KP%20RES%20lab%20rab (Методы и отчеты по лабам РЭС), страница 10

В технических условиях на микросхемы оговариваетсяограничение на вибрационную перегрузку nдоп (см. приложение 4). Критерий вибропрочности конструкции обсуждался в работе 3 (выражения (3.1),(3.2), (3.3)), там же приведен порядок расчета резонансных частот ячеек напечатных платах (формулы (3.4)…(3.7) и табл. 3.1).Рис. 5.162При известных ограничениях на допустимую амплитуду колебанийэлементов конструкции Aдоп, виброскорость Vдоп и виброперегрузку nдоп сучетом возможного резонанса на частоте f0 и в соответствии с (3.1), (3.2)внешняя вибрация не должна превышать каждую из трех величин:nA ≤(2πf 0 )2 Aдопμg; nV ≤(2πf 0 )Vдопμg; na ≤nдопμ.(5.3)Если nдоп.min=min{nA,nV,na}≥nТЗ, то аппаратура вибропрочна.Теплонапряженность конструкции определяет ее тепловой режим.

Онавыражается поверхностной (Вт/м2) или объемной (Вт/м3) плотностью теплового потока. В данной работе будем пользоваться первой характеристикойи обозначим ее Руд=Ррасс/Sп. Для микроэлектронных блоков РЭС с естественным воздушным охлаждением допустимый перегрев корпуса не более20 оС в диапазоне температур окружающей среды от 20 до 60 оС обеспечивается при плотности теплового потока не более 200 Вт/м2 [2, с. 19]. Рассеиваемую мощность цифровых РЭС можно принятьPрасс= (0,8…1,0)P0,(5.4)где P0=Pис·NТ – потребляемая блоком (всеми микросхемами) мощность.Для обеспечения нормального теплового режима пакета ФЯ необходимо соблюдение условия Pрасс/Sп ≤ Pуд.доп. Форма конструкции (в данномслучае пакета ФЯ) оказывает существенное влияние как на критерий вибропрочности, так и на критерий теплонапряженности. В работе [3] показаноэто влияние на параметры блоков в виде математического и графическогопредставлений, при этом введено понятие коэффициента планарности конструкцииk2= а0/h',(5.5)где а0 - сторона эквивалентного куба, т.е.

куба, по объему равного пакетуячеек; h' - высота конструкции.В нашем случае a0 = 3 VП , h'=HП. Площадь теплоотдачи аналога кубической формы Sк=6а03, а площадь теплоотдачи конструкции пакета прямоугольной формы, как показано в [3] :631 ⎛2 ⎞⎟Sп = S К ⎜ k2 +.3 ⎜⎝k 2 ⎟⎠(5.6)Из выражения (5.6) следует, что при отклонении коэффициента планарности от единицы как в большую, так и меньшую сторону, т.е. отходе откуба, площадь теплоотдачи возрастает, а следовательно, теплонапряженность конструкции уменьшается.При увеличении коэффициента планарности площадь ФЯ возрастает, аследовательно, увеличивается и большая ее сторона (см.

формулу (3.4)). Поскольку при увеличении коэффициента планарности материал, толщина печатной платы и вид закрепления пластины в большинстве случаев не меняются, можно утверждать, что изменение собственной частоты пакета относительно пакета кубической формы обратно пропорционально коэффициенту планарности [3]. Изменения же собственной частоты будут влиять на уровень допустимых перегрузок либо в прямой пропорции, либо в квадрате(см.формулы (3.1) и (3.2)). При сильном "расплющивании" куба в пластинувибропрочность ФЯ резко падает,Таким образом, с увеличением степени планарности конструкции тепловая напряженность уменьшается, а допустимая величина перегрузки привибрациях падает.

Поэтому для обеспечения обоих условий по Т3 необходимо определить допустимые границы изменения коэффициента планарности, т.е. выявлена такая форма конструкции, которая удовлетворяла бы обоим критериям одновременно. При этом немаловажную роль играет величинаплотности упаковки. Поэтому если существуют более одного варианта допустимого коэффициента планарности, то надо выбрать тот, где плотностьупаковки выше.Содержание работы1. Ознакомиться с общими сведениями, рекомендуемой литературой ипорядком выполнения работы, правилами работы с персональной ЭВМ.2. Подобрать необходимый справочный материал для расчетов по заданным исходным данным.3.

Рассчитать для заданных вариантов размеров печатных плат объем иудельную мощность рассеивания пакета ФЯ.4. Рассчитать массы и показатели вибропрочности (резонансные частоты и допустимые перегрузки) для этих вариантов.5. Рассчитать плотность упаковки и коэффициенты дезинтеграции масси объемов заданных вариантов.646.

Построить графики зависимости Pуд, nдоп.min, qM, qV от коэффициента планарности k2, выявить оптимальное значение коэффициента планарности и выбрать вариант конструкции пакета ФЯ, удовлетворяющего требованиям ТЗ.7. Разработать эскизы сборочного чертежа ФЯ и пакета ячеек выбранного варианта конструкций.Порядок выполнения работы1. Получить у преподавателя задание на конструирование, содержащее5…13 вариантов типоразмеров печатных плат, определяющих варианты разукрупнения конструкции пакета ФЯ; серию и общее количество микросхем впакете; среднее количество задействованных выводов микросхем; допустимую удельную мощность рассеивания; допустимую амплитуду и виброскорость для элементов, установленных на платах; количество внешних контактов ячеек; способ закрепления плат в пакете; толщину печатных плат.

Дальнейшие расчеты выполнять с применением персональной ЭВМ.2. Определить среднюю мощность потребления МС Pмс (использоватьприложение 4).3. Подобрать тип соединителя в соответствии с требуемым числомконтактов (приложение 6), найти его габариты Lс, hс.4. Определить по приложениям 3,4 тип, габаритные размеры корпусамикросхем lx, ly и шаги установки микросхем на плате tx, ty.5. По приложениям 1 и 2 установить размеры краевых полей x1, x2, y1,y2.6.

Вычислить мощность, рассеиваемую пакетом ячеек, по (5.4) (приложение 4).7. Для каждого типоразмера платы рассчитать число микросхем наплате по формулам (2.17), (2.18), общее количество ячеек в пакете по формуле (2.19).8. Определить габариты ячейки и пакета ячеек Lx, Ly, Hя, lп по формулам (2.7), (2.8), массу и объем пакета ячеек, коэффициенты дезинтеграциимассы и объема - по формулам (5.1), (5.2), (1.3), плотность упаковки - поформуле (1,2). Длину и ширину пакета ячеек считать равной длине и ширинепечатной платы функциональной ячейки.9. Рассчитать коэффициенты планарности каждого варианта конструкции пакета ячеек (5.5).10.Вычислить площадь теплоотдачи пакета ячеек, имеющего формупараллелепипеда, и поверхностную плотность теплового Руд=Ррасс/Sп.6511.Рассчитать по приведенной методике значение собственной частотыячеек f0 и значения допустимых перегрузок по формулам (5.3).12.Занести рассчитанные значения в табл.5.1.13.Повторить пп.

7…12 для других типоразмеров плат.14.Построить графики зависимости Pуд, f0, nдоп.min, qM, qV, γ от коэффициента планарности k2.15.По графику определить диапазон значений k2, удовлетворяющиходновременно критериям тепловой напряженности и вибропрочности, выбрать оптимальное значение k2 по критерию плотности упаковки; определить соответствующий этому значению типоразмер печатной платы16.Выполнить эскиз конструкции ФЯ и пакета ячеек.17.Оформить отчет по работе и представить его преподавателю для защиты.Содержание отчета1. Техническое задание на конструирование пакета ячеек.2. Расчеты конструктивных параметров и показателей качества вариантов конструкции на платах различных типоразмеров; результаты расчетов,сведенные в таблицу по форме табл. 5.1.3.

Графики зависимостей величин Pуд, f0, nдоп.min, qM, qV, γ от коэффициента планарности.4. Эскизы конструкций ФЯ и пакета ячеек с указанием размеров, выполненные с соблюдением требований ЕСКД на листах миллиметровой бумаги или ватмана стандартного формата.5. Выводы по работе.Контрольные вопросы1. Какие требования должны учитываться при выборе оптимальноговарианта конструктивного разукрупнения?2.

Как определяется вибропрочность ячеек?3. Дайте определение показателей качества конструкции: коэффициента дезинтеграции, плотности упаковки.4. От чего зависит допустимая рассеиваемая мощность конструкции?5. Как форма пакета ячеек влияет на вибропрочность и теплонапряженность конструкции?6. Как рассчитываются массогабаритные характеристики пакета функциональных ячеек?66Номер вариантаРазмеры платы, мм:1234Таблица 5.1▪▪▪LxLyКоличество ячеек в пакете, шт.Количество МС в ряду, шт.Количество рядов МС, шт.Объем пакета ячеек, дм3Масса пакета ячеек, гКоэфф.

дезинтеграции:qmqV3Плотность упаковки, эл./смКоэффициент планарностиРезонансная частота, ГцДопустимые перегрузки:nAnVnaПоверхностная плотность тепловогопотока, Вт/дм2Библиографический список1. Конструирование аппаратуры на БИС и СБИС /Под ред. Б.Ф. Высоцкого и В.Н. Сретенского. ― М.: Радио и связь, 1989.2.

Методические указания к курсовому проектированию по курсу«Конструирование МЭА» / В.Ф. Борисов, А.С. Назаров, А.А. Мухин и др. ―М.: МАИ, 1984.3. Конструирование и расчет БГИС, микросборок и аппаратуры на ихоснове / Под ред. Б Ф. Высоцкого. ― М.: Радио и связь, 1981.4. Лярский В.Ф., Мурадян О.Б. Электрические соединители: Справочник. ― М.: Радио и связь, 1988.5. Парфенов Е,М.

Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры. ― М.: Радио и связь, 1989.67ПРИЛОЖЕНИЯПриложение 1Значения краевых полей платыМинимальное краевое поле x1, x2Тип корпуса МСпри толщине печатной платыдо 1,0 ммдо 2,0 ммКорпуса 1 типа (кроме 155.36)5,05,0Корпус 155.367,57,5Корпуса 2 типа (201.14 и др.)2,55.0Корпуса 3 типа (301.8 и др.)2,55,0Корпуса 4 типа (401.14 и др.)2,55,0Приложение 2Значение краевого поля платы под установку соединителяМинимальное краевое поле у1, мм,для корпусов микросхемТип соединителя1 типа155.362 типа3 типа4 типа(кроме155.36)ГРПМШ-122,525,022,520,022,5СНП 3415,017,515,012,515.ОГРПП72Кабель печатный25,027,525,022,525,0Кабель тканый25,027,525,022,525,0Жгут объемный35,037,535,035,035,068Приложение 3Параметры и шаг установки корпусов МССр.