Тема 10 Конструкція сучасних ра 1 - го структурного рівня
Конструкції цифрових ра.
З точки зору досягнень найвищих показників якості сучасні цифрові РА бортового призначення є еталоном. Зростання функціональної складності і застосування елементної бази на основі ВІС та НВІС викликало нові конструктивно-технологічні рішення, такі як несучі металеві плати із шарами діелектрика і багатошарові поліімідні плати з тонкоплівковою розводкою.
Розглянемо і порівняємо чотири моделі компоновки блока цифрового пристрою, що містить 830 16-вивідних ІС розташованих у функціональних комірках (ФК) розміром 78х 95мм.
Для моделі І (рис. 10.1) характерна компоновка блоку, який зібрано з ФК на основі корпусних ІС, розташованих з обох сторін багатошарової ДП. В даному блоці використано три види електричних з'єднань: з'єднання ІС із зовнішніми виводами корпусу перемичками (1й рівень комутації); з'єднання корпусних ІС в комірці з допомогою багатошарових ДП (IIй рівень); з'єднання комірок в блоці джгутами з об'ємних провідників в гумовій матриці (ІПИ рівень).
.
Рис. 10.1 Функціональна комірка цифрового РА (модель 1)
1 - ІМС в металокерамічному корпусі; 2 - багатошарова друкована плата комірки; 3 - гнучка (гумова) матриця; 4 - джгут з проводів внутрішньоблочних з'єднань.
Блок моделі ІІ (рис.10.2) зібрано з пакету функціональних комірок на безкорпусних ІС. Конструкція комірки складається з двох металевих рамок, на зовнішніх сторонах яких закріплені чотири МСБ розміром 24 60мм із встановленими на них безкорпусними ІС. Між рамками знаходиться багатошарова комбінована плата, яка складається з 4-х шарової ДП попарного пресування і дві двошарові поліімідні плівки, що з'єднані з ДП балочними виводами. В даному випадку використано чотири види електричних з'єднань: з'єднання безкорпусних ІС в мікрозбірках на основі двошарового трасування методом тонкоплівкової технології на поліімідній плівці закріпленій на керамічній підкладці (Iй рівень комутації); з'єднання на поліімідній комутаційній платі із застосуванням дротяних перемичок (ЇЇИ рівень комутації); з'єднання зовнішніх виводів поліімідних плат із зовнішніми контактами комірки 4-х шаровою ДП (Ши рівень); з'єднання комірок в блоці об'ємними провідниками у гумовій матриці(4-й рівень комутації).
Рис. 10.2 Функціональна комірка цифрового РА (модель 2):
1 - багатошарова ДП комірки; 2 - поліімідна комутаційна плата мікро збірки; 3 –рамка-тепловідвід; 4 - поліімідна плата мікрозбірки; 5 - безкорпусна ІМС; 6 - гнучка матриця із джгутами з об’ємних проводів.
Блок моделі ІІІ (рис.10.3) зібрано на ФК з мікросхемами в керамічних корпусах, які встановлені на багатошарових керамічних платах, об'єднаних багатошаровою комутаційною ДП. В цій компоновочній схемі також застосовано 4-х рівневу комутацію: з'єднання ІС із зовнішніми виводами корпусу дротяними перемичками або методом перевернутого кристалу (Iй рівень комутації); з'єднання корпусних ІС в комірці з допомогою багатошарового трасування на керамічній платі (ЇЇИ рівень ); з'єднання комірок на багатошаровій ДП (IIIй рівень); з'єднання зовнішних виводів комутаційної плати комірок з виводами зовнішніх з'єднувачів блоку об'ємними провідниками (IVй рівень).
Рис.10.3. Функціональна комірка цифрового РА (модель 3)
1-багатошарова ДП комірок; 2- джгут з об’ємних проводів; 3 - багатошарова керамічна плата комірки; 4- ІМС в керамічному корпусі
Модель IV (рис.10.4) побудована із застосуванням комутаційних з’єднань на основі еластомерів. Блок моделі IV зібрано на функціональній комірці з еластичними кінцевими контактами. Комірки з’єднані в блоці з допомогою багатошарової плати. В даній схемі також застосовано чотирьохрівневу комутацію: з’єднання шарові ІС з балочними виводами на плівковому носії (Iй рівень); з’єднання ІС на багатошаровій гнучкій платі з трасуванням по багатошаровій технології і вакуумною пайкою міжшарових переходів (IIй рівень); з’єднання еластичних контактів комірок з допомогою багатошарової комутаційної плати ФК в блоці (Ши рівень); з’єднання зовнішніх з’єднувачів блоку друкованими шлейфами (IVй рівень комутації).
Рис.10.4. Функціональна комірка цифрового РА (модель 4). 1 - безкорпусна ІМС на поліімідному носії; 2—багатошарова поліімідна плата комірки; 3 - рамка -тепловідвід комірки; 4 - контакти еластичного з’єднувача; 5- багатошарова поліімідна комутаційна плата комірок; 5- поліімідний друкований шлейф; 7 - еластичний елемент з’єднувача
|
|
За критерій оцінки матеріаломісткості комутації можна прийняти масу матеріалів, що використовуються для створення електричних з’єднань в тій чи іншій моделі. Вихідні дані і результати розрахунку основних показників подані в таблиці 1.
Таблиця 1.