Конструирование РЭС. Шляпников Н.С. - 58 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОДУЛЯ ВТОРОГО УРОВНЯ
4.1. Конструирование цифровых функциональных ячеек и блоков на
бескорпусных микросборках
Главной особенностью конструкций цифровых РЭС на бескорпусных микросборках
является возможность уменьшения объема в пять раз и массы в три раза по сравнению с
конструкциями этого уровня на корпусированных микросхемах. Одновременно
повышается и надежность изделий за счет уменьшения числа паяных соединений и
увеличения интеграции микросборок. Вместе с тем появляется ряд специфических
существенных особенностей и требований к новым конструкциям. Рассмотрим их более
подробно.
Значительное уменьшение объема в цифровых ФЯ с одновременным увеличением
быстродействия их работы, а следовательно, и увеличением потребляемой мощности
приводит к резкому возрастанию тепловой напряженности в них и нарушению
нормального теплового режима, что вызывает отказы в работе. Поэтому первой
специфической чертой новых конструкций ФЯ цифрового типа является наличие в них
мощных и эффективных теплоотводов. Такими теплоотводами являются металлические
основания под бескорпусными МСБ и, в частности, металлические рамки. Эти рамки, как
правило, выполняют из алюминиевых сплавов АМг, АМц, В95, имеющих высокие
значения коэффициентов теплопроводности (160...180 Вт/(м
.
К)). Вторая специфическая
особенность этих конструкций заключается в том, что размещаемые на металлических
рамках бескорпусные МСБ (порядка восьми и более штук) имеют значительное
количество сигнальных входов и выходов, а также шин питания и земли (порядка 24...30 с
одной МСБ), что приводит к появлению в конструкции большого числа тонких (d=30...50
мкм) золотых проволочек — соединительных проводников, с одной стороны
приваренных (припаянных) к внешним контактным площадкам МСБ, а с другой — к
«язычку» металлизированных отверстий печатной платы. При механических
воздействиях, несмотря на небольшой прогиб этих проволочек (длина проволочки / <=
100 d ), возможны отрывы в местах приварки (пайки), т.е. внезапные отказы в
соединениях и сбои во всей ячейке. Кроме того, увеличение интеграции микросборок, а
следовательно, и площади самих подложек при постоянстве их толщины, опять-таки
создает опасность их растрескивания от ударов и вибраций. Чтобы выполнить требования
защиты конструкции от мех анических резонансов, усталостных напряжений, линейных
перегрузок, в конструкциях ячеек IV поколения используют те же металлические рамки,
но характерной чертой их профиля является наличие ребер жесткости и окон , а сами МСБ
и печатные платы клеят к этим рамкам антивибрационными компаундами типа КТ102 или
«Эластосил» для уменьшения коэффициентов динамичности рамок. Наконец, требование
уменьшения массы заставляет делать эти рамки более ажурными.
Таким образом, спецификой конструкции ФЯ IV поколения цифрового типа является
наличие легких и прочных металлических рамок, гарантирующих достаточный
теплоотвод, вибро- и ударопрочность ячеек. Обычно вибро- и ударопрочность
обеспечиваются при выполнении допустимых амплитуды колебаний элементов
конструкции не более 0,3 мм и виброскорости не более 800 мм/с. Диапазон же частот
вибраций широк (от 30...50 Гц до 0,5...5 кГц) при возможных перегрузках до 30...40
единиц. Допустимая удельная мощность рассеяния в ФЯ может достигать величины 60
Вт/дм.
На рис.4.1 показана конструкция металлической рамки, а на рис. 4.2 представлена
схема установки и монтажа бескорпусных МСБ на ней.
Пример. Рассчитать геометрические размеры рамки, представленной на рис. 4.1. В
рамке на ее вертикально расположенных планках размещены восемь МСБ с размерами
24 х 30 х 0,5 мм.
Из расчетов вибропрочности и теплового режима ширина Ai боковых ребер и
верхнего ребра обычно составляет 3 мм, а ширина Д2 внутренних ребер и нижнего ребра
2 мм. Это отличие объясняется еще и тем, что боковые и верхние ребра должны иметь
бортик порядка 1...1,5 мм для приклейки печатной платы по периметру ребер снизу.
Ширина планки Aq несколько меньше ширины МСБ и равна 21 мм. Ширина окон Аз в
рамке (между ребрами и планками) выбирается из следующих размеров (см. рис. 4.2):

Страницы