Корпусная микросборка с жесткими выводами

При выполнении топологии входы и выходы микросборки  разнесены на противоположные стороны подложки. Не применяется многослойная компоновка пленочных элементов и соединительных проводников с изоляцией между ними пленкой диэлектрика.

 Рис.2.1. Конфигурации пленочных элементов микросборки

 

Таблица 2.1 – Координаты пленочных элементов микросборки

Номе- ра точек	Координаты		При- меча- ния	Номе- ра точек	Координаты		При- меча- ния	Номе- ра точек	Координаты		При- меча- ния
	X,мм	Y,мм			X,мм	Y,мм			X,мм	Y,мм
1	0,5	0,5	Кон- такт- ная площ.	36	3,9	13,4	Пять сек- ций ре- зис- тора R1	71	9,5	15,5	Ная площ.
2	0,5	1,5		37	2,1	14,0		72	9,5	14,5
3	1,5	1,5		38	2,1	14,2		73	4,9	7,9	Диэ- лект- рик С3
4	1,5	0,5		39	3,9	14,2		74	4,9	11,9
5	0,6	4,1	Три сек- ции ре- зис- тора R3	40	3,9	14,0		75	8,9	11,9
6	0,6	7,3		41	2,1	14,6		76	8,9	7,9
7	0,9	7,3		42	2,1	14,8		77	5,1	8,1	Ниж. обкл. С3
8	0,9	4,1		43	3,9	14,8		78	5,1	11,7
9	1,3	4,1		44	3,9	14,6		79	8,7	11,7
10	1,3	7,3		45	2,1	15,2		80	8,7	8,1
11	1,6	7,3		46	2,1	15,4		81	5,3	8,3	Верх. обкл. С3
12	1,6	4,1		47	3,9	15,4		82	5,3	11,5
13	2,0	4,1		48	3,9	15,2		83	8,5	11,5
14	2,0	7,3		49	6,1	15,2	Пять сек- ций ре- зис- тора R2	84	8,5	8,3
15	2,3	7,3		50	6,1	15,4		85	4,1	1,7	Диэ- лект- рик С1
16	2,3	4,1		51	7,9	15,4		86	4,1	15,1
17	0,5	7,9	Диэ- лект- рик С2	52	7,9	15,2		87	9,5	15,1
18	0,5	11,9		53	6,1	14,6		88	9,5	1,7
19	4,5	11,9		54	6,1	14,8		89	4,3	1,9	Ниж. обкл. С1
20	4,5	7,9		55	7,9	14,8		90	4,3	14,9
21	0,7	8,1	Ниж. обкл. С2	56	7,9	14,6		91	9,3	14,9
22	0,7	11,7		57	6,1	14,0		92	9,3	1,9
23	4,3	11,7		58	6,1	14,2		93	4,5	2,1	Верх. обкл. С1
24	4,3	8,1		59	7,9	14,2		94	4,5	14,7
25	0,9	8,3	Верх. обкл. С2	60	7,9	14,0		95	9,1	14,7
26	0,9	11,5		61	6,1	13,4		96	9,1	2,1
27	4,1	11,5		62	6,1	13,6		97	8,5	0,5	Кон- такт- ная площ.
28	4,1	8,3		63	7,9	13,6		98	8,5	10,5
29	2,1	12,8	Пять сек- ций ре- зис- тора R1	64	7,9	13,4		99	9,5	10,5
30	2,1	13,0		65	6,1	12,8		100	9,5	0,5
31	3,9	13,0		66	6,1	13,0		101	0,5	14,5	Кон- такт- ная площ.
32	3,9	12,8		67	7,9	13,0		102	0,5	15,5
33	2,1	13,4		68	7,9	12,8		103	1,5	15,5
34	2,1	13,6		69	8,5	14,5	Кон- такт-	104	1,5	14,5
35	3,9	13,6		70	8,5	15,5

 

В результате получены конфигурации пленочных элементов, изображенные на Рис.2.1. с координатами, приведенными в табл.2.

Топологический  чертеж выполняем в масштабе 10:1 на листе 2 графической части курсового проекта. На чертеже показываем поверхность подложки со всеми нанесенными на нее слоями. Каждый слой обозначаем соответствующей штриховкой. Вид штриховки расшифрован в таблице, помещенной на поле чертежа. Все элементы микросборки, изображенные на чертеже, включая выводные контактные площадки, имеют буквенно-цифровые обозначения, соответствующие принципиальной схеме.

Сборочный чертеж корпусной микросборки и спецификацию выполняем соответственно на листе 3 и листе 4 графической части курсового проекта.

 

3. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ МИКРОСБОРКИ

3.1. Расчёт технологичности

Под технологичностью конструкции  понимают такое сочетание конструктивно-технологических требований, которое обеспечивает наиболее простое и экономичное производство изделия при соблюдении всех технических и эксплуатационных требований. Стандартами Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП), ГОСТ 14.201—83, перед разработкой технологических процессов предусмотрена обязательная отработка конструкций на технологичность. Основная задача такой отработки на технологичность состоит в повышении производительности труда, снижении материальных затрат и сокращении времени на проектирование. технологическую подготовку производства, изготовление, техническое обслуживание и ремонт изделия при обеспечении его высокого качества. Отработка конструкции на технологичность ведется конструкторами и технологами на всех стадиях разработки и изготовления изделия.

Главными факторами, определяющими  требование к технологичности конструкции изделия, являются: вид изделия (деталь, сборочная единица, комплекс, комплект), который определяет его главные конструктивно-технологические признаки; объем выпуска и тип производства, характеризующие степень технологического оснащения, механизации и автоматизации технологических процессов.

Оценка технологичности конструкции может быть качественной и количественной.

Качественная  оценка характеризуется технологичностью конструкции обобщенно, на основании опыта специалистов-исполнителей (экспертов).

Количественная  оценка выражается показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требованиям технологичности конструкции. Количественная оценка рациональна только в зависимости от признаков, которые существенно влияют на технологичность рассматриваемой конструкции.

Для оценки технологичности конструкции используются относительные частные показатели K_i и комплексный показатель K, рассчитываемый по частным показателям с учетом коэффициентов , характеризующих весовую значимость частных показателей, т. е. степень их влияния на трудоемкость изготовления изделия.

Значения K_i находятся в пределах 0<K_i<=1, при этом рост показателя соответствует более высокой технологичности изделия. Коэффициент зависит от порядкового номера основных показателей технологичности, ранжированная последовательность которых устанавливается экспертно, и рассчитывается по формуле

,                                                (3.1.1)

где – порядковый номер показателя в ранжированной последовательности.

Все сборочные единицы в зависимости от конструктивно-технологических особенностей условно разбиваются на следующие группы:

а) электронные блоки (логические, аналоговые, индикаторные, блоки оперативной памяти, генераторы сигналов, приемно-усилительные блоки и т.д.);

б) радиотехнические блоки (вторичные и стабилизированные  источники питания, выпрямители и т. д.);

в) электромеханические  и механические блоки (механизмы привода, кодовые преобразователи, волноводные блоки и т. д.);

г) коммутационно-распределительные  блоки (коммутаторы, распределительные  коробки, переключатели и т. д.).

Расчет комплексных  показателей технологичности каждой группы изделий (сборочных единиц) ведут  по конструктивным и технологическим  базовым показателям, состав которых (не более семи) для каждого изделия согласно ГОСТ 14.201 – 83 устанавливается отраслевыми документами.

Рассчитаем базовые  показатели, рекомендованные для  случая серийного производства электронных  блоков [2,с.22], и коэффициенты их весовой значимости.

1. Коэффициент использования  микросхем

К_имс=Н_имс/Н_эрэ=0/6=0;                       = =1/2^1-1=1,         (3.1.2)

где Н_имс=0 – количество микросхем; Н_эрэ=6 – общее количество элементов радиоэлектроники (ЭРЭ).

2. Коэффициент автоматизации  и механизации монтажа

К_ам=Н_ам/Н_м=12/16=0,75;                 = =2/2^2-1=1,              (3.1.3)

где Н_ам=12 – число монтажных соединений, которые выполняются механизированным или автоматизированным способом; Н_м=16 – общее количество монтажных соединений.

3. Коэффициент автоматизации  и механизации подготовки ЭРЭ  к монтажу

К_{мп эрэ}=Н_{мп эрэ}/Н_эрэ=6/6=1;           = =3/2^3-1=0,75,         (3.1.4)

где Н_{мп эрэ} = 6 – количество ЭРЭ, которые подготавливаются к монтажу механизированным или автоматизированным способом.

4. Коэффициент автоматизации  и механизации операций контроля  и настройки электрических параметров

К_мкн=Н_мкн/Н_кн=10/12=0,83;           = =4/2^4-1=0,5,           (3.1.5)

где Н_мкн=10–число операций контроля и настройки, выполняемых механизированным или автоматизированным способом; Н_кн=12–общее число операций контроля и настройки.

5. Коэффициент повторяемости  ЭРЭ

К_{повт эрэ}=1 – Н_{т эрэ}/Н_эрэ=1 – 4/6=0,33;           = =5/2^5-1=0,31,       (3.1.6)

где Н_{т эрэ}=4–количество типоразмеров ЭРЭ в изделии.

6. Коэффициент применяемости  ЭРЭ

К_{п эрэ}=1 – Н_{т ор эрэ}/Н_{т эрэ}=1 – 4/4=0;           = =6/2^6-1=0,187,         (3.1.7)

где Н_{т ор эрэ}=4–количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ в изделии.

7. Коэффициент прогрессивности  формообразования деталей

К_ф=Д_пр/Д=10/15=0,67;           = =7/2^7-1=0,11,           (3.1.8)

где Д_пр=10–число деталей, заготовки которых или сами детали получены прогрессивными методами формообразования (штамповкой, пайкой, сваркой, склеиванием и т.д.); Д – общее число деталей.

Технологичность конструкции  микросборки оцениваем комплексным  показателем

К= = =

= =0,54,          (3.1.9)

где – расчетные базовые показатели; – весовые коэффициенты; – порядковый номер показателя; – число базовых показателей. (Всё по пунктам 1 – 7 вышеприведенного расчета).

Нормативный комплексный  показатель технологичности [2]   0,5–0,8.

Уровень технологичности (Т) разрабатываемой микросборки  при известном нормативном оцениваем отношением комплексного показателя к нормативному.

Это отношение должно удовлетворять условию Т = .              (3.1.10)

Т = 0,54/0,5=1,08 > 1, следовательно, уровень технологичности микросборки соответствует современным требованиям науки и техники [2, с.23].

 

3.2. Расчет надежности

Для электронной аппаратуры характерно то, что неисправность одного элемента влечет за собой отказ всего устройства. Под надежностью устройства понимают способность устройства выполнять заданные функции в течение требуемого интервала времени. Используя теорию вероятности и математическую статистику, можно предвидеть вероятность безотказной работы в течение определенного времени, интенсивность отказов и т.д.

При приближенном расчете  надежности микросборки в качестве исходных данных используются значения интенсивностей отказов λ_i элементов различных групп и число N_i элементов каждой группы, входящих в систему. Сущность расчета состоит в определении наработки на отказ Т₀ и вероятность безотказной работы P(t).

Проведем расчет по следующему алгоритму [2, с.32-33]:

1. Элементы проектируемой микросборки разбиваем на группы с примерно одинаковыми интенсивностями отказов и подсчитываем число N_i элементов в каждой группе:

1. Конденсаторы пленочные  ………………………………………………….N₁=3;

2. Резисторы пленочные  ………………………………………………………N₂=3;

3. Провода соединительные (навесной монтаж) …………………………….N₃=5;

4. Пайка навесного  монтажа …………………………………………………N₄=10;

5. Соединения пленочн.  проводников с резисторами и  конденсаторами …N₅=32;

6. Соединения пленочных  проводников с контактными площадками  …….N₆= 8;

7. Пленочные проводники  …………………………………………………...N₇=18;

8. Печатная плата (подложка в корпусе) …………………………………..…N₈=1;

9. Изоляторы (пленки  между обкладками конденсаторов)  ………………… N₉=3;

10.Изоляторы (диэлектрические  крепления жестких выводов в  подложке).N₁₀=4.

2. По таблицам [6] устанавливаем значения интенсивностей отказов λ_i элементов в каждой группе:

λ₁=0,075^.10^-6 1/ч;     λ₂=0,043^.10^-6 1/ч;     λ₃=0,015^.10^-6 1/ч;     λ₄=0,03^.10^-6 1/ч;

λ₅=0,02^.10^-6 1/ч;       λ₆=0,03^.10^-6 1/ч;       λ₇=0,02^.10^-6 1/ч;       λ₈=0,7^.10^-6   1/ч;

λ₉=0,05^.10^-6 1/ч;       λ₁₀=0,04^.10^-6 1/ч;

3. Вычисляем произведения N_i^.λ_i, которые характеризуют долю отказов, вносимых элементами каждой группы:

N₁^.λ₁= 3^.0,075^.10^-6 = 0,225^.10^-6 1/ч;              N₆^.λ₆= 8^.0,03^.10^-6 = 0,24^.10^-6  1/ч;

N₂^.λ₂= 3^.0,043^.10^-6 = 0,129^.10^-6 1/ч;              N₇^.λ₇= 18^.0,02^.10^-6 = 0,36^.10^-6 1/ч;

N₃^.λ₃= 5^.0,015^.10^-6 = 0,075^.10^-6 1/ч;              N₈^.λ₈= 1^.0,7^.10^-6 = 0,7^.10^-6 1/ч;

N₄^.λ₄= 10^.0,03^.10^-6 = 0,3^.10^-6 1/ч;                  N₉^.λ₉= 3^.0,05^.10^-6 = 0,15^.10^-6 1/ч;

N₅^.λ₅= 32^.0,02^.10^-6 = 1,24^.10^-6 1/ч;                N₁₀^.λ₁₀= 4^.0,04^.10^-6 = 0,16^.10^-6 1/ч.

4. Определяем общую интенсивность отказов системы λ_c:

λ_с= N_i*λ_i = (0,225+0,129+0,075+0,3+1,24+0,24+0,36+0,7+0,15+0,16)^.10^-6=

= 3,579^.10^-6 1/ч.                                                                               (3.2.1)

5. Вычисляем наработку на отказ (среднее время исправной работы между двумя соседними отказами) T₀: