OKTRES (Методы и отчеты по лабам РЭС), страница 6

Она представляет собой конструктивно законченную единицу; для цифровой аппаратуры ФЯ часто является типовым элементом замены. Отличительная особенность ФЯ с использованиемкорпусных ИС и МСБ - наличие печатной платы, как правило, двухсторонней или многослойной (МПП), которая является одновременно несущейконструкцией и элементом коммутации ИС и МСБ.

Печатные платы изготавливаются на основе фольгированного стеклотекстолита; толщина плат0.8...2 мм. На плате рядами (по горизонтали и вертикали) размещаютсякорпусные ИС, МСБ и ЭРЭ. Такое размещение облегчает процесс проектирования и упрощает изготовление ФЯ, позволяет автоматизировать процесссборки.В зависимости от уровня механических воздействий конструкцииФЯ бывают каркасными и бескаркасными. В качестве каркаса используются рамки, решетки, обечайки и др. ИС могут располагаться с одной стороны ( для корпусов ИС со штырьковыми выводами) или с двух сторон печатной платы для ИС с планарными выводами.

Навесные ЭРЭ располагаются с одной стороны ПП. Шаг координатной сетки ПП рекомендуетсяпринимать размером 1,25 мм или кратным ему. Выводы ИС и ЭРЭ припаиваются к металлизированным контактным площадкам ПП (рис. 2.2).33Рис. 2.2: 1 - плата печатная; 2 - микросхема; 3 – крепежная планка;4- вилка разъёма ГРПП.При конструировании ФЯ на печатной плате в ней предусматриваются следующие конструктивно-технологические зоны: зона размещения ИМС, МСБ и компонентов S; в нижней части - зона электрическогосоединителя ФЯ или зона размещения контактных площадок Sc; в верхнейчасти зона размещения элементов крепления ФЯ и элементов контроля Sk;конструктивно-технологические зоны, предназначенные для установки ФЯв блок Sн (рис.2.3).Рис.

2.3: а - в плане, б - односторонняя установка ИС и МСБ;в - двухсторонняя установка ИС и МСБ.Для расчета геометрических размеров ФЯ приняты следующие обозначения: Lx, Ly – размеры ПП по осям X и Y; lx,ly - установочные размеры ИМС иМСБ по осям X и Y; tx, ty - шаг установки МСБ и ИМС по осям X и Y; X1 иX2 - краевые поля (обычно X1=X2); Y1 - краевое поле для электрического34соединителя (зоны контактных площадок); Y2 - краевое поле для элементовкрепления и контроля; bп - размер ФЯ по оси X с учётом конструкции направляющих и элементов крепления в блоке; Нпп - толщина ПП; Нс- электрического соединителя; Нэ- высота МСБ, ИМС и компонентов; Нм - высотамеханических конструкций (рамки , планки и т.п.) или пайки; Нк - высотаэлементов крепления и контроля ФЯ; Ня - шаг установки ФЯ в блоке ; hя высота ФЯ, определяемая высотой наиболее выступающего элемента конструкции (Нс или Нк).

Количество корпусов ИМС или МСБ , размещаемыхна одной стороне печатной платы ФЯ, равно nx·ny (где nx и ny - количествокорпусов ИМС или МСБ по осям X и Y).Шаг установки ИС в зависимости от типа корпуса, от размераподложки, количества задействованных выводов, а также размеры краевых полей X1; X2; Y1; Y2 приведены в приложении 2.Размер ПП, необходимый для размещения корпусных ИС, рассчитывается по формулам (обычно X1=X2):Lx = nx·tx + 2·X1 + lx - tx ;(2.1)Ly = ny·ty + 2·Y1 + ly-ty .В соответствии с требованиями ОСТ 4 ГО.010.009 рекомендуется использовать следующие типоразмеры ПП (мм): 135 х 110; 135 х240; 140 х 130; 140 х 150; 140 х 240;150 х 200; 170 х 75; 170 х 110; 170 х130; 170 х 150; 170 х 200 [2.3].Типоваякомпоновочнаясхема ФЯ блока разъёмной конструкции по варианту 1 приведена нарис.

2.4. Если известны количествоИС и МСБ в ФЯ и количество ИСили ФЯ в блоке, расчет геометрических размеров блока начинают с определения необходимой площади ПП( Lx · Ly ) по выражению ( 2.1).Рис2.4: 1 - ФЯ; 2 - панель передняя;3 - панель задняя; 4 - стенка верхняя;5 - стенка нижняя; 6 - винтневыпадающий.35По этой площади подбирают допустимые ближайшие размеры ПП из нормализованного ряда, приведённого выше.Для разъёмной компоновки блока по варианту I (рис. 2.4) ширина В, высота Н и глубина L внутреннего объёма блока определяются повыражениямН = hп; В = bп + hз2; L = lп + hз3 + hз4 ,где lп=Ня·Nфя - глубина пакета ячейки в блоке; Ня =hя+∆hя - шаг установки ФЯ в блоке; ∆hя - зазор между ФЯ.Для обеспечения в блоке режима естественной конвекции выбирается ∆hя ≥ 6...8 мм.

Ширина bп и высота hп пакета ячеек определяется в зависимости от расположения электрического соединителя на ПП:при горизонтальном расположенииbп=Lх+2·∆L и hя=Ly ;при вертикальном расположенииbп=Ly и hп=Lx + 2·∆Lx .Здесь ∆L - размер, определяемый конструкцией элементов крепления ФЯ в блоке.

Для типовых конструкций планок ∆L=3…4 мм hя=Hм + Hпп + Нс при Hc>Hk и одновременном размещением ИС и МСБ.При двустороннем размещении ИС и МСБ hя = Hк . В работе принятоHм=1.5 мм.Для разъёмной компоновки блока по варианту Ш и книжнойконструкции по варианту IV размеры внутреннего объёма блока В, H, Lопределяются по следующим выражениям:В=bп, H=hп+hз2; L=lп+hз3+hз4.Для книжной компоновки блока по варианту VВ=bп, H=hп,L=lп+hз3+hз2+hз4.Габаритные соотношения сторон, определяемые по геометрическим размерам внутреннего объема блока, должны соответствоватьОСТ4.ГО.410.077 и тактико-техническим требованиям на аппаратуру.Типы и геометрические размеры блоков самолётных РЭС определены в ОСТ4.ГО.410.003 и представлены на рис. 2.5.36Рис. 2.5.

Типы и геометрические размеры блоков cамолетных РЭС.Отличительной особенностью конструкции РЭС с использованием бескорпусных МСБ является групповая герметизация МСБ в корпусеблока. Для РЭС на бескорпусных МСБ характерна высокая плотность упаковки элементов в объёме (эл/см3).Повышение плотности упаковки приводит к увеличению удельной мощности рассеивания (Руд = Р/S Вт/см2).Это ухудшает тепловые режимы, резко изменяет параметры и режим работы комплектующих изделий относительно расчетных значений,приводя тем самым к увеличению числа постепенных и внезапных отказов,т.е. к снижению надёжности устройства. Поэтому для уменьшения теплонапряжённости в таких конструкциях применяют теплоотводящие шины,выполняемые в виде участков фольги на ПП, тонких металлических пластин, на которых устанавливается МСБ, металлических рамок с планкамии т.д.

Наличие металлических рамок в конструкции блоков, кроме того увеличивает собственную частоту ФЯ, т.е. повышает ее вибропрочность. Вблоках на беcкорпусных МСБ широко используется книжная компоновка,представленная на рис. 2.6.ФЯ выполнены на металлических рамках. Набор ФЯ (пакет ячеек)стягивается винтами М3 и крепится к бобышкам к нижней стенке корпусаблока. В лицевую стенку корпуса устанавливают разъёмы, штенгельтрубку, винты крепления.

Разъёмы устанавливаются на переходной ПП изаливаются компаундом. Переходная плата приклеивается и опаивается попериметру корпуса. Монтаж между ФЯ и разъёмами ведётся с помощьюгибкой матрицы-"ремень", представляющей собой лист вулканизированной37бессернистой резины марки ИРП с пробитыми в ней отверстиями диаметром 1.5...2 мм.Рис.

2.6: 1-корпус; 2-ячейка; 3-бобышка; 4-винт стяжной;5-втулка; 6-матрица-ремень; 7-скоба; 8-печатная вставка;9-разъём; 10-герметик; 11-блок питанияОтверстия "прошиваются" жгутами из провода ГФ-100М, посредством которых осуществляется электрическое соединение ФЯ. Такой видмонтажа при вынутых стяжных винтах позволяет разворачивать ФЯ подобно листам книги и обеспечивает лёгкость ремонта и контроля. В поддонекорпуса обычно располагаются МСБ вторичных источников электропитания. Корпус может быть литым или сварным из алюминиевых сплавов.Толщина стенок корпуса, кроме лицевой, не превышает 3 мм, а для установки на лицевой стенке соединителей типа РПС и их герметизации онаобычно составляет не менее 6 мм.Конструктивно ФЯ выполняется в нескольких вариантах и внешнемогут иметь много общего с ФЯ на корпусных ИС и МСБ.

Бескаркасныеконструкции представляют собой печатные платы с размещёнными на нихМСБ и ЭРЭ. Они используются в аппаратуре с малыми уровнями выделяемых мощностей и механических нагрузок. Имеются следующие разновидности каркасных конструкций ячеек: ФЯ на металлических основаниях ;ФЯ на печатной плате или МПП с обечайками. В каркасных конструкцияхразличают одностороннюю, двухстороннюю и сдвоенную компоновочныесхемы.

В ячейках могут быть предусмотрены специальные зоны для размещения дискретных навесных ЭРЭ. Несущим основанием в каркасной ФЯ38являются металлические рамки, представляющие собой профилированныеконструкции из лёгких алюминиевых сплавов Амц, Амг, Д16, В95(ГОСТ4784-65) или магниевых сплавов МА-8, МЛ5 (АМТУ371-56). Онипредназначены для размещения и крепления комплектующих компонентов,улучшения теплопередачи и защиты от механических нагрузок.Рамки получают штамповкой, фрезерованием, литьём. Обычно крамке пайкой или сваркой присоединяются металлические планки толщиной 0.5 мм. МСБ приклеиваются клеем КВК или демпфирующим компаундом КТ-102 к планкам рамки. С обратной стороны по контуру рёбер жёсткости к планкам клеем ВК-9 приклеена ПП, в нижней части которой находится зона межъячеечной коммутации для соединения с гибким шлейфомили проволочно-жгутовым монтажом на гибкой матрице-ремне. Коммутация между МСБ осуществляется золотыми проволочками d=30...50 мкм идлинной не более 3...5 мм в окнах рамки соединением контактных площадок МСБ и ПП.

Для стягивания ФЯ в пакет по углам рамки имеются отверстия под винты. Базовая конструкция ФЯ на металлической рамкеприведена на рис. 2.7.Рис. 2.7: 1-рамка; 2-печатная плата; 3- планка; 4- МСБ;5- зона контактных площадокГеометрические размеры ФЯ в основном определяются количеством и размером МСБ. В промышленности наибольшее применение получили МСБ размером 20х30 и 24х60 мм, соответствующие требованиям максимального использования площади подложки и процента выхода годныхМСБ при их изготовлении.39Унификация базовой конфигурации ФЯ привела к двумвозможным вариантам.

В первом варианте на рамке размещаются четыреМСБ размером 24х30 мм либо две МСБ размером 24х60 мм; во второмварианте на рамке размещаются восемь МСБ размером 24х30 мм иличетыре МСБ размером 24х60. Для элементов рамки применяютсяследующие геометрические размеры: окна рамки 34х65 мм, ширина рёбервнешних 3 мм, внутренних 2 мм, ширина окна между внутренним краемребра и планкой - 6мм; ширина планки 21 мм, толщина планки – 0,5 мм.Высота ФЯ с учётом толщины планки, МСБ и зазоров между печатнойплатой и компонентами МСБ во избежание соударений элементов соседнихФЯ при вибрации принимается равной 8 мм (рис. 2.8).Рис.

2.8. Типовые размеры элементов конструкции рамки.Для расчёта внутреннего объёма компоновочной схемы блокаиспользуются следующие соотношения:A = a + 6 мм; B = b + 25 мм; H = hпя + 15 мм ,где А, В, Н - ширина, длинна и высота блока соответственно; а, b - ширина,длина функциональной ячейки; hпя – высота пакета ячеек , hпя = hя·m(hя - высота ФЯ; m - количество ФЯ в блоке).Методика расчета геометрических размеров РЭС на корпусных ибескорпусных МСБ реализована на персональном компьютере.Для получения сравнительной оценки уровня надёжности повнезапным отказам воспользуемся ориентировочным методом расчета.