Разработка топологии МСБ

1.4 Разработка топологии МСБ

Коммутационную схему МСБ Р402.468759.008 Э4 получают преобразованием заданной принципиальной электрической схемы, в которой все дискретные компоненты, а также электрические соединения по входу – выходу заменяются соответствующими контактными площадками.

Рис.5 Коммутационная схема

Укрупнённые контактные площадки (1х1 мм) являются внешними, все остальные – внутренними (0.5х0.5 мм). Монтаж компонентов производится с помощью пайки. Данная коммутационная схема содержит 4 внешних и 30 внутренних контактных площадок.

Для выбора типоразмера подложки необходимо рассчитать суммарную площадь, занимаемую тонкопленочными резисторами , конденсаторами , и площадь навесных элементов .

Все конденсаторы навесные поэтому .

Находим площадь, занимаемую контактными площадками.

Внешние контактные площадки выполняем размером 1х1 мм. Монтаж навесных компонентов производим с помощью пайки.

Контактные площадки под пайку под транзисторы выполняем размером 0,6х0,3 мм, а под генератор 1,7х1,5 мм. Контактные площадки под навесные резисторы SMD 0603 выполняем размерами 1х0,4 мм, а под навесные SMD конденсаторы 0402 – 0,6х0,3 мм, под навесной SMD конденсатор 1812 – 1х0.3 мм.

Общая площадь всех контактных площадок:

.

Расчетная величина площади подложки:

.

Выбираем типоразмер подложки №7 (Л1, табл 2.4): длина 20мм, ширина 16мм (допустимое отклонение ±0,1 мм).

В качестве материала подложки МСБ применим ситалл СТ50-1. Толщину подложки принимаем 0,5 мм.

Топология МСБ представлена в (приложении 4) данной работы. Топология изображена в масштабе 10:1 с шагом координатной сетки 0,01 мм. Элементы и компоненты располагаем как можно ближе, вход и выход пространственно развязываем.

Припуск на совмещение слоев МСБ принимаем равным 0,2 мм.

Минимальное расстояние между проводниками принимаем равным 0,2 мм.

Толщину проводников принимаем равной 0,2 мм.

Навесные компоненты приклеиваем в местах, помеченных прямоугольником и соединяем с соответствующими контактными площадками посредством пайки.

2. Разработка конструкции ФЯ

 

2.1 Оценка количества МСБ в составе ФЯ

 

В базовую МСБ (20х16 мм) входит 9 микросборок.

Размер базовой платы при этом становится 60х48 мм.

Рис.6 Базовая плата МСБ

Следовательно, число элементов и компонентов в базовой МСБ:

Мощность, потребляемая базовой МСБ:

- согласовано

В ФЯ установлено 6 МСБ, следовательно, мощность потребляемая ФЯ

В блоке установлено 5 ФЯ, следовательно, мощность потребляемая блоком

2.2 Разработка конструкции ФЯ

В качестве конструкции ФЯ принимает ФЯ на металлической раме. Жесткость рамки обеспечивается наружными 1 и внутренними 2 поперечными ребрами жесткости. Окно 3 в верхней части рамки предназначено для монтажа на печатной плате навесных элементов. Окно 4 – для соединения проволочных выводов МСБ с контактными площадками печатной платы. В зоне 5 располагаются контактные площадки внешних электрических соединений ФЯ. Под номером 6 показана планка и устанавливаемая на неё базовая плата МСБ под номером 7. Детализированный чертёж представлен в приложении Р-402.468759.008-01.

Рис.7 Эскиз конструкции рамки ФЯ

Определим геометрические размеры ФЯ

,

где - высота МСБ, - высота планки (), - толщина диэлектрической прокладки, - толщина печатной платы,  - высота паек на печатной плате, суммарная толщина клеевых соединений, высота воздушных зазоров.

Высота МСБ

,

где - толщина подложки, - максимальная высота компонента на подложке.

, высота .

Толщина диэлектрической подложки между рамкой и печатной платой , выберем , толщину печатной платы , высота паек , толщина клеевой прослойки  на каждую сторону.

Толщину воздушного прослоя выбираем , по 1.5мм на каждую сторону.

Получаем

Расчёт длины и ширины рамки производится по данным геометрических размеров и количества МСБ, размещённых на рамке. По размерам и числу МСБ, устанавливаемых на одной планке, находят размеры планок, к которым добавляют размеры других элементов рамки.

ФЯ содержит 3 планки МСБ расположены длинной стороной (60мм) поперек планки.

Ширина планки:

где  - длина МСБ.

Длина планки:

где - число МСБ на планке;

 -ширина подложки МСБ;

 - расстояние между МСБ и горизонтальными ребрами жесткости рамки, примем .

Получим

Типовые размеры основных элементов ФЯ: ширина внешних рёбер жесткости 3мм, продольных внешних и внутренних – 5мм, ширина окна для навесных элементов 10мм, ширина окна для пайки выводов МСБ – 5мм, ширина зоны внешних соединений – 5мм.

Определим размеры ФЯ:

Ширина ФЯ

Сборочный чертёж в приложении Р-402.468759.008 СБ.

Считаем массу:

где  - объем ФЯ,

- плотность материала ФЯ для алюминиевого сплава В95 (Л1, табл П 9.2). За счёт наличия окон и пустот, расчёт объёма ФЯ будет приблизительным.

Рассчитаем объём ФЯ путём складывания объёмов отдельных деталей конструкции ФЯ:

Общий вес ФЯ