КРЭС лаб раб 2006_ (560520), страница 8
Текст из файла (страница 8)
4.7,а,тепловые проводимости нагретой зоны могут быть рассчитаны по формулам57(4.2, а эквивалентные коэффициенты теплопроводности λx, λy, λz – спомощью (4.12) после подстановки в формулы (4.3) значений σx, σy, σz игеометрических размеров нагретой зоны:σ6σ1σ3σ2σ4σ5Рис. 4.8σ7σ1σ2σ4σ5σ6σ7σ3Рис. 4.9σ4σ1σ6σ2σ7σ3σ5Рис.
4.10Следует заметить, что в целях повышения точности тепловой моделипри разбиении элементарной тепловой ячейки на простейшие однородныетела можно учесть тепловые проводимости выводов радиоэлементов,контактных площадок, переходных металлизированных отверстий ипроводников на печатной плате. Однако это приведет к заметномуусложнению тепловых схем ячеек и увеличению объема вычислений припреобразовании схем.Содержание работы1. Ознакомление с краткими теоретическими сведениями и методикойвыполнения работы.2.
Составлениепоисходнымданнымтепловоймоделимикроэлектронного блока.3. Расчет среднеповерхностной температуры корпуса, нагретой зоны ицентральной функциональной ячейки для исходных значений параметровконструкции блока.4. Расчет показателей теплового режима блока при изменениипараметров конструкции.5. Оценка влияния изменения параметров конструкции на показателитеплового режима блока.6. Оформление результатов исследования.Методика исследования теплового режима микроэлектронногоблокаИсследование выполняется с помощью персональной ЭВМ.Исходнымиданнымидляпроведенияисследованияявляются:геометрические размеры кожуха Lx, Ly, Lz; толщина стенки кожуха ∆к ;58геометрические размеры нагретой зоны lx, ly, lz ; число плат в блоке m ; типмикросхем, размещенных на плате; шаг размещения микросхем на плате tx,tz; количество микросхем k вдоль стороны х и n вдоль стороны z;коэффициент заполнения плат kiз; расстояние между соседними платами b1;толщина печатной платы bп; степень черноты наружной εк и внутреннейεк.вн поверхностей кожуха; степень черноты поверхности нагретой зоны εз;тепловой поток, рассеиваемый блоком Р; максимальная температураокружающей среды tс; давление окружающей среды Н; переченьварьируемых параметров конструкции блока.По исходным данным составляется тепловая модель конструкции ипроизводится расчет среднеповерхностной температуры кожуха tк,среднеповерхностной температуры нагретой зоны tз и среднеповерхностныхтемператур ФЯ tзi с учетом собственного и наведенного перегревов.
Затемуказанным в задании изменяемым параметрам конструкции по очередидаются небольшие приращения и рассчитываются новые значениятемператур. После каждого расчета значения изменяемых параметровдолжны быть возвращены к первоначальным значениям. По результатамвыполненных расчетов производится оценка влияния параметровконструкции на показатели теплового режима.Порядок выполнения работы1.
Получить задание у преподавателя.2. Заполнить табл. 4.1 исходными данными, необходимыми для расчетасреднеповерхностной температуры кожуха и нагретой зоны.3. Подготовитьтаблицуисходныхданныхдлярасчетасреднеповерхностной температуры функциональных ячеек с учетомсобственного и наведенного перегрева. Исходя из конструктивныхпараметров функциональной ячейки (lx, lz), типа корпусов и числамикросхем, размещенных на плате вдоль осей x и z , выбрать элементарнуютепловую ячейку, в соответствии c рис.
4.7 произвести ее разбиение напростейшие составляющие однородные тела, определить геометрические итеплофизические параметры простейших тел и занести их в табл. 4.2.4. Подготовить и занести в табл. 4.3 данные для ввода по запросу ЭВМпри выполнении программы.Необходимые для решения задачи теплофизические характеристикивоздуха, коэффициенты теплообмена, параметры конструкций корпусов МСприведены в приложении 8 и на справочных стендах в лаборатории.595.
Подготовить таблицу для записи результатов расчета (табл.4.4).6. Выполнить расчет теплового режима блока для исходных значенийпараметров.7. Выполнить расчет теплового режима блока для каждого изизмененных параметров.8. Произвести оценку влияния параметров конструкции и среды напоказатели теплового режима блока.9. Оформить отчет по работе.60№Наименование параметраИсходноезначениеТаблица 4.1Измененноезначение1 Тепловой поток, рассеиваемый блоком, Вт2 Размеры кожуха блока, мLxLyLz3 Размеры нагретой зоны, мlxlylz4 Степень черноты поверхности кожуха εкСтепень черноты внутренней поверхности5 кожуха εк.внСтепень черноты поверхности нагретой зоны6 εз7 Давление окружающей среды, мм рт.ст.Нормальное давление окружающей среды,8мм рт.ст.Максимальная температура окружающей9 среды t , °СсТочностьсходимостирасчетовна10 предыдущем и последующем приближении,°С61Порядковыйномероднородноготела123···Геометрические размеры по осям, мxyzТаблица 4.2Коэффициенттеплопроводности λ, Вт/(м·°С)Таблица 4.3Исходное ИзмененноезначениезначениеНаименование параметраДанные, вводимые по запросу ЭВМвыполнении программы:Коэффициент заполнения плат kiз:1при23…Расстояние между соседними платами b1, мТолщина платы bП , мКоличество ФЯ в блоке тТолщина стенки кожуха ∆к, мКоличество элементарных тепловыхукладывающихся в нагретой зоне по осям хячеек,yzТепловойпоток,рассеиваемыйфункциональной ячейкой Рi , Втi-й1 ячейка2 ячейка3 ячейка…62Наименование характеристикиНаименование изменяемого параметраИсходное значение параметраИзмененное значение параметра1 Среднеповерхностнаятемпературакожуха, °С2 Среднеповерхностнаятемпературанагретой зоны, °С3 Эквивалентныекоэффициентытеплопроводностинагретойзоны,Вт/(м·K)Дляисходныхзначений-------Таблица 4.4Для измененныхзначенийλxλyλz4 Среднеповерхностная температура ФЯ:123…Содержание отчета1.
Цель и задачи лабораторной работы.2. Тепловая модель наследуемого блока.3. Таблицы походных данных для расчета теплового режима блока.4. Таблица результатов расчета теплового режима блока.5. График распределения среднеповерхностных температур ФЯ блока.6. Оценки влияния параметров конструкций и окружающей среды напоказатели теплового режима блока.7. Анализ полученных результатов и выводы.Контрольные вопросы1. Особенности конструкций блоков МЭА кассетного типа.2.
Какие методы используются при тепловом моделированииконструкций МЭА?3. К каким конструкциям применим метод однородного анизотропноготела?634. Какими методами производится расчет тепловых режимов?5. Назовите основные этапы составления тепловой модели блокакассетного типа.06.
Какие способы передачи тепла учитывает тепловая модель блокакассетного типа?7. Как производится оценка влияния параметров конструкции иокружающей среды на показатели теплового режима?Библиографический список1. Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре.― М.: Высшая школа, 1984. ― С. 11-12, 154-159, 172-176.2.
Глушицкий П.В. Расчет теплообмена в бортовой аппаратурелетательных аппаратов. ― М.: Машиностроение, 1976. ― С. 75-80.64Работа 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯФУНКЦИОНАЛЬНОГО РАЗУКРУПНЕНИЯКОНСТРУКЦИИ РЭС НА ОСНОВНЫЕПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВАЦель работы ― эскизная проработка вариантов разукрупненияконструкции пакета функциональных ячеек; расчет его массы, объема,теплонапряженности, вибропрочности, плотности упаковки; выявлениезависимостей этих параметров от степени планарности конструкции пакета ивыбор варианта, удовлетворяющего требованиям ТЗ.Общие сведенияГлавными задачами отработки конструкций РЭС являются выборметода конструирования и элементной базы и на его основе разбиениеэлектрических схем (структурной, функциональной и принципиальной) науровни разукрупнения всей конструкции устройства. Для РЭС 3-гопоколения такими уровнями, начиная с низшего (нулевого), будуткорпусированная микросхема (МС), функциональная ячейка (ФЯ), пакет ФЯ,в дальнейшем превращаемый либо в моноблок со своим индивидуальнымкорпусом, либо в панель (или ее часть) многоблочной стоечнойконструкции.
Каждый из них характеризуется специфичными методамипроектированияиизготовления.Наиболеетрудоемокпроцесспроектирования и изготовления ФЯ. Электрическая структурная схема всегоизделия представляет собой совокупность функционально законченныхустройств, которые разукрупняются в блоки. Блоки разукрупняются вфункциональные ячейки и их пакеты, объединяющие части функциональныхили принципиальных схем устройств РЭС на уровне субблоков, таких, какпроцессор, ОЗУ, ПЗУ, УВВ и др.
Широко применяемый в настоящее времямодульныйметодконструированияпредполагаетиспользованиеунифицированных и типизированных базовых несущих конструкций(корпусов, печатных плат, соединителей и т.п.). Поэтому разбиениеэлектрических схем на конструктивные уровни разукрупнения должнобазироваться на ряде общих принципов, главными из которых являются:функциональная и конструктивная законченность конструктивнотехнологических единиц (КТЕ), типизация и унификация КТЕ, минимизациячисла их внешних выводов, конструктивная, технологическая, тепловая иэлектромагнитная совместимость.Вариант конструктивного уровня разукрупнения должен выбираться сучетом обеспечения требований ТЗ на изделие, т.е.
обеспеченияограничений на массогабаритные показатели, нормального теплового65режима, вибропрочности, соответствия достигнутому уровню плотностиупаковки и т.д.Принципы конструирования и требования ТЗ могут вступать междусобой в противоречия. Например, соблюдение требований типизацииразмеров печатных плат и функциональной законченности ФЯ можетпривести к неполному заполнению площади платы корпусами МС;снижение теплонапряженности конструкции пакета ФЯ требует увеличенияповерхности теплоотдачи и, как следствие, степени ее планарности(плоскостности), что снижает вибропрочность; значительное уменьшениелинейных размеров печатных плат для повышения вибропрочностиувеличивает число соединителей в разъемной конструкции пакета ФЯ, аследовательно, общую массу и объем, ухудшает плотность упаковки; намалые по размерам платы невозможно установить унифицированныесоединители с достаточно большим количеством контактов из-за их длины,превышающей размеры платы, и т.п.Таким образом, рациональное разрешение этих противоречий привыборе вариантов конструктивного разукрупнения должно основываться нетолько на интуиции конструктора, но и на математическом анализе и синтезеконструкции с последующей оптимизацией при использовании современныхдоступных средств вычислительной техники.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
