Н.С. Шляпников - учебное пособие (560564), страница 17
Текст из файла (страница 17)
После расчета Lx и Ly подбирают ближайшие целые значения L 'x^Lx , L 'y=>Ly, адалее определяют размеры сторон корпуса блока с учетом добавок ALx и ALy на зазорымежду пакетом ФЯ и стенками корпуса, толщины самих стенок и размеры дляразмещения межблочных соединителей, B=L 'х + ALx и A=L'y + ALy .4. Определяют высоту ячейки hя=hс+Aпп+hм — высота соединителя (по справочнымданным); Ann —толщина печатной платы; hм = 1,5 мм — размер выступающих выводовЭРЭ при монтаже на плату.5. Рассчитывают для каждого варианта высоту пакета ячеек hпAк = nяhя+(nя-l)hз, где hз ,— размер воздушного зазора между ячейками (по верхней зоне установки ЭРЭ и нижнейстороне монтажа соседней платы) в пакете.6.
Находят в каждом варианте высоту корпуса блока H=hmax+AH, где АН учитываетзазоры между пакетом и стенками корпуса и толщины самих стенок корпуса.7. Рассчитывают объемы корпусов блока V=A*B*H и стороныэквивалентного куба а6 = 3NV для выбранных вариантов.8. Определяют коэффициенты планарности k2 = а6/Н и рассчитывают для вариантовплотности упаковки yб= NИc nэ /V где nэ — число элементов схемы в корпусе ИС (беретсясредневзвешенное для серии или нескольких серий).9. Определяют для каждого варианта по формуле собственные частоты ячеек /о,значения которых подставляют в формулы nА =(2П f0)2AB/Mg и nV =2П f0 V/Mg, гдеАв<=0,03, VB <=8OO мм/с (условия допустимых вибраций амплитуды и виброскорости длямикроэлектронной аппаратуры); g — ускорение свободного падения (9,81 м/с2).
Израссчитанных значений NА и пB берется меньшее nmп •10. Для каждого варианта рассчитываются как для эквивалентных кубов удельныемощности рассеяния в блоках Руо.расс. =0,8Р0/V,где Po=NucPuc11. Повариантно с учетом формы блоков находят допустимых удельные мощностирассеяния в блоках по формуле P'уо.расс= Р'уо.расс/В'р, где В'р для известных kz определяетсяпо (4.2).12. Для выбранных вариантов строятся зависимости nmin=fi(k2), Р'уд.расс= f2(k2) и у6=f3(k2) одной плоскости. Там же проводятся линии дляn=nT3 и Руд.расс=Руд.рассT313. По представленным графикам определяются возможные значения kг,для которых выполняются условия nmin=>nT3 и Р'уд.расс<=Руд.рассT3 и обеспечиваетсяболее высокое значение плотности упаковки элементов у6 в блоке. С учетом гарантиизапасов по вибропрочности и тепловой напряженности выбирают конкретное значениекоэффициента планарности, т.е.
оптимальную форму блока РЭС.Пример. Пусть сложность блока РЭС составляет пИС = 480 микросхем серии К531 вкорпусах типа 201.14-1 (1x = 7,5 мм, /у= 19,5 мм) с nвыв = 12, ориентация выводов —горизонтальная (tx = 17,5 мм, ty= 25 мм). В ячейках применяются печатные платы изстеклотекстолита СФ-1-35-2,0 (kM = 0,72, Ann=2мм ) и соединитель типа ГРПМ9-30 ШУ-1(hc = 9,5 мм, Ann = 78 мм, У1= 20 мм); контрольная колодка отсутствует(x1=x2=y1=5MM). Компоновочная схема ФЯ — односторонняя с защемлением трех сторон(С=76, M=25), величина зазора hз=5 мм.
Среднее число элементов в корпусе микросхемравно nэ=30. Потребляемая мощность Рис = 180 мВт. Коэффициент весовой нагрузкипринят kB = 0,8, ALx =AН = 10 мм и ALy = 20 мм. На блок действуют вибрации вдиапазоне частот 50 Гц... 1 кГц. Допустимая перегрузка nTз <=2. Диапазон температур 10...+50 °С, допустимая тепловая напряженностьРуд.расс.ТЗ = 13 ВТ/ДМ3.Выбираем следующие варианты компоновки блока:Таблица 4.2Параметр ФЯ (блока)яяВариантIIIIIIIVVVI1Размер платы L 'xэ мм210531404140517561757210Размер платы L 'у, мм120145170170220270Высота пакета НпАК, мм35521117513910367длина А, мм;115150150185185220ширина В, мм;14016519019024029036522118514911377Объем блока V, дм5,876 5,475,275,235,017 4,91Сторона эквивалентного куба a6 мм180,4 176,2 174Размеры блока:высота Н, мм3173,6 171,2 170Окончание таблицы 4.21Частота собственныхколебаний/о, Гц234567608 321 303 270 181 120Допустимые перегрузке:по амплитуде NА17,8 4,97 4,42 3,52 1,58 0,7по виброскорости пv12,4 6,58 6,2Минимальная ПттКоэффициент планарности k2Плотность упаковки у, эл/см312,4 4,97 4,42 3,52 1,58 0,750,49 0,8 0,94 1,16 1,51 2,22,45 2,63 2,73 2,75 2,87 2,93Выигрыш в удельноймощности рассеяния В 'р1,11 1,91 1,00 1,00 1,04 1,186215545,53 3,72,46Удельная мощность рассеяния 11,7 12,6 13,1 13,2 13,7 14,0для куба Руд.расс., Вт/дм3641187Удельная мощность рассеяния 10,5 12,4 13,1 13,1 13,1 11,8для блока Р 'уд.расс., Вт/дм3 48588Согласно принятому выше порядку расчета и приведенным в нем формуламрассчитаем основные конструктивные параметры различных вариантов и сведем их втаблицу (табл.
4.2). По данным для шести вариантов построим зависимости возможныхперегрузок, удельной мощности рассеяния в блоке, плотности упаковки, а такжедопустимых значений перегрузок и удельной мощности рассеяния от величиныкоэффициента планарности в этих вариантах (рис. 4.22). По оси абсцисс для каждоговарианта указано число ФЯ в пакете. Как видно из графиков, запретными областями,отмеченными штриховкой на границах, в которых не обеспечиваются условиявибропрочности и тепловой напряженности, хотя и достигается в то же время высокаяплотность упаковки, являются для Руд расе диапазон 0,875<=k2<=1,6 и для птin-k2=>l,4.Таким образом видно, что обеспечение обоих условий по ТЗ может быть выполнено лишьпри k2< 0,875. Ближайшим вариантом к этому значению является II вариант, в которомвыполняются также требования полного заполнения площади и достаточной плотностиупаковки.
При этом размеры печатной платы подбираются под типовые по ГОСТ 10317— 79", а именно: Lx= 140 мм, L'y = 150 мм, для которых должна быть проведенакорректировка птin , Р 'уд.расс и у6 • Заметим в заключение, что максимум тепловойнапряженности в блоке приходится не на форму куба (k2 = 1), а на более плоскую (k2 =1,5), так как объем блока от варианта 1 к варианту VI уменьшается за счет уменьшенияобщей площади краевых полей печатных плат.Рис.
4.22. К определению оптимальной формы блока по нескольким критерием4.6.Количественная оценка массы комплекса микроэлектронных средств на раннихстадиях проектированияВ техническом задании на разработку нового изделие РЭС того или иного уровняиерархии наряду с функциональными (электрическими) параметрами заданы и егоматериальные параметры, такие как надежность, масса и объем, определяемые тактикотехническими требованиями самого объекта установки РЭС.
Эти основные параметрыдля РЭС летательных аппаратов должны быть строго обеспечены при конструировании.По заданным показателям ТЗ конструкторсоставляет техническое заданиенаконструирование (ТЗК) изделия, руководствуясь существующими или перспективныминаборами элементной базы и методами компоновки. При этом на ранних стадияхпроектирования в качестве рабочих документов у него имеются лишь электрическиесхемы, габаритные чертежи или чертежи общего вида, по которым возможныприкидочные количественные оценки надежности, потребляемой мощности и объема.Оценка же массы, которая проводится обычным путем по сборочным и деталировочнымчертежам, в этот период невозможна, так как эти чертежи отсутствуют.
Неопределенностьв 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 новой элементной базы имикроэлекгронного конструирования позволило путем анализаиобобщениярезультатовдлямногихконструктивов микроэлектронных средств получитьхарактерные устойчивые значения коэффициентов дезинтеграции по массе и объему. Наих основе была предложена методика количественной оценки массы комплексамикроэлектронных устройств на этапе технического предложения, которая былаапробирована на ряде конструкторских разработок и дала достаточно приемлемые поточности оценки.
В основу этой методики были положены следующие принципы:> любой комплекс микроэлектронных средств независимо от его назначения и объектаустановки может содержать микроэлектронные устройства и устройства, специфичныепосвоейконструкции (параболические, рупорные и другие антенны, мощныепередатчики на лампах бегущей водны, магнетронах, индикаторные устройства наэлектроннолучевых трубках и т.п.);> оценка масс специфичных конструктивов может базироваться на опыте разработокпрототипов в зарубежной и отечественной практике или на , расчете масс по удельнымкоэффициентам;> при расчете массы комплекса микроэлекгронных средств ^ предполагаетсяизвестная масса кабельной сети между устройствами ^ комплекса по ее заданной длине ипогонной массе;> устройства, выполненные на микросхемах и микросборках, могут содержатьопределенное число ячеек цифрового, аналогового и силового типов (вторичныеисточники питания на силовых микросхемах);> каждая микросхема (корпусированная) имеет известное значение массы призаданном типе корпуса; каждая бескорпусная МСБ в зависимости от того, какиефункции электрической схемы и какое их число она в себя «вбирает», обладаетопределенной массой, которая в случае типовой МСБ, например, размером 24 х 30 мм,может быть конкретно рассчитана для цифрового, аналогового и силового типов; еслиразмеры МСБ отличаются от размеров типовой МСБ, но кратны им, то пересчет масс невызывает затруднений;> общее число микросхем или МСБ и конкретное их содержание в ФЯ разных типовопределяется из электрической схемы каждого^ микроэлекгронного 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, панелейи микроэлектронных устройств используются известные средние значениякоэффициентов дезинтеграции массы от одного уровня компоновки к другому (отмикросхем, МСБ к ячейке, от ячейки к блоку или панели, от блока или панели кустройству или комплексу).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
