Аксенова И.К., Мельников А.А. Основы конструирования радиоэлектронных приборов (1986) (1092050), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Контактирование ИМС сваркой, узлов — пайкой. Достигнутый уровень быстродействия составляет 1Оэ опер/с. Аппаратура пятого поколения будет строитьси на основе крупных функциональных блоков с применением БИС, СБИС и узлов функциональной микроэлектроники: оптоэлектронные, акустоэлектронные и пр. Ожидаемый уровень быстродействия должен составить 1Ом опер/с. Анализ современного состояния РЭА различного назначения, а также перспектив ее развития показывает, что с конструктивной точки зрения особенно важными являются следующие направления: традиционное — конструирование и компоновка РЭА с использованием корпусированных ИМС и МСБ на печатных платах; развивающееся — компоновка РЭА с использованием бескор- 67 пусных 'МСБ на металлических основаниях; перспективное — конструирование РЗА с использованием БИС и СБИС, в том числе матричных, в кристаллодержателях илн на лентах-носителях на крупноформатных («гигантских») металлических подложках.
$4.4. Критерии качества компоновки н конструкции Основными компоновочными параметрами обычно считают объем, плошадь и массу аппаратуры. Для определения качества компоновки необходимо рассматривать компоновочные параметры, пользуясь которыми можно оценивать как качество компоновки аппаратуры в целом, так и отдельных конструктивных частей. Качество компоновки тесно связано с качеством конструкции, но качество конструкции — понятие более широкое. Под к ач е с т в о м к о н с т р у к ц и и понимается совокупность технических, функциональных и экономических показателей, определяющих степень пригодности конструкции по заданному назначению. Качество конструкции характеризуется еще рядом дополнительных показателей, таких, как величина потребляемой мощности, собственная резонансная частота конструкции, степень герметичности конструкции, вероятность безотказной работы.
С усложнением аппаратуры, изменением ее элементного базиса менялись и критерии оценки качества компоновки и конструкции. Новые качества элементной базы использовались для уменьшения числа соединений устройств, уменьшения объема и массы устройства в целом. Для аппаратуры первых поколений сложность устройства характеризовалась количеством активных дискретных элементов. С переходом на микроэлектронную элементную базу показателем сложности стала степень интеграции. На этапе развития микроминиатюризации удобно было использовать коэффициент миниатюризации К,, характеризующий долю узлов в миниатюрном исполнении: К а Я0% У1+ Уз где У, — общее число элементов; Л~з — число элементов в составе микросхем.
Основными компоновочными параметрами пользуются для оценки качества компоновки РЭА одного назначения и принципа действия, а также для сравнения раз- личных вариантов компоновки одного и того же устройства. Объем устройства ('з + $'„+ Р„„, где Кх — общий объем всех электрорадиоэлементов; к'„— объем всех соединений (монтажа); $'„,— объем несущей конструкции, обеспечивающий прочность и защиту конструкции. Если несущая конструкция не обеспечивает отвод теплоты, то к У,„ добавляется объем тепло- отводящего устройства.
Расчет по приведенной формуле дает возможность судить о соотношениях полезного объема ()'з) и объемов, зависящих непосредственно от правильного выбора типа конструкции и компоновки (( м и $ нк). Можно отдельно оценить потери объема на несущие элементы конструкции с помощью коэффициента дезинтеграции: д= РДъз.
Коэффициент дезинтеграции показывает эффективность использования элементной базы в конструкции. Чем меньше коэффициент дезинтеграции, тем выше качество компоновки. Показателем, характеризующим использование объема устройства или его площади (например, для печатной платы нли пленочной микросхемы), может служить и плотность упаковки электрорадиоэлементов или компонентов (У) в заданном объеме устройства (Р): уг =Л/Ю, где й — плотнойть упаковки в объеме, ел/смз, или на заданной площади (5): Под компонентами устройства понимаются неразъемные функционально и конструктивно законченные сборочные единицы, соответствуюшие определенной для них технологии (например, корпусированные интегральные микросхемы, микросборки и т.
п.). Значения этих показателей непосредственно зависят от выбранной схемы компоновки, от используемой элементной базы, технологических возможностей производства и категории аппаратуры и технико-экономических требований к ней. Важным параметром компоновки является масса устройства, зависяшая от объема этого устройства и удельной массы т= Ртт. 69 Значение удельной массы узла или блока определяется удельными массами компонентов, несущих конструкций, элементов соединений, теплоотводов и т.
д. Удельная масса во многом зависит от соотношения массы компонентов и остальных элементов конструкции. Стремление уменьшить массу несущих конструкций, корпуса, теплоотводов ограничивается требованиями обеспечения тепловых режимов, прочности и жесткости конструкции, технологией изготовления. При оценке объема и массы конструкций необходимо учитывать, что для ряда категорий аппаратуры (например, бортовой) эти показатели имеют одностороннее ограничение, т. е. объем и масса конструкции всегда должны быть меньше (или равны) объема и массы по техническому заданию. При разработке конструкции и компоновки часто используется коэффициент плотности (кг/дмг): К= т7 У.
Коэффициент плотности хорошо оценивает правильность выбора типа конструкции и компоновки, так как учитывает два основных параметра качества компоновки: объем и массу конструкции. Для оценки качества компоновки определенных структурных уровней конструкции рассчитывают плотность заполнения конструкции высшего структурного уровня конструктивными единицами низшего структурного уровня. Например, для блока, состоящего из отдельных узлов, плотность заполнения () -Уг1~'г, где 1/, и )гг — объем узлов и блока.
Количественные показатели качества компоновки дают возможность выбрать оптимальный вариант конструкции и судить о развитии техники компоновки. ГЛАВА 5 КОНСТРУИРОВАНИЕ РЭА ТРЕТЬЕГО ПОКОЛЕНИЯ й 5.!. Элементная база РЭА третьего поколения Классификация и система обозначений интегральных микросхем. В настоящее время промышленность выпускает большое количество интегральных микросхем, которые делят в зависимости от технологического варианта изготовления ИМС на полупроводниковые, пленочные и гибридные; от частотного диапазона обрабатываемого сигнала — на низкочастотные (НЧ), высокочастотные 70 (ВЧ) и сверхвысокочастотные (СВЧ); от вида сигнала — на аналоговые и цифровые; от назначения и степени унификации — на универсальные и частного применения; от числа и плотности упаковки элементов, компонентов и кристаллов — на ИМС первой, второй и т.
д. степеней интеграции; от наличия или отсутствия корпуса — иа ИМС корпусные и бескорпусные. Применение ИМС при конструировании РЭА уменьшает объем и потребляемую мощность РЭА, повышает надежность, создает условия для унификации технологического оборудования, способствует унификации и стандартизации схемных и конструктивных решений, обеспечивает высокое качество аппаратуры и эффективность ее производства. ИМС широкого применения, как правило, выпускают сериями.
Серию ИМС образует ряд отдельных функциональных микросхем, объединенных по виду технологии изготовления, напряжениям источников питания, входным и выходным сопротивлениям и уровийм сигналов, конструктивному оформлению и способам крепления или монтажа. Обычно в серию ИМС входит такой набор функциональных микросхем, из которых можно построить законченное радиоэлектронное устройство. ИМС выпускают в корпусах и в бескорпусном исполнении.
Корпусные ИМС предназначены для монтажа на печатные платы в аппаратуре, не обеспечивающей защиты от воздействий окружающей среды, бескорпусная ИМС представляет собой, как правило, полупроводниковый кристалл, защищенный пленкой лака или тонким слоем герметизирующего компаунда. Бескорпусные ИМС предназначены для применения в ГИС, микросборках, блоках и аппаратуре, обеспечивающих защиту от внешних воздействий. Корпуса интегральных микросхем. Корпуса микросхем выполняют целый ряд функций, для реализации которых конструкция корпуса должна удовлетворять следующим основным требованиям: защищать ИМС от воздействия окружающей среды и механических повреждений, в также обеспечить чистоту среды, окружающей элементы и компоненты ИМС; обеспечивать удобство и надежность монтажа кристаллов полупроводниковых ИМС и подложек ГИС в корпус, а также возможность монтажа компонентов при сборке ГИС; отводить теплоту от микросхемы, размещенной внутри корпуса; обеспечивать надежное электрическое соединение элементов сс лзх ф х фх фо 3 фа о оф ~~ са Ю с к сО с Ь О » О » х о х О о Ф с" о О хо х ЗВЗ сс сс ,3о й й ф 3ах хфх О.
с ф »Хо ф хйсС '*ххх хо О З й с ф ейхо зйх х ой Ь О о З ф З' ф х о о х с с О »З ф с х с сс, О х с й о 3 3 х О й х х »» х х сС х сс 3 а й. а ! О З ф 3 х х а а О с ф х з х х сс с х х о Зхф сх* ос х ю с" хфю о "ох Э ф х 0 фох яоо ффх О с оно фоф ф О О З ох й сс О О а о 3 з З ф х ая фа о 3 х О х » х х сс с а Йф о О х с х х »х х х .с ск хо ф й О. О О. х » сс х О ! О.
х » х О й о »»а о х ф о О х х х 3 О. ф о О й х с с х о с» ф а О. О й х с с м ф ф с" х в й с , хо ох ф3ф х х к ох о со оф фох фо О сс З» с Х О. 5Я О ф ф с ао й х ф сс с с хо ф» фа О. О х х О сС й О,О й х сй ф О оф х х Ы фхх фл хоф эхо офх й Офй х х с о в х о о З й » х о х О.
! х О о З ф » х й о О З сс О » х ф с с сс х ЙО схемы и электрическую изоляцию между токопроводящими элементами; обеспечивать надежное крепление корпуса; обладать коррозионной и радиационной стойкостью; быть простой и дешевой в изготовлении и обладать высокой надежностью. Каждый вид корпуса характеризуется габаритными и присоединительными размерами, числом выводов и расположением их относительно плоскости основания корпуса, Выводы микросхем могут лежать в плоскости основания корпуса (планарные выводы) или быть перпендикулярными ему (штыревые выводы).
Планарные выводы по сечению, как правило, прямоугольные, штыревые — круглые или прямоугольные. Габаритные и присоединителы!ые размеры корпусов микросхем, число и шаг расположения выводов устанавливает ГОСТ 174б7 — 79, который в зависимости от формы проекции тела корпуса на плоскость основания (печатную плату) и расположения выводов подразделяет корпуса на типы и подтипы, указанные в табл. 5.1. ГОСТ 17467 — 79 устанавливает типоразмеры корпусов каждого типа, а также систему обозначений корпусов по типоразмерам и количеству выводов. На рис.
5.1 приведена классификация корпусов ИМС, где показаны плоскость основания НО; УЛ вЂ” установочная плоскость (плоскость, на которую устанавливается ИМС); А — расстояние от УП до верхней точки ИМС; А,— расстояние между УН и плоскостью основания ИМС; Аз — расстояние от плоскости основания до верхней точки ИМС; Š— ширина ИМС; Р— длина ИМС; Нв — общая ширина ИМС; Нв — общая длина ИМС; 1, Лш Лв — длина выводов, пригодная для монтажа; е — шаг выводов (шаг позиций выводов); заштрихованные области, условно показанные со стороны основания, предназначены для размещения ключа ИМС, показывающего позицию первого вывода после установки ИМС на плате.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
