Оптимизация комплексного показателя надежности радиотехнических устройств путем изменения их топологии
Рассмотрены проблемы определения параметров надежности конструкций радиотехнических устройств в условиях воздействия механических и термических (внешних и внутренних) факторов, предложены методы расчета этих параметров для блоков, ячеек, микросборок. Предложены методы достижения максимальных значени...
Збережено в:
| Дата: | 2015 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2015
|
| Назва видання: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100558 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Оптимизация комплексного показателя надежности радиотехнических устройств путем изменения их топологии / Б.М. Уваров, Ю.Ф. Зиньковский // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2015. — № 5-6. — С. 3-8. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-100558 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1005582016-05-24T03:02:13Z Оптимизация комплексного показателя надежности радиотехнических устройств путем изменения их топологии Уваров, Б.М. Зиньковский, Ю.Ф. Электронные средства: исследования, разработки Рассмотрены проблемы определения параметров надежности конструкций радиотехнических устройств в условиях воздействия механических и термических (внешних и внутренних) факторов, предложены методы расчета этих параметров для блоков, ячеек, микросборок. Предложены методы достижения максимальных значений показателей надежности с помощью топологической оптимизации конструкции. The authors consider problems of determination of reliability parameters for designs of radio engineering devices (RED) under the influence of mechanical and thermal (external and internal) factors. Mechanical factors (linear acceleration, vibration, impact) cause mechanical effect on the outputs of elements of electronic structure (EES) and soldered connections, which can result in decrease of reliability. External thermal effects and internal heat release in the elements of the electronic structure of radioelectronic devices raises the temperature of these elements, thereby reducing the reliability not only of the elements, but of the device as a whole. The paper presents the methods for determination of versatility indicators of reliability depending on mechanical and thermal effects on REDs. Optimization of configuration of the cell (topology) using computer programs allows reducing mechanical and thermal effect on the outputs of EESs and to obtain maximum parameters of reliability of a design. The optimum topology of a cell obtained by such program is illustrated. As a result of optimization, reliability of cells has increased. 2015 Article Оптимизация комплексного показателя надежности радиотехнических устройств путем изменения их топологии / Б.М. Уваров, Ю.Ф. Зиньковский // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2015. — № 5-6. — С. 3-8. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 2225-5818 DOI: 10.15222/TKEA2015.5-6.03 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100558 621.396.67.095 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Электронные средства: исследования, разработки Электронные средства: исследования, разработки |
| spellingShingle |
Электронные средства: исследования, разработки Электронные средства: исследования, разработки Уваров, Б.М. Зиньковский, Ю.Ф. Оптимизация комплексного показателя надежности радиотехнических устройств путем изменения их топологии Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Рассмотрены проблемы определения параметров надежности конструкций радиотехнических устройств в условиях воздействия механических и термических (внешних и внутренних) факторов, предложены методы расчета этих параметров для блоков, ячеек, микросборок. Предложены методы достижения максимальных значений показателей надежности с помощью топологической оптимизации конструкции. |
| format |
Article |
| author |
Уваров, Б.М. Зиньковский, Ю.Ф. |
| author_facet |
Уваров, Б.М. Зиньковский, Ю.Ф. |
| author_sort |
Уваров, Б.М. |
| title |
Оптимизация комплексного показателя надежности радиотехнических устройств путем изменения их топологии |
| title_short |
Оптимизация комплексного показателя надежности радиотехнических устройств путем изменения их топологии |
| title_full |
Оптимизация комплексного показателя надежности радиотехнических устройств путем изменения их топологии |
| title_fullStr |
Оптимизация комплексного показателя надежности радиотехнических устройств путем изменения их топологии |
| title_full_unstemmed |
Оптимизация комплексного показателя надежности радиотехнических устройств путем изменения их топологии |
| title_sort |
оптимизация комплексного показателя надежности радиотехнических устройств путем изменения их топологии |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2015 |
| topic_facet |
Электронные средства: исследования, разработки |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100558 |
| citation_txt |
Оптимизация комплексного показателя надежности радиотехнических устройств путем изменения их топологии / Б.М. Уваров, Ю.Ф. Зиньковский // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2015. — № 5-6. — С. 3-8. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT uvarovbm optimizaciâkompleksnogopokazatelânadežnostiradiotehničeskihustrojstvputemizmeneniâihtopologii AT zinʹkovskijûf optimizaciâkompleksnogopokazatelânadežnostiradiotehničeskihustrojstvputemizmeneniâihtopologii |
| first_indexed |
2025-07-07T09:00:47Z |
| last_indexed |
2025-07-07T09:00:47Z |
| _version_ |
1836978122008821760 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
3
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ISSN 2225-5818
ÓÄÊ 621.396.67.095
Ä. ò. í. Á. Ì. ÓÂÀÐÎÂ, ä. ò. í. Þ. Ô. ÇÈÍÜÊÎÂÑÊÈÉ
Óêðàèíà, ÍÒÓÓ «Êèåâñêèé ïîëèòåõíè÷åñêèé èíñòèòóò»
E-mail: kyivbmu@ukr.net
ÎÏÒÈÌÈÇÀÖÈß ÊÎÌÏËÅÊÑÍÎÃÎ ÏÎÊÀÇÀÒÅËß
ÍÀÄÅÆÍÎÑÒÈ ÐÀÄÈÎÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÈÕ ÓÑÒÐÎÉÑÒÂ
ÏÓÒÅÌ ÈÇÌÅÍÅÍÈß ÈÕ ÒÎÏÎËÎÃÈÈ
Áîëüøèíñòâî ðàäèîòåõíè÷åñêèõ óñòðîéñòâ
(ÐÒÓ) â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè ïîäâåðæåíû
ðàçëè÷íîãî ðîäà âîçäåéñòâèÿì. Àíàëèç âëèÿíèÿ
íà ïîêàçàòåëè íàäåæíîñòè âíåøíèõ äåñòàáèëè-
çèðóþùèõ ôàêòîðîâ, òàêèõ êàê ìåõàíè÷åñêîå
âîçäåéñòâèå, òåìïåðàòóðà, âëàæíîñòü, èîíèçè-
ðóþùåå èçëó÷åíèå è äðóãèå, ïîêàçûâàåò, ÷òî â
ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè ÐÒÓ ÷èñëî îòêàçîâ, âû-
çâàííûõ ìåõàíè÷åñêèì è òåïëîâûì âîçäåéñòâè-
åì, ñîñòàâëÿåò 70—80%. Ïîýòîìó äëÿ îöåíêè íà-
äåæíîñòè ÐÒÓ íåîáõîäèìû êîìïëåêñíûå ïîêà-
çàòåëè, ó÷èòûâàþùèå âëèÿíèå îáîèõ ýòèõ ôàê-
òîðîâ (âíåøíèõ è âíóòðåííèõ), è ïðîåêòèðîâà-
íèå îïòèìàëüíîãî ÐÒÓ äîëæíî ïðîâîäèòüñÿ òà-
êèì îáðàçîì, ÷òîáû â ðåàëüíîì óñòðîéñòâå ýòè
êîìïëåêñíûå ïîêàçàòåëè áûëè íàèâûñøèìè.
Âëèÿíèå âíåøíèõ ìåõàíè÷åñêèõ ôàêòîðîâ —
ëèíåéíûõ óñêîðåíèé, âèáðàöèé, óäàðîâ — ïðè-
âîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ â ýëåìåíòàõ êîíñòðóê-
öèè ÐÒÓ, âûâîäàõ ýëåìåíòîâ ýëåêòðîííîé ñòðóê-
òóðû, ïàÿíûõ ñîåäèíåíèÿõ ýòèõ âûâîäîâ óñòà-
ëîñòíûõ ìåõàíè÷åñêèõ íàïðÿæåíèé è, â êîíå÷-
íîì ñ÷åòå, ê íàðóøåíèÿì ýëåêòðè÷åñêèõ êîíòàê-
òîâ è îòêàçàì àïïàðàòóðû [1].
Ïîêàçàòåëè íàäåæíîñòè, ñâÿçàííûå ñ ìåõà-
íè÷åñêèìè íàïðÿæåíèÿìè, îïðåäåëÿþòñÿ â ñî-
îòâåòñòâèè ñî ñòàíäàðòàìè [2].
Âíåøíèå òåïëîâûå âîçäåéñòâèÿ è âíóòðåí-
íèå òåïëîâûäåëåíèÿ â ýëåìåíòàõ ýëåêòðîííîé
ñòðóêòóðû ÐÒÓ ïðèâîäÿò ê ïîâûøåíèþ òåìïå-
ðàòóðû ýòèõ ýëåìåíòîâ, âñëåäñòâèå ÷åãî ñíèæà-
åòñÿ íå òîëüêî èõ íàäåæíîñòü, íî è óñòðîéñòâà â
öåëîì. Ìåòîäû îïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóðû ýëåê-
òðîðàäèîýëåìåíòîâ (ÝÐÝ) ðàññìîòðåíû â [3], à
ïîêàçàòåëåé èõ íàäåæíîñòè, ñâÿçàííûõ ñ òåìïå-
ðàòóðîé — â [2].
Êàê ïîêàçûâàåò àíàëèç, êîìïîíîâêà ÐÒÓ
(áëîêà, ÿ÷åéêè, ìèêðîñáîðêè) ñóùåñòâåííî
Ðàññìîòðåíû ïðîáëåìû îïðåäåëåíèÿ ïàðàìåòðîâ íàäåæíîñòè êîíñòðóêöèé ðàäèîòåõíè÷åñêèõ
óñòðîéñòâ â óñëîâèÿõ âîçäåéñòâèÿ ìåõàíè÷åñêèõ è òåðìè÷åñêèõ (âíåøíèõ è âíóòðåííèõ) ôàêòî-
ðîâ, ïðåäëîæåíû ìåòîäû ðàñ÷åòà ýòèõ ïàðàìåòðîâ äëÿ áëîêîâ, ÿ÷ååê, ìèêðîñáîðîê. Ïðåäëîæåíû
ìåòîäû äîñòèæåíèÿ ìàêñèìàëüíûõ çíà÷åíèé ïîêàçàòåëåé íàäåæíîñòè ñ ïîìîùüþ òîïîëîãè÷åñêîé
îïòèìèçàöèè êîíñòðóêöèè.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ðàäèîòåõíè÷åñêîå óñòðîéñòâî, ìåõàíè÷åñêèå âîçäåéñòâèÿ, òåïëîâîé ðåæèì, ïàðà-
ìåòðè÷åñêàÿ îïòèìèçàöèÿ, íàäåæíîñòü, êîìïüþòåðíûå ïðîãðàììû.
âëèÿåò íà ïîêàçàòåëè êàê «ìåõàíè÷åñêîé», òàê
è «òåïëîâîé» íàäåæíîñòè [1, 3]. Ïîýòîìó ïðè
ïðîåêòèðîâàíèè âîçíèêàåò ïðîáëåìà îïòèìàëü-
íîé êîìïîíîâêè ÐÒÓ, ïðè êîòîðîé ìîãóò áûòü
îáåñïå÷åíû íàèëó÷øèå ïîêàçàòåëè íàäåæíîñòè
âñåãî óñòðîéñòâà.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ïðåäëîæåíû ìåòîäû
îïðåäåëåíèÿ êîìïëåêñíûõ ïîêàçàòåëåé íàäåæ-
íîñòè ÐÒÓ, à òàêæå ìåòîäû îïòèìèçàöèè êîì-
ïîíîâêè ÿ÷ååê è ìèêðîñáîðîê, îáåñïå÷èâàþùèå
íàèâûñøèå ïîêàçàòåëè íàäåæíîñòè óñòðîéñòâ
ïðè èõ ýêñïëóàòàöèè.
Íàäåæíîñòü ÿ÷åéêè ïðè ìåõàíè÷åñêèõ
âîçäåéñòâèÿõ
Îñíîâíûìè ïðè÷èíàìè îòêàçîâ ÿ÷ååê ÐÒÓ ïðè
öèêëè÷åñêèõ âîçäåéñòâèÿõ (âèáðàöèÿõ è óäàðàõ)
ÿâëÿþòñÿ íàðóøåíèÿ öåëîñòíîñòè âûâîäîâ ìèêðî-
ñõåì (ÌÑ), ìèêðîñáîðîê (ÌÑá), ôóíêöèîíàëü-
íûõ óçëîâ (ÔÓ), ÝÐÝ è èõ ïàÿíûõ ñîåäèíåíèé
âñëåäñòâèå óñòàëîñòíûõ íàïðÿæåíèé [1].
Íàïðÿæåíèÿ â âûâîäàõ âîçíèêàþò â îñíîâ-
íîì îò èçãèáà ïëàòû-îñíîâû ïîä äåéñòâèåì ìå-
õàíè÷åñêèõ âîçäåéñòâèé. Ýòè äåôîðìàöèè çà-
âèñÿò îò ñïîñîáà çàêðåïëåíèÿ âåðøèí èëè ñòî-
ðîí ïëàòû. Â ïàÿíûõ ñîåäèíåíèÿõ âûâîäîâ ïî-
ÿâëÿþòñÿ êàñàòåëüíûå íàïðÿæåíèÿ ñäâèãà, êî-
òîðûå ìîãóò ïðèâåñòè ê íàðóøåíèþ ýëåêòðè÷å-
ñêîãî êîíòàêòà â ñîåäèíåíèè.
 [1] ïðèâåäåíû ìåòîäû ðàñ÷åòà äåôîðìàöèé
ïëàò, íàïðÿæåíèé â âûâîäàõ è ïàÿíûõ ñîåäèíå-
íèÿõ, à òàêæå ðàñ÷åòíûå ñîîòíîøåíèÿ äëÿ îïðå-
äåëåíèÿ ïîêàçàòåëåé âûíîñëèâîñòè è íàäåæíî-
ñòè ýòèõ ýëåìåíòîâ.
Ïðè âèáðàöèîííûõ è óäàðíûõ âîçäåéñòâèÿõ
íà ïëàòó êîíöû âûâîäîâ, íàïðèìåð, óñòàíîâëåí-
íîé íà íåé ÌÑ, êîòîðûå ñîåäèíåíû ñ ïðîâîäíè-
êàìè ïå÷àòíîãî ìîíòàæà (ðèñ. 1), ñìåùàþòñÿ îò-
DOI: 10.15222/TKEA2015.5-6.03
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
4
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ISSN 2225-5818
íîñèòåëüíî êîðïóñà ÌÑ, ïðè÷åì òàêèå ñìåùå-
íèÿ ìîãóò áûòü êàê ëèíåéíûìè, òàê è óãëîâûìè.
Ñõåìà îïðåäåëåíèÿ ëèíåéíîé (δx) è óãëîâîé
(δθx) äåôîðìàöèè ïëàòû â ïëîñêîñòè X0Z äëÿ
äâóõ åå ñå÷åíèé, íàõîäÿùèõñÿ íà ðàññòîÿíèè Δõ
äðóã îò äðóãà (íàïðèìåð, äëÿ äâóõ ñîñåäíèõ âû-
âîäîâ ÌÑ), ïðèâåäåíà íà ðèñ. 1, á. Àíàëîãè÷íî
ìîæíî ïîëó÷èòü ñîîòâåòñòâóþùèå äåôîðìàöèè
δy è δθy â ïëîñêîñòè Y0Z äëÿ ñå÷åíèé, íàõîäÿ-
ùèõñÿ íà ðàññòîÿíèè Δó.
Ïðîãèá ïëàòû w(x, y), âûçâàííûé, íàïðè-
ìåð, ñìåùåíèåì çîí êðåïëåíèÿ ïðè êèíåìàòè÷å-
ñêîì âîçáóæäåíèè, ìîæíî íàéòè ïî ôîðìóëå [1]
0( , ) ( ) ( )z i k
i k
w x y z KR w x w y , (1)
ðàññòîÿíèå, íà êîòîðîå ñìåùàåòñÿ çîíà êðå-
ïëåíèÿ;
êîýôôèöèåíò, ó÷èòûâàþùèé õàðàêòåð çà-
êðåïëåíèÿ ñòîðîí ïëàòû;
êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è óñêîðåíèé ïðè êè-
íåìàòè÷åñêîì âîçáóæäåíèè;
íîìåðà ãàðìîíèê.
ãäå zî —
Ê —
Rz —
i, k —
Âõîäÿùèå â ôîðìóëó (1) âåëè÷èíû wi(x),
wk(y) — ýòî òàê íàçûâàåìûå áàçèñíûå ôóíêöèè
ïðîãèáîâ â ïðîäîëüíîì è ïîïåðå÷íîì íàïðàâëå-
íèÿõ (ôóíêöèè À. Í. Êðûëîâà).
Âûðàæåíèÿ äëÿ óãëîâûõ ñìåùåíèé ñå÷åíèé
ïëàòû (è êîíöîâ âûâîäîâ ÌÑ) â òî÷êå ñ êîîð-
äèíàòàìè (x, y) ìîæíî çàïèñàòü êàê
( , ) ;
( , ) .
x
y
w x y
x
w x y
y
Ëèíåéíûå äåôîðìàöèè îïèñûâàþòñÿ ôîð-
ìóëàìè
δx = 0,5dδθx; δy = 0,5dδθy,
ãäå d — òîëùèíà ïëàòû (ñì. ðèñ. 1, á).
Çíà÷åíèÿ äåôîðìàöèé ïîçâîëÿþò ðàññ÷èòàòü
â ñîîòâåòñòâèè ñ ìåòîäèêîé, èçëîæåííîé â [1],
íàïðÿæåíèÿ â âûâîäàõ â ïðîäîëüíîì (σõ) è â
ïîïåðå÷íîì (σó) íàïðàâëåíèÿõ, à çàòåì è ýêâè-
âàëåíòíîå íàïðÿæåíèå
2 2
ýêâ .x y x y
Òàêèå íàïðÿæåíèÿ âîçíèêàþò â âûâîäàõ âñåõ
ýëåìåíòîâ ýëåêòðîííîé ñòðóêòóðû ÐÒÓ.
Âåðîÿòíîñòü ðàçðóøåíèÿ âûâîäà (êàê è ëþ-
áîãî ýëåìåíòà êîíñòðóêöèè) ïðè öèêëè÷åñêèõ
íàãðóçêàõ óâåëè÷èâàåòñÿ ñ ðîñòîì âîçíèêàþ-
ùèõ â íåì íàïðÿæåíèé è ÷èñëà öèêëîâ íàãðó-
æåíèé. ×èñëî öèêëîâ NP, ñîîòâåòñòâóþùåå íà-
ïðÿæåíèþ σ, îïðåäåëÿþò èç óðàâíåíèÿ óñòàëî-
ñòè ìàòåðèàëà
1
0 ,
m
PN N
áàçîâîå ÷èñëî öèêëîâ (àáñöèññà òî÷êè
èçëîìà êðèâîé óñòàëîñòè), ïðè êîòîðîì
îïðåäåëåí ïðåäåë âûíîñëèâîñòè σ–1;
ïîêàçàòåëü êðèâîé óñòàëîñòè.
ãäå N0 —
m —
Îòíîñèòåëüíûé ïàðàìåòð χ (áåçðàçìåðíîå
âðåìÿ), èñïîëüçóåìûé äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïîêàçà-
òåëåé íàäåæíîñòè, äîëæåí ó÷èòûâàòü ÷èñëî öè-
êëîâ íàãðóæåíèÿ â åäèíèöó âðåìåíè NE, îáùåå
÷èñëî öèêëîâ íàãðóæåíèÿ Nñ, êîýôôèöèåíò ðå-
æèìà íàãðóæåíèÿ ýëåìåíòà êîíñòðóêöèè Êð [2]:
p p
0 1
.
m
c c
E
N N
K K
N N
Äëÿ ïðîöåññîâ, ñâÿçàííûõ ñ óñòàëîñòíûìè
íàïðÿæåíèÿìè â ìàòåðèàëå, âåðîÿòíîñòü áåçîò-
êàçíîé ðàáîòû ïðè âîçäåéñòâèè ìåõàíè÷åñêèõ
ôàêòîðîâ Ðì(χ) íåîáõîäèìî âû÷èñëÿòü â ñîîò-
âåòñòâèè ñ ìîäåëüþ DM-ðàñïðåäåëåíèÿ (äèôôó-
çèîííîãî ìîíîòîííîãî) ïî ôîðìóëå [2]
2
ì
1
� ( ) exp ,
22
u
P u du
ôóíêöèÿ íîðìàëüíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ;
ïàðàìåòð èíòåãðèðîâàíèÿ,
1u ;
êîýôôèöèåíò âàðèàöèè (ðàññåÿíèÿ)
ïðîöåññà äåãðàäàöèè ïðè äåéñòâèè ìå-
õàíè÷åñêèõ ôàêòîðîâ.
ãäå Ô(u) —
u —
υ —
Äëÿ êîíñòðóêöèè, ñîñòîÿùåé èç íåñêîëüêèõ
ñòðóêòóðíî-êîíñòðóêòèâíûõ óðîâíåé n, â êàæ-
Ðèñ. 1. Oðèåíòàöèÿ êîðïóñà ÌÑ íà ïëàòå (à) è äåôîðìàöèè ïëàòû â ïëîñêîñòè X0Z (á)
δθx
δx
x Δx
y
zà) á)
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
5
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ISSN 2225-5818
äûé èç êîòîðûõ âõîäÿò k ýëåìåíòîâ, à îòêàç ëþ-
áîãî èç íèõ ïðèâîäèò ê âûõîäó èç ñòðîÿ âñåãî
ÐÒÓ, îáùóþ âåðîÿòíîñòü áåçîòêàçíîé ðàáîòû
ñëåäóåò ðàññ÷èòûâàòü ïî ôîðìóëå
1 1
( ) ( ) .
n k
i
j i j
P P
(2)
Âñëåäñòâèå äîñòàòî÷íîé ñëîæíîñòè òàêèõ ðàñ-
÷åòîâ, à ãëàâíîå — áîëüøîãî êîëè÷åñòâà ýëåìåí-
òîâ ÐÒÓ (â ñîâðåìåííûõ óñòðîéñòâàõ îíî ìî-
æåò èñ÷èñëÿòüñÿ ñîòíÿìè è òûñÿ÷àìè), â êîòî-
ðûõ íåîáõîäèìî îïðåäåëÿòü ìåõàíè÷åñêèå íà-
ïðÿæåíèÿ è ïîêàçàòåëè íàäåæíîñòè, òàêèå âû-
÷èñëåíèÿ ðåàëüíî ìîæíî ïðîâîäèòü òîëüêî ñ ïî-
ìîùüþ ïðîãðàìì àâòîìàòèçèðîâàííîãî ïðîåêòè-
ðîâàíèÿ. Êîìïëåêñ òàêèõ ïðîãðàììíûõ ìîäó-
ëåé îïèñàí â [1].
Íàäåæíîñòü ÿ÷åéêè ïðè òåïëîâûõ
âîçäåéñòâèÿõ
ß÷åéêà áëîêà îáû÷íî ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïðÿ-
ìîóãîëüíóþ ïëàñòèíó èç äèýëåêòðèêà èëè ìåòàë-
ëà, íà êîòîðîé çàêðåïëåíû ÌÑá, ÌÑ, ÔÓ èëè
ÝÐÝ, ïðè÷åì êàæäûé èç ýëåìåíòîâ ýëåêòðîííîé
ñòðóêòóðû ñëåäóåò ðàññìàòðèâàòü êàê òåïëîâûäå-
ëÿþùèé ýëåìåíò (ÒÂÝ). Âíåøíèå òåïëîâûå âîç-
äåéñòâèÿ îïðåäåëÿþò ñðåäíèé óðîâåíü òåìïåðà-
òóðû Ò0 âíóòðè áëîêà ÐÒÓ, à âíóòðåííèå — äî-
ïîëíèòåëüíûé ïåðåãðåâ êàæäîãî ÒÂÝ.
Îòâîä òåïëîòû îò ÒÂÝ îñóùåñòâëÿåòñÿ êîí-
âåêöèåé òåïëîíîñèòåëÿ âíóòðè áëîêà, ðàäèàöè-
åé ê ñòåíêàì áëîêà èëè ê îêðóæàþùèì ýëåìåí-
òàì, êîíäóêöèåé ê îñíîâàíèþ ÿ÷åéêè.
Òåïëîâîé ìîäåëüþ ÿ÷åéêè ìîæåò áûòü äâóõ-
ìåðíàÿ ïëàñòèíà ðàçìåðàìè a×b×d ñ äèñêðåòíû-
ìè èñòî÷íèêàìè òåïëîòû Qi ñ öåíòðàìè â êîîð-
äèíàòàõ (xi, yi) è ðàçìåðîì îñíîâàíèé Δxi×Δyi.
Äëÿ ïëàñòèí èç ìåòàëëà èëè êåðàìèêè ñ õîðî-
øåé òåïëîïðîâîäíîñòüþ öåëåñîîáðàçíî ó÷èòû-
âàòü òåïëîîòâîä ÷åðåç èõ òîðöû ñ êîýôôèöèåí-
òàìè òåïëîîòäà÷è αx, αy.
Ðàñ÷åòíîå óðàâíåíèå äëÿ òåìïåðàòóðû ÒÂÝ
ÿ÷åéêè, ïîëó÷åííîå â [3] ìåòîäîì êîíå÷íûõ èí-
òåãðàëüíûõ ïðåîáðàçîâàíèé, ìîæíî ïðåäñòàâèòü
â ñëåäóþùåì âèäå:
1 1 1
, ( ) ( ),
k
i
in im in im
i ii n m
Q
T x y Ñ Ñ x y
x y
(3)
êîýôôèöèåíòû, îïðåäåëÿþùèå õà-
ðàêòåð òåïëîâûõ ïîòîêîâ îò ÒÂÝ â
ïðîäîëüíîì è ïîïåðå÷íîì íàïðàâ-
ëåíèÿõ;
ôóíêöèè èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóðû â
íàïðàâëåíèÿõ êîîðäèíàòíûõ îñåé
0x, 0y ñîòâåòñòâåííî.
ãäå Cin, Cim —
ϕin(õ), ϕim(y) —
Ïî óðàâíåíèþ (3) ìîæíî ðàññ÷èòàòü ïàðà-
ìåòðû òåïëîâîãî ïîëÿ (òåìïåðàòóðó) â ëþáîé
òî÷êå ñ êîîðäèíàòàìè (x, y) è òåìïåðàòóðó ñà-
ìèõ ýëåìåíòîâ.
Íàäåæíîñòü îòäåëüíûõ ÝÐÝ ðàññ÷èòûâàþò â
ñîîòâåòñòâèè ñ ìàòåìàòè÷åñêîé ìîäåëüþ [4, 5]
0
1
,
n
i
i
K K
(4)
ðàáî÷àÿ (ýêñïëóàòàöèîííàÿ) èíòåíñèâíîñòü
îòêàçîâ ýëåìåíòà;
èñõîäíàÿ (áàçîâàÿ) èíòåíñèâíîñòü îòêàçîâ
ïðè íîìèíàëüíîé ýëåêòðè÷åñêîé íàãðóçêå è
íîðìàëüíîé òåìïåðàòóðå îêðóæàþùåé ñðå-
äû tîñ = 25°Ñ;
êîýôôèöèåíò ðåæèìà, ÿâëÿþùèéñÿ ôóíê-
öèåé òåìïåðàòóðû Ò è êîýôôèöèåíòà íà-
ãðóçêè β;
êîýôôèöèåíòû, ó÷èòûâàþùèå èçìåíåíèå
ýêñïëóàòàöèîííîé èíòåíñèâíîñòè îòêàçîâ
êàê ôóíêöèè ðàçëè÷íûõ ôàêòîðîâ.
ãäå λp —
λ0 —
Kp —
Ki —
Âûðàæåíèå äëÿ êîýôôèöèåíòà ðåæèìà â ìà-
òåìàòè÷åñêèõ ìîäåëÿõ, íàïðèìåð, äëÿ èíòåãðàëü-
íûõ ñõåì (ÈÑ) èìååò òàêîé âèä:
Êð = À⋅exp[B(T + 273)],
ãäå À, Â — êîíñòàíòû, ñîîòâåòñòâóþùèå ãðóï-
ïàì ÈÑ.
Äðóãèå îñîáåííîñòè êîíêðåòíûõ ÈÑ (íàïðÿ-
æåíèå ïèòàíèÿ, òèï êîðïóñà, ñòåïåíü æåñòêîñòè
óñëîâèé ýêñïëóàòàöèè è ò. ï.) ó÷èòûâàþòñÿ â
ìîäåëè (4) êîýôôèöèåíòàìè K³.
Áîëåå ñëîæíû è äåòàëèçèðîâàíû âûðà-
æåíèÿ äëÿ Kp â ìîäåëÿõ äèñêðåòíûõ ïîëó-
ïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ — òðàíçèñòîðîâ, äè-
îäîâ [4].
Îòðåçîê âðåìåíè, ïîëíîñòüþ ñîîòâåòñòâóþ-
ùèé ôóíêöèîíàëüíîé ïðèãîäíîñòè ÒÂÝ, ïðèíè-
ìàþò â êà÷åñòâå áàçîâîãî è îáîçíà÷àþò μ. Åñëè
ðåàëüíîå âðåìÿ ðàáîòû îòëè÷àåòñÿ îò μ, ââîäÿò
îòíîñèòåëüíîå âðåìÿ ðàáîòû χ = τ/μ.
Äëÿ êàæäîãî ÒÂÝ ìîæíî ðàññ÷èòàòü ïîêàçà-
òåëè íàäåæíîñòè (âåðîÿòíîñòü áåçîòêàçíîé ðàáî-
òû, òåõíè÷åñêèé ðåñóðñ è äð.) ýëåìåíòîâ ýëåê-
òðîííîé ñòðóêòóðû ÐÒÓ â ñîîòâåòñòâèè ñî ñòàí-
äàðòîì [2] ïî ìîäåëè DN-ðàñïðåäåëåíèÿ (äèô-
ôóçèîííîãî íåìîíîòîííîãî). Òàê, âåðîÿòíîñòü
áåçîòêàçíîé ðàáîòû ïðè âîçäåéñòâèè òåìïåðà-
òóð âû÷èñëÿåòñÿ êàê
2
ò 1 2( ) åõð(2/ ) ,P u u
ôóíêöèÿ íîðìàëüíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ;
ïàðàìåòðû èíòåãðèðîâàíèÿ,
1
1
,u 2
1
u ;
êîýôôèöèåíò âàðèàöèè ïðîöåññîâ äå-
ãðàäàöèè ïðè òåïëîâîì âîçäåéñòâèè.
ãäå Ô(ui) —
u1, u2 —
υ —
Oáùóþ âåðîÿòíîñòü áåçîòêàçíîé ðàáîòû âñåé
ýëåêòðîííîé ñòðóêòóðû ÐÒÓ, îïðåäåëÿåìóþ òå-
ïëîâûìè ðåæèìàìè, ñëåäóåò ðàññ÷èòûâàòü ïî
ôîðìóëå, àíàëîãè÷íîé (2).
Êîìïëåêñ îáúåêòíî-îðèåíòèðîâàííûõ ïðî-
ãðàììíûõ ìîäóëåé, êîòîðûå ïîçâîëÿþò ïðîâî-
äèòü âû÷èñëåíèÿ ïîêàçàòåëåé íàäåæíîñòè, îïðå-
äåëÿåìûõ òåìïåðàòóðîé ýëåêòðîííûõ ýëåìåíòîâ
ñîâðåìåííûõ ÐÒÓ, îïèñàí â [3].
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
6
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ISSN 2225-5818
Êîìïëåêñíûå ïîêàçàòåëè íàäåæíîñòè ÐÒÓ
Êîìïëåêñíûì ïîêàçàòåëåì íàäåæíîñòè ÐÒÓ,
ó÷èòûâàþùèì âîçäåéñòâèå ìåõàíè÷åñêèõ è òå-
ïëîâûõ ôàêòîðîâ, ìîæåò áûòü âåðîÿòíîñòü áåç-
îòêàçíîé ðàáîòû, ïîëó÷åííàÿ êàê ïðîèçâåäåíèå
äâóõ íåçàâèñèìûõ ÷àñòíûõ ïîêàçàòåëåé, îòî-
áðàæàþùèõ âëèÿíèå ìåõàíè÷åñêèõ íàïðÿæå-
íèé — Pì(χì) è òåìïåðàòóðû — Pò(χò):
P(χ) = Pì(χì) Pò(χò). (5)
Îñîáåííîñòü îïðåäåëåíèÿ ÷àñòíûõ ïîêàçàòå-
ëåé çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî äëÿ êàæäîãî èç íèõ
ñëåäóåò çàäàâàòü ñâîè çíà÷åíèÿ îòíîñèòåëüíûõ
ðåñóðñîâ χì èëè χò. Â íîðìàòèâíûõ äîêóìåíòàõ
âðåìÿ âîçäåéñòâèÿ ìåõàíè÷åñêèõ íàãðóçîê îáû÷-
íî çàäàåòñÿ íåáîëüøèì (ïðîäîëæèòåëüíîñòü âè-
áðàöèé 0,5—1,0 ÷; ÷èñëî óäàðîâ 12000 — 13000,
÷òî ñîîòâåòñòâóåò âðåìåíè èõ âîçäåéñòâèÿ íå áî-
ëåå 3 ÷). Âðåìÿ æå âîçäåéñòâèÿ òåìïåðàòóðû íà
ýëåìåíòû ýëåêòðîííîé ñòðóêòóðû äëÿ ÐÒÓ ìî-
æåò äîñòèãàòü äåñÿòêîâ òûñÿ÷ ÷àñîâ, ò. å. ñîîò-
âåòñòâîâàòü òåõíè÷åñêîìó ðåñóðñó.
Îïòèìèçàöèÿ ïîêàçàòåëåé íàäåæíîñòè ÐÒÓ
Àíàëèç ïîêàçûâàåò, ÷òî ïðè ïðîåêòèðîâàíèè
ÐÒÓ íàäåæíîñòü ÿ÷ååê è ÌÑá, à ñëåäîâàòåëü-
íî è óñòðîéñòâà â öåëîì, ìîæåò áûòü ïîâûøåíà
òîïîëîãè÷åñêîé îïòèìèçàöèåé — ðàöèîíàëüíûì
ðàçìåùåíèåì ýëåêòðîðàäèîýëåìåíòîâ è ôóíêöè-
îíàëüíûõ óçëîâ íà ïëàòå ÿ÷åéêè èëè ïîäëîæêè
ìèêðîñáîðêè [1, 3].
Êîîðäèíàòû ïîëîæåíèÿ ÝÐÝ, ÌÑ, ÔÓ ñ ñî-
ñðåäîòî÷åííûìè ìàññàìè mi íà îñíîâàíèè ÿ÷åé-
êè èëè ìèêðîñáîðêè âõîäÿò â âûðàæåíèå äëÿ
òàê íàçûâàåìîé ïðèâåäåííîé ìàññû [1]
2 2
ï ý 2 2
,
,i i k
i k i k
a b
m w x w y
m m m
ab w x dx w y dy
ìàññà ñàìîé ïëàòû;
ñóììàðíàÿ ìàññà ðàâíîìåðíî ðàñïðåäåëåí-
íûõ íà ïëàòå ÝÐÝ (áåç mi).
ãäå òï —
òý —
Ïðèâåäåííàÿ ìàññà îïðåäåëÿåò ìåõàíè÷åñêóþ
÷àñòîòó ïëàòû
0 2
( )
,
D
ma
÷àñòîòíàÿ ïîñòîÿííàÿ ïëàòû (ÿâëÿåòñÿ
ôóíêöèåé ñïîñîáà çàêðåïëåíèÿ åå ñòîðîí);
öèëèíäðè÷åñêàÿ æåñòêîñòü ïëàòû.
ãäå ϕ(β) —
D —
Òàêèì îáðàçîì, èçìåíÿÿ òîïîëîãèþ, ìîæíî:
— èçìåíèòü ñîáñòâåííóþ ÷àñòîòó ïëàòû,
ò. å. âûâåñòè êîíñòðóêöèþ èç ðåçîíàíñíîé çîíû;
— óìåíüøèòü ìåõàíè÷åñêèå íàïðÿæåíèÿ,
âîçíèêàþùèå â ìàòåðèàëå ïëàòû;
— óìåíüøèòü ëèíåéíóþ è óãëîâóþ äåôîð-
ìàöèè ïëàòû, îïðåäåëÿþùèå íàïðÿæåíèÿ â âû-
âîäàõ ÝÐÝ, ÌÑ, ÔÓ, à òàêæå â èõ ïàÿíûõ ñî-
åäèíåíèÿõ.
Âñå ýòî ïîâûøàåò ïîêàçàòåëè íàäåæíîñòè
ÐÒÓ ïðè äåéñòâèè ìåõàíè÷åñêèõ íàãðóçîê,
ò. å. ïîêàçàòåëü Pì(χì) è âðåìÿ áåçîòêàçíîé ðà-
áîòû [1].
Àíàëèç óðàâíåíèÿ (3) ïîêàçûâàåò, ÷òî òåïëî-
âîé ðåæèì ÿ÷åéêè èëè ÌÑá, ò. å. çíà÷åíèÿ òåì-
ïåðàòóðû ÝÐÝ, ÌÑ, ÔÓ, òàêæå îïðåäåëÿåòñÿ
êîîðäèíàòàìè ðàñïîëîæåíèÿ ýòèõ ýëåìåíòîâ íà
îñíîâàíèè ÿ÷åéêè, ïîýòîìó îïòèìàëüíûå ïîêà-
çàòåëè íàäåæíîñòè ÐÒÓ ïðè òåïëîâûõ âîçäåé-
ñòâèÿõ òàêæå ìîãóò áûòü äîñòèãíóòû îïòèìàëü-
íîé êîìïîíîâêîé.
Îïòèìèçàöèÿ òåïëîâîãî ðåæèìà — ýòî äîñòè-
æåíèå ìèíèìàëüíûõ (â óñëîâèÿõ ïðèìåíåíèÿ
ÐÒÓ) òåìïåðàòóð ýëåìåíòîâ ýëåêòðîííîé ñòðóê-
òóðû, à çíà÷èò è ïîâûøåíèå èõ íàäåæíîñòè, ò. å.
äîñòèæåíèå ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ ïîêàçàòåëÿ
Pò(χò) è âðåìåíè áåçîòêàçíîé ðàáîòû [3].
Êîìïëåêñíàÿ îïòèìèçàöèÿ êîíñòðóêöèè ÿ÷åé-
êè — ýòî äîñòèæåíèå òàêîé åå òîïîëîãèè, ïðè
êîòîðîé îáåñïå÷èâàåòñÿ ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå
êîìïëåêñíîãî ïîêàçàòåëÿ (5).  ýòîì ñëó÷àå îä-
íîâðåìåííî áóäóò îáåñïå÷åíû ìèíèìàëüíûå çíà-
÷åíèÿ êàê ìåõàíè÷åñêèõ íàïðÿæåíèé â âûâîäàõ
ÝÐÝ è â èõ ïàÿíûõ ñîåäèíåíèÿõ, òàê è òåìïå-
ðàòóðû ñàìèõ ÝÐÝ, à â êîíå÷íîì ñ÷åòå — ìàê-
ñèìàëüíàÿ íàäåæíîñòü êîíñòðóêöèè.
Ìåòîäû îïòèìèçàöèè
Îïòèìèçàöèÿ êîìïëåêíîãî ïîêàçàòåëÿ íà-
äåæíîñòè (5) ñëîæíà íå òîëüêî êàê ìàòåìàòè-
÷åñêàÿ çàäà÷à (àíàëèòè÷åñêè îïðåäåëèòü êîîð-
äèíàòû (xi, yi), îáåñïå÷èâàþùèå ìàêñèìóì íà-
äåæíîñòè, íåâîçìîæíî), íî è êàê âû÷èñëèòåëü-
íàÿ ïðîöåäóðà (ðàñ÷åòû äåôîðìàöèè, íàïðÿæå-
íèÿ, òåìïåðàòóðû, ïîêàçàòåëåé íàäåæíîñòè äëÿ
ñîòåí è òûñÿ÷ ýëåìåíòîâ ÐÒÓ).
Êàê óæå óêàçûâàëîñü âûøå, ñîîòâåòñòâóþ-
ùèå ïðîãðàììû ïàðàìåòðè÷åñêîé îïòèìèçàöèè
îïèñàíû â [1, 3]. Îíè ðàçðàáîòàíû â èíòåãðè-
ðîâàííîé ñðåäå C++Builder. Â àëãîðèòìàõ îïòè-
ìèçàöèè èñïîëüçîâàíû ìåòîäû ÑÏÓÈÏ (ñëó-
÷àéíîãî ïîèñêà ñ óìåíüøåíèåì èíòåðâàëà ïîèñ-
êà) è ÎÀÏÏ (îáîáùåííîãî àëãîðèòìà ïåðåìåí-
íîãî ïîðÿäêà) [5].
Öåëåâàÿ ôóíêöèÿ îïòèìèçàöèè — êîìïëåêñ-
íûé ïîêàçàòåëü íàäåæíîñòè P(χ), îïèñûâàåìûé
âûðàæåíèåì (5). Åãî ìàêñèìóì íàõîäÿò ìåòî-
äîì ÑÏÓÈÏ ïðè ïðîâåäåíèè ïîñëåäîâàòåëüíûõ
èòåðàöèé ñ ãåíåðèðîâàíèåì âåêòîðîâ ïàðàìåòðîâ
xik êàê ñëó÷àéíûõ ÷èñåë:
xik = x³mink + (ximaxk — x³mink)ηik , i = 1, 2, …, n,
ìíîæèòåëü, ñîçäàâàåìûé ãåíåðàòîðîì ðàâ-
íîìåðíî ðàñïðåäåëåííûõ ñëó÷àéíûõ ÷èñåë;
íîìåð èòåðàöèè;
ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ÷èñåë íàòóðàëüíî-
ãî ðÿäà.
ãäå ηik —
k —
n —
Íà÷àëüíûå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ x³min, ximax
îïðåäåëÿþòñÿ ðàçìåðàìè çîíû ïëàòû, ãäå óñòà-
íàâëèâàþòñÿ ýëåìåíòû ýëåêòðîííîé ñòðóêòó-
ðû, è èçìåíÿþòñÿ äî òåõ ïîð, ïîêà íå áóäåò ïî-
ëó÷åí ìàêñèìóì P(χ). Îòìåòèì, ÷òî ðåàëèçóå-
ìàÿ îïòèìèçàöèÿ ÿâëÿåòñÿ óñëîâíîé, ïîñêîëüêó
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
7
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ISSN 2225-5818
çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ xik îãðàíè÷åíû ðàçìåðàìè
îñíîâàíèÿ ïëàòû.
Äëÿ íàäåæíîãî óäåðæàíèÿ öåëåâîé ôóíêöèè
â çàäàííûõ ãðàíèöàõ ÷èñëî ñãåíåðèðîâàííûõ
êîìïëåêòîâ xik (è ñîîòâåòñòâóþùèõ çíà÷åíèé
Pk(χ)) äîëæíî áûòü äîñòàòî÷íî âåëèêî: 30—80.
Óêàçàíûé àëãîðèòì îáåñïå÷èâàåò íàõîæäåíèå
äëÿ ôóíêöèè P(χ) ãëîáàëüíîãî ìàêñèìóìà.
Ìåòîä ÎÀÏÏ ïðè ðàñ÷åòå êîîðäèíàò íîâîé
ðàáî÷åé òî÷êè xik+1 èñïîëüçóåò èíôîðìàöèþ íå
òîëüêî î çíà÷åíèÿõ ñàìîé öåëåâîé ôóíêöèè è
îãðàíè÷åíèé çíà÷åíèé xik, íî è èõ ïðîèçâîäíûõ
äî ÷åòâåðòîãî ïîðÿäêà âêëþ÷èòåëüíî, à òàêæå
ðàçëè÷íûå èòåðàöèîííûå ôîðìóëû â ïðîöåññå
îäíîìåðíîé îïòèìèçàöèè xik. Ñêîðîñòü ñõîäèìî-
ñòè àëãîðèòìà ìîæåò áûòü ñâåðõêâàäðàòè÷íîé è
îïðåäåëÿåòñÿ ïîðÿäêîì èñïîëüçóåìûõ äëÿ ðàñ-
÷åòîâ ïðîèçâîäíûõ.
 [1, 3] îñíîâíûì ìåòîäîì îïòèìèçàöèè ÿâ-
ëÿåòñÿ ÑÏÓÈÏ, â ñëó÷àå æå êîãäà ïðîöåññ «ðàñ-
õîäèòñÿ», ïðîãðàììà ïåðåõîäèò íà áîëåå ñëîæ-
íûé ìåòîä — ÎÀÏÏ èëè êîìáèíèðîâàííûå ìå-
òîäû [5].
Èìèòàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå ïðîöåññà îïòè-
ìèçàöèè êîíñòðóêöèé ÿ÷ååê è ìèêðîñáîðîê ñ ïî-
ìîùüþ ðàçðàáîòàííîãî êîìïëåêñà ïðîãðàìì ïî-
êàçàëî, ÷òî ïîêàçàòåëè íàäåæíîñòè óêàçàííûõ
êîíñòðóêöèé ìîãóò áûòü ñóùåñòâåííî ïîâûøåíû.
Ïðèâåäåì ðåçóëüòàòû êîìïëåêñíîé îïòèìèçà-
öèè íà ïðèìåðå ÿ÷åéêè, íà ïëàòå êîòîðîé óñòà-
íîâëåíû âîñåìü ìèêðîñõåì, à èõ âûâîäû ïðèïà-
ÿíû ê ïðîâîäíèêàì ïå÷àòíîãî ìîíòàæà. Ðàçìåðû
ïëàòû 160×100×2 ìì, êîðïóñà ÌÑ 26×13×4 ìì,
÷èñëî âûâîäîâ 40.
Íà ÿ÷åéêó äåéñòâóþò âèáðàöèè ñ ÷àñòîòîé
f = 50 Ãö è óäàðû ñ ïåðåãðóçêîé 3g. Îõëàæäàþòñÿ
ïëàòà è ÌÑ âîçäóõîì òåìïåðàòóðîé 30°Ñ.
Äëÿ òîïîëîãè÷åñêîé îïòèìèçàöèè ðàçðàáî-
òàíà ïðîãðàììà OptPlat8, à ðåçóëüòàòû åå èñ-
ïîëüçîâàíèÿ ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 2. Ðåçóëüòàòû
êîìïüþòåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ äëÿ ðàçëè÷íûõ
ÿ÷ååê è ìèêðîñáîðîê ïîêàçàëè, ÷òî â ðåçóëüòàòå
òîïîëîãè÷åñêîé îïòèìèçàöèè âûíîñëèâîñòü âû-
âîäîâ ÝÐÝ è èõ ïàÿíûõ ñîåäèíåíèé ìîæåò áûòü
ïîâûøåíà íà 45—50% ïî ñðàâíåíèþ ñ ïåðâîíà-
÷àëüíîé ïðîèçâîëüíîé êîìïîíîâêîé. Òåïëîâóþ
íàäåæíîñòü ñòðóêòóðíî-êîíñòðóêòèâíûõ ìîäó-
ëåé ÐÒÓ â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ìîæíî ïîâû-
ñèòü êàê ìèíèìóì íà 20—25%.
Âûâîäû
Òàêèì îáðàçîì, èñïîëüçîâàíèå ïðè ïðîåêòè-
ðîâàíèè ðàäèîòåõíè÷åñêèõ óñòðîéñòâ ïðåäëî-
æåííîãî ìåòîäà îïòèìèçàöèè êîìïëåêñíîãî ïî-
êàçàòåëÿ íàäåæíîñòè, ó÷èòûâàþùåãî âëèÿíèå
ìåõàíè÷åñêèõ è òåïëîâûõ âîçäåéñòâèé, ïîçâîëÿ-
åò ñóùåñòâåííî ïîâûñèòü íàäåæíîñòü óñòðîéñòâ
ïóòåì ïîèñêà îïòèìàëüíîé òîïîëîãèè ÿ÷ååê (ðà-
öèîíàëüíûì ðàçìåùåíèåì ýëåêòðîðàäèîýëåìåí-
òîâ). Îïòèìèçàöèÿ êîíñòðóêöèè ïî ïðåäëîæåí-
íîìó êîìïëåêñíîìó êðèòåðèþ íàèáîëåå ýôôåê-
òèâíà äëÿ ðàäèîòåõíè÷åñêèõ óñòðîéñòâ ñ ìàêñè-
ìàëüíûì òåõíè÷åñêèì ðåñóðñîì, à ôàêòîðàìè,
îïðåäåëÿþùèìè ïîêàçàòåëè íàäåæíîñòè, ÿâëÿ-
þòñÿ âèáðàöèîííûå è óäàðíûå íàãðóçêè, â îñî-
áåííîñòè äëÿ ïåðèîäà ýêñïëóàòàöèè Òð ≤ 3⋅104 ÷.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Óâàðîâ Á.Ì., dzíüêîâñüêèé Þ.Ô. Ïðîåêòóâàííÿ òà
îïòèì³çàö³ÿ ìåõàíîñòiéêèõ êîíñòðóêö³é ðàä³îåëåêòðîííèõ
çàñîá³â ç ³ìîâ³ðí³ñíèìè õàðàêòåðèñòèêàìè.— Êè¿â:
Êîðí³é÷óê, 2011.
2. ÄÑÒÓ 2992-96. Âèðîáè åëåêòðîííî¿ òåõí³êè. Ìåòîäè
ðîçðàõóíêó íàä³éíîñò³.
3. Óâàðîâ Á.Ì., dzíüêîâñüêèé Þ.Ô. Îïòèì³çàö³ÿ òåïëî-
âèõ ðåæèì³â òà íàä³éíîñò³ êîíñòðóêö³é ðàä³îåëåêòðîííèõ
çàñîá³â ç ³ìîâ³ðí³ñíèìè õàðàêòåðèñòèêàìè.— Êè¿â:
Êîðí³é÷óê, 2011.
4. Ïðûòêîâ Ñ.Ô., Ãîðáà÷åâà Â.Ì., Ìàðòûíîâà
Ì.Í., Ïåòðîâ Ã.À. Íàäåæíîñòü ýëåêòðîðàäèîèçäåëèé:
Ñïðàâî÷íèê.— Ìîñêâà: ÌÎ ÐÔ è ÍÈÈ «Ýëåêòðîíñòàíäàðò»,
2004 — 620 c. (Rus)
5. Ïåòðåíêî À.È., Ëàäîãóáåö Â.Â., ×êàëîâ Â.Â.
Îïòèìàëüíîå ñõåìîòåõíè÷åñêîå ïðîåêòèðîâàíèå â ìàøè-
íîñòðîåíèè.— Êèåâ: ÓÌÊ ÂÎ, 1989.
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ ðóêîïèñè
â ðåäàêöèþ 29.10 2015 ã.
Ðèñ. 2. Òîïîëîãè÷åñêàÿ îïòèìèçàöèÿ ÿ÷åéêè (1—8 — íîìåðà êîðïóñîâ ÌÑ):
à — èñõîäíàÿ òîïîëîãèÿ ÿ÷åéêè; á — òîïîëîãèÿ ïîñëå îïòèìèçàöèè
à) á)
1 432
5 876
1
4
3
2
5
87
6
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
8
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ISSN 2225-5818
Á. Ì. ÓÂÀÐÎÂ, Þ. Ô. DzÍÜÊÎÂÑÜÊÈÉ
Óêðà¿íà, ÍÒÓÓ «Êè¿âñüêèé ïîë³òåõí³÷íèé ³íñòèòóò»
E-mail: kyivbmu@ukr.net
ÎÏÒÈ̲ÇÀÖ²ß ÊÎÌÏËÅÊÑÍÎÃÎ ÏÎÊÀÇÍÈÊÀ ÍÀIJÉÍÎÑÒ²
ÐÀIJÎÒÅÕͲ×ÍÈÕ ÏÐÈÑÒÐÎЇÂ ØËßÕÎÌ Ç̲ÍÈ ЇÕ ÒÎÏÎËÎòЇ
Ðîçãëÿíóòî ïðîáëåìè âèçíà÷åííÿ ïàðàìåòð³â íàä³éíîñò³ êîíñòðóêö³é ðàä³îòåõí³÷íèõ ïðèñòðî¿â â óìî-
âàõ âïëèâó ìåõàí³÷íèõ ³ òåðì³÷íèõ (çîâí³øí³õ ³ âíóòð³øí³õ) ÷èííèê³â, çàïðîïîíîâàíî ìåòîäè ðîçðàõóí-
êó öèõ ïàðàìåòð³â äëÿ áëîê³â, êîì³ðîê, ì³êðîñêëàäàíü. Çàïðîïîíîâàíî ìåòîäè äîñÿãíåííÿ ìàêñèìàëüíèõ
çíà÷åíü ïîêàçíèê³â íàä³éíîñò³ çà äîïîìîãîþ òîïîëîã³÷íî¿ îïòèì³çàö³¿ êîíñòðóêö³¿.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ðàä³îòåõí³÷íèé ïðèñòð³é, ìåõàí³÷í³ ä³¿, òåïëîâèé ðåæèì, ïàðàìåòðè÷íà îïòèì³çàö³ÿ,
íàä³éí³ñòü, êîìï'þòåðí³ ïðîãðàìè
B. M. UVAROV, Yu. F. ZIN'KOVS'KII
Ukraine, Kiev, NTUU «Kiev Polytechnic Institute»
E-mail: kyivbmu@ukr.net
OPTIMIZATION OF COMPLEX RELIABILITY INDICATOR OF WIRELESS
DEVICES BY CHANGING THEIR TOPOLOGY
The authors consider problems of determination of reliability parameters for designs of radio engineering
devices (RED) under the influence of mechanical and thermal (external and internal) factors. Mechanical
factors (linear acceleration, vibration, impact) cause mechanical effect on the outputs of elements of electronic
structure (EES) and soldered connections, which can result in decrease of reliability. External thermal effects
and internal heat release in the elements of the electronic structure of radioelectronic devices raises the
temperature of these elements, thereby reducing the reliability not only of the elements, but of the device as a
whole. The paper presents the methods for determination of versatility indicators of reliability depending on
mechanical and thermal effects on REDs. Optimization of configuration of the cell (topology) using computer
programs allows reducing mechanical and thermal effect on the outputs of EESs and to obtain maximum
parameters of reliability of a design. The optimum topology of a cell obtained by such program is illustrated.
As a result of optimization, reliability of cells has increased.
Keywords: wireless devices, mechanical stress, thermal regime, parametric optimization, reliability, software.
DOI: 10.15222/TKEA2015.5-6.03
UDC 621.396.67.095
REFERENCES
1. Uvarov B.M., Zin'kovs'kyi Yu.F. Proektuvannya ta
optimizatsiya mekhanostiikikh konstruktsii radioelektronnikh
zasobiv z imovirnisnimi kharakteristikami. Kiev, Korniichuk,
2011, 248 p. (Ukr)
2. DSTU 2992-96. Vyroby elektronnoi tekhniky. Metody
rozrakhunku nadiinosti [State Standard of Ukraine 2992-96.
Electronic product. Methods of reliability] (Ukr)
3. Uvarov B.M., Z³n'kovs'kyjj Ju.F. Optymizac³ja teplovykh
rezhym³v ta nad³jjnost³ konstrukc³jj rad³oelektronnykh
zasob³v z ³mov³rn³snymy kharakterystykamy [Optimization
of thermal conditions and reliability of electronic means of
stochastic characteristics]. Kiev, Korn³jjchuk, 2011, 201 p.
(Ukr)
4. Prytkov S.F., Gorbacheva V.M., Martynova M.N.,
Petrov G.A. Nadezhnost' elektroradioizdelijj: Spravochnik
[The reliability of electric articles: Handbook]. Moskow,
Elektronstandart, 2004, 620 p. (Rus)
5. Petrenko A.I., Ladogubec V.V., Chkalov V.V.
Optimal'noe skhemotekhnicheskoe proektirovanie v
mashinostroenii [Optimal schematic design in mechanical
engineering]. Kiev, UMK VO, 1989, 164 p. (Rus)
|