Назаров_Конструирование_РЭС (560499), страница 20
Текст из файла (страница 20)
В блоке книжной конструкции из ФЯ на металлических рамках с бескорпусными МСБ необходимо выбрать вид внутри-"блочного монтажа: либо матрицу-ремень, либо гибкие шлейфы. Примем условия предыдущего примера: т ' = 1,24 г/см , т 'N = 2,6 г/см3,m 'H = 2,8 г/см3, а также т 'м= 1,8 г/см3 (резина, лавсан). Из табл. 3.6находим VN/V=0,1, VH/V= 0,2. ТогдаVM / V ≤1.24 − 2.6 ⋅ 0.1 − 2.8 ⋅ 0.2= 0.231.8При применении матрицы-ремня, как следует из работы [10],объем,занимаемый матрицей-ремнем и печатными платами,составляет 25.. .30%, т.е.
VM /V= 0,25 ... 0,3 > 0,23 , поэтому этотвариант не годится и следует выбрать гибкие шлейфы, занимающие0,1 объема блока.1063.10. Перспективные направления конструирования РЭССовременный этап развития РЭС характеризуется новыми тенденциями как в радиоэлектронике и вычислительной технике (освоениемиллиметрового диапазона волн и компьютеризация), так и в областиэлементной базы РЭС (появление БИС, СБИС, ССИС, функциональных компонентов).
Эти факторы вызывают необходимость в разработкеновых принципов и методов конструирования РЭС высокой интеграции, или РЭС V поколения. К таким перспективным направлениям конструирования, частично или уже полностью освоенным за рубежом,можно отнести технику поверхностного монтажа компонентов, методыконструирования на мини-МСБ и интеграции на целой пластине(ИЦП).Технику монтажа электронных компонентов на плоскую поверхностьсчитают четвертой революцией в электронике (после появления лампы,транзистора и интегральной схемы). Этот метод стал известен с начала 60-хгодов в Японии и США, а с начала 70-х годов в Японии был применен дляавтоматизированного изготовления толстопленочных гибридных ИС. Воснову техники поверхностного монтажа положено применение новых миниатюрных корпусов ИС и микрокомпонентов, печатных плат с высокойразрешающей способностью и новой технологии сборки, пайки и контроля. Достоинствами метода являются уменьшение размеров печатных платна 70% и уменьшение длины сигнальных проводников, что увеличиваетбыстродействие и помехозащищенность; рост процента выхода годных засчет простоты ремонта и замены неправильно ориентированных компонентов; применение автоматизированных технологий; повышение надежности и снижение стоимости.Вместе с тем внедрение этой техники сдерживается рядом факторов, таких как большая стоимость автоматизированного оборудования(полностью укомплектованная линия по сборке, пайке, испытаниям иремонту оценивается в несколько сотен тысяч долларов), трудностисовмещения компонентов с посадочными местами и контроля послепайки из-за весьма малых габаритов и шага координатной сетки.Дадим вначале некоторый краткий обзор [4] элементной базы РЭСдля техники поверхностного монтажа.
Как известно, основу элементной базы микроэлектронной аппаратуры всегда составляли интегральные схемы. В настоящее время за рубежом разработаны микрокорпусадля ИС широкого применения типа SO (small outline), имеющие числовыводов от 4 до 28 типа «крыло чайки» или/-образные (рис. 3.27). ФирмаPhilips выпускает корпуса SO с 40 и 56 выводами с шагом 0,762 мм при габаритах корпуса 15,5x7,6x2,7 мм, которые по сравнению с отечественнымкорпусом типа 4104.14-2 имеют в четыре раза больше выводов при тех же107Рис. 3.27.
Варианты установки корпусированных ИС и навесных ЭРЭна печатные платы:а — по традиционной технологии; б — по технологии поверхностного монтажа;1 — ИС с J-образными выводами; 2 — ИС с выводами типа «крыло чайки»;3 — микрокомпонент с торцевыми залуженными выводамиТаблица 3.7ХарактеристикаЧисло выводовПлощадь посадочного места, ммМасса корпуса, гDIP141570,9SO14550,11габаритах. В табл. 3.7 даны сравнительные характеристики корпусов SOи DEP (аналога отечественного корпуса второго типа 2102).Выпускаются также кристаллодержатели с /-образными выводамиили безвыводные кристаллодержатели, в которых выводы армированыв теле корпуса или выполнены в виде залуженных пазов по четыремсторонам корпуса с внешней стороны. Кристаллодержатель с /-образными выводами, выполненный в пластмассовом квадратном (или керамическом) корпусе при 44 выводах и шаге 1,27 мм-имеет габариты17,5x17,5x3,5 мм, а безвыводный Кристаллодержатель с 84 выводами ипри шаге 1,27 мм имеет сторону квадрата 29 мм и высоту корпуса 2 мм.Это в шесть раз меньше по площади и в десять раз меньше по массе,чем корпус типа DIP.
Еще более впечатляет корпус фирмы Exacta, имеющий сравнительно миниатюрные размеры (27x27 мм) при огромномчисле выводов (320) и шаге всего лишь 0,3 мм.Отечественной промышленностью также выпускаются микрокорпуса (рис. 3.28) типа Н, например корпус Н 104.16 с размерами 7,5x7,5 ммпри числе выводов 16 (УФ 0.481.005 ТУ). По ОСТ 11.073.924-81разработаны микрокорпуса, характеристики которых представлены в табл. 3.8.Шаг между залуженными пазами выводов равен 1 мм, высота выводов 0,4 мм, ширина 0,5 мм.Вполне очевидно, что при таких малых значениях шага между выводами (до 0,3 мм) и большом их количестве (свыше 84) применениеобычных методов установки и пайки на печатных платах просто невозможно.
Поэтому для микрокорпусов предусмотрена автоматизирован108Таблица 3.8ТипоразмерРазмерыкорпуса, ммН 16.48-1 14,5x14,4x2,5Н 18.64-1 18,6x18,6x2,5Н 20.84-1 23,8x23,8x2,5Числозадействованных404856647684Шаг установки, ммпо оси X16,21720,321,327,428,4по оси A16,21720,321,327,428,4Рис. 3.28. Микрокорпуса: а — Н02.16-1В, б — Н04.16-1В, в — Н06.242В,г _ Н14.42-2В, д — Н16.48, Н18.64 и Н20.84ная установка на посадочные площади с высокой точностью. Среди рекомендуемых методов пайки наиболее приемлемым считается методрасплавленного дозированного припоя (РДП). Плата с приклееннымикомпонентами помещается в рабочую зону контейнера и предварительно нагревается, затем при подаче насыщенного пара фторосодержащейжидкости плата нагревается до 215°С, пар конденсируется на ее поверхности, отдает тепло, припой расплавляется и образует паяное соединение.
За один цикл можно припаять одновременно до тысячи и болееИС на платах, причем качество пайки будет намного выше качестваручной пайки. Другой, менее распространенный, метод расплавленного109дозированного припоя излучением (РДПИ) осуществляется с помощью ламп с вольфрамовой нитью накала (λ, = 1,2 — 2,5 мм) в инертной среде во избежание окисления.Наряду с микрокорпусами ИС применяют микрокомпоненты, такиекак непроволочные резисторы с торцевыми площадками для пайки(размеры резисторов 2,06x1,35x0,38 мм); проволочные трехваттные резисторы с j-образными выводами (размеры 21x8,4x6,5 мм); переменныерезисторы массой всего лишь 0,14 г и размерами 5,2x5,2x2,15 мм; монолитные керамические конденсаторы (аналоги отечественных типовК10-9 и К10-17); многослойные катушки индуктивности из чередующихся слоев магнита и электропроводящих паст с L = 0,05...220 мкГ иQ = 25...45; а также сверхминиатюрные соединители, трансформаторы,четырехзнаковые индикаторы, линии задержки, переключатели и т.д.Рассмотрим далее, какие же коммутационные платы применимыдля поверхностного монтажа и в чем их новизна.
К таким платампредъявляются следующие требования: повышенная плотность монтажа (до 8 эл/см2 ), минимальная длина межсоединений, отсутствиенавесных перемычек, высокая разрешающая способность печати (не хуже 0,2 мм), более интенсивный теплоотвод, автоматизация сборки, монтажа и контроля.Из применяемых материалов для таких плат используют стеклоэпоксидные, бумажноэпоксидные и бумажнофенольные слоистые материалы. Среди первых наиболее распространены сочетания «эпоксидная смола-стекловолокно»(ε=4,5...5;ТКР=(14...18)•10-6К-1 λ, = 0,16 Вт/(м • К) и«эпоксидная смола—кварц» (ε = 3,6; ТКР == 5 • 10-6 К-1 ; λ, = 0,17 Вт/(м • К).Они обычно применяются как для бытовой техники, так и длямикроэлектронных устройств повышенной мощности.Ко второй и третьей группам материалов относят термопластики (полису льфон, полиэфиримид ε = 3; ТКР=20•10 -6 К-1 ; λ = 0,16 Вт/(м • К) иматериалы на основе полиимида со стекловолокном ε = 3,5; ТКР== (15 ...
18) 10-6 К-1 ; λ, = 0,38 Вт/(м • К). Термопластики чаще применяют как прозрачные платы для дисплеев, устройств цветного кодирования, а материалы на основе полиимида — для цифровых устройствс повышенной плотностью монтажа и высоким быстродействием.Получение рисунка печатных проводников на полиимидных пленкахможет быть выполнено с шириной проводника 25 мкм и расстояниеммежду ними 75 мкм полуаддитивным фотографическим методомPhotoforming. Другой, не менее интересный, метод называется лазернымэкспонированием.
В этом случае при нагреве лучом органические смо110лы с диспергированными частицами меди размягчаются, частицысплавляются и образуют проводник шириной 120...140 мм. Третийметод, который разработан и в отечественной промышленности, состоит визготовлении «рельефных плат» («рельефное тиснение»). Рисуноккоммутации наносят через трафарет на проявляющую бумагу и покрывают сверху адгезивом, потом бумагу переворачивают, накладывают наплату и проводят горячую штамповку.Разновидностью конструктивов с микрокорпусами ИС и микроэлементами являются крупноформатные подложки (КФП), или гигантскиемикросборки.
Их особенность заключается в том, что вместо печатныхплат в качестве несущих оснований в них применяют металлическиеоснования (стальные либо алюминиевые размером до 300x400 мм итолщиной 0,5 ...1 мм), на которые в первом случае вжигаютмногослойную(порядка шести слоев) толстопленочную керамику, а во втором случаенаклеивают трассировочную полиимидную пленку (при этом кромемикрокорпусов могут использоваться и бескорпусные БИС на лентеносителе).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
