Системные критерии технического уровня и качества изделий (стр. 3 из 3)
При переходе с одного уровня компоновки на более высший уровень коэффициенты дезинтеграции объема (или массы) qV(m) показывают, во сколько раз увеличиваются суммарные объем (или масса) комплектующих изделий к следующей конкретной форме их компоновки, например при переходе от нулевого уровня – корпусированных микросхем к первому – функциональной ячейке имеем qV(m)=V(m)ФЯ/SV(m)ИС, при переходе от уровня ячейки к блоку qV(m)= V(m)б/SV(m)ФЯ и т.д., где V(m)ИС, V(m)ФЯ, V(m)б – соответственно объемы (или массы) микросхемы, ячейки, блока.
Как и в случае критерия плотности упаковки заметим, что коэффициенты дезинтеграции реально отражают качество конструкции, в частности ее компактность, но и они не могут быть использованы для сравнения конструктивов, если они относятся к разным поколениям, разным уровням конструктивной иерархии или ЭС различного назначения и принципа действия.
Анализ существующих наиболее типовых и компактных конструктивов различных поколений и различного назначения позволил получить средние значения их коэффициентов дезинтеграции объема и массы (табл. 1). там же приведены значения удельной массы конструктивов.
Показатель функционального разукрупнения конструкции представляет собой отношение количества элементов N в конструктиве к количеству выводов М из него, или ПФР=N/M. Например для цифровой бескорпусной МСБ, содержащей 12 бескорпусных ИС с 40 элементами в каждом кристалле (N=40*12=480 элементов) и 16 выходными площадками, имеем ПФР=480/16=30. Чем выше ПФР, тем ближе конструкция к конструктиву высокой интеграции, тем меньше монтажных соединений между ними, тем выше надежность и меньше масса и габариты. Наибольшее число функций и элементов монтажа "вбирают" в себя БИС¢ы и СБИС¢ы. Однако и у них есть предел степени интеграции, оговариваемый именно количеством допустимых выводов от активной площади кристалла к периферийным контактным площадкам.
Таблица 11.1.
| Вариант конструктива | qV | qm | Уд. массаконструкции,г/см3 | ||
| *КТЕ-ФЯ | Я-Б | КТЕ-ФЯ | Я-Б | ||
| Блок разъемной констру-кции из ФЯ на печатных платах с ИС в корпусах II типа (цифровой) | 10,2 | 1,8 | 4,7 | 0,5 | 0,5 |
| Блок книжной конструкции из ФЯ на печатных платах с ИС в корпусах IV типа (цифровой) | 6,4 | 1,8 | 3,2 | 1,3 | 0,52 |
| Блок книжной конструкции из ФЯ на бескорпусных МСБ (цифровой) при:- односторон. компоновке- двухсторон. компоновке | 115,6 | 1,91,9 | 7,74,8 | 3,03,0 | 1,071,2 |
| Субблок пенальной конструкции на корпусированных ИС (аналоговый) | 10,5 | - | 6,6 | - | 0,6 |
| Субблок пенальной конст-рукции на бескорпусных МСБ (аналоговый) | 17,4 | - | 11,5 | - | 1,6 |
| Модуль МСБ на микропо-лосковых МСБ при:- односторон. компоновке- двухсторон. компоновке | 6,75,6 | -- | 14,08,5 | -- | 0,920,97 |
| Субблок из бескорпусных МСБ с теплоотводом (силовой) | 9,4 | - | 1,5 | - | 1,3 |
*КТЕ – конструктивно-технологическая единица, для ЭС III поколения – это корпусированная ИС, для ЭС IV поколения – бескорпусная МСБ.
Наконец, величина перегрузки n действующих на конструкцию вибраций или ударов оценивается как отношение возникающего от их действия ускорения масс элементов конструкции к ускорению свободного падения, или n=a/g, где а – величина ускорения при вибрации (или ударе). Вибро- и ударопрочность конструкции определяются значениями величин допускаемых перегрузок при вибрациях и ударах, которые может выдержать конструкция без разрушения своих связей между элементами. Для того, чтобы эти свойства были обеспечены, необходимо, чтобы реально возникающие в тех или иных условиях эксплуатации перегрузки не превышали предельно допустимых для конкретной конструкции.
3. Выбор элементной базы и материалов конструкции ЭС
Выбор элементной базы и материалов конструкции ЭС производится по критерию предпочтения
, 
, (5)где n – число параметров компонента (материала);
ji – коэффициен значимости ("веса") i – го параметра, i=1,2…m;
аi – нормированный параметр компонента (материала).
Если рассматриваются по критерию предпочтения j вариантов для выбора из них предпочтительного, то значения критерия предпочтения для каждого варианта оценивается по формуле
, (i=1,2…m) (6),где аij– нормированный параметр I относительно одного из выбранных вариантов j (j=1,2…n) или значений параметра заданного ТЗ на проектирование.
Коэффициенты значимости определяются методом экспертных оценок по результатам небольшой статистической совокупности данных, полученных путем опроса q специалистов данного профиля конструирования конкретного класса РЭС. Известными способами обработки статистических данных (получения среднего значения
, q=1,2…kсреднеквадратичного 
, где jiq – значение ji данное q-ым специалистом) определяют среднее значение 
и среднеквадратичное sji, при этом те значения jiq, которые лежат за пределами ±sji, отбрасывают и снова определяют ji, которые и используют в дальнейших расчетах. Для нахождения нормированных значений параметров аij вначале составляют матрицу 
,где xij – справочные данные на i-параметр в j-ом варианте.
Поскольку с увеличением одних параметров качество изделия улучшается, а с увеличение других – ухудшается, то последние преобразуются в обратные величины и составляется матрица
,в которой для первых приняты yij=xij, а для вторых (ухудшающих качество) yij=1/xij.
При оценке сравнения вариантов по качеству можно остановиться на этой второй матрице и по формуле (6), заменив yij на aij, рассчитать Qj. Вариант, обладающий большим значением критерия качества будет предпочтительным. Можно также предложить вычисления, введя матрицу
,где
, yjmax – максимальное значение параметра i в матрице 
для j-ого варианта (столбца матрица). Чем ближе yij к yimax, тем ближе этот вариант к высокому качеству, разность же (числитель) будет меньше, будет меньше и Qij, следовательно, и само значение Q получится меньше. Поэтому предпочтительным вариантом надо считать тот, у которого величина Q будет минимальной. Пример 2 Пусть задано спроектировать ЭВМ, к которой предъявляются основные требования по минимально возможной массе m, высокому быстродействию и надежности. Для серий логических ИС главными паспортными параметрами являются: tз – время задержки сигнала, Uпх – напряжение помехи (уровень помехоустойчивости тем выше, чем больше это значение), Ро(Iо) – потребляемая мощность (ток), n – коэффициент разветвления по выходу (нагрузочная способность), масса корпуса m. В таблице 2 представлены исходные данные для выбора предпочтительного варианта из нескольких серий ИС, а также коэффициенты значимости параметров.Таблица 2
| Серия ИС | tз, нс | Uпх, В | Iо, mА | m, г |
| К155К153К531К555 | 1160…100520…35 | 0,40,30,50,5 | 11…50(1…3)10-3304 | 1,21,01,01 |
| ji | 0,35 | 0,2 | 0,1 | 0,35 |
Запишем матрицу
:
Далее составим матрицу
и 
: 
Рассчитаем показатели Q для этих вариантов:
Q1=0,35*0,55+0,2*0,2+0,1*1+0,35*0,2=0,4025;
Q2=0,35*0,95+0,2*0,4=0,4125; Q3=0,1*0,99=0,099;
Q4=0,35*0,85+0,1*0,999=0,3974.
Таким образом, третий вариант (серия К531) предпочтительнее.
Аналогичным образом можно выбирать материалы печатных плат, корпусов, рамок, а также типы ЭРЭ, если среди многих их характеристик выбрать наиболее влияющие на качество ЭС, например на жесткость и прочность несущих конструкций, надежность стабильность и точность ЭРЭ.