Основные проблемы конструирования ЭВМ (стр. 5 )

•  отслаивание и затем обрывы проводников печатных плат;

•  нарушение контактирования в разъемных соединителях;

•  отвинчивание крепежных элементов;

•  разрушение несущих деталей.

При снятии нагрузки могут устраняться замыкания проводящих элементов и

восстанавливаться контакты в разъемных соединителях

Среди механических воздействий основными являются вибрации в связи с длительностью

влияния, знакопеременностью нагрузки и широким диапазоном частот.

Основные требования:

•  вид и параметры вибрации должны в максимальной степени соответствовать условиям работы;

•  форма представления – наиболее просто реализовываться и описываться математическим аппаратом, позволяющим теоретически оценивать конструктивные решения с точки зрения их надежности.

Вид и параметры вибрационного воздействия зависят от:

•  количества и режимов работы источников возбуждения;

•  упругих свойств конструкции и т. п.

Вибрационное воздействие – стационарный эргодический случайный процесс с постоянным энергетическим спектром в рабочем диапазоне частот и нормальным

законом распределения амплитуд.

Вероятностные характеристики его определяются при статической обработке некоторого количества реализации записи колебаний в реальных условиях функционирования аппаратуры.

Отказы из-за вибраций зависят от	Для случайного воздействия от
значения нагрузки; ее частотных свойств; длительности воздействия	первой функции распределения вероятностей; спектральной плотности мощностей; времени

Первая функция распределения вероятностей стационарного эргодического процесса Wg – это математическое ожидание относительной продолжительности интервалов времени, в течении которых значение воздействия g (величина виброускорения, м/с2) меньше или равно заданному g0.

Wg характеризует интенсивность и продолжительность действия на конструкцию инерционных сил, вызванных вибрацией.

Спектральная плотность мощностей случайного процесса определяет плотность распределения дисперсии по частотам непрерывного спектра и характеризует интенсивность и частотные свойства вибронагрузки.

25.2 Определение понятия «надежность». Основные свойства надежности.

Надёжность – это способность объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять объектом требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования

Свойства ЭВМ с точки зрения надежности:

Безотказность – свойство ЭВМ непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени. Долговечность – свойство ЭВМ сохранять при выполнении технического обслуживания и ремонтов работоспособность до наступления предельного состояния. Ремонтопригодность – это приспособленность ЭВМ к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов и устранения их путём проведения ТО и ремонта. Сохраняемость – это свойство ЭВМ непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и/или после транспортирования.

Количественно указанные свойства, составляющие надежность ЭВМ, характеризуются единичными (ТЭЗ и ЭВМ) или комплексными показателями надежности (ЭВМ исистемы).

26.1 Соотношения между емкостной и индуктивной составляющих перекрестной помехи

Вопрос о соотношении емкостной и индуктивной составляющих перекрестной помехи

важен при выборе способа ее уменьшения.

Считая Iai=Ia0=const, получим соотношение емкостной и индуктивной составляющих

перекрестной наводки

Учитывая, что для схем ТТЛ , окончательно получаем:

Рассмотрим это соотношение для помехи отрицательной полярности. Тогда Rвых= Rвых(1)=100…200 Ом.

Все линии связи разделим на два класса:

•  низкоомные (Z0<75 Ом) – полосковые линии связи;

•  высокоомные (Z0 ³ 75 Ом) – все остальные.

Для низкоомных линий связи Св0/Lв0 ³ 2,5×10-3 Ф/Гн.

Для высокоомных линий связи Св0/Lв0 » 10-4 Ф/Гн.

Тогда при Nа=10 получим:

•  для низкоомных линий связи

•  для высокоомных линий связи

при Nа = 1 получим:

•  для низкоомных линий связи

•  для высокоомных линий связи

26.2 Оценка показателей надежности конструктивных модулей.

Исходные данные:

•  схема электрическая принципиальная с указанием типов деталей, входящих в нее;

•  режимы работы всех деталей (электрические, механические, климатические);

•  интенсивности внезапных отказов для всех компонентов ненадежности;

•  среднее время безотказной работы и дисперсия для элементов, подверженных постепенным отказам.

Для КМ различных уровней оценивают следующие показатели надежности:

•  L – для субблоков;

•  L и tср – для блоков невосстанавливаемых ЭВМ;

•  L, T0 и Tв – для блоков и рам восстанавливаемых ЭВМ;

•  P(t) и Kг – для восстанавливаемых ЭВМ (P(t) – для невосстанавливаемых ).

По результатам анализа влияния на работоспособность КМ входящих в него элементов/деталей составляют структурную схему надежности. Элемент включают в нее, если его отказ приводит к отказу КМ.

Например, суммарную интенсивность отказов субблока рассчитывают по формуле:

, где N – число типов элементов в структурной схеме надежности, -

интенсивность отказов и количество элементов i-го типа.

Наработка на отказ: . Интенсивность отказов комплектующих элементов, являющаяся их исходной характеристикой надежности, зависит от режима работы и степени тяжести таких внешних воздействий, как температура, тепловой удар, влажность, вибрации, линейные ускорения, удары, радиация и т. п.: , где -интенсивность отказов элемента при нормальных условиях (Т=298+К, относительная влажность (65+15)%, коэффициент электрической нагрузки Кн=1) К1, К2, ..., Кн –поправочные коэффициенты, учитывающие режимы работы и условия эксплуатации.

На начальных этапах проектирования влияние внешних воздействий на интенсивность отказов для ЭВМ различного назначения можно учитывать с помощью интегрального поправочного коэффициента K = l/l0.

Значения поправочного коэффициента K для аппаратуры различного назначения

Современные образцы ракет Ранние образцы ракет Самолет Аппаратура для высокогорной местности

700 400 100 68

Поезд Автомобиль Корабль Наземная аппаратура Лабораторные условия

59 50 40 20 1

27.1. Способы замены широкополосной случайной вибрации.

Причины замены:

•  теоретическая и экспериментальная оценки воздействия на конструкцию широкополосной случайной вибрации представляет определенные трудности;

•  в ряде случаев непосредственно на КМ воздействует не широкополосная, а узкополосная вибрация.

Известны три способа замены:

1) Представление стационарной случайной вибрации полигармоническим процессом . Амплитуды гармонических составляющих и их частоты определяют, приравнивая моменты чётного порядка и кривые спектральной плотности мощности случайной и полигармонической вибрации. Частота каждой гармоники должна меняться в диапазоне . Условия эквивалентности являются довольно строгими.

2) Замена широкополосной случайной вибрации узкополосным случайным возмущением с переменной средней частотой спектра. Этот вариант замены основан на том, что реакция системы на широкополосную вибрацию является узкополосной вибрацией с релеевским законом распределения пиков ускорений. Такая замена не учитывает одновременного воздействия всех форм колебаний и потому может быть рекомендована, когда определена полоса частот, в которой возможно разрушение конструкции.

3) Представление стационарного случайного воздействия с постоянной спектральной плотностью в виде гармонической вибрации переменной частоты. Приравнивая среднеквадратичное значение реакции системы на случайную и гармоническую вибрации, определяют амплитуду гармонической вибрации. Например, для системы с одной степенью свободы это равенство будет иметь вид: , откуда , где - резонансная частота конструкции; Q – добротность конструкции, воспринимающей вибрационное воздействие; - спектральная плотность дисперсии возмущения; - среднеквадратичное значение амплитуды гармонического виброускорения; - амплитуда гармонического колебания.

Для сложной конструкции, имеющей несколько резонансных частот, трудно учесть одновременное воздействие всех форм колебаний, поэтому для упрощения расчетов вводят эмпирическое соотношение . Такой вид испытаний на гармоническую вибрацию с переменной частотой широко распространен на практике и называется испытанием по методу качающейся частоты.

27.2. Виды, объекты применения БИС и основные задачи конструктора.

Для построения ЭВМ разных классов используют:

•  БИС микропроцессорных комплектов, настраиваемых программным способом – для контроллеров устройств в/в и микроЭВМ;

•  ПЛИС – для контроллеров и спецЭВМ;

•  полузаказные БИС на основе базового матричного кристалла (БМК) - матричные БИС (МаБИС) – для центральных обрабатывающих устройств и систем средней производительности;

•  заказные БИС, обеспечивающие предельные для данного уровня технологии технические характеристики – для ЭВМ наивысшей производительности;

•  СИС со структурой пассивных компонентов – для ЭВМ всех классов.

Кристалл МаБИС – БМК, представляет собой многослойную пластину, на которой реализованы несоединенные активные и пассивные компоненты, сгруппированные, как правило, в топологические ячейки (ТЯ). Определена библиотека функциональных элементов (БФЭ). Для ее элементов существуют фотошаблоны – эталоны металлизации соединения компонентов.

Задачи конструктора при проектировании МП, заказных БИС и МаБИС:

С повышением уровня интеграции и скорости переключения возрастает влияние конструктивного оформления на электрические и скоростные характеристики как самих элементов, так и аппаратуры на их основе. Для БИС при количестве вентилей больше 103 линии связи занимают более половины площади кристалла и начинают определять их основные характеристики (площадь кристалла, задержку переключения, помехоустойчивость и др.).

Отсюда особенность разработки и использования указанной элемент-ной базы – более высокий уровень интеграции работы конструкторов и специалистов в области микроэлектроники.

Для МП, заказных БИС и СИС основные задачи – разработка корпусов, элементов разъемных и неразъемных межсоединений.

Для МаБИС – разработка корпусов, элементов разъемных и неразъе-мных межсоединений и задачи схемно-топологического конструиро-вания:

•  компоновки и размещения – при отображении элементов схемы в ТЯ;

•  трассировки – при соединении их выводов.

Результат – фотошаблоны межсоединений ФЭ.

28.1. Математическая модель конструкции ЭВМ с сосредоточенными параметрами.

Движение модели описывается системой обыкновенных дифференциальных уравнений, количество которых определяется числом степеней свободы расчетной модели:

, где M, C,B – соответственно матрицы коэффициентов инерции (масс), жесткостей, коэффициентов демпфирования; Х – обобщенная координата; E(t) – n-мерный вектор-столбец обобщенных возмущающих сил. Полученную систему решают: при небольшом числе степеней свободы – интегрированием, при значительном – методом цепных дробей и матриц переноса.

Частотная характеристика:

1) для одномассовой (элементарной системы) , где

2) для разветвленной трехмассовой системы

, где - частотные характеристики элементарных вибрационных систем

28.2. Основные проблемы конструирования и применения БИС.

Повышение плотности упаковки компонентов на кристалле, объемов реализуемых на них схем и тактовой частоты переключения элементов приводит к возникновению следующих проблем:

•  увеличение числа внешних выводов БИС и субблоков;

•  повышение плотности упаковки компонентов в БИС и БИС в субблоках для снижения потерь быстродействия из-за задержек сигналов;

•  увеличение удельной выделяемой тепловой энергии;

•  ужесточение требований к постоянству волнового сопротивления линий связи (в связи с переходом к работе в гигагерцевом диапазоне).

Наиболее существенная проблема – обеспечение требуемого количества внешних выводов при высокой их плотности. Плотность контактов оценивается как отношение их количества к площади платы, которую занимает корпус вместе с выводами. Требуемое кол-во внешних выводов оценивается по закону Рента: Nв = aNр, где a = 2,5..3 – среднее количество выводов элемента (вентиля) схемы; p = 0,5..0,75 – показатель Рента.

N	5·103	104	105
Nв	175..245	250..350	1000

29.1. Оценка качества конструкции как механической системы.

Конструкция – совокупность твердых тел, соединенных упругими механическими связями с сосредоточенными и распределенными параметрами. Известны характеристики этих связей, в том числе формы главных колебаний платы, составляющие полную систему. Получена частотная характеристика H(jw). Входное воздействие – широкополосная случайная вибрация, ее характеристики: S, [wн, wв], tвозд.

Необходимо проверить выполнение критерия виброустойчивости для микросхемы.

Характеристика виброустойчивости: sи – среднеквадратичное значение узкополосной вибрации при испытаниях; tи – время испытаний.

1. Исследуя формы главных колебаний определяем координаты точек платы (центров установочных позиций микросхем) наиболее опасные с точки зрения передачи виброускорения.

2. Получаем модуль частотной характеристики h(w) для одной из этих точек.

3. Определяем среднее квадратичное значение реакции конструкции на широкополосную вибрацию:

4. Проверяем выполнение условий: sр £ sи, tвозд £ tи.

29.2. Виды корпусов БИС.

Конструкция корпусов БИС должна:

•  удовлетворять поставленным требованиям по габаритам;

•  обеспечивать эффективный отвод тепловой энергии, выделяемой кристаллом;

•  обеспечивать его герметизацию и защиту от излучений;

•  иметь высокую плотность контактов.

В разработке многоконтактных корпусов для БИС и МаБИС с произвольной логикой выделяют три направления:

•  плоские корпуса с выводами с четырех сторон;

•  безвыводные корпуса (носители кристаллов);

•  корпуса с матрицей выводов.

Керамические корпуса (окись алюминия):

Достоинства: низкое тепловое сопротивление; хорошая герметизация; высокая плотность выводов. Недостатки: высокое значение относительной диэлектрической проницаемости (около 9); высокая стоимость; большая масса.

Для безвыводных носителей кристалла существенно, что температурный коэффициент расширения керамики значительно меньше, чем у обычных материалов печатных плат (можно использовать платы из специально разработанных материалов, например, медь – инвар – медь, но при этом увеличивается масса субблока).

Пластмассовые корпуса (стеклоэпоксидные):

Достоинства: низкая стоимость; малая величина относительной диэлектрической проницаемости, что обеспечивает более низкие, чем у керамических, значения емкости выводов и более высокие значения максимальных токов; возможность изготовления корпусов безвыводных носителей кристалла групповым методом. Безвыводные носители кристалла термически согласованы с печатной платой.

Недостатки: высокое тепловое сопротивление; неустойчивость к воздействию влаги (кристалл с приваренными к нему выводами можно защитить слоем кремнийорганического соединения RTV).

30.1. Расчетная модель конструкции с сосредоточенными и распределенными параметрами.

- жесткость и коэффициент демпфирования амортизаторов в главном геометрическом направлении;

- масса корпуса ЭВМ и всех жесткосвязанных с ним элементов;

- суммарная масса плат.

Разобьем модель на два участка: плата с опорным контуром – упругая система; твердое тело с нежесткой механической связью () – одномассовая система. Рассмотрим отдельно эти участки. Движение платы будет совершаться под действием кинематической возмущения за счет движения ее опорного контура по закону и силы (приведенная реакция системы), а движение твердого тела – по закону и силы .

Представим относительное перемещение платы в виде ряда по формам ее главных колебаний: , тогда , где - переносное движение упругой системы как твердого тела вместе с ее опорным контуром; - перемещение точки упругой системы в i-м главном колебании относительно ее недеформированного состояния; - форма i-го главного колебания упругого тела (нормальная функция).

Основное положение – главное колебание упругого тела может совершаться независимо от других его колебаний. Следствие – движение системы в каждом главном направлении можно рассматривать отдельно. Для i-го главного колебания упругой системы:

где

приведенная масса упругой системы в i-м главном колебании;

приведенная масса упругой системы при ее переносном движении по закону ;

приведенный коэффициент жесткости;

приведенный коэффициент демпфирования.

Здесь mэ – масса элементарной площадки упругого тела (платы); S = (z, y); wi – частота главного колебания; ei – логарифмический декремент затухания i-го главного колебания, деленный на 2p. Теперь уравнение движения упругой системы (пакета плат) в i-м главном колебании будет (а):

Реакция упругой системы (платы) на основание

Тогда дифференциальное уравнение движения одномассовой системы будет (б):

.

Решая систему (а) и (б) получаем частотную характеристику:

30-2. Способы выполнения соединений в корпусах БИС.

Внутренние соединения между контактами кристалла и внешними выводами выполняют:

•  проводным монтажом (выводы кристалла располагаются по его периферии);

•  лентой-носителем.

Преимущества сборки на ленту-носитель:

•  легко автоматизируется;

•  подходит для группового монтажа, обеспечивая копланарность выводов;

•  позволяет проводить проверку до сборки в корпус;

•  обеспечивает высокую плотность межсоединений (около 100 контактов на 1 см2);

•  позволяет создавать корпуса малой высоты;

•  обеспечивает легкий доступ для тестирования узлов в центральной части кристалла (лента-носитель с матрицей выводов).

При ширине проводников 50 мкм, расположенных с шагом 100 мкм, количество выводов на двухслойной ленте-носителе – 320.

Внешние соединения в виде тонких медных выводов припаивают к керамическому основанию или приваривают к металлизированным выводам, напыленным на него. По мере увеличения количества внешних выводов и их плотности усложняется задача правильного совмещения и обеспечения копланарности выводов.

Решить эту задачу позволяет штамповка выводной рамки по квадрантам с полосками 1 и 2, которые удерживают выводы до окончания сборки.

Такую рамку можно использовать и для пластмассовых корпусов.

31.1. Частоты и формы собственных колебаний печатной платы как тонкой пластины. Сопоставление способов ее крепления граничным условиям.

Формы главных колебаний платы как тонкой пластинки определяют исследуя уравнения ее свободных колебаний. Будем считать плату изотропной. Тогда уравнение ее свободных колебаний имеет следующий вид: (1),

. Решение этого уравнения – формы и частоты собственных колебаний плат, которые должны удовлетворять конкретным краевым условиям. Например, для зажатого края граничные условия получают из условия равенства нулю прогиба и угла наклона касательной:

В теории пластин и оболочек исследованы платы, граничные условия для которых являются сочетанием зажатого, опертого и свободного краев. Эти способы крепления позволяют получить полную систему собственных функций и, следовательно, частотную характеристику. Поскольку область платы прямоугольна, формы главных колебаний определяют из ортогональной в прямоугольнике тригонометрической системы:

Тогда собственные функции:,

где a, b – длины сторон платы, - коэффициент зависящий от способа крепления платы.

Откуда в общем случае .

Собственные частоты в общем виде:

где - постоянные коэффициенты, ,- зависят от способа крепления платы.

- жесткость изгиба платы, E0- модуль упругости, - коэффициент Пуассона материала платы.

h – толщина платы; r – плотность материала платы;

GM – вес микросхемы; N – количество микросхем платы.

Полная система собственных функций получена только для ограничен-ного количества сочетаний свободного, опертого и зажатого краев. Таким образом, получение частотной характеристики – сложная задача. Для различных сочетаний указанных граничных условий получена формула для первой собственной частоты: , где - коэффициент, зависящий от a, b и способов крепления сторон платы.

Способы крепления плат с точечным зажатием (крепление болтами/шпильками через втулки) не позволяют найти полную систему собственных функций и, следовательно, частотную характеристику расчетным путем. Для них можно определить только отдельные собственные формы fi и собственные значения li =wi2. Например, для платы

31.2. Особенности конструирования ЭВМ на микропроцессорах.

Учитывая структурные особенности микропроцессорных ИС и БИС, линии связи между субблоками необходимо группировать в совокупность упорядоченных каналов – шины.

По функциональному назначению шины делят на:

•  ввода-вывода;

•  доступа к памяти;

•  внутренней обработки данных;

•  подвода питания и «земли».

Топологическая конфигурация шин определяется способом монтажа, от которого может зависеть эффективность их работы.

Особенности конструктивной реализации схем на МП:

•  шины должны незначительно отличаться по длине (неравенство длин может привести к рассогласованию сигналов);

•  конфигурация шин и конструкция модуля должны обеспечивать простоту включения в него и подключения к шинам дополнительных субблоков.

32.1. Исследование печатной платы по неполной системе собственных функций.

При неполной системе собственных функций теоретически можно:

•  определить координаты наиболее опасных мест установки микросхем;

•  использовать такой критерий оценки качества платы, как несовпадение резонансных частот упругих систем конструкции;

•  сформулировать рекомендации по изменению способов крепления с целью увеличения значений первых резонансных частот и, следовательно, уменьшения коэффициента усиления вибраций.

Проблема локализации наиболее опасных точек платы сводится к нахождению экстремумов функций двух независимых переменных – координатных функций. Экстремум находят по следующей схеме. Определяют первые частные производные координатной функции и . Решают систему уравнений и .

Полученные систему решений (z1,y1), (z2,y2) подставляют во вторые производные координатной функции: ; ; .

Затем составляют определитель:

Если , то функция для системы значения (z1,y1) имеет максимум при и минимум при . Если , то функция не имеет экстремумов.

Например, точки экстремума функции имеют координаты ().

32.2. Методы и элементы электрических соединений БИС.

Методы монтажа корпусов.

Безвыводные носители кристаллов и корпуса с матрицами выводов при условии обеспечения температурного режима можно устанавливать на плате вплотную (с учетом технологических зазоров).

Для электрического соединения выводов БИС применяют неразъемный и разъемный монтаж.

Неразъемный монтаж:

•  корпуса с матрицей выводов монтируют на платах со сквозными металлизированными отверстиями, выводы припаивают расплавлением дозированного припоя или «волной»;

•  корпуса с выводами с четырех сторон и безвыводные носители кристаллов монтируют на поверхность.

Достоинства технологии монтажа на поверхность (ТМП):

•  обеспечивает возможность автоматизации сборки при одновременном повышении надежности;

•  допускает двусторонний монтаж, что повышает плотность упаковки.

Недостатки ТМП:

•  трудность освоения новых методов пайки (оплавление полуды);

•  сложность испытания готовых узлов;

•  критичность паяного соединения к механическим воздействиям.

Методы оплавления полуды

Конденсационная пайка:

•  собранную плату помещают в атмосферу насыщенного пара специальной нейтральной жидкости (Fluorinert), температура которой несколько выше температуры расплавления припоя;

•  пар конденсируется на плате и отдает ей скрытую энергию преобразования;

•  сборка нагревается до температуры кипения жидкости и припой расплавляется.

Достоинства метода:

•  быстрый и равномерный нагрев;

•  точность температурного режима;

•  чистота среды.

Недостатки:

•  сложность и высокая стоимость оборудования;

•  высокая энергоемкость.

Инфракрасная пайка.

Достоинства:

•  простота подбора режима пайки и, следовательно, высокое качество соединения и меньший процент брака по сравнению с конденсационной пайкой;

•  меньшая энергоемкость.

Основной недостаток – неравномерность нагрева.

Разъемный соединитель.

С ростом уровня интеграции элементной базы все более серьезное значение приобретает основной недостаток неразъемного монтажа – сложность, а порой и невозможность демонтажа для ремонта. Улучшать ремонтопригодность и снижать эксплуатационные затраты можно за счет использования разъемных соединителей первого уровня.

Панелька под корпус с матрицей выводов – слева на рис.

Монтаж разборного корпуса на плату – в центре на рис.

Это перспективный способ, обеспечивающий высокую ремонтопригодность БИС и аппаратуры на их основе. Способ устраняет пайку и приварку выводов кристалла и корпуса. Эластомерная пластина создает усилие контактирования, защищает от воздействия окружающей среды и снимает проблему термического рассогласования корпуса (кристалла) с печатной платой.

Многоконтактный соединитель прижимного типа – справа на рис.

Используется для монтажа многокристальных модулей и корпусов с матрицей выводов с керамическим, стеклоэпоксидным или иным основанием. Ячеистый эластомер за счет низкого уровня релаксации напряжений обеспечивает стабильное во времени малое значение контактного сопротивления. Количество контактов: ~ 400.

33.1. Анализ способов крепления плат. Пример способа, порождающего условие зажатого края. Рекомендации по улучшению качества несущих конструкций.

Анализ способов крепления плат: Если не получены полные/неполные системы собственных функций (главных колебаний), то важную роль для оценки конструкции платы как нежесткой механической системы с распределенными параметрами приобретает такой критерий как значение первой собственной частоты (если возможно, то и более высоких).

Для плат с точечным креплением:

1) 4 точки крепления : , где

2) 5 и 6 точек крепления: , где при n=5, при n=6.

Оценим эффективность двух видов граничных условий – зажатый край и точечное крепление. Характеристики платы: a=b=10см, D=60Нсм, mэ=0,6 10-6 кг/см2.

Тогда для указанных и некоторых других вариантов крепления получим:

Для улучшения качества несущих конструкций с точки зрения передачи механических воздействий можно рекомендовать:

•  увеличение жесткости платы субблока;

•  создание условий зажатого края по краевым полям платы;

•  введение опорных поверхностей по контуру платы и в ее внутренней области в виде накладок или рамок (прилегание плат по этим поверхностям при сборке в пакет дает условие зажатого края);

•  увеличение точек крепления по контуру платы;

•  установку дополнительных точечных упоров во внутреннюю область (контактирование упоров с корпусом при сборке в пакет дает точечное зажатие).

Эти же меры приводят к уменьшению коэффициентов усиления виброускорения.

33.2. Внутри и межплатные соединения аппаратуры на БИС.

Скоростные возможности БИС при переходе в гигагерцевый диапазон превосходят возможности микрополосковых и полосковых линий связи. Задержка в печатных проводниках сигнала, передаваемого между двумя БИС на частоте 1..4 ГГц, составляет 85 % длительности такта синхронизации. При этом существенным станоится искажение сигналов от конструктивных неоднородностей. Наиболее эффективная линия связи для соединения БИС и СБИС – коаксиальный кабель с изоляцией с малой диэлектрической постоянной. Такой кабель имеет точно управляемое волновое сопротивление и высокую скорость передачи сигнала 2,63 ·108 м/с (у полосковой линии связи - 1,3·108 м/с ). Повороты коаксиального кабеля можно выполнять со сравнительно большим радиусом, что исключает отражение сигналов, которые происходят на прямоугольных сгибах печатных проводников. В местах перекрещивания проводников экраны имеются у обоих, так что паразитная связь минимальна.

Структура печатной платы с «утопленным» коаксиальным кабелем – слева на рис.

Коаксиальный кабель: диаметр внутреннего проводника – 0,078 мм, внешнего – 0,24 мм, изоляция тефлон, наружный экран – сплошной слой медного гальванического покрытия, волновое сопротивление – 50 Ом.

Последовательность монтажа печатной платы с «утопленным» коаксиальным кабелем

Основные этапы создания однослойной структуры:

•  укладка провода на стеклоэпоксидное основание, покрытое адгезивом (станок с ЧПУ);

•  отверждение адгезива;

•  сплошное гальваническое наращивание проводящего слоя;

•  очистка участков подсоединения проводов;

•  нанесение слоя эпоксидной смолы;

•  сверление и металлизация отверстий (обеспечивается их соединение с внутренними проводниками коаксиальных кабелей);

•  гальваническое нанесение проводящих элементов на поверхность платы, например, контактных площадок.

При необходимости более плотного монтажа провода можно укладывать и на вторую сторону основания, формируя дополнительные шины питания. Новые слои можно накладывать и поверх первого слоя проводного монтажа.

Задержка сигнала – около 4 нс/м.

Соединитель зажимного типа и характеристика его качества – справа на рис.

Штыревые разъемы не обеспечивают высокой плотности контактов. Их волно-вое сопротивление существенно отличается от волнового сопротивления линии связи. Это потребовало разработки соединителей зажимного типа. Гибкую схемную плату или кабель изготавливают из эластичного фторполимерного материала (волновое сопротивление 37,7 Ом, эффективная диэлектрическая проницаемость 2,44).