5.2 Определение размера платы и выбор типоразмера корпуса

Определяем минимальную площадь платы. Ориентировочное значение находим по формуле [1]:

(5.1)

где – коэффициент запаса площади, определяемый количеством элементов в схеме, их типом и сложностью связей между ними, ориентировочно ; – площади, занимаемые всеми резисторами и контактными площадками; – суммарная площадь, занимаемая навесными компонентами.

Подставляя численные значения в формулу (5.1), получим:

По таблице 3.3 [1] – выбираем ближайший типоразмер платы №16, размеры платы 8 10 мм, площадь платы – .

Выбираем способ защиты ГИС. Основным способом защиты ИМС от воздействия дестабилизирующих факторов (температуры, влажности, солнечной радиации, пыли, агрессивных химических и биологических сред, механических воздействий) является герметизация. Ее осуществляют с помощью специально разработанных конструкций – корпусов, в которых размещают ИМС, либо нанесением защитных материалов непосредственно на поверхность ИМС.

Выбор типоразмера корпуса определяется:

• размером монтажной площадки для установки платы;

• максимальной высотой ИМС, равной толщине подложки плюс высота самого высокого навесного компонента;

• числом выводов ИМС.

В соответствии с этими требованиями выбираем [1] металлостеклянный корпус 1203(151.15-1).

Данный корпус имеет следующие конструктивно-технологические характеристики [1]:

- масса, не более 2,0 г

- размеры монтажной площадки 17х8,3 мм

- мощность рассеяния при t=20^оС 2 Вт

- метод герметизации корпуса аргонодуговая сварка

5.3 Разработка коммутационной схемы

В соответствии с размером платы и расположением выводов разрабатываем коммутационную схему соединений элементов и компонентов.

Размещая элементы на плате необходимо соблюдать следующие основные правила: минимум длины соединений, минимум пересечений. Полученная коммутационная схема изображена на рисунке 5.1

Рисунок 5.1 – Коммутационная схема.

5.4 Оценка качества разработанной топологии

В соответствии с коммутационной схемой размещаем элементы и компоненты на плате, учитывая технологические ограничения. Сформированную топологию необходимо проверить по следующим критериям:

• наличие паразитных емкостных и индуктивных связей;

• обеспечение необходимого теплового режима;

• надежность.

5.4.1 Расчет теплового режима

Конструкция ИМС должна быть такой, чтобы, теплота, выделяющаяся при ее функционировании, не приводила в наиболее неблагоприятных условиях эксплуатации к отказам элементов в результате перегрева. К тепловыделяющим элементам следует отнести, прежде всего, резисторы, активные элементы и компоненты. Пленочная коммутация ИМС благодаря малому электрическому сопротивлению и высокой теплопроводности металлических пленок способствует отводу теплоты от наиболее нагретых элементов и выравниванию температуры ГИС.

В случае, когда весь тепловой поток сосредоточен под элементом ИМС и направлен к подложке, при соотношении l, b>>h тепловой поток плоскопараллелен и тепловое сопротивление [1]:

R_T=(h_п/_п+ h_к/_к)/(bl), (5.2)

где R_T – тепловое сопротивление;

_п и _к – коэффициенты теплопроводности материала подложки и клея;

h_п и h_к – их толщины;

b и l – размеры контакта тепловыделяющего элемента с подложкой;

h=h_п+h_к. (5.3)

Для ситалловой подложки и эпоксидного клея:

_п=1,5 Вт/(м^оС); _к=0,3 Вт/(м^оС);

h_п=0,6 мм; h_к=0,1 мм;

При уменьшении размеров источника тепла тепловой поток становится расходящимся, эффективность теплоотвода увеличивается и соответственно уменьшается тепловое сопротивление [1]. Это учитывается функцией (q,r):

R_Tэфф=R_T(q,r), (5.4)

q=l/2h

r=b/2h

где l, b – линейные размеры плоского источника теплоты.

Значения функции (q,r) находится по соответствующим графикам [1]