63636 (588993), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

- размеры корпуса блока l₁, l₂, l₃, м;

- площадь поверхности элементов S_ЭЛ, м²;

- коэффициент заполнения К₃;

- площадь перфорационных отверстий S_П, м;

- давление окружающей среды H₁, Па;

- температура окружающей среды T_C К.

Последовательность расчета.

Рассчитываются: поверхность корпуса блока по формуле

; (6.2)

условная поверхность нагретой зоны по формуле:

; (6.3)

удельная мощность корпуса блока по выражению:

; (6.4)

удельная мощность нагретой зоны по формуле:

; (6.5)

2. Находятся коэффициенты ζ₁ и ζ₂ в зависимости от удельной мощности блока корпуса блока и удельной мощности нагретой зоны [12].

3. Находятся коэффициенты, зависящие от атмосферного давления окружающей среды, К_Н1 - К_Н2 = 1,0.

4. Рассчитывается коэффициент перфорации по формуле

; (6.6)

5. Находится коэффициент К_п в зависимости от коэффициента перфорации.

6. Определяется перегрев корпуса блока по формуле

; (6.7)

7. Определяется перегрев нагретой зоны по формуле

; (6.8)

8. Определяется средний перегрев воздуха в блоке

; (6.9)

9. Рассчитываются: удельная мощность элементов по формуле

; (6.10)

перегрев поверхности элементов по формуле

; (6.11)

перегрев окружающей среды у элементов по формуле

; (6.12)

10. Находятся температура корпуса блока по выражению

; (6.13)

температура нагретой зоны по формуле

; (6.14)

температура поверхности элементов по формуле

; (6.15)

средняя температура воздуха в блоке

; (6.16)

температура окружающей среды у элементов

; (6.17)

Расчет теплового режима произведен при помощи ЭВМ. Исходные данные и результаты расчета приведены в приложении.

6.3 Расчет конструктивно-технологических параметров ПП

6.3.1 Выбор и обоснование методов изготовления ПП

Миниатюризация радиоэлектронной аппаратуры в большой степени зависит от технологии производства печатных плат, особенно многослойных. Многослойные печатные платы, сохраняя свойства обычных ПП, имеют свои особенности: высокая плотность монтажа; однотипность и воспроизводилось электрического взаимодействия между проводниками различных цепей (возможность учета паразитных связей и наводок, применение экранирующих слоев); размещение монтажа в однородной диэлектрической среде; более высокая устойчивость внутренних слоев к климатическим воздействиям; лучшая теплоотдача, меньшее число контактов входа и выхода [10].

Эти особенности МПП обусловили основные области применения: для выполнения соединений между интегральными микроузлами; в аппаратуре, размеры и масса которой должны быть минимальными, а также требуется экранирования большого числа электрических цепей; в аппаратуре, где должна быть обеспечена электрическая стабильность по всему тракту прохождения сигнала.

Требования, предъявляемые к аппаратуре, такие как надежность, малые габаритные размеры и масса, обеспечение теплоотводов, оптимальное резервирование, ремонтопригодность, а также экономичность конструкции, определили появление многочисленных методов изготовления MПП. В настоящее время известно около двухсот конструктивно-технологических способов получения MПП. В лабораторных условиях осуществляются 10-20 методов, а некоторые требования производственного, экономического и конструктивного характера ограничивают число методов, применяемых в промышленности до двух-трех. Широкое распространение получили метод открытых контактных площадок и метод металлизации сквозных отверстий,

В методе открытых контактных площадок межслойные соединения выполняются с помощью пайки выводов компонентов к контактным площадкам любого слоя. В этом способе главным критерием качества является малый сдвиг слоев, для определения максимально допустимого смещения слоев МПП относительно друг друга следует установить технологические критерии сдвига, руководствуясь при этом электрическими, технологическими и конструкционными требованиями. Говоря об электрических параметрах, в первую очередь необходимо иметь в виду обеспечение высокой надежности печатного монтажа, для чего надо избегать пробоев и электрических замыканий между проводниками и контактными площадками ПП. Отдельные слои МПП изготавливаются фотохимическим способом на одностороннем фальгированном диэлектрике. В слоях штампом вырубаются отверстия так, чтобы после их сборки в МПП ко всем контактным площадкам имелся свободный доступ. После сборки в пакет платы совмещаются и спрессовываются. Однако наибольшее распространение получил метод металлизации сквозных отверстий.

Этот метод является сравнительно простым и широко используется нас в стране и за рубежом. В мировой практике достигнуты определенные успехи в технологии изготовления МПП с применением химико-гальванической металлизации для создания электрических межслойных соединений. Металлизация позволяет повысить плотность монтажа, сократить число контактов, снизить продолжительность производственного цикла. Метод металлизации сквозных отверстий по существу, единственный метод создания конструкций МПП с наиболее оптимальной электрической структурой, обеспечивающий надежную передачу наносекундных импульсов и распределение питания между активными элементами быстродействующих вычислительных машин. Изготовление этим методом MПП имеют: более короткие линии связей; возможность электрического экранирования; улучшение характеристик, связанное с устойчивостью к воздействию окружающей среды в результате расположения всех печатных проводников в массе монолитного диэлектрика; возможность увеличения числа слоев без существенного возрастания стоимости и длительности процесса. Более 80% всех MПП изготавливаются методом металлизации сквозных отверстий. Такие платы могут быть жесткими, гибкими и комбинированными. Сущность метода состоит в следующем. Сначала собирают пакет из отдельных слоев с монтажными схемами на внутренних слоях (выполненными химическим способом или позитивным) и из склеивающихся прокладок. На каждом отдельном слое с проводящим рисунком пробивают базовые (фиксирующие) отверстия, с помощью которых совмещают контактные площадки по вертикали. Число отверстий устанавливается в зависимости от размеров платы. Данная операция проводится на установке совмещения и пробивки фиксирующих отверстий. Аналогичные отверстия пробиваются и в листах прокладочной стеклоткани.

После склеивания прессованием слоев в монолитный пакет проводят сверление - на стенках отверстий вскрывают торцы контактных площадок внутренних слоев. Соединения их друг с другом и с контактными площадками наружного слоя осуществляется в результате металлизации отверстий. Недостаток - необходимость подтравливания диэлектрика, что вызывает опасность загрязнения изоляционного основания продуктами травления. Однако подтравливание диэлектрика в отверстиях МПП позволяет увеличить поверхность фольги в переходном отверстии примерно на 300%. Это повышает надежность межслойного соединения.

Таким образом, вышеуказанные достоинства метода металлизации сквозных отверстий обуславливают его использование при производстве печатной платы.

6.3.2 Расчет параметров печатного монтажа

Последовательность расчета:

1. Исходя из технологических возможностей производства выбирается метод изготовления и класс точности 1111. Для изготовления МИН выбираем химический способ изготовления, класс точности 3.

2. Определяем минимальную ширину, мм, печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления:

; (6.18)

где J_мах - максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках, А;

J_доn - допустимая плотность тока, А/мм² ;

t- толщина проводника, мм.

;

3. Определяем минимальную ширину проводника, мм, исходя из допустимого падения напряжения на нем по формуле

; (6.19)

где р - удельное объемное сопротивление, Омּмм² /м;

l - длина проводника, м;

U_доп - допустимое падение напряжения, В.

4. Определяем номинальное значение диаметров монтажных отверстий d:

; (6.20)

где d_э - максимальный диаметр вывода устанавливаемого ЭРЭ;

Δd_НО - нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия, мм.

r - разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода ЭРЭ.

5. Определяем наименьший номинальный диаметр контактной площадки по формуле

; (6.21)

где d - диаметр отверстия, мм;

Δd - верхнее предельное отклонение диаметра отверстия, мм;

Δt_во - верхнее предельное отклонение диаметра контактной площадки,

Δt_mp - значение подтравливания диэлектрика в отверстии, для МПП принимается равным 0,03 мм;

b - гарантийный поясок, мм;

Δt_no - нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки;

T_d - допуск расположения осей отверстий, мм.

T_D - допуск расположения центров контактных площадок.

6. Определяем наименьшее номинальное расстояние l между двумя контактными площадками по формуле:

; (6.22)

где D₁, D₂ - диаметры контактных площадок, мм;

п - количество проводников проходящих между контактными площадками;

S, t - наименьшие значения основных размеров для узкого места. Для третьего класса точности S=0,25, t=0,25;

Т₁ - значение допуска расположения печатного проводника, мм.

6.4 Полный расчет надежности

Расчет выполняется на заключительной стадии проектирования, когда имеется (по результатам соответствующих расчетов) точная информация об условиях работы элементов с учетом влияния внешних и внутренних воздействующих факторов (температуры, вибраций, влажности и т.п.) [16].

Расчет выполняется для периода нормальной эксплуатации при следующих основных допущениях:

Характеристики

Список файлов ВКР