OKTRES (Методы и отчеты по лабам РЭС), страница 7

Запоказатель надёжности блока примем вероятность безотказной работыР(t)=e- λ yt,40nгде, λy- интенсивность отказов устройства;λy =ι =1λi ; t - время работыблока (для расчётов принять t=1000 ч) ; λyi -интенсивность отказов i-гоэлемента.На основании данных , приведённых в справочниках понадёжности,λ ис = 5·10-7 1/ч;λсоед = 0.1·10-8 1/ч;λ кп = 8·10-9 1/ч;λкк = 1.5·10-9 1/ч(λ ис, λсоед, λ кп, λкк - интенсивности отказов ИС (кристалла), соединения,пластмассового, металлокерамического корпуса ИС соответственно).Интенсивность отказов ФЯ рассчитывается по формулеλ я=nι =1nmλ ис +ι =1λсоед +ι =1λк .nПри расчетеι =1λсоед учитываются все паянные (сварные) соединения:присоединения выводов кристалла к выводам корпуса, выводов корпуса кконтактным площадкам ПП, выводов разъёма к контактным площадкам,выводов кристалла к контактным площадкам подложки. Надёжность блокарассчитывается по формулеРбл(t) = е - λ бл·t ;λ бл = Nя· λ я+ λ'соед ; λ 'соедλ 'соед = Nсоед· λ соед ,где λ 'соед - интенсивность отказов паяных соединений, Nсоед - количествопаянных соединений в блоке.Содержание работы1.2.Ознакомление с краткими сведениями по конструированию икомпоновочным схемам блоков МЭА.

Анализ выданного вариантазадания.Подбор необходимых справочных данных для выбораоптимальной конструкции блока.413.4.5.6.Расчёт конструктивных параметров вариантов компоновочныхсхем блоков МЭА.Сравнительный анализ вариантов компоновки по комплексномупоказателю качества.Разработка эскизов конструкции оптимальных вариантов ФЯ накорпусных и бескорпусных МСБ [2.4].Выводы по работе.Порядок проведения работы1.2.3.4.5.6.7.8.Получить задание у преподавателя. В исходных данныхсодержится следующая информация: количество ИС в блоке; типкорпуса ИС; среднее количество задействованных выводов вкорпусе ИС; тип электрического соединителя или количествовыходных контактов; вид элементов контроля; относительнаястоимость конструкции на корпусных ИС и бескорпусных МСБ;материальные параметры конструкции для сравнения вариантов(из множества количественных показателей разрабатываемойконструкции для выбора оптимального варианта использоватьследующие: масса, объём, площадь поверхности, надёжность).

ДляМСБ используются два типоразмера подложек : 24х30 мм, 24х60мм.Подготовить протокол отчета и занести исходные данные втабл.2.1.По справочным данным (см. приложения) для заданного вариантаопределить величины параметров и занести их в табл. 2.2протокола отчета.Вести в ПК исходные данные, рассчитать геометрическиеразмеры ФЯ и блоков и занести результаты расчётов длякорпусных ИС и бескорпусных МСБ в табл.

2.3 протокола отчета.Рассчитать надёжность блоков по каждому варианту. Результатызанести в табл. 2.4 протокола отчета.По полученным результатам рассчитать значения комплексногопоказателя качества конструкции для каждого варианта.Провести анализ полученных результатов.Оформить отчёт и подготовить его к защите.Примечание. С разрешения преподавателя для п. 5 и 6 можновоспользоваться результатами расчета ПК.42Содержание отчёта1.2.3.4.5.6.Вариант задания и исходные данные для расчётов.Результат расчётов конструктивных параметров на ПК.Сборочные чертежи и спецификация оптимальных вариантов ФЯна корпусных и бескорпусных ИС и МСБ с указанием основныхразмеров.Расчёт комплексного показателя качества конструкции длязаданных вариантов.Расчет надёжности вариантов конструкций.Выводы по работе.Контрольные вопросы1.2.3.4.5.6.7.8.Перечислите основные задачи, решаемые на стадии эскизногопроектирования РЭА.Приведите характерные конструкции ФЯ на корпусных ИС.Приведите характерные конструкции ФЯ на бескорпусных МСБ.Опишите возможные варианты расположения ФЯ, элементовмонтажа и деталей корпуса в блоке.Начертите и опишите типовую компоновку блока разъемнойконструкции.Охарактеризуйте виды конструкций блоков РЭС.Приведите основные показатели качества конструкций ячеек иблоков.Что понимается под комплексным показателем качества?Библиографический список2.1.Конструирование и расчет БГИС, микросборок и аппаратуры на ихоснове/.

Под ред. Б.Ф.Высоцкого. - М.: Радио и связь, 1981.2.2.Несущие конструкции радиоэлектронной аппаратуры. / Под ред.П.И.Овсищера.- М.: Радио и связь, 1988.2.3.ОСТ4 ГО.010.009 Модули электронные 1 и 2 уровней РЭС.Конструирование.2.4.Разработка и оформление конструкторской документации РЭА./ Подред. Э.Т.Романычевой.- М.: Радио и связь, 1989.43Работа3ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА БЛОКА ЦИФРОВОГОРАДИОЭЛЕКТРОННОГО СРЕДСТВА НА БЕСКОРПУСНЫХ МИКРОСБОРКАХЦель работы – изучение процесса теплообмена, методики исследования тепловых режимов. Выявление связи показателей теплового режима с параметрами конструкции блока цифрового радиоэлектронного средства (РЭС) на бескорпусных микросборках (МСБ).К р а тк ие теор е тич ес кие с в е де н ияРадиоэлектронные средства являются преобразователями электрической энергии.

Вследствие низкого КПД большинства РЭС практическився потребляемая от источников питания энергия преобразуется в тепло,которое расходуется на нагревание деталей и узлов и частично рассеивается в окружающее пространство. Пространственно-временное распределение температуры в пределах конструкции определяет её тепловой режим,который количественно принято характеризовать температурным полем иперегревом.Температурным полем называют совокупность численных значений температуры в различных точках конструкции в некоторый моментвремени τ. Перегревом j-ой точки конструкции принято называть разностьтемператур этой точки tj и окружающей среды tс, т.е.

Δtj = tj – tc.Тепловой режим конструкции считается нормальным, еслитемпература tj в любой точке конструкции не превышает допустимуюрабочую температуру наименее теплостойкого элемента tэл min илиперегрев любой точки Δtj меньше допустимого для конструкцииΔtдоп = tj - tс.Показатели теплового режима конструкции зависят от ряда факторов: мощности P и распределения тепловыделяющих элементов (источников тепла), времени работы конструкции τ, параметров конструкции и окружающей среды, теплофизических свойств материалов, эффективноститеплообмена конструкции с окружающей средой.44При естественном воздушном охлаждении, характерном для РЭС,теплообмен между конструкцией и окружающей средой происходит тремяспособами: конвекцией, излучением и теплопроводностью (кондукцией).Оценкой эффективности теплообмена конструкции с окружающей средойявляется тепловой поток – количество тепла от поверхности конструкции ксреде за единицу времени.Тепловой поток при теплопередаче конвекцией определяется уравнением Ньютона:Pk = αk·S(t1-tc),где αк – конвективный коэффициент передачи; S – площадь поверхности теплообмена; t1, tc – температуры поверхности теплообмена иокружающей среды соответственно.При теплопередаче излучением тепловой поток и характеристикинагретого тела связаны уравнением Стефана-Больцмана:44Pл=εпрφ12·C0 S{[(t1+273)/100] -[(tc+273)/100] },(3.1)где C0 = 5,67 Вт/(м2·град4) – коэффициент излучения "абсолютночерного" тела; εпр – приведенная степень черноты поверхностей тел, участвующих в теплообмене; φ12 – коэффициент облученности, показывающий,какая часть энергии, излучаемой первым телом, попадает на второе.В результате несложных преобразований уравнение (3.1) приводится к видуPл = αл·S(t1-t2),где αл= εпрφ12 f(t1-tc) - коэффициент теплопередачи излучением.Теплообмен теплопроводностью (кондукцией) характерен длятвёрдых тел, а также неподвижных жидкостей и газов.

Тепловой поток между изотермическими поверхностями S1 и S2 с температурами t1 и t2 приt1 > t2 определяется уравнением Фурье:PТ = αТ·Sср(t1-t2).Здесь αТ = λ/l – кондуктивный коэффициент передачи; λ – коэффициент теплопроводности материала; l – расстояние между изотермическими поверхностями; Sср = 0,5(S1 + S2) – площадь средней изотермической поверхности.45Согласно принципу электротепловой аналогии произведенияαкS = σk; αлS = σл; αТSср = σТ являются тепловыми проводимостями приконвективном, лучевом и кондуктивном теплообмене. Обратные величиныпредставляют собой тепловые сопротивления Rк, Rл и RТ.Исследование теплового режима состоит в определении tj=tj(τ,P)или Δtj=Δtj(τ,P).

В установившемся (стационарном) режиме Δtj не зависит от времени, а зависимость Δtj=Δtj(P) называют тепловой характеристикой j-ой точки (области) конструкции.В общем случае исследование тепловых режимов выполняют вследующем порядке: определяют класс конструкции и составляют её тепловую модель; реализуют тепловую модель математически и рассчитываютпоказатели теплового режима; дают оценку точности теплового моделирования.В класс объединяются конструкции, имеющие общие признаки иодинаковую физическую основу протекания тепловых процессов. При определении класса конструкций учитывают такие признаки, как структуранагретой зоны, способ охлаждения нагретой зоны, способ охлаждения кожуха и др.Тепловую модель конструкции или класса получают в результатеанализа конструкций, выявления их теплофизических свойств и идеализации процессов теплообмена.

Наиболее часто тепловое моделирование выполняется методами изотермических поверхностей и однородного анизотропного тела [3.1].Метод изотермических поверхностей предполагает выделение вконструкции поверхностей с одинаковыми или условно одинаковыми температурами в каждой точке поверхности. Считается, что теплообмен осуществляется между этими поверхностями. В зависимости от конкретнойзадачи исследования к изотермическим поверхностям конструкций относятповерхность корпуса со среднеповерхностной температурой tк, поверхность нагретой зоны с температурой tз, поверхность отдельной функциональной ячейки с температурой tзj, поверхность отдельного элемента с температурой tэл j и т.д.46Пример построения тепловой модели методом изотермических поверхностей приведен на рис. 3.1.Рис.

3.1: а – схематическое изображение исходной конструкции; б, в– тепловые модели блока, построенные по методу изотермических поверхностей.Метод однородного анизотропного тела состоит в представленииреальной конструкции или её части однородным анизотропным телом ввиде прямоугольного параллелепипеда, для которого находят эквивалентные коэффициенты теплопроводности по направлениям осей координат λx,λy, и λz.