ридной ИС с контактными площадками ПП осуществляется с помощью золотых перемычек диаметром 30...50 мкм или золоченых медных полосок шириной 300 и толщиной 20 мкм.

В блоках аппаратуры групп I и 2 (табл. 5.1) ФЯ соединяются между собой по известным компоновочным схемам типа сэндвич , кассета и т. п. При соединении ФЯ группы 3 и 4 оптимальной является книжная конструкция. До стягивания ФЯ в пакет винтом они могут разворачиваться подобно листам книги, этим достигается легкий доступ к любому элементу конструкции при контроле и ремонте. ФЯ соединяются с помощью гибкого печатного кабеля. Последовательное сложение ячеек в книжку образует пакет, который помещается в герметичный кожух и укрепляется в нем стяжными винтами.

Рассмотренные компоновочные схемы ФЯ и блоков являются наиболее эффективными, так как принципы их построения базируются на типовых, унифицированных элементах конструкции. Так, для ФЯ можно унифицировать габаритно-установочные размеры, шаг и размеры контактных площадок ПП, классы точности и чистоты обработки определяющих размеров и поверхностей. Типовая компоновка и монтаж ФЯ и блоков, унификация их типоразмеров, принципов размещения ИС и МС повышают их эксплуатационную надежность и взаимозаменяемость, снижают трудоемкость сборки, контроля и регулировки.

Конструкции микросборок представляют собой функционально-законченные изделия, они могут быть

Характерные типовые конструкции РЭА

в корпусе или без него. Корпуса МС должны соответствовать ГОСТ 17467-78. Бескорпусные МС герметизируются в составе узлов и блоков, выполняются они, как правило, по гибридно-пленочной технологии с использованием активных и пассивных элементов и (или) бескорпусных полупроводниковых ИС, размещаемых на керамических или ситалловых подложках. Предпочтительные размеры подложек: 60X48, 60X24, 60X 16, 48X30, 48X20, 48X 15, 36X24, 30X24, 30X 16, 24X20, 20X15 мм. Высота бескорпусных МС не превышает 5 мм. Размеры подложек МС, устанавливаемых в корпуса, определяются размерами монтажных площадок корпусов.

Внешними выводами бескорпусных МС могут служить проволочки, балочки, штыри или лепестки соединяемые с контактными площадками, металлизированными отверстиями или пазами подложек (рис. 5.7). Выводы, контактные площадки, отверстия или пазы размещаются по краям подложек в соответствии с шагом координатной сетки ПП.

Компоненты МС закрепляют на подложках клеем или пайкой с использованием методов защиты от воздействия статического электричества. Конструкция МС не должна допускать локальных перегревов элементов и компонентов, элементы и компоненты с температурными ограничениями нельзя располагать вблизи источников тепловыделений. Для повышения допустимой мощности рассеяния бескорлусные МС монтируют на теплоотводящих металлических шинах, являющихся частью

Рис. 5.7. Схемы конструкций бескорпусных МС:

/ - подложка; 2 - зона расположения компонентов МС; 3 - выводы MG

5.2. Особенности РЭА на микроэлектронных компонентах

HoHdeHccfmopbi ПСрвС-Ъ-5в

noe-Bf

И10-ъ ню-пе / нопт-б

Ka/fma mo/! Pf3ff Диойь/

Г .0,5 ,/,2

А-П7;АА-т

ИА-ВОВ ЪВА-Ш

Транзис/Г7орь/

7.T-eo7;rr-ff7ZA кг-ъвъв ит-т ht-sis

7<атушт

ИТ-ЗЗОГ

Рнс. 5.8. Схемы установки монтажа компонентов МС

несущей конструкции узла, либо на тепловых трубках.

Чтобы улучшить технологичность конструкций рекомендуется применять минимальное количество типоразмеров подложек, а для соединения МС с общей ПП узла использовать плоские печатные кабели. Установка, формовка выводов и монтаж компонентов на подложке МС должны производиться в соответствии с требованиями ТУ. Пайку вести припоями ПОС-б!,

ПСр ОС-3-58, ПСр- ЗИ, ПОСК-50-18, приклеивание - клеями марок ВК-9, КВК-68, Д-9. Если механическая прочность обеспечивается пайкой, клей можно не применять. На рис. 5.8 приведены примеры установки и монтажа некоторых компонентов на подложке МС. Правила конструирования МС установлены 0СТ4 ГО.010.043 Микросборки. Установка бескорпусных элементов и микросхем. Конструирование ,

Принципы созданяя высоконадежной аппаратуры

Применение полупроводниковых ИС высокой степени интеграции позволило резко увеличить надежность узлов и блоков РЭА, появилась возможность создавать устройства, обладающие адаптивностью по отношению к внешним эксплуатационным факторам.

Жесткие требования к стабильности электрических параметров в различных условиях эксплуатации накладывают ограничения на допустимые изменения напряжения питания, передаточные характеристики, диапазон рабочих температур. Требования высокой надежности работы РЭА при аномальных изменениях входных сигналов или нагрузки (вплоть до короткого замыкания) заставляют вводить дополнительные цепи защиты от этих воздействий.

В аппаратуре на дискретных радиоэлементах (или ИС с малой степенью интеграции) дополнительные стабилизаторы и корректирующие цепи увеличивали габариты и вес узлов, поэтому использование всякого рода защитных схем было проблематичным.

Преимущества использования бескорпусных ИС и МС позволят по-новому решить проблемы создания РЭА высокой надежности. Схемы стабилизаторов напряжения и тока, регуляторы температуры подложки, различные корректирующие и управляющие цепи, защитные элементы можно изготавливать на том же основании ИС или МС, на котором расположена основная схема, без существенного увеличения размеров кристалла или подложки.

По зарубежным данным, придание МУ свойств адаптивности к внешним эксплуатационным факторам может уменьшить интенсивность отказов на один элемент до 10 - ... ... 10- Ч-1.

Поэтому представляется целесообразным использовать новые возможности микроэлектронной технологии не только для разработки ИС или МС с улучшенными электрическими параметрами по отношению к выпускаемым (например, меньшая потребляемая мощность, большее быстродействие и т. д.), а создавать принципиально новый класс ИС и МС, надежность которых будет на несколько порядков выше, чем у современных. Номенклатура и области применения таких особо надежных МУ с высокой плотностью упаковки ЭЛ должны быть тщательно проработаны с целью создания стандартных МУ.

5.3. ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ РЭА [2, 3, 4, 6, 7]*

Структура и состав РЭА

В зависимости от степени сложности ТК можно разделить на три конструктивных уровня: I- элементная база (конструктивно и тех-

* Составители А. М. Плотицкий, О. Д. Струков, Р. Г. Варламов.

нологически неделимая совокупность материалов), II -типовые компоненты (совокупность ТК 1 уровня и электрических и механических элементов, имеющая самостоятельное функциональное назначение), III - конструкция РЭА в целом (совокупность схемно и конструктивно-технологически законченных изделий).

Конструкции несущих элементов ТК строят по принципу входимости корпусов (модулей) одного уровня (младшего) в корпуса (модули) другого уровня (старшего) за счет сочетания условных рам, построенных в прямоугольных координатах. Внешняя граница этих рам определяется внутренними размерами рам старшего уровня, а внутренняя - размерами рам младшего уровня. Поэтому можно строить новые корпуса, комбинируя условные рамы. Для частичного блока рамы, установленные с передней и задней сторон, соединяют одной или несколькими рамами yz. В комплектном блоке соединение осуществляют рамой ху. Для стойки характерна одна рама yz, а пульт чаще всего состоит из рам ху и xz. Некоторые стороны рам не воплощают в материале, а другие могут развиться, превращая раму в объемную конструкцию.

Согласно принципу структурной иерархии элементы низших уровней входят в элементы верхних, в некоторых вариантах возможны переходные конструкции. При отсутствии их элементы отдельных уровней могут выпадать из структуры (табл. 5.2). Далее приводятся структуры основных ТК, которые имеют применение при проектировании РЭА (рис. 5.9).

Размерная система. Размерная преемственность для несущих конструкций РЭА и ее аналогов отражена в отечественных стандартах, рекомендациях МЭК и СЭВ, нормалях ведущих фирм, где даны ряды размеров и их сочетания. В основу размерной преемственности ТК корпусов РЭА в СССР положен модуль с размером 20 мм. Совместимость несущих конструкций РЭА в международном масштабе затрудняется применением модульных систем, построенных на основе размера

Дисиретше элементы ,

Туровень

Е уровень

До НО мм

Ж уровень

Свыше ifWMM

До Шмм

Рис. 5.9. Схематическое изображение конструкций ТК I, II и III уровней

5. Характерные типовые конструкции РЭА

Таблица 5.2

Характер структурной иерархии ТК

Элемент ТК

Каркас блока частичного

Каркас блока комплектного

Каркас блочный переходной

Корпус стойки

Корпус пульта

Расположение направляющих

Возможное размерное развитие

Состав элемента ТК

Сверху и (или)

снизу Сбоку

Сбоку

Сбоку

Сбоку (сверху снизу)

По ширине лицевой панели

По высоте лицевой панели

По высоте лицевой панели

По высоте стойки

По высоте и ширине пульта

ПП, МПП, ТЭЗ

ПП, МПП, ТЭЗ, блоки частичные

Блоки частичные (с последующей установкой ТК в стойку и пульт)

Блоки комплектные и блоки частичные (в каркасах блочных переходных)

То же

19 (482,6 мм), и тем, что этим размером в одних странах обозначают лицевую панель комплектного блока, а в других - его каркас. Так, например, в СССР, ГДР, ФРГ лицевые панели имеют размер 520 мм, каркасы 480 мм, что соответствует рекомендациям СЭВ, в ВНР, ПНР, ЧССР, США размеры лицевых панелей 482,6 мм, каркасов 444,4 мм (рекомендовано МЭК).

В конкретных разработках могут быть отклонения от размеров принятого модуля, так как существуют два способа назначения размеров на каркасы блоков и лицевых панелей. В первом способе номинальный размер лицевой панели выби-

рают, как правило, из ряда предпочтительных чисел. При установке в корпусе рядом двух блоков зазор между ними получается за счет допусков по системе вала. Во втором способе расстояние между блоками увеличивают введением нормированного зазора по широкоходовой посадке и уменьшают номинальный размер панели. Точность изготовления деталей при этом одинакова (рис. 5.10).

Таким образом, не удается построить размерную основу, общую для всех ТК, а это затрудняет межведомственную кооперацию в разработках, увеличивает сроки проектирования РЭА.

Рис. 5.10. Схема полей допусков при системе вала (а) и шпрокоходовой посадке (б), ho -расчетный размер, ft, - минимальный размер, ft - номинал с полем допуска П = Н-В

5.3. Типовые конструкции РЭА Антропометрическая система на базе модуля 5 см

Таблица 5.3

Малая функция

75 45 30

85 55 35 20

100 60 40 25

120 75 45 30 20

Основной ряд

Вольшая функция

170 105 65 40 25 15 10 5

240 150 95 55 35

300 185 115 70 45 25

340 210 130 80 50 39 20 10

380 235 145 90 55 35

210 130 80 50 30 20

550 340 210 130 80 50

При разработке размерной системы необходимо не только соблюсти преемственность конструкции, но и найти оптимальную композицию изделия, уточнить внешний вид, выявить главные элементы композиции. В процессе разработки композиции изделие перестает быть механическим соединением модулей и приобретает завершенный характер. Модульная координация размеров должна обеспечивать не только простую соизмеримость входящих в систему числовых значений, но и строиться с учетом антропометрии, устанавливающей основные стати-

ческие и динамические характеристики рабочей позы оператора в положении сидя и стоя .

Антропометрическая модульная система (опирающаяся на совокупность правил координации геометрических параметров конструктивных элементов, элементов объемно-пространственной структуры изделий и самих изделий) может быть создана на базе модуля, равного 5 см (табл. 5.3), и полиметрического модуля (табл. 5.4). В табл. 5.4 горизонтальные ряды строятся на основе свойств ряда Фибоначчи, а вертикальные - по законам арифметической прогрес-

Таблица 5.4

Антропометрическая система на базе полиметрического моОуля