1304269840_660_maevec.ru (Конструирование РЭС метода), страница 2

П3.1+П3.4).Краевое поле у1 предназначено для размещения электрического соединителя или контактных площадок для пайки проводников внутриблочных электрических соединений. На краевом поле у2 могут устанавливаться контрольная колодка, накладка, передняя панель ячейки и др.Поэтому размеры полей у1 и у2 должны соответствовать геометрии перечисленных элементов.По найденным размерам Lx , Ly и табл. 1.3, где приведены линейные размеры печатных плат согласно ГОСТ 23751-79, выбираюттипоразмер печатной платы.1.3.2. Расчет ограничений на геометрические размеры проводников коммутационных основанийОграничения на минимальные размеры проводников обусловлены факторами как технологического, так и электрического характера,К факторам первой группы относятся конечная точность выполненияконфигурации проводников и минимальные технологически реализуемыеих размеры, которые зависят от способа изготовления коммутационныхплат.

Если для полупроводниковых микросхем минимальная ширина проводников и зазор между ними могут составлять десятые доли - единицымикрометров, то для гибридно-пленочных микросхем, изготавливаемых спомощью фотолитографии, возможно получать ширину проводников изазоры не менее 50...100 мкм, а с применением свободной маски либо толстопленочной технологии - не менее 150...200 мкм. Технологические ограничения на размеры проводников печатных плат в зависимости от классаточности приведены в табл. 1.4 [7] .Таблица 1.4Конструктивные параметрыКласс точностиМинимальная ширина проводника b , ммНоминальный зазор между проводниками S , ммДопуск на расположение проводников δl , ммТо же для МПП, ммI2340,60,450,250,150,60,450,250,150,150,200,100,120,050,070,030,0514К факторам второй группы относятся допустимая токовая нагрузка,пробивное напряжение, допустимое сопротивление, индуктивность и емкость проводников.Минимальная ширина проводников для цепей, по которым протекают значительные токи (питание, заземление):b МИН 1 =I максj доп tммгде Iмакс - ток протекающий по цепи (определяется из анализа электрической схемы), A ; jдоп - допустимая плотность тока в проводниках, обеспечивающая отсутствие их перегрева (см.

табл. 1.5), А/мм2, t - толщинапроводника, мм.Таблица 1.5Метод изготовления ППТолщинаУдельноефольги t ,jдопсопротивление6мкмА/мм2p 10 Ом-мХимическийвнутренние слои МПП20, 35, 50 150,05наружные слои МПП и ДПП20, 35, 50 200,050Комбинированный позитивный20750,017535480,017550380,0175Электрохимический250,050Минимальная ширина проводников исходя из допустимого их сопротивленияb мин r =ρl310 ммt r допгде р - удельное объемное сопротивление проводника (см.

табл.1.5),Ом·м; l и t - длина и толщина участка проводника максимальной длины.Ограничения, связанные с паразитной емкостью и индуктивностью,рассматриваются в разд. 1.5. Как правило, они приводят к необходимостиограничивать максимальную длину отдельных линий на плате.При малых расстояниях между проводниками даже при умеренныхнапряжениях в зазорах может возникать пробой. Значения допустимогорабочего напряжения (Uраб в зависимости от ширины зазора приведены втабл. 1.6 [10]15МатериалпроводникаТаблица 1.6Значения допустимого рабочего напряжения взависимости от ширины зазора, ВМинимальная ширина зазора, ммГетинаксСтеклотекстолит0,150,20,30,4 0,50,751,5255075100150 250200 3503505005008501.3.3. Особенности разработки конструкций узлов и ячеек РЭС на бескорпусных микросборкахЗначительное уменьшение объема в цифровых Ш с одновременнымувеличением быстродействия их работы, а следовательно, и увеличениемпотребляемой мощности приводит к резкому возрастанию тепловой напряженности в чих и нарушению нормального теплового режима, что вызывает отказы в работе.Поэтому первой специфической чертой новых конструкций Ш цифрового типа является наличие в них мощных и эффективных теплоотводов.

Такими теплоотводами являются металлические основания под бескорпусными МСВ, и в частности, металлические рамки (рис. 1.6). Этирамки, как правило, выполняют из алюминиевых сплавов АМг, АМц, В95,имеющих высокие значения коэффициентов теплопроводности (160...180Вт/(м·К).16Вторая специфическая особенность этих конструкций заключается втом, что размещаемые на металлических рамках бескорпусные МСБ (от 8и более штук) имеют значительное количество сигнальных входов и выходов, а также шин питания и земли (от 24...30 с одной МСБ), что приводит кпоявлению в конструкции большого числа тонких ( d = 30...50 мкм) золотых проволочек - соединительных проводников, с одной стороны приваренных (припайных) к внешним контактным площадкам МСБ, а с другой к "язычку" металлизированных отверстий печатной платы.

При механических воздействиях, несмотря на небольшой прогиб этих проволочек (откуда длина проволочки {l ≤ 100d ), возможны отрывы в местах приварки(пайки), т.е. внезапные отказы в соединениях и сбои во всей ячейке. Крометого, увеличение интеграции микросборок, а следовательно, и площадиподложек при постоянной их толщине опять-таки создает опасность ихрастрескивания от ударов и вибраций.

Чтобы выполнить требования защиты конструкции от механических резонансов, усталостных напряжений,линейных перегрузок, в конструкциях ячеек 1У поколения используют теже металлические рамки. Особенностью их профиля является наличие ребер жесткости и окон, а сами МСБ и печатные платы клеят к этим рамкамантивибрационными компаундами типа KT-I02 или Эластосил, чтобыуменьшить коэффициенты динамичности рамок.

Справочные данные поклеям даны по ОСT 4Г 0.029.204-78 в приложении 4. Схемы и массогабаритные характеристики аналоговых ИМС представлены на рис.П2.1+П2.12, а цифровых ИМС - на рис. П2.13+П2.35 приложения 2. Наконец, требования уменьшения массы заставляет делать эти рамки болееажурными. Вибро- и ударопрочность обеспечиваются при выполнении допустимых амплитуды колебаний элементов конструкции не более 0,3 мм ивиброскорости не более 800 мм/с. Диапазон же частот вибраций широк(от30...50 Гц до 0,5...5кГц)при возможных перегрузках до 30...40 единиц.

Допустимая удельная мощность рассеивания в ФЯ может достигать величины60 Вт/дм .Для обеспечения указанных требований необходим расчет геометрических размеров рамки с учетом многих факторов. Покажем это напримере.Пример. Рассчитать геометрические размеры рамки, представленнойна рис. 1.6. В рамке на ее вертикально расположенных планках размешены8 МСБ с размерами 24x30x0.5 мм.Из расчетов вибропрочности и теплового режима ширина U1, боковых ребер и верхнего ребра обычно составляет 3 мм, а ширина U2 внутренних ребер и нижнего ребра 2 мм. Это отличие объясняется еще17и тем, что боковые и верхние ребра должны иметь буртик порядка I...I,5 ммдля приклейки печатной платы по периметру ребер снизу: Ширина планкиU3 несколько меньше ширины МСБ и равна 21 мм. Ширина окон U4, врамке (между ребрами и планками) выбирается из следующих размеров:расстояния от ребра и планки до "язычка" металлизированного отверстия(слева и справа) равны по 2 мм, длина "язычка" (для подпайки или приварки проволочного вывода) - 0,6 мм, диаметр окантовки металлизированногоотверстия 1,2 мм, итого ширина окна U4 = 5,8 ≈ 6 мм.

Тогда ширина рамкиа = 2U1 +3U2 +4U3 +8U4 = 2·3 + 3·2 + 4·21 + 8·6 = 144 мм (рис. 1.6). Длярасчета длины рамки примем, что зазоры l1 между МСБ с длиной l = 30 ммна планке и между ними и горизонтальными ребрами равны 2 мм, ширинаокна l2 для навесных электрорадиоэлементов и ширина зоны l3 для межъячеечного монтажа - по 10 мм, размеры ребер ФЯ ( l4 = 3 мм верхнее ребро иl5 = 2 мм нижнее) уже оговорены. Тогда длина рамки b = l4 + 2l + 3l1 + l5 +2l2 = 3 + 2·30 + 3·2 + 2 + 2·10 = 91 мм. Высота рамки hр = hмсб + hпл +hпп +hкл+ hз , где hмсб = I мм - высота МСБ; hпл= 0,8 мм - толщина планки; hпп ==1,5 мм - толщина печатной платы; hкл = 0,2 мм - толщина клея; hз = 2,5 мм- величина суммарного воздушного зазора.

Тогда hp = I + 0,8 + 1,5 + 0,2 +2,5 = 6 мм.Специфическими особенностями конструкций Ш 1У поколения аналогового типа, в частности, приемно-усилительных трактов (субблоковУВЧ, УПЧ, УНЧ) являются удлиненная форма субблоков, ее планарность иналичие тонкостенных экранов, как между узлами, так и самими субблоками. Это вызвано следующими факторами: при весьма малых по величинесигналах на входе УВЧ (порядка 10-16 В) и требуемой величине на выходеУНЧ (несколько десятых долей вольта) необходимо иметь усиление всехтрактов свыше 100 дБ, а только в одном УПЧ усиление 60 дБ, что труднообеспечить на одной промежуточной частоте в малом замкнутом объемесубблока. Поэтому применяют двойное преобразование частоты, располагают каскады в линию и вводят экраны, развязывающие фильтры междуними.Учет этих особенностей в конструкциях аналоговых ФЯ на бескорпусных микросборках приводит почти однозначно к пенальной формесубблоков.Спецификой объемных модулей СВЧ является разработка конструкций по принципу "непрерывной микросхемы" на микрополосковых линиях, общая металлизированная поверхность обратных сторон подложек которых должна быть близка к идеальной ("непрерывность общей земли").18Весьма важными специфичными задачами при конструировании модуляявляются выбор способа закрепления подложек на несущем основании иобеспечение стыковки МСБ по высоте, зазору и сопряжению по ширинемикрополосковых линий, а также экранирование модуля.

Микрополосковая несимметричная линия образуется между верхним проводником и обратной металлизированной поверхностью подложки. Чем выше чистотаповерхности подложек (двухсторонняя полировка), тем меньше потери.Поэтому весьма желательным способом крепления подложек к несущемуоснованию остается пайка легкоплавкими припоями (П0Ин52, сплавы Розеи Вуда). Иногда применяют клейку электропроводящими клеями (Контактол, смазка ЭЧЭ-С), которые ухудшают условия теплопередачи мощностина корпус, но обеспечивают "общую землю" и лучшую ремонтопригодность.

Существует еще и третий способ крепления - прижимыподложек к основанию фторопластовыми винтами. В любом случае поверхность контактирования подложек и корпуса должна иметь электропроводное и легкоплавкое покрытие. Такими покрытиями являютсяхим.Н5.М12.0-Ви9, хим.О-ВиЗ и ряд гальванопокрытий с серебром и оловом. Для уменьшения паразитных отражений волн в линии в сантиметровом диапазоне волн геометрическая стыковка МСБ должна обеспечиваться с точностью ±100 мкм, а в миллиметровом ±50 мкм.Для устранения паразитных связей и наводок модули экранируютсякрышками, которые в конструкции модуля опаиваются паяным швом (см.разд.