КРЭС лаб раб 2006_ (КРЭС лаб раб 2006), страница 3

Обычно глубина этой зоны hз3 колеблется впределах 30…70 мм. Объем каждой из названных зон определяется поформулеVi = lзi · bзi · hзi ,(2.4)где i = 2, 3, 4.Анализ вариантов компоновки, приведенных на рис. 2.3, позволяетсделать следующие выводы:• варианты II и VI не обеспечивают необходимые условия дляэффективного отвода тепла как при естественном, так и принудительномвоздушном охлаждении блока;• наибольший объем V1 для размещения ФЯ в варианте V, однако засчет крепления электрического соединителя на короткой стороне ФЯсоздаются трудности при трассировке печатной платы и увеличиваютсяпаразитные связи печатного монтажа;• для разъемной компоновки целесообразно использовать варианты I иIII, а для книжной — варианты IV и V.Выбор варианта компоновки блока должен осуществляться прикомплексном учете абсолютных (объем, масса, надежность и т.п.) иотносительных (удельных: объема, мощности рассеивания, массы)конструктивных показателей и коэффициента дезинтеграции объема, массы.Значения абсолютных конструктивных показателей блока зависят отсложности устройства.

Сложность современных цифровых электронныхустройств обычно оценивается числом эквивалентных элементов Nu иликоличеством корпусов микросхем (МС) и микросборок (МСБ). На практикевсегда приходится вводить некоторое количество избыточных элементов,что объясняется наличием неиспользованных элементов в корпусе МСширокого применения, стремлением к увеличению надежности ипомехозащищенности, к уменьшению числа связей между корпусами МС иМСБ.

Эта избыточность увеличивается с ростом уровня интеграции.Экспериментально установлено, что количество эквивалентных элементов вблоке с учетом избыточности8.1626 ⋅ lg J МС3,J МСБNu + ENa = J ис ⋅ E(2.5)9.где JМС, JМСБ - степень интеграции МС и МСБ; Е — операторвычисления целочисленного значения.Суммарное количество корпусов МС и МСБ в блоке определяетсязависимостьюNТ = ENa+1.J ис(2.6)Наиболее трудоемким является проектирование и изготовление ФЯ.

Впроцессе ее проектирования решаются следующие задачи:• выбор варианта конструкции ФЯ;• выбор типоразмера печатных плат;• определение типа электрического соединителя;• выбор элементов крепления, контроля и фиксации;• выбор рационального расположения конструктивно-технологических зон на печатной плате ячейки;• компоновка МС, МСБ и электрорадаоэлементов (ЭРЭ) на печатнойплате;• обеспечение нормальных тепловых режимов;• защита ФЯ от климатических воздействий и механическихперегрузок и др.Конструктивно ФЯ третьего поколения выполняются в бескаркаcном икаркасном вариантах.

Бескаркасные ФЯ предназначены для размещения какв аппаратуре с пониженными механическими требованиями, так и ваппаратуре с повышенными механическими требованиями при наличии вблоке дополнительных элементов, обеспечивающих необходимуюмеханическую прочность.Каркасные ФЯ применяются в аппаратуре, функционирующей вусловиях повышенных механических воздействий (бортовые РЭС), прииспользовании двухплатных или одноплатных ячеек (кассет), а в некоторыхслучаях - для исключения деформации печатных плат, возникающих впроцессе изготовления и эксплуатации под воздействием неравномерногонагревания и факторов внешней среды.17Основной несущей конструкцией бескаркасной ФЯ является печатнаяплата.

Для повышения плотности упаковки МС в тех случаях, когда этотехнически обоснованно, допускается применение многослойных печатныхплат (МПП), базовой технологией которых является МПП с металлизациейсквозных отверстий.Габаритные размеры печатных плат должны соответствоватьтребованиям ГОСТ 10317-72. Для сокращения номенклатуры оборудованияи приспособлений, повышения уровня унификации ОСТ 4Г0.010.009-76рекомендует применять следующие размеры заготовок плат (вмиллиметрах):• платы малой площади 170x75, 135x110, 140x130, 170x110;• платы средней площади 170x120, 140x150, 170x130, 170x150,170x160;• платы большой площади 150x200; 135x240; 140x240; 170x200.МС и МСБ в корпусах со штырьковыми выводами устанавливаютсятолько с одной стороны печатной платы, а в корпусах с планарнымивыводами - как с одной стороны печатной платы, так и с двух сторон.Следует иметь в виду, что при двустороннем размещении МС и МСБ 1-й и2-й степеней интеграции, а также при одностороннем размещении МС иМСБ 3-й и 4-й степеней интеграция требуется многослойная печатная плата.Анализ конструкций ФЯ [1, с.

100…104] позволяет выделить в ниххарактерные конструктивно-технологические зоны (рис. 2.4): S - зонаразмещения МС, МСБ и ЭРЭ; SС - зона размещения электрическогосоединителя и его коммутации с зоной S; SК - зона размещения элементовкрепления ФЯ и элементов контроля; SН — конструктивно-технологическиезоны (краевые поля), предназначенные для установки ФЯ в блок; bфя размер ФЯ по оси x с учетом конструкции направляющих и элементовкрепления в блоке; Нпп — толщина печатной платы; HЭ — высота МС,МСБ, ЭРЭ; HМ - высота механических конструкций (рамки, крепежа,планки и т.п.) и зоны пайки выводов элементов.Шаг установки ФЯ в блоке HЯ находится по выражениюHЯ = hЯ + hз ,(2.7)где hЯ — габаритная высота ячейки, определяемая высотойнаиболее выступающих элементов (НС — высота электрического10.соединителя или HК — высота элемента контроля или крепления ФЯ); hз зазор между ФЯ.18Для обеспечения в блоке нормального теплового режима за счетестественной конвекции необходимо оставлять зазор hз ≥ 6…8 мм.

Глубинапакета ячеек в блокеlп = Hя·Nфя ,11.(2.8)где Nфя - числе ячеек в блоке.Ширина bп и высота lп пакета ячеек определяются в зависимости отрасположения электрического соединителя на ПП.При расположении электрического соединителя по горизонтальнойстороне ФЯ12.bп = Lx + 2(∆Lx) ;(2.9)h п = Ly ,(2.10)а при расположении по вертикальной стороне платыbп = Ly ;(2.11)hп = Lx + 2(∆Lx),(2.12)13.где Lx, Ly - размеры печатной платы по осям x и y; ∆Lx - размер,определяемый конструкцией элементов крепления ФЯ в блоке.Для типовых конструкций планок ∆Lx = 3...6 мм. В работе принято∆Lx = 4 мм.При Нс > Hк и одностороннем размещении МС в МСБhя = Hм + Hпп + Hс .(2.13)При двустороннем размещении МС в МСБhя = Hк + Hпп .(2.14)В данной работе принято Hм= 1,5 мм.Количество корпусов МС и МСБ Nя1, Nя2 на ФЯ при одностороннем идвустороннем их размещении равно соответатвенно14.Nя1 = nx·ny ;(2.15)Nя2 = 2 nx·ny ,(2.16)где nx и ny - количество корпусов МС и МСБ по осям x и y:19L − 2 x1 − l x+1;nx = E xtxny = E15.L y − y1 − y2 − l yty+1,(2.17)(2.18)где lx, ly — установочные размера элементов по осям x и y; tx, ty —шаг установки элементов по осям x и y; x1 и x2 - краевые поля (как правило,x1 = x2); y1 — краевое поле для электрического соединителя; y2 — краевоеполе для элементов крепления или контроля.Шаги установки МС и МСБ в зависимости от типа корпуса иколичества задействованных выводов, минимальные размеры краевых полейx1, x2, y1, y2 приведены в [2, с.

126…130], а также в табл. П.2.1 приложенияк лабораторным работам.Общее количество ячеек в пакете, требуемое для размещения всех МСN фя = N ТNя.(2.19)Дробное количество ячеек округляется до целого в большую сторону.Уточнение массогабаритных показателей и проверка выполнениятребований ТЗ осуществляются по результатам синтеза конструкции блока.Геометрические размеры внутреннего объема блока рассчитываются взависимости от выбранных варианта компоновки блока, типоввнутриблочных и межблочных электрических соединителей и типов ЭРЭ,устанавливаемых на лицевой панели.Для разъемной компоновки блока по варианту I (рис. 2.4) ширина В',высота Н' и глубина L' внутреннего объема блока определяются повыражениям:В' = bп + hз2 ;(2.20)Н' = hп ;(2.21)L' = lп + hз3 + hз4 .(2.22)Для разъемной компоновки блока по варианту Ш (рис.

2.4) и книжнойкомпоновки по варианту IV линейные размеры внутреннего объема блока В',Н' и L' определяются по выражениям:20В' = bп ;(2.23)Н' = hп + hз2 ;(2.24)L' = lп + hз3 + hз4 .(2.25)Для книжной компоновки блока по варианту V линейные размерывнутреннего объема блокаВ' = bп ;(2.26)Н' = hп ;(2.27)L' = lп + hз2 + hз3 + hз4 .(2.28)В процессе компоновки радиоэлектронного устройства как правилорассматриваются несколько вариантов его конструкции.

Каждой вариантхарактеризуется набором материальных и функциональных параметров,определяющих степень его пригодности к использованию в условияхэксплуатации. Такими параметрами для радиоэлектронных средствявляются: масса, объем, энергопотребление, быстродействие, точность,безотказность,долговечность,ремонтопригодность,сохраняемость,вибропрочность, влагостойкость, экономичность, себестоимость и др.Эффективность варианта конструкции удобно оценивать покомплексному показателю качества конструкции Q, связывающемусовокупность его материальных и функциональных параметров линейнойили нелинейной зависимостью.Примеромкомплексногопоказателякачестваконструкцииэлектронного изделия в виде линейной функции является зависимостьnQ = ∑ ϕiα i* ,(2.29)i =116.где φi - коэффициенты значимости, зависящие от назначения иусловий эксплуатации аппаратуры, определяемые, как правило, методомэкспертных оценок; аi*- материальные параметры аппаратуры,нормированные относительно какого-либо заданного их значения (либо поТЗ, либо относительно наиболее сложного варианта).Наиболее эффективным будет вариант, обладающий минимальным(максимальным) комплексным показателем качества.21Оптимальный синтез конструкции многоблочного микроэлектронногоустройства проводится по заданию, выдаваемому преподавателем.

Вариантзадания содержит следующие исходные данные.1. Минимальное количество эквивалентных элементов для синтезаконструкции из трех блоков Nи1, Nи2, Nи3;. Nиi ≤ 9000000.2. Степень интеграции МС и МСБ. В данной работе полагаютJМС = JМСБ .3.

Тип корпусов МС и МСБ в каждом блоке.4. Вариант конструкции ФЯ в блоках (каркасное или бескаркасноеисполнение).5. Вариант конструкции блоков (разъемная или книжная компоновка).6. Определение по согласованию с преподавателем набораматериальных параметров РТС (т, V, λ и т.д.) и коэффициентов ихзначимости φi.Содержание работы1. Ознакомление с краткими теоретическими сведениями и анализвыданного варианта задания.2. Подбор необходимых справочных данных для синтеза конструкцийячеек и блоков.3.

Разработка вариантов конструкции ФЯ на базе печатных платрекомендованных типоразмеров (для каждого блока).4. Разработка вариантов конструкции блоков и сравнение их сиспользованием комплексного показателя качества конструкции.5. Разработка вариантов конструкции РТС, состоящей из трех блоков, ивыбор оптимального варианта с использованием комплексного показателякачества конструкции.6.

Сравнительный анализ конструктивных показателей РТС и выводыпо работе.Порядок выполнения работы1. Согласно варианту задания изучить конструктивные особенностиэлементной базы и характерные методы компоновки МЭА, рассматриваемыев рекомендуемой литературе и в разделе «Краткие теоретические сведения»данной работы.2. Подготовить табл. 2.2 и последовательно заносить в нее результатывыполнения пп. 3…7.3. Рассчитать количество эквивалентных элементов (Nа) для каждогоблока по выражению (2.5).224. Рассчитать суммарное количество корпусов МС и МСБ в каждомблоке (NТ) по выражению (2.6).5.