Назаров_Конструирование_РЭС (560499), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Другие динамические характеристикитакже свидетельствуют о правильности заданных параметров системыудароизоляции.1664.7. Конструктивные способы защиты РЭСот механических воздействийВибро- и ударозащита конструкций РЭС с помощью амортизаторов,применяется в конструкциях третьего и более высокого структурногоуровня (блоки, устройства и т.д.). Это обусловлено тем, что номинальная нагрузка даже легких амортизаторов может быть обеспечена начиная с уровня блока, а конструктивные потери за счет увеличения массыи объема конструкции становятся менее заметными.В то же время ряд эффективных мер защиты конструкций от механических воздействий может быть применен при разработке микросборок и функциональных узлов. Эти меры имеют конкретное конструктивное воплощение, типичное для каждого структурного уровня, и направлены на повышение демпфирующих свойств и жесткости конструкций.При конструировании микросборок предусматривается вибро- и удароизоляция компонентов.
Для уменьшения коэффициента передачи механических воздействий, приложенных к подложке, компоненты (бескорпусные полупроводниковые приборы, интегральные микросхемы и др.) закрепляются на подложке с помощью вибропоглощающего клея. Послеполимеризации клей остается эластичным, поэтому система «компонент— клеевая прослойка — подложка» может быть представлена модельюмеханической колебательной системы с кинематическим возбуждением(см.
рис. 4.6). Перечень применяемых клеев достаточно широк, но чащевсего используются клеи КВК-68, ВК-9 и МК-400.Другим решением, способствующим повышению вибропрочностимикросборок, является ограничение длины гибких выводов компонентов и проволочных перемычек. Проволочный вывод компонента и перемычка могут быть представлены моделью балки круглого сечения сжестким закреплением на концах. Поэтому ограничение на длину балки является ограничением снизу частоты свободных колебаний из условия вибропрочности конструкции. Допустимая длина вывода (перемычки между двумя точками закрепления) определяется из неравенства1≤100d, где d — диаметр вывода перемычки. Перемычка монтируетсябез натяжения, однако начальный ее прогиб (консольность) не должнапревышать 10 d.На втором структурном уровне (функциональные узлы) устойчивости конструкций к механическим воздействиям добиваются за счет использования вибропоглощающих адгезионных материалов и сред, атакже за счет различных способов повышения жесткости конструкций.Так, например, для уменьшения амплитуды резонансных колебаний пе167чатных плат часто применяются вибропоглощающие слои.
Показано[27], что коэффициент динамичности печатной платы, состоящей изтрех слоев стеклотекстолита с вибропоглощающими прокладкамимежду слоями, снижается приблизительно в восемь раз без заметногоувеличения массы и габаритов.Другимпримеромприменениявибропоглощающихслоевслужитконструкцияодностороннейфункциональной ячейки на бескорпусныхмикросборках.Микросборки и печатная плата закрепляются на металлической рамке спомощьюдемпфирующегокомпаунда КТ-102.ИспользованиекомпаундаКТ102 в качестве адгезива в конструкциидвухстороннейфункциональной ячейки на микросборках(рис.4.30,а)идвухстороннейячейки на печатных платах, соедин енных м еж ду собой кл еемКВК-68 (рис.
4.30, б), позволяетполучить конструкции с коэффиРис. 4.30. Конструкция циентом динамичности μ. = 3.функциональныхЗаливка узла со стороны раячеек с низким коэффициентом диоэлементоввибропоглощаюдинамичпенополиуретаномснижаетности: а —двухсторонняя на щимметалличе- амплитудурезонансныхколебаний более чем в 10 раз. Ухудшение ремонтопригодности и условий теплообмена таких конструкций можно в значительной мере исключить,применяя слои сложной конфигурации, обеспечивающие неполное покрытие элементов и доступ к отдельным точкам платы (рис. 4.31).Повышение жесткости конструкций ведет к смещению спектра частот свободных колебаний за верхнюю границу диапазона частот внешних воздействий и позволяет исключить резонансные явления.
Дляполного устранения резонансных колебаний необходимо, чтобы частота свободных колебаний основного тона была не менее чем на октавувыше верхней частоты внешних воздействий, т.е.f01 /fв ≥ 2.Управлять жесткостью конструкций функциональных узлов можновыбором способа закрепления плат, геометрических размеров, применением в конструкции ребер жесткости, обечаек, рамок.168Связь способа закрепленияпластин и частоты свободных колебаний устанавливается формулами (4.17) и (4.19) черезпараметры а i и С соответственно.Количественную оценку этойсвязи можно получить из табл.4.4 и 4.5.Так, например, изданных табл. 4.5 следует, что дляпластины с отношением сторона/b = 1 переход от свободногоопираниякжесткомузакреплению всех сторон ведет кросту частотной постоянной Сприблизительно в 1,8 раза.
Длядругих отношений сторон значение С возрастает примерно в 2,1раза.Зависимость частоты свободных колебаний прямоугольнойпластины от размера сторон иллюстрируется графиком на рис.4.32. График построен для пластины с отношением сторонa/b - 1 при свободном опираниипо всем сторонам (частотная постоянная С =45,8 и толщина пластины h =1 мм). Начальныйразмер пластины а н = 100 мм. Изграфикавидно,чточастотасвободных колебаний уменьшаетсяв четыре раза при увеличенииразмера стороны в два раза.На рис. 4.33 приведена зависимость относительного изменениячастоты свободных колебаний тойже пластины от отношения сторон а/b.
Нормирование частотыпроизведено относительно начальн ог о знач ени яf 0 1 н дл яа = b= 100мм.Рис. 4.31. Применениевибропоглощающих материалов в конструкциях РЭС:а — заливка узла пенополиуританом;б —заполнение межплатногопространства вибропоглощающимматериалом;1 — плата; 2 — радиоэлемент;3 — вибропоглощающий материал;4 —направляющиеРис. 4.32. Зависимость частотысвободных колебаний платыот размера стороныТолщина пластины h пересчитывается в частоту свободных колебанийчерез нормированную относительно площади массу т0 и цилиндрическуюжесткость D. При увеличении толщины пластины масса т0 возрастаетлинейно, а цилиндрическая жесткость — пропорционально h3 .Зависимости m0/m0н (прямая 1) иD/DH (кривая 2) от относительногоизменения толщины пластины (hн=0,5 мм ) из фольгированногостеклотекстолита (E = 30,2·109 Па, ρ=1,85·103 кг/м3, ε=0,22)приведены на рис.
4.34. Частота свободных колебаний пластины возрастает пропорционально h , относительное изменение частоты f01/f01Hот толщины пластины соответствует прямой 1.Рис. 4.33. Зависимость частотысвободных колебаний пластиныот отношения сторонРис. 4.34. Зависимость нормированноймассы ижесткости пластиныот ее толщиныВлияние элементовконструкции функциональныхузлов,повышающих жесткость (ребра жесткости, рамки, обечайки и др.),на частоту свободных колебаний проанализировано в разд.
4.3.4.5. ТЕПЛООБМЕН В КОНСТРУКЦИЯХ РЭСИ РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМАКонструкции РЭС как преобразователи электрической энергии вбольшинстве случае обладают низкими коэффициентами полезногодействия. Поэтому в процессе работы РЭС большая часть подводимойэлектрической энергии преобразуется в тепло, которое расходуется на170нагревание узлов и деталей и частично рассеивается в окружающеепространство.
Общий баланс энергии в РЭС можно выразить уравнениемЕП =Е1+Е 2+Е3,где Е п — энергия, отбираемая устройством от источников питания; Е1— полезная энергия; Е2 — энергия, рассеиваемая в окружающее пространство; Е з — тепловая энергия, вызывающая нагревание деталей иузлов.Известно, что повышение температуры способствует росту интенсивности отказов радиоэлементов и вызывает ускоренное старение конструкционных материалов. По этой причине при разработке конструкций РЭС стремятся обеспечить хороший теплообмен аппарата с окружающей средой, т.е. в пределах возможного снизить величину Е 3 илиулучшить отношение Е 2 / Е 3.Миниатюризация РЭС способствует значительному снижению потребления энергии от источников питания.
Однако уменьшение габаритов РЭС в конечном счете ведет к росту отношения выделяемой тепловой энергии к энергии, рассеиваемой в окружающее пространство. Поэтому проблема обеспечения тепловых режимов в современных РЭС неутрачивает своей актуальности. Напротив, допустимый нагрев элементов конструкции становится одним из основных ограничивающих факторов на пути дальнейшего улучшения массогабаритных характеристикРЭС.5.1. Основы теории теплообмена в РЭС5.1.1. Основные понятия и определенияПод тепловым режимом РЭС понимают пространственно-временноераспределение температуры в пределах конструкции. Количественнотепловой режим РЭС принято характеризовать температурным полем иперегревом.Температурным полем называют совокупность численных значенийтемпературы в различных точках конструкции в определенный моментвремени.Температурное поле называется стационарным, если температурыво всех точках конструкции постоянны во времени.
Если температурыво всех точках системы в любой момент времени равны между собой, тополе называется равномерным. Стационарное температурное поле характеризует стационарный тепловой режим.171Тепловой режим РЭА считается нормальным, если выполняютсяследующие условия:температуры всех деталей и узлов конструкции при заданных условиях эксплуатации не превышают предельно допустимых температур,указанных в ТУ на детали и узлы,температуры всех деталей и узлов конструкции таковы, что обеспечивается работа радиоустройства с заданной точностью и надежностью.Перегревом принято называть разность между температурой некоторой точки (области) конструкции радиоустройства и температуройокружающей среды.Конструкции РЭС представляют собой систему тел с источниками истоками тепловой энергии, сложным образом распределенных во времени и пространстве.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
