных площадок.Для ИС с шариковыми выводами размеры посадочного места совпадают сразмерами кристалла.Величина технологической зоны UT складывается из краевого го-ля Uк изоны для размещения внешних контактных площадок.Конструктивно-технологические ограничения на элементы тонкопленочных микросборок для различных технологических методов полученияконфигурации элементов приведены в [4] .

Справочные данные до бескорпуснымИС даны в приложении 2.Расчет геометрических размеров подложки аналоговых и силовых МСБсостоит в определении площади подложки Sпл , по которой выбирают соответствующий типоразмер. Приближенное значение площади подложки находят сnпомощью соотношениягде Si -площади элементов и компоненS пл =q S ∑ S ii =1тов микросборки, qs = 3...I0 – коэффи11циент дезинтеграции площади подложки; n - число элементов и компонентов.Выбор типоразмера подложки производят из табл. 1.2.Таблица1.2Типо- lnxlnуразмер12345размм мер120 67968609481030мм9660463024Типо- lnxlnуТипо- lnxразмм мм мер20 24111216 2012 16 1310 16 141510 12lnумм52,516328Типо- lnxразмм мер6161741860196015lnумм мм810246040482048--Приведенные в табл. 1.2 типоразмеры 3...I0 предназначены для установкив стандартные корпуса, остальные - для бескорпусных микросборок.Схема размещения корпусных ИС на печатной плате функциональнойячейки (9Н) цифрового РЭС показано на рис.

1.5. Согласно рисунку, геометрические размеры платы, на которой предполагается разместить nxny микросхем,определяются по формулам:Lx=(nx-1)tx+lx+x1+x2 ;Ly=(ny-1)ty+ly+y1+y2,где tx, ty - шаги установки ИС на плате по направлениям x и у, lx, 1у - размеры корпуса ИС; x1 , x2 , у1 , у2 - краевые поля.12Таблица 1.3Ширина10хДлина10х1520х3040Ширина45х1520253015х20х2530х40х4550608020х30х40х455060х809030х50х60хх404550х607580х10012014016040хХ75хДлина45х5060707580х859017050х60х7580х8590х9510060х7580х8590х95100х110120х1401601807580859095100170Ширинах808590100хДлина80х8590х95100х110120х130140150160х180200240Ширина100х11085909510090х95100х110120х130140х150160х170180х100х110120х130140х150160х170180х190120х130135Длина200240280110120130135140150160170180190200220120130140х150160х170180190200х220240х280320360130140150170180190200260Ширина140х150160х170Дли-Ширина наДли-140х150160х170180х190200х220240х260280х320360180х190200х220240х260280х300320х340360х150160170180190200300160х170180х190200220240х260280х300320х360170175180190200340180х200х220240х200х220240х260280х300320х340360х220240260280300320340360240х260280х300320х340360х240Предпочтительные размеры13Значения tx , ty , х1 , х2 , y1 , у2 , lx , ly приведены в таблицах приложения 3 (табл.