Пирогова Е.В.- Проектирование и технология печатных плат (1072331), страница 17
Текст из файла (страница 17)
д.), а также ЭРИ и ПМК. Шаг координатной сетки выбирают таким образом, чтобы он соответствовал шагу расположения выводов большинства ЭРИ и ПМК, устанавливаемых на ПП. Форма и размеры монтажных отверстий и контактных площадок зависят от геометрии выводов ЭРИ: круглые отверстия и контактные площадки применяются для штыревых, прямоугольные или квадратные контактные площадки — для планарных выводов или ПМК.
По конструктивному оформлению ИЭТ, ЭРЭ и ПМК различают (1б1: ° корпусные с планарными выводами, лежащими в плоскости основа-, ния корпуса, с осевыми (отформованными) и штыревыми, перпендикулярными ему (традиционная элементная база); ° корпусные без выводов, с укороченными планарными или у-образт ными выводами, уходящими под корпус; в виде матрицы шариковых выводов из припоя и пр.; их называют микрокорпуса или поверхн<) стно-монтируемые компоненты (ПМК); Нзучеоие и аиализ техинесяого задатя ла юделие ° бескорпусные ИЭТ.
Планарные выводы имеют прямоугольное сечение, штыревые — круглое или прямоугольное. Корпуса ИЭТ выполняют следующие функции: ° защита от климатических и механических воздействий; ° экранирование от помех; ° унификация микросхемы по габаритам и установочным размерам; е облегчение процессов сборки ячейки и др. Корпуса с планарными выводами занимают в два раза больше площади на ПП по сравнению с корпусами со штыревыми выводами, но установка последних возможна лишь с одной стороны, а корпуса с планарными выводами — с двух сторон. При установке ИЭТ со штыревыми выводами не требуется дополнительного крепления даже при значительных вибрациях и ударах, однако применение, например, Р1Р-корпуса ограничивается частотой 500 кГц.
По конструктивно-технологическому признаку различают корпуса: е металлостеклянные — стеклянное или металлическое основание, соединенное с металлической крышкой с помощью сварки; выводы изолированы стеклом; ° металлокерамические — керамическое основание, соединенное с металлической крышкой с помощью сварки или пайки; ° керамические — керамическое основание и крышка, соединенные между собой пайкой; пластмассовые — пластмассовое основание и крышка, соединенные опрессовкой; ° металлополимерные — подложка с компонентами и выводами помещается в металлическую крышку и герметизируется заливкой компаундом.
Металлическая крышка обеспечивает эффективную влагозащиту, отвод тепла от кристалла ИЭТ, снижает уровень помех. При выборе серии интегральной микросхемы (ИМС) и ИМС в серии необходимо использовать минимальное количество типоразмеров корпусов для реализации электрической принципиальной схемы ФУ. Использование корпусных ИМС приводит к большим затратам полезного объема и массы изделия, уменьшает на один-два порядка плотность компоновки компонентов по сравнению с плотностью их размещения в кристалле или на подложке.
Бескорпусные ИЭТ широко применяются в бортовой ЭА, компьютерах, калькуляторах и другой аппаратуре, так как позволяют эффективно использовать объем и сократить массу микроэлектронных цифровых устройств. Однако при этом в значительной степени увеличивается трудоемкость изготовления за счет введения дополнительной защиты и герметизации и, следовательно, стоимосп. Микрокорпуса или ПМК позволяют увеличить плотносп компоновки, улучшить электрические параметры за счет получения более коротких связей между внешними выводами и кристаллом, снижения сопротивления, уменьшения межвыводной емкости, индуктивности, что повышает быстродействие.
Эти корпуса обеспечивают работоспособность ИЭТ на частотах зо 4 ГГц и выше [171. 7в Глава 3. Коаса1йгтоиодсхо-техаелогаческое авоеоиатаоваиае иечааиивх плат На этом заканчивается этап изучения ТЗ и после обобщения сделанных выводов можно приступить к конструированию ПП. 3.3. Выбор типа конструкции 6пока По своему конструктивному назначению модули 1-го уровня (ячейки) обычно предназначены для установки в блоки, поэтому выбор варианта конструкции ячейки связан с вариантом конструкции блока, в который входит разрабатываемая ячейка и ПП 118, 19, 201. Существует три основных варианта конструкции блока: разъемная, книжная и кассетная. Конструктивно ячейки разделяются по различиям в несущих конструкциях (НК): рамочное или безрамочное исполнение ячеек. При использовании системы базовых несущих конструкций (БНК) рамочные и безрамочные ячейки выполняются на основе унифицированного ряда ПП.
Рамки предназначены для исключения деформации ПП и улучщения эксплуатационных параметров функциональных узлов на ПП. Выбор рамочной или безрамочной конструкции ячейки зависит от механических воздействий и размеров ПП. На рис. 3.2 приведена классификация конструкций ячеек. Выбор варианта конструкции ячейки зависит: е от тактико-технических требований, которые указаны в ТЗ на изделие, таких как назначение ФУ, группа ЭА, условия эксплуатации и др.; ° от требований нормативно-технической документации на проектиро- вание и изготовление изделия данной группы; ° от требований обеспечения технологичности конструкции изделия.
В зависимости от заданной формы и габаритов блока на стадии эскизного проектирования ориентировочно можно установить размер ПП функционального узла. После анализа элементной базы заданной электрической принципиальной схемы ФУ и типа корпусов ИЭТ рассчитывают нагрузку на ПП и проводят расчет ячейки на вибропрочность и ударопрочность, предполагая, что масса ЭРИ и ПМК распределена равномерно. Пример расчета на вибропрочность и ударопрочность см. Приложение 5 и 6, соответственно. При Рис. 3.2. Классификация конструкций ячеек Вмйу юмяоюеочюд еюруювури ячеек ЗА этом возможны различные варианты конструкции и закрепления ячеек в модулях более высокого конструктивного уровня, например: ° ячейка, выполненная на ПП, закрепляемой в ЭА в четырех точках по углам — моделируется пластиной, равномерно нагруженной ЭРИ, со свободным опиранием всех сторон !22); обозначается ° ячейка с рамкой (каркасная конструкция) — моделируется пласти- ной с жестким закреплением всех сторон; обозначается ~ ячейка без рамки (разъемного типа) — моделируется пластиной с жестким закреплением двух сторон, на которых расположен электрический соединитель и двух свободно опертых сторон; обозначается ° ячейка с односторонним расположением ЭРИ и ПМК; ° ячейка с двухсторонним расположением ЭРИ.
Исходя из результатов расчетов и выбранных типов корпусов ЭРИ выбирают конструктивно-технологическое направление монтажа ячеек ЭА и вариант конструкции ячейки. 3.4. Выбор компоновочной структуры ячеек ЭА Конструкция, масса, габариты ЭА, а также ячейки и ПП во многом если не полностью определяются типом используемой элементной базы и способами ее монтажа. Возможны следующие конструктивно-технологические направления монтажа ячеек ЭА рис. 3.3 !121: 1) монтаж ЭРЭ и корпусных ИМС (в корпусах 1, 2, 3, 4 типа на ПП) (традиционный монтаж) — варианты 1 и 2; 2) монтаж бескорпусных ИМС, БИС/СВИС, микросборок на МПП— варианты 4, 5, б, 7; 3) поверхностный монтаж — варианты 3 и 8; 4) смешанный монтаж — варианты 9 и 1О и др.
В варианте 1 корпусированные ИМС и ЭРЭ размещают на ДПП или МПП с одной или двух сторон. В варианте 2 корпусированные микросборки устанавливают на МПП. Применение вышеперечисленных компоновочных вариантов с традиционными конструктивно-технологическими приемами (варианты 1 и 2) при индивидуальном корпусировании ИМС, БИС/СБИС и микросборок имеет ряд недостатков: сложность обеспечения температурного режима, рост массогабаритных показателей при увеличении степени интеграции функциональных устройств, низкий уровень ремонтопригодности устройств.
80 Глава 3. Конструкторско-технологическое проектирование печатных плат Кг верхах зз ксияо- асехи Линейные графические модели компоногючиых структур ячеек ЭА Варианты компоновочных стрУктУр ячеек ЭА Традиционный монтахс ЭРЭ и корпусные ИМСв корпусах 1-4 типов монтируют на ДП П или Мпу) с одной стороны в отверстия 1А г з Традиционный монтаж: монтюк БИС/СБИС, МСБ в корпусном исполнении на МПП г з Поверхностный монталс ИМС, БИС/СБИСВ корпусахд я поверхжктиого монтажа монтируют на многослойных керамических платах, которые размещают на коммутационную МПП Монтаж ИМС. БИС/СБИС в бескорпусном исполнении проволочными выводами на многослойных керамических платах, копрые размещюот на коммутационной МПП 1В г г Бескорпусные ИМС, БИС/СБИС в микросборках устанавливают на подложки из ситалла.
поликора или полиимида при помощи проволочных вмводов, а затем бескорпусные микросбсрки размещают на МПП Бескорпусные ИМС, БИС/СБИС устанавливают на ДПП или МПП на полиимиле, а затем на металлическое основание Монтаж безвывсдных кристаллов БИС/СБИС: 1) методом перевернутого кристалла на микрокоммутационных платах; 2) методом утопленнопз кристалла Поверхностный монтюк.
Одно- и (или) двусторонний монтаж поверхностно-монтируемых компонентов на Дйп или МПП Смешанный двусторонний монтюк на ДПП или МПП: 1) ЭРИ монтируют в отверстия на стороне А; 2) поверхностно-монтируемые компоненты монтируют на стороне Б 2В Сторона Б Смешанный двусторонний монтюк на ДПП нли МПП: 1) монтаж поверхностно-монтируемых компонентов на сторонах А и Б; 2) монтюк ЭРИ, монтируемых в отверстия на стороне А 2С 10 Сторона Б Рис. 3.3. Линейные графические модели компоновочных структур ячеек ЭА: / — коммутационная плата; г — кристалл ИМС; 3 — корпус ИМС, БИС/СБИС, МСБ; 4 — подложка микро- сборки; 5 — несущая конструкция В вариантах 4, 5, б и 7 представлено второе направление развития компог новочных структур ячеек — применение бескорпусных ИМС, БИС/СБИС и микросборок.
Недостатком этих вариантов компоновки является сложность автоматизации сборочно-монтажных работ. Выбор комиоиооочиой еи1руюиуры ячеек ЭА В варианте 4 бескорпусные ИМС (БИС/СВИС) устанавливаются на многослойную керамическую плату 4, которая обеспе ивает дополнительный теплоотвод ячейки, затем ячейки герметизируют; коммутация между ними осуществляется с помощью МПП, на которую устанавливаются ячейки. В варианте 5 бескорпуные ИМС, БИС/СВИС в бескорпусных микро- сборках устанавливаются на подложки из ситалла, поликора или полиимидную пленку, коммутация на которых выполнена по тонкопленочной технологии, затем бескорпусные микросборки размещают на специальных рамах, выполняющих роль несущей конструкции и теплоотвода, а коммутацию между ними осуществляют многослойными печатными платами.
В варианте 6 бескорпусные ИМС, БИС/СБИС и ЭРЭ устанавливаются на двусторонние и МПП на полиимиде, а затем на металлическое основание, обеспечиваюшее механическую прочность и теплоотвод. В варианте 7 монтаж безвыводных кристаллов БИС/СБИС осушествляется на микрокоммутационных платах: 1) методом перевернутого кристалла; 2) методом утопленного кристалла. Существует специальный стандарт по поверхностному монтажу, в котором представлены основные типы сборок, разбитые на классы: ч тип 1 — ЭРИ и/или ПМК установлены только на верхнюю сторону ПП (сторона А); ° тип 2 — ЭРИ и/или ПМК установлены на обе стороны ПП (сторона АИВ), Класс А — ЭРИ монтируются в отверстия. Класс  — монтируются ПМК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
