Уч. Пособие к лаб. раб. по ОКТРЭС 2005_ (560666), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Коммутация между МСБосуществляется золотыми проволочками d=30...50 мкм и длинной не более 3...5мм в окнах рамки соединением контактных площадок МСБ и ПП. Длястягивания ФЯ в пакет по углам рамки имеются отверстия под винты. Базоваяконструкция ФЯ на металлической рамке приведена на рис. 2.6 а. На рисунке: 1рамка; 2-печатная плата; 3- планка; 4- МСБ; 5- зона контактных площадок.Рис. 2.6Геометрические размеры ФЯ в основном определяются количеством иразмером МСБ.
В промышленности наибольшее применение получили МСБразмером 20х30 и 24х60 мм, соответствующие требованием максимального37использования площади подложки и процента выхода годных МСБ при ихизготовлении.Унификация базовой конфигурации ФЯ привела к двум возможным вариантам.В первом варианте на рамке размещаются четыре МСБ размером 24х30 мм либодве МСБ размером 24х60 мм; во втором варианте на рамке размещаются восемьМСБразмером24х30ммиличетыреМСБ размером 24х60.
Для элементов рамки применяются следующиегеометрические размеры: окна рамки 34х65 мм, ширина рёбер внешних 3 мм,внутренних 2мм, ширина окна между внутренним краем ребра и планкой - 6мм;ширина планки 21 мм, толщина планки – 0,5 мм. Высота ФЯ с учётом толщиныпланки, МСБ и зазоров между печатной платой и компонентами МСБ воизбежание соударений элементов соседних ФЯ при вибрации принимаетсяравной 8 мм (рис. 2.6 б).Для расчёта внутреннего объёма компоновочной схемы блокаиспользуются следующие соотношения:A = a + 6 мм; B = b + 25 мм; H = hпя + 15 мм ,где А,В,Н - соответственно ширина, длинна и высота блока; а, b - ширина,длина функциональной ячейки; hпя - высота пакета ячеек , hпя = hя·m (hя - высотаФЯ; m - количество ФЯ в блоке).Методика расчета геометрических размеров РЭС на корпусных ибескорпусных МСБ реализована на персональном компьютере.Для получения сравнительной оценки уровня надёжности по внезапнымотказам воспользуемся ориентировочным методом расчета.
За показательнадёжности блока примем вероятность безотказной работыР(t)=e- λ yt,где,λ y-интенсивность отказов устройства;λy=n∑i = 1 λI; t - времяработы блока (для расчётов принять t=1000 ч) ; λ i -интенсивность отказовэлементов .На основании данных , приведённых в справочниках по надёжности,λ ис = 5·10-7λ кп = 8·10-91/ч1/чλ соед = 0.1·10-8 1/чλ кк = 1.5·10-9 1/ч( λ ис , λ соед , λ соед , λ кк - интенсивности отказов ИС (кристалла), соединения,пластмассового, металлокерамического корпуса ИС соответственно).Интенсивность отказов ФЯ рассчитывается по формуле38n∑i = 1 λλ я=При расчетеm∑i = 1 λсоедис +m∑i = 1 λсоед+n∑i = 1 λк.учитываются все паянные (сварные) соединения:присоединения выводов кристалла к выводам корпуса, выводов корпуса кконтактным площадкам ПП, выводов разъёма к контактным площадкам,выводов кристалла к контактным площадкам подложки.
Надёжность блокарассчитывается по формулеРбл(t) = е - λ бл*tλ бл = Nя* λ я+ λ 'соедλ 'соед = Nсоед* λ соедгде Nсоед - количество паянных соединений в блоке.Содержание работы1.2.3.4.5.6.Ознакомление с краткими сведениями по конструированию икомпоновочным схемам блоков МЭА. Анализ выданного вариантазадания.Подбор необходимых справочных данных для выбора оптимальнойконструкции блока.Расчёт конструктивных параметров вариантов компоновочныхсхемблоков МЭА.Сравнительный анализ вариантов компоновки по комплексномупоказателю качества.Разработка эскизов конструкции оптимальных вариантов ФЯ накорпусных и бескорпусных МСБ.Выводы по работе.Порядок проведения работы1.Получить задание у преподавателя.
В исходных данных содержитсяследующая информация: количество ИС в блоке; тип корпуса ИС;среднее количество задействованных выводов в корпусе ИС; типэлектрического соединителя или количество выходных контактов; видэлементов контроля; относительная стоимость конструкции накорпусных ИС и бескорпусных МСБ; материальные параметрыконструкции для сравнения вариантов (из множества количественныхпоказателей разрабатываемой конструкции для выбора оптимальноговарианта использовать следующие: масса, объём, площадь392.3.4.5.6.7.8.поверхности, надёжность). Для МСБ используются два типоразмераподложек : 24х30 мм, 24х60 мм.Подготовить протокол отчета и занести исходные данные в табл.1.По справочным данным (см.
приложения) для заданного вариантаопределить величины параметров и занести их в табл. 2 протоколаотчета.Вести в ПК исходные данные, рассчитать геометрическиеразмерыФЯ и блоков и занести результаты расчётов для корпусных ИС ибескорпусных МСБ в табл. 3 протокола отчета.Рассчитать надёжность блоков по каждому варианту. Результатызанести в табл. 1.2.По полученным результатам рассчитать значения комплексногопоказателя качества конструкции для каждого варианта.Провести анализ полученных результатов.Оформить отчёт и подготовить его к защите.Примечание. С разрешения преподавателя для пунктов 5 и 6 можновоспользоваться результатами расчета ПК.Содержание отчёта.1.2.3.4.5.6.Вариант задания и исходные данные для расчётов.Результат расчётов конструктивных параметров на ПК.Сборочные чертежи и спецификация оптимальных вариантов ФЯ накорпусных и бескорпусных ИС и МСБ с указанием основных размеров.Расчёт комплексного показателя качества конструкции для заданныхвариантов.Расчет надёжности вариантов конструкций.Выводы по работе.Контрольные вопросы.1.2.3.4.5.6.7.8.Перечислите основные задачи, решаемые на стадии эскизногопроектирования РЭА.Приведите характерные конструкции ФЯ на корпусных ИС.Приведите характерные конструкции ФЯ на бескорпусных МСБ.Опишите возможные варианты расположения ФЯ, элементов монтажа идеталей корпуса в блоке.Начертите о опишите типовую компоновку блока разъемнойконструкции.Охарактеризуйте виды конструкций блоков РЭС.Приведите основные показатели качества конструкций ячеек и блоков.Что понимается под комплексным показателем качества?Литература.40Компоновка и конструкции микроэлектронной аппаратуры\ под редакциейБ.Ф.Высоцкого и др.-Москва:РиС,1982.С.89-13841Работа3ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА БЛОКА ЦИФРОВОГОРАДИОЭЛЕКТРОННОГО СРЕДСТВА НА БЕСКОРПУСНЫХМИКРОСБОРКАХЦель работы – изучение процесса теплообмена, методики исследованиятепловых режимов.
Выявление связи показателей теплового режима спараметрами конструкции блока цифрового радиоэлектронного средства (РЭС)на бескорпусных микросборках (МСБ).К р а тк ие теор е тич ес кие с в е де н ияРадиоэлектронные средства являются преобразователямиэлектрической энергии. Вследствие низкого КПД большинства РЭСпрактически вся потребляемая от источников питания энергия преобразуется втепло, которое расходуется на нагревание деталей и узлов и частичнорассеивается в окружающее пространство. Пространственно-временноераспределение температуры в пределах конструкции определяет её тепловойрежим, который количественно принято характеризовать температурным полеми перегревом.Температурным полем называют совокупность численных значенийтемпературы в различных точках конструкции в некоторый момент времени τ.Перегревом jой точки конструкции принято называть разность температур этойточки tj и окружающей среды tс, т.е.
Vj = tj – tc.Тепловой режим конструкции считается нормальным, если температураtj в любой точке конструкции не превышает допустимую рабочую температурунаименее теплостойкого элемента tэл min или перегрев любой точки Vj меньшедопустимого для конструкции Vдоп = tj - tс.Показатели теплового режима конструкции зависят от ряда факторов:мощности P и распределения тепловыделяющих элементов (источников тепла),времени работы конструкции τ, параметров конструкции и окружающей среды,теплофизических свойств материалов, эффективности теплообменаконструкции с окружающей средой.При естественном воздушном охлаждении, характерном для РЭС,теплообмен между конструкцией и окружающей средой происходит тремяспособами: конвекцией, излучением и теплопроводностью (кондукцией).Оценкой эффективности теплообмена конструкции с окружающей средойявляется тепловой поток – количество тепла от поверхности конструкции ксреде за единицу времени.Тепловой поток при теплопередаче конвекцией определяетсяуравнением Ньютона:Pk = бk S(t1 - tc )где αк – конвективный коэффициент передачи; S – площадьповерхности теплообмена; t1, tc – соответственно температуры поверхности42теплообмена и окружающей среды.При теплопередаче излучением тепловой поток и характеристикинагретого тела связаны уравнением Стефана-Больцмана:4⎡⎛ t + 273 ⎞4⎛ tc + 273 ⎞ ⎤Pп = епр ϕ12 С0 S ⎢⎜ 1⎟⎜⎟ ⎥⎝ 100 ⎠ ⎦⎣⎝ 100 ⎠(3.1)где C0 = 5,67 Вт/(м2·град4) – коэффициент излучения "абсолютночерного" тела; εпр – приведенная степень черноты поверхностей тел,участвующих в теплообмене; φ12 – коэффициент облученности, показывающий,какая часть энергии, излучаемой первым телом, попадает на второе.В результате несложных преобразований уравнение (3.1) приводится квиду:гдеб л = епрPл = б л S(t1 - tc )ϕ12 f(t1 - tc ) - коэффициенттеплопередачиизлучением.Теплообмен теплопроводностью (кондукцией) характерен для твёрдыхтел, а также неподвижных жидкостей и газов.
Тепловой поток междуизотермическими поверхностями S1 и S2 с температурами t1 и t2 приt1 > t1 определяется уравнением Фурье:Pт = бт Sср (t1 - t2 )Здесь αт = λ/l – кондуктивный коэффициент передачи; λ – коэффициенттеплопроводности материала; l – расстояние между изотермическимиповерхностями; Sср = 0,5(S1 + S2) – площадь средней изотермическойповерхности.Согласно принципу электротепловой аналогии, произведенияαкS = σk, αлS = σл, αтSср = σт являются тепловыми проводимостями приконвективном, лучевом и кондуктивном теплообмене. Обратные величиныпредставляют собой тепловые сопротивления Rк, Rл и Rт.Исследование теплового режима состоит в определении tj=tj(τ,P) или Vj=Vj(τ,P).
В установившемся (стационарном) режиме Vj не зависит от времени, азависимость Vj=Vj(P) называют тепловой характеристикой jой точки (области)конструкции.В общем случае исследование тепловых режимов выполняют вследующем порядке: определяют класс конструкции и составляют её тепловуюмодель; реализуют тепловую модель математически и рассчитывают показателитеплового режима; дают оценку точности теплового моделирования.В класс объединяются конструкции, имеющие общие признаки иодинаковую физическую основу протекания тепловых процессов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
