Назаров_Конструирование_РЭС (560499), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Определяют высоту ячейки hЯ=hС + ΔПП + hМ, где h с — высотасоединителя (по справочным данным), Δ пп — толщина печатной платы, h м = 1,5 мм — размер выступающих выводов ЭРЭ при монтаже наплату.5. Рассчитывают для каждого варианта высоту пакета ячеек h пак == nяhя+(nя-1)h3, где h3 — размер воздушного зазора между ячейками (поверхней зоне установки ЭРЭ и нижней стороне монтажа соседней платы)в пакете.6. Находят в каждом варианте высоту корпуса блока Н=h пак+ΔН,где ΔH учитывает зазоры между пакетом и стенками корпуса и толщины самих стенок корпуса.7. Рассчитывают объемы корпусов блока V=A•В•Н и стороны эквивалентного куба a 6 = 3 V для выбранных вариантов.8.
Определяют коэффициенты планарности k 2 = a 6 /H и рассчитывают для вариантов плотности упаковки γб = Nисn э /V, где п э — числоэлементов схемы в корпусе ИС (берется средневзвешенное для серииили нескольких серий).9. Определяют для каждого варианта по формуле (3.5) собственныеч а ст от ы я ч еек / Q , з н а ч ен и я к от ор ы х п од ст а в л я ю т в ф ор м ул ыnA = (2πf0)2AB/μg и nv=2πf0v/μg , гдеAв≤0,Змм, VB ≤ 800 мм/с(условия допустимых вибраций амплитуды и виброскорости для микроэлектронной аппаратуры); g — ускорение свободного падения (9,81 м/с ).Из рассчитанных значений nА и n v берется меньшее п тin.9510.
Для каждого варианта рассчитываются как для эквивалентныхкубов удельные мощности рассеяния в блоках Р УД РАСС =0.8Pо/V гдеPo =NИС •PИС1 1 Повариантно с учетом формы блоков находят допустимыеудельные мощности рассеяния в блоках по формуле Р’ УД РАСС= Р УД РАСС /B'P где В 'р для известных k 2 определяется по (3.4).12. Для выбранных вариантов строятся зависимости п min=f1 (k2)Р’ УД РАСС =f2 (k2) и γб=f3(k2) в одной плоскости.
Там же проводятсялинии для n=nтз и Р УД РАСС = Р’ УД РАСС ТЗ13. По представленным графикам определяются возможные значения k2 ,для которых выполняются условия nmin ≥ n ТЗР’ УД РАСС ≤ Р УД РАСС ТЗ и обеспечивается более высокое значение плотностиупаковки элементов у б в блоке. С учетом гарантии запасов по вибропрочностии тепловой напряженности выбирают конкретное значение коэффициентапланарности, т.е. оптимальную форму блока РЭС.Пример 3.5. Пусть сложность блока РЭС составляет NИС = 480 микросхемсерии К531 в корпусах типа 201.14-1 (1Х - 7,5 мм, lY = 19,5 мм) с п выв = 12,ориентация выводов — горизонтальная (tх = 17,5 мм, t =25 мм).
В ячейкахприменяются печатные платы из стеклотекстолита СФ-1-35-2,0 (£м = 0,72, Апп= 2мм ) и соединитель типа ГРПМ9-30ШУ-1 (ft с = 9,5 мм, L = 78 мм, у j = 20мм); контрольная колодка отсутствует (х1 =x2=y2=5мм). Компоновочная схемаФЯ — односторонняя с защемлением трех сторон (С = 76, μ = 25), величиназазора h 3 = 5мм.
Среднее число элементов в корпусе микросхем равно п э = 30.Потребляемая мощность PИС = 180 мВт. Коэффициент весовой нагрузкипринят k в = 0,8, ΔLX = Δ Н = 10мм и Δ1, = 20 мм. На блок действуютвибрации в диапазоне частот 50 Гц... 1 кГц. Допустимая перегрузкап тз ≤ 2. Диапазон температур -10... + 50 °С, допустимая тепловая напряженность Р уд расс ≤13 Вт/дм 3.Выбираем следующие варианты компоновки блока:1:nя = 20, NЯ = 24,nx = 6, пу = 4; II: пя= 12, NЯ = 40, пх = 8, nу = 5;Ш:nя = 10, NЯ = 48, пх = &, пу = 6; IV: nя = 8, NЯ = 60, пх=10, пу = 6;V:nя = 6,Nя = 80, nx=10, na = 8;V1:nя = 4, NЯ = 120, пх=12, na = 10.96Таблица 3.4Параметр ФЯ (блока)Размер платы L'x , ммРазмер платы L’Y , ммВысота пакета hПАК, ммРазмеры блока:длина A, мм;ширина В, мм;высота H, ммОбъем блока V, дм 3I105120355ВариантIIIII140140145170211175IV175170139V175220103VI21027067115 150140 165365 2215,876 5,471501901855,27185 185190 240149 1135,23 5,017220290774,91Сторона эквивалентного куба а σ , ммЧастота собственных колебаний f0 , ГцДопустимые перегрузки:по амплитуде п лпо виброскорости п уминимальная n minКоэффициент планарности k2Плотность упаковки γ , эл/см 3180,4 176,2608 321174 173, 171,26303 27018117012017,812,4512,450,492,454,42 3,526,2 5,534,42 3,520,94 1,1652,73 2,750,72,460,72,22,93Выигрыш в удельной мощностирассеяния В'РУдельная мощность рассеяния длякуба Р УД РАСС Вт/дм31,116 1,012 1,001 1,005 1,045 1,184Удельная мощность рассеяния дляблока Р’ УД РАСС .
Вт/дм310,54 12,484,976,584,970,82,631,583,71,581,512,8711,76 12,64 13,11 13,21 13,78 14,0713,1 13,15 13,18 11,88Согласно принятому выше порядку расчета и приведенным в немформулам рассчитаем основные конструктивные параметрыразличныхвариантов и сведем их в таблицу (табл. 3.4). По данным для шестивариантов построим зависимости возможных перегрузок, удельноймощности рассеяния в блоке, плотности упаковки, а такжедопустимых значений перегрузок и удельной мощности рассеяния отвеличины коэффициента планарности в этих вариантах (рис. 3.26). Пооси абсцисс для каждого варианта указано число ФЯ в пакете.
Каквидно из графиков,запретными областями, отмеченными штриховкойна границах, в кото97Рис. 3.26. К определению оптимальной формы блока по нескольким критериямрых не обеспечиваются условия вибропрочности и тепловой напряженности, хотя и достигается в то же время высокая плотность упаковки,являются для Р УД РАСС диапазон 0,875 ≤ k 2 < 1,6 и для n min-k2 ≥ 1,4.Таким образом, видно, что обеспечение обоих условий по ТЗ можетбыть выполнено лишь при k2 < 0,875. Ближайшим вариантом к этомузначению является II вариант, в котором выполняются также требования полного заполнения площади и достаточной плотности упаковки. При этом размеры печатной платы подбираются под типовыепо ГОСТ 10317-78, а именно: L'х = 140 мм, L'у = 150 мм, для которыхдолжна быть проведена корректировка n min, Р’ УД РАСС и γб • Заметимв заключение, что максимум тепловой напряженности в блоке приходится не на форму куба (k2 = 1), а на более плоскую (k2 = 1,5), так какобъем блока от варианта I к варианту VI уменьшается за счет уменьшения общей площади краевых полей печатных плат.3.8.
Количественная оценка массы комплекса микроэлектронныхсредств на ранних стадиях проектированияВ техническом задании на разработку нового изделия РЭС того илииного уровня иерархии наряду с функциональными (электрическими)98параметрами заданы и его материальные параметры, такие как надежность, масса и объем, определяемые тактико-техническими требованиями самого объекта установки РЭС. Эти основные параметры для РЭСлетательных аппаратов должны быть строго обеспечены при конструировании.
По заданным показателям ТЗ конструктор составляет техническое задание на конструирование (ТЗК) изделия, руководствуясь существующими или перспективными наборами элементной базы и методами компоновки. При этом на ранних стадиях проектирования в качестве рабочих документов у него имеются лишь электрические схемы,габаритные чертежи или чертежи общего вида, по которым возможныприкидочные количественные оценки надежности, потребляемой мощности и объема. Оценка же массы, которая проводится обычным путемпо сборочным и деталировочным чертежам, в этот период невозможна,так как эти чертежи отсутствуют.
Неопределенность в оценке этого параметра не позволяет конструктору ответить на вопросы, правильно ливыбраны метод компоновки и элементная база и не придется ли их менять в дальнейшем.Развитие и широкое внедрение в промышленные разработки новойэлементной базы и микроэлектронного конструирования позволило путем анализа и обобщения результатов для многих конструктивов микроэлектронных средств получить характерные устойчивые значениякоэффициентов дезинтеграции по массе и объему (см. табл. 1.1).
Наих основе в работе [2] была предложена методика количественнойоценки массы комплекса микроэлектронных устройств на этапетехнического предложения, которая была апробирована на рядеконструкторских разработок и дала достаточно приемлемые поточности оценки. В основу этой методики были положены следующиепринципы:любой комплекс микроэлектронных средств независимо от его назначения и объекта установки может содержать микроэлектронные устройства и устройства, специфичные по своей конструкции (параболические, рупорные и другие антенны, мощные передатчики на лампахбегущей волны, магнетронах, индикаторные устройства на электроннолучевых трубках и т.п.);оценка масс специфичных конструктивов может базироваться наопыте разработок прототипов в зарубежной и отечественной практикеили на расчете масс по удельным коэффициентам;при расчете массы комплекса микроэлектронных средств предполагается известной масса кабельной сети между устройствами комплексапо ее заданной длине и погонной массе;устройства, выполненные на микросхемах и микросборках, могут содержать определенное число ячеек цифрового, аналогового и силовоготипов (вторичные источники питания на силовых микросхемах);99каждая микросхема (корпусированная) имеет известное значениемассы при заданном типе корпуса; каждая бескорпусная МСБ в зависимости от того, какие функции электрической схемы и какое их числоона в себя «вбирает», обладает определенной массой, которая в случаетиповой МСБ, например, размером 24x30 мм может быть конкретно рассчитана для цифрового, аналогового и силового типов; если размерыМСБ отличаются от размеров типовой МСБ, но кратны им, то пересчетмасс не вызывает затруднений;общее число микросхем или МСБ и конкретное их содержание в ФЯразных типов определяется из электрической схемы каждого микроэлектронного устройства; число и массы навесных ЭРЭ, совместимых смикросхемами и МСБ, определяются из перечня элементов и паспортных данных на них;для пересчета масс микросхем, микросборок и ЭРЭ в массы ФЯ блоков, панелей и микроэлектронных устройств используются известныесредние значения коэффициентов дезинтеграции массы от одногоуровня компоновки к другому (от микросхем, МСБ к ячейке, от ячейкик блоку или панели, от блока или панели к устройству или комплексу).Далее приведены порядки расчета массы комплекса РЭС для блочного и моноблочного методов компоновки [10].Порядок расчета массы комплекса РЭСдля блочного метода компоновки1 .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
