KP%20RES%20lab%20rab (Методы и отчеты по лабам РЭС), страница 3

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 МС широкого применения, стремлением к увеличению надежности и помехозащищенности, к уменьшению числа связей между корпусами МС и МСБ.

Этаизбыточность увеличивается с ростом уровня интеграции. Экспериментально установлено, что количество эквивалентных элементов в блоке с учетомизбыточности26 ⋅ lg J МС3,J МСБNu + ENa = J ис ⋅ E(2.5)где JМС, JМСБ - степень интеграции МС и МСБ; Е — оператор вычисленияцелочисленного значения.16Суммарное количество корпусов МС и МСБ в блоке определяется зависимостьюNТ = 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 механических перегрузок и др.Конструктивно ФЯ третьего поколения выполняются в бескаркаcном икаркасном вариантах.

Бескаркасные ФЯ предназначены для размещения какв аппаратуре с пониженными механическими требованиями, так и в аппаратуре с повышенными механическими требованиями при наличии в блокедополнительных элементов, обеспечивающих необходимую механическуюпрочность.Каркасные ФЯ применяются в аппаратуре, функционирующей в условиях повышенных механических воздействий (бортовые РЭС), при использовании двухплатных или одноплатных ячеек (кассет), а в некоторых случаях - для исключения деформации печатных плат, возникающих в процессеизготовления и эксплуатации под воздействием неравномерного нагреванияи факторов внешней среды.Основной несущей конструкцией бескаркасной ФЯ является печатнаяплата.

Для повышения плотности упаковки МС в тех случаях, когда это технически обоснованно, допускается применение многослойных печатныхплат (МПП), базовой технологией которых является МПП с металлизациейсквозных отверстий.Габаритные размеры печатных плат должны соответствовать требованиям ГОСТ 10317-72. Для сокращения номенклатуры оборудования и приспособлений, повышения уровня унификации ОСТ 4Г0.010.009-76 рекомендует применять следующие размеры заготовок плат (в миллиметрах):17• 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 планарными выводами - как с одной стороны печатной платы, так и с двух сторон. Следуетиметь в виду, что при двустороннем размещении МС и МСБ 1-й и 2-й степеней интеграции, а также при одностороннем размещении МС и МСБ 3-й и4-й степеней интеграция требуется многослойная печатная плата.Анализ конструкций ФЯ [1, с.

100…104] позволяет выделить в них характерные конструктивно-технологические зоны (рис. 2.4): S - зона размещения МС, МСБ и ЭРЭ; SС - зона размещения электрического соединителя иего коммутации с зоной S; SК - зона размещения элементов крепления ФЯ иэлементов контроля; SН — конструктивно-технологические зоны (краевыеполя), предназначенные для установки ФЯ в блок; bфя - размер ФЯ по оси xс учетом конструкции направляющих и элементов крепления 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 высотой наиболее выступающих элементов (НС — высота электрического соединителя или HК —высота элемента контроля или крепления ФЯ); hз - зазор между ФЯ.Для обеспечения в блоке нормального теплового режима за счет естественной конвекции необходимо оставлять зазор hз ≥ 6…8 мм.

Глубина пакета ячеек в блокеlп = Hя·Nфя ,(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 ФЯ18bп = Lx + 2(ΔLx) ;(2.9)h п = Ly ,(2.10)а при расположении по вертикальной стороне платыbп = Ly ;(2.11)hп = Lx + 2(ΔLx),(2.12)где Lx, Ly - размеры печатной платы по осям x и y; ΔLx - размер, определяемый конструкцией элементов крепления ФЯ в блоке.Для типовых конструкций планок ΔLx = 3...6 мм.

В работе принятоΔLx = 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 соответатвенноNя1 = nx·ny ;(2.15)Nя2 = 2 nx·ny ,(2.16)где nx и ny - количество корпусов МС и МСБ по осям x и y:L − 2 x1 − l xnx = E x+1;txny = EL 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.19Шаги установки МС и МСБ в зависимости от типа корпуса и количества задействованных выводов, минимальные размеры краевых полей x1, x2,y1, y2 приведены в [2, с.

126…130], а также в табл. П.2.1 приложения к 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 выполнения требований ТЗ осуществляются по результатам синтеза конструкции блока.Геометрические размеры внутреннего объема блока рассчитываются взависимости от выбранных варианта компоновки блока, типов внутриблочных 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 по выражениям: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:В' = bп ;(2.23)Н' = hп + hз2 ;(2.24)L' = lп + hз3 + hз4 .(2.25)Для книжной компоновки блока по варианту V линейные размерывнутреннего объема блока20В' = 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 условиях эксплуатации. Такими параметрами для радиоэлектронных средств являются: масса,объем, энергопотребление, быстродействие, точность, безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость, вибропрочность, влагостойкость, экономичность, себестоимость и др.Эффективность варианта конструкции удобно оценивать по комплексному показателю качества конструкции Q, связывающему совокупность егоматериальных и функциональных параметров линейной или нелинейнойзависимостью.Примером комплексного показателя качества конструкции электронного изделия в виде линейной функции является зависимостьnQ = ∑ ϕiα i* ,(2.29)i =1где φi - коэффициенты значимости, зависящие от назначения и условий эксплуатации аппаратуры, определяемые, как правило, методом экспертныхоценок; аi*- материальные параметры аппаратуры, нормированные относительно какого-либо заданного их значения (либо по ТЗ, либо относительнонаиболее сложного варианта).Наиболее эффективным будет вариант, обладающий минимальным(максимальным) комплексным показателем качества.Оптимальный 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 бескаркасное исполнение).5. Вариант конструкции блоков (разъемная или книжная компоновка).6.

Определение по согласованию с преподавателем набора материальных параметров РТС (т, V, λ и т.д.) и коэффициентов их значимости φi.21Содержание работы1. Ознакомление с краткими теоретическими сведениями и анализ выданного варианта задания.2. Подбор необходимых справочных данных для синтеза конструкцийячеек и блоков.3. Разработка вариантов конструкции ФЯ на базе печатных плат рекомендованных типоразмеров (для каждого блока).4. Разработка вариантов конструкции блоков и сравнение их с использованием комплексного показателя качества конструкции.5.