автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Разработка моделей, методик и средств комплексного анализа и обеспечения механических характеристик радиоэлектронных модулей

На правах рукописи

ЛОЗОВОЙ Игорь Александрович

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ, МЕТОДИК И СРЕДСТВ КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ

Специальность: 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы

и устройства телевидения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 * МАР 2013

005050513

Воронеж-2013

005050513

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Макаров Олег Юрьевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Хохлов Николай Степанович, Воронежский институт МВД РФ, профессор кафедры инфоком-муникационных систем и технологий

кандидат технических наук, доцент Андреков Игорь Константинович, ЗАО «ИРКОС», ведущий инженер (г. Москва)

Ведущая организация

ОАО «Концерн «Созвездие», г, Воронеж

Защита состоится 21 марта 2013 г. в 15 ^ часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д212.037.10 ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» по адресу: 394026, г. Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

Автореферат разослан «20» февраля 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

О.Ю. Макаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На сегодняшний день проведение анализа характеристик радиоэлектронных модулей (РМ) с учетом влияния механических воздействий осложняется разнообразием типов электронных компонентов и способами их установки, ростом интенсивности механических воздействий и их видов, многообразием технологических материалов.

Жесткие условия эксплуатации значительно влияют на работоспособность и надежность РМ. Причинами возникновения этих воздействий могут быть дорожные неровности, падения и удары, двигатели, в том числе и реактивные, вращающиеся разбалансированные массы, взрывы и многие другие. Отказы РМ, связанные с разрушением его диэлектрического основания, появлением микротрещин в паяных соединениях, отрывом электронного компонента, выявляются на завершающих этапах разработки изделия и приводят к длительным процессам оптимизации конструкции.

В настоящее время среди методов анализа механических характеристик радиоэлектронных средств (РЭС) наиболее распространенными являются математическое моделирование с использованием современных средств автоматизированного проектирования и инженерного анализа, а также проведение лабораторных испытаний. Проверка функциональности РЭС, её электрических и механических характеристик проводится на испытательных стендах. Однако существующие автоматизированные средства не предназначены для детального анализа механических характеристик такой структурной единицы РЭС, как радиоэлектронный модуль: отсутствует возможность моделирования процессов нарушения контактов плата-компонент, в то время как нарушение целостности паяного соединения является основной причиной отказа РМ при механических воздействиях. В свою очередь разработчики должны стремиться к уменьшению количества натурных испытаний, в виду их высокой стоимости и увеличения времени проектирования в результате неудачных испытаний.

Учитывая вышесказанное, целесообразна разработка методики комплексного анализа механических характеристик радиоэлектронных модулей с использованием синтеза возможностей современных инструментов автоматизированного проектирования и инженерного анализа, аналитических методов и методов лабораторных испытаний, которые позволят определить основные механические свойства РМ с учетом такой их структурной части, как паяные соединения. Полученные данные позволят сократить количество промежуточных вариантов конструкции, уменьшить время проектирования и себестоимость изделия, увеличить надежность.

Актуальность темы диссертации определяется необходимостью разработки соответствующих математических моделей и алгоритмов, методик, структурной схемы лабораторного испытательного стенда, методов испытания паяного соединения, моделей сложных электронных компонентов для эффективного механического проектирования РМ. Разработанные методики и средства позволят повысить эффективность проектирования РМ в отношении механической надежности с учетом множества конструкторско-технологических крите-

риев и ограничений, что обеспечит повышение качества и скорости производства опытного образца РМ.

Работа выполнена в рамках одного из основных научных направлений ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» «Перспективные радиоэлектронные и лазерные устройства и системы передачи, приема, обработки и защиты информации» и ГБ НИР 2010.17 «Методы исследования и повышения надежности и качества при проектировании радиоэлектронных устройств и систем».

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка методик, математических моделей и алгоритмов, конструкции лабораторного испытательного стенда для обеспечения эффективного механического проектирования современных радиоэлектронных модулей. Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:

исследовать особенности конструкций радиоэлектронных модулей, способов установки в блоки радиоэлектронных средств, выявить граничные условия, необходимые при моделировании механических характеристик изделий;

провести анализ механических воздействий на конструкции радиоэлектронных модулей, их основные параметры и характеристики, исследовать математические модели механических сил, действующие на радиоэлектронные модули;

предложить методику анализа конструкций радиоэлектронных модулей при механических воздействиях на основе аналитических выражений, позволяющих получить данные об основных механических параметрах изделий на этапе эскизного проекта;

сформировать методику комплексного анализа радиоэлектронных модулей при механических воздействиях на основе современных инструментов автоматизированного проектирования и инженерного анализа;

разработать методику и автоматизированные средства для формирования справочной базы данных механических параметров электронных компонентов, материалов конструкций и паяных соединений радиоэлектронных модулей;

разработать рекомендации по выбору путей доработки и оптимизации конструкции радиоэлектронных модулей с учетом полученных результатов комплексного анализа механических характеристик модулей;

реализовать предложенные методики, модели и алгоритмы в опытно-конструкторской работе.

Методы исследования. При выполнении работы использованы основные положения и методы прикладной механики, вычислительной математики, математического моделирования, теория сопротивления материалов, элементы теории статистических вычислений.

Научная новизна результатов исследования. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной:

структурная схема процесса проведения комплексного анализа механических характеристик радиоэлектронных модулей, состав соответствующих задач

и процедур, отличающаяся возможностью выбора методов решения поставленной задачи с учетом прочностных и усталостных характеристик паяного соединения;

структура и состав комплекса моделей, отличающиеся наличием математических моделей анализа прочностных характеристик паяных соединений, модели прогнозирования жизненной усталости паяных соединений при циклических механических и температурных воздействиях;

методика анализа и обеспечения механических характеристик, отличающаяся возможностью проведения комплексного анализа радиоэлектронных модулей на ранних этапах проектирования с учетом надежности и механической прочности паяных соединений и обеспечения требуемых параметров механической устойчивости согласно техническому заданию;

методика получения предельных значений механической деформации диэлектрического основания в зоне установленного электронного компонента, предельных перегрузок, количества критических термоциклов, отличающаяся возможностью определения порога работоспособности паяного соединения.

Практическая значимость работы. Использование разработанных методов и средств позволяет повысить эффективность моделирования РМ на механические воздействия, позволяет уменьшить количество итераций для обеспечения необходимого показателя надежности разрабатываемых изделий, сократить сроки НИОКР с соблюдением требований нормативной документации по механическим характеристикам. В результате чего происходит снижение сроков выхода изделий на рынок при соответствующих показателях надежности и качества.

Внедренне результатов работы. Основные теоретические и практические результаты работы в виде методик комплексного анализа механических характеристик РМ внедрены на предприятии ЗАО «ИРКОС» (г. Москва), что позволило на этапе разработки конструкторской и технологической документации оптимизировать конструкции РМ, сократив при этом затраты на изготовление выпускаемой продукции при требуемом уровне качества, за счет уменьшения количества доработок в изделии после выпуска опытного образца. Также результаты работы внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» по дисциплине «Автоматизированные системы диагностики, контроля и испытаний радиоэлектронных средств» образовательной программы подготовки бакалавров по направлению 211000.62 и магистров по направлению 211000.68 "Конструирование и технология электронных средств" и специальности 210201 «Проектирование и технология радиоэлектронных средств».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах: Международной конференции «Системные проблемы надежности, качества информационных и электронных технологий» (Сочи, 20092011); Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых «Со-

з

временные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, 2010-2012); Всероссийском конкурсе научно-исследовательских работ магистров, аспирантов и молодых ученых в области стратегического партнерства вузов и предприятий радиоэлектронного комплекса в рамках VIII - X Всероссийских научно-практических конференций «Планирование и обеспечение подготовки кадров для промыш-ленно-экономического комплекса региона» (Санкт-Петербург, 2009-2011); XI Международной конференции «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта» CAD/CAM/PDM (Москва, 2010); Международном симпозиуме «Надежность и качество», (Пенза, 2011-2012); XVIII Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация и связь» (Воронеж, 2012); ежегодных научно-технических конференциях ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» и научно-методических семинарах кафедры конструирования и производства радиоаппаратуры (20092012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 научных работ, в том числе 8 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 2 учебных пособия.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: поиск и анализ современных САПР[1, 11, 12,] обзор моделей и методов анализа механических характеристик [4, 11, 13, 16, 17]; методы построения ЗЭ-моделей электронных компонентов и их анализ на механические воздействия [2, 12]; методика и структура испытательного комплекса [19], методика комплексного анализа механических характеристик РМ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 88 наименований, и 2 приложений. Основная часть работы изложена на 156 страницах, содержит 45 рисунков и 12 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, дана ее краткая характеристика, сформулированы цель и задачи исследования, изложены основные научные положения и результаты, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ задач проектирования конструкций РМ с учётом механических воздействий, современных методов и подходов, существующих САПР и средств инженерного анализа, применяемых в моделировании механических процессов в конструкциях РЭС; рассмотрены механические воздействия, которым РМ могут подвергаться в процессе эксплуатации; изучено влияние механических характеристик РМ на показатели надежности; изучены конструктивно-технологические особенности паяных соединений, причины и механизмы их разрушений.

Исследование процесса проектирования РЭС с применением компьютерного моделирования механических процессов и существующих универсальных и специализированных средств моделирования, показали отсутствие в настоящее время необходимого методического обеспечения и средств предварительной диагностики паяных соединений, позволяющих конструктору РЭС проводить исследование и принимать решение об обеспечении стойкости отдельных радиоэлектронных модулей к комплексным механическим воздействиям и о повышении показателей надежности разрабатываемой аппаратуры. Как показывает практика, в подавляющем большинстве случаев моделирование механических характеристик РМ не проводится, конструкторы ограничиваются моделированием блоков.

Выход из сложившейся ситуации можно найти в разработке методик комплексного анализа механических характеристик радиоэлектронных модулей с использованием синтеза современных инструментов автоматизированного проектирования и инженерного анализа, аналитических методов и методов лабораторных испытаний, которые позволят определить основные механические свойства РМ с учетом такой структурной части, как паяное соединение. Полученные данные позволят сократить количество промежуточных вариантов конструкции, уменьшить время проектирования и себестоимость изделия, увеличить надежность изделия.

На основе проведенного анализа, составлена структурная схема (рис.1) процесса комплексного анализа механических характеристик РМ, позволяющего выполнять анализ механической устойчивости РМ с учетом надежности паяных соединений, предлагается выбор метода анализа в зависимости от предъявляемых требований к точности расчетов.

В качестве средств инженерного анализа выбрана система Рго|Егщ'теег, которая имеет эффективную систему информационной поддержки процессов жизненного цикла изделий (ИПИ-технологии). В настоящее время данная САПР находит широкое применение на предприятиях радиоэлектронной отрасли.

Во второй главе рассмотрены математические модели механических сил, действующие на радиоэлектронные модули; сформулирована математическая постановка задач моделирования механических характеристик конструкций РМ; приведены математические модели для анализа механических характеристик паяного соединения; приведены общие модели усталостной долговечности.

Решение рассмотренных задач моделирования основывается на анализе механических полей в конструкциях РМ. Соответствующие краевые задачи записываются в виде системы дифференциальных уравнений с частными производными второго порядка и соответствующих начальных и граничных условий. В решении широко используются уравнения Лапласа, Пуассона, волновое уравнение, уравнение Рэлея - Ритца. Решение задач возможно аналитическими и численными методами. При этом следует отметить, что последние более уни-

версальны, позволяют решать более широкий класс задач моделирования и реализованы в качестве инструментальных средств во многих современных САПР, в частности в Рго|Егщтеег.

Рис.1. Структурная схема процесса комплексного анализа механических характеристик РМ Для проведения комплексного анализа механических характеристик РМ разработана структурная схема необходимого математического обеспечения, представленная на рис. 2.

Проектирование современных радиоэлектронных модулей должно быть направлено на решение задач оптимизации. Одна из таких задач оптимизации механических характеристик РМ сводится к базовому виду (1), процесс сводится к нахождению минимального значения амплитуды собственных колебаний РМ. Однако необходимо учитывать, что такие задачи проектирования, как оп-

тимальное размещение компонентов, масса, габариты являются приоритетными.

Рис. 2. Структура комплекса математических моделей Значения целевой функции определяются из дифференциального уравнения вынужденных колебаний (3), описывающего механические колебания пластины при воздействии внешней силы

extr £ (X, S), (1)

где 4 (X, 5) - целевая функция амплитуды собственных колебаний РМ

$ (X, 5)—»min, (2)

Х- координаты точек крепления, 5 - толщина печатной платы.

у5

и ¡а -с; -

где

DÄ4-jü)2f-/C*.y) = 0 (3)

Параметрические ограничения на область исследований х, ф хзі+Д ;

У, Ф Узі+Д ; (5)

0<х<а

О <у <Ь (6)

где X;, у, — координаты точки крепления; Хэ], уэ; - координаты компонента печатной платы (ЭРЭ, печатный проводник и т.п.); Д — допуск (уступка); а — длина ПП; Ь - ширина ПП.

Таким образом, ограничения на область исследования

Ох= {Х| х( ф х^+Д; у, ф уч+Д; 0 < х < а; 0 < у < Ь }, (7)

05={б|б,<б(ш)<б2}. (8)

Пределы §г минимальная толщина ПП, 62 - максимальная толщина ПП, определяются при проектировании печатной платы и зависят от многих параметров, а именно: количество слоев ПП, электрические и электромагнитные свойства материалов, стоимость, технологические и конструкционные ограничения и т.д.

8(\у) = к\у+ 5, (9)

5(\у) - линейная функция, определяющая толщину печатной платы; XV - целое число из ряда 0, 1, 2, З...П, определяющее количество итераций; к - коэффициент дискретизации, к < 1, чем меньше значение к, тем меньше шаг дискретизации.

При выполнении оптимизации и проектирования РМ необходимо выполнение следующего ограничения

/р> 2/э (10)

где/р - собственная частота колебаний РМ; /э — максимальное значение частоты вибраций при эксплуатации изделия. Однако при /э свыше 500 Гц подобная частотная отстройка является нецелесообразной, в данных случаях наиболее эффективно применение полимерных демпферов, которые значительно снижают амплитуду резонансных колебаний.

Помимо определения минимума целевой функции (2), которая применяется в случае крепления РМ в отверстиях, для обеспечения требуемых механических характеристик необходимо проводить анализ результатов решений дифференциального уравнения (3) при переборе граничных условий на краях ПП, а именно: жесткое защемление, свободное опирание или исключение какого-либо закрепления.

При формировании рекомендации по выбору путей доработки и оптимизации конструкции РМ с точки зрения обеспечения механических характеристик необходимо иметь данные о паяных соединениях: применяемые материалы, покрытие контактных площадок.

Модель паяного соединения включает непосредственно механические характеристики и прогностические модели, позволяющие оценить механическую прочность ПС по истечении определенного времени, так как к одним из самых главных причин разрушения паяного соединения относится фактор старения оловянно-свинцовых припоев. Скорость старения припоев увеличивается при термоциклировании в результате усиленной релаксации напряжений, эта величина характеризуется энергией вязко-пластической деформации. Эту

энергию можно представить как функцию, зависящую от времени (11), данная зависимость построена на основе математической модели, в которой отсутствовала возможность контроля энергии диссипации в любой момент времени.

Ч^СрВ^], (И)

ц, £ с |-К1.рАаГе(с)| ^^

где А- эффективная минимальная площадь паяного соединения, воспринимающая нагрузку; С- показатель усталостной пластичности; Ь- высота паяного соединения для соединений с выводами Ь = 1/2 толщины трафарета для паяльной пасты; Ко- "диагональная" изгибная жесткость свободного неспаянного вывода компонента; - половина максимального расстояние между паяными соединениями компонента, измеренное между центрами контактных площадок; Те- эквивалентная амплитуда циклических колебаний температуры, вызывающая диссипацию энергии в компоненте

е Да '

Т50>-отклонение температуры подложки (в области компонента) от начального значения;

Т$=ус+^, (14)

где у - скорость изменения температуры; ц - ускорение изменения температуры;

Да- абсолютная разность коэффициентов теплового расширения компонента и подложки, несовпадение КТР

Д а — ас — а3, (15)

ТсШ ,Т5(0 - рабочая температура компонента и подложки.

С помощью данных моделей можно отследить энергию вязко-пластической деформации и тем самым произвести выбор материала, при использовании которого количество циклов безотказной работы будет максимальным с учетом условий эксплуатации изделия.

Также произведен и обоснован выбор всех математических моделей согласно структурной схеме математического обеспечения.

В третьей главе согласно предложенной структурной схеме проведения анализа механических характеристик РМ и сформированного комплекса математических моделей разработаны методики выполнения данного анализа; сформированы основные положения данной методики; разработана структура автоматизированной системы реализации данной методики, позволяющей проводить испытания РМ и отдельные электронные компоненты на воздействие механических нагрузок.

На рисунке 3 изображена структурная схема методики комплексного анализа механических характеристик РМ, учитывающая предельные значения вибраций, ударов, статических нагрузок различных электронных компонентов, определяемых тестированием на автоматизированной установке. Разработанная методика дает возможность проводить анализ на ранних этапах проектирования

9

РЭС, позволяет с необходимой точностью оценить возникающие механические напряжения в элементах конструкции изделия, собственные частоты колебания и надежность паяного соединения.

Рис. 3. Структурная схема методики комплексного анализа механических характеристик РМ

Выбор метода анализа сводится к возможности применить математические модели, описывающие "классические" способы крепления типа жесткого защемления, свободного опирания или незакрепленного края пластины. В случае невозможности применения таких моделей предварительный анализ сво-

дится к использованию программных инструментов, основанных на методах конечных элементов. Методика основана на применении системы Рго|Ег^пеег.

Аналитическое решение поставленной задачи сводится к определению собственных частот колебаний (СЧК) радиоэлектронного модуля, максимальных отклонений от положения равновесия, влияния удара.

После проведения аналитического расчета механических характеристик конструктор должен решить достаточно ли полученных данных для последующих действий. В случае, когда данных недостаточно или когда особенности конструкции изделия не позволяют применить аналитические методы анализа, применяются современные инструменты инженерного анализа на основе МКЭ.

По предлагаемой методике предполагается проводить автоматизированный анализ прочности компонентов радиоэлектронных модулей на статический прогиб, удар и вибрацию. Результаты, полученные при испытаниях, статистически обрабатываются и поступают в соответствующую базу данных. При этом на предприятии будет существовать и регулярно пополняться база данных.

Использование базы данных, полученной на основе комплекса испытаний, обуславливается невозможностью моделирования процессов нарушения контактов плата-компонент, а их математическое описание затрудняется сложностью самой структуры. Для каждого типа компонента проводятся масштабные испытания, которые дадут в качестве результатов максимальную допустимую глубину прогиба платы, количество термоциклов и т.д., при которых произойдет нарушение контакта. Для реализации испытания электронных компонентов на прочность паяных соединений при действии вибраций и статических нагрузок предложена автоматизированная установка, структурная схема которой представлена на рисунке 4.

испытаний РМ и ЭРЭ

Условно установку можно разделить на три большие части: персональный компьютер со специализированным программным обеспечением (ПО), испытательный стенд, помещенный в камеру тепла и холода, снабженный датчиками и интерфейсные узлы.

Вибростенд 11 обеспечивает заданное механическое воздействие на тестовую плату с припаянным образцом 12. Параметры вибрационного воздействия контролируются вибродатчиком 6. Для контроля механических колебаний испытуемого компонента предусмотрены лазерные датчики 13, обеспечивающие фиксацию продольных и сдвиговых колебаний образца. Сигналы датчиков поступают в интерферометр 9 и с помощью контроллера 8 подаются в анализатор спектра 7. Вся информация поступает в персональный компьютер и фиксируется в программе. Выводы тестируемого компонента должны быть соединены в последовательную цепь. Для контроля целостности паяных соединений служит соответствующий измеритель 10, который передает данные в управляющий компьютер. Как только сопротивление цепи значительно возрастает, даже в течение короткого промежутка времени (что эквивалентно отказу), тестирование прерывается.

Параметры механических воздействий задаются в ПО на персональном компьютере и через управляющий контроллер 3 и усилитель мощности 5 подаются на специализированные приводы стенда. При этом возможно изменять частоту и амплитуду.

Результаты испытаний статистически обрабатываются с помощью вычислителя 2- отдельного модуля ПО компьютера. На основании этих данных формируется база данных предельных параметров вибраций и деформаций, которые выдерживает тестируемый компонент при заданных количествах термоциклов.

Такой подход к анализу механических характеристик обеспечивает

- возможность исключить значительное количество доработок в изделии, касательно механической надежности;

- возможность прогнозирования усталостных характеристик ПС;

- принятие правильных решений относительно выбора технологических материалов, имеющих определенные механические свойства при различных режимах эксплуатации.

Четвертая глава посвящена практической реализации разработанных методик, отработке проведения структурных и динамических анализов в системе Рго|Еп§теег МесИашса и практической отработке методики получения справочной БД прочности ПС.

Отработка методик, моделей и автоматизированной системы проводилась на предприятии ЗАО «ИРКОС», в качестве опытного образца взят модуль арбитра удаленного двухканального блока (УУА2). Модуль УУА2 предназначен для обеспечения питания и управления устройств в удаленных блоках, коммутации и усиления сигналов ПЧ, обеспечения модулей преобразования сигналов сигналом опорной частоты. Модель данного модуля представлена на рисунке 5.

В ходе проведения моделирования механических характеристик РМ были получены данные о собственных частотах колебания конструкции, максимальные деформации при различных воздействиях, максимальные линейные ускорения и механические напряжения. Информация отражена в таблице 1.

Рис.5. Модель исследуемого РМ

Исходя из полученных результатов можно сделать следующие выводы:

- первая СЧК не удовлетворяет условию (11), т.к. аппаратура, в состав которой входит исследуемый модуль, подвергается воздействию механической вибрации с частотой до 80 Гц, соответственно первая СЧК должна быть более 160 Гц;

- количество термоциклов с нагрузкой не удовлетворяют требованиям срока службы (3 года), согласно документации количество термоциклов при ускоренных испытаниях, соответствующих одному году эксплуатации изделия, в реальных условиях составляет 750. т.е. за три года должна составлять 2250.

Была произведена оптимизация конструкции, направленная на увеличение жесткости ПП - введения в конструкцию блока прочных направляющих. Результаты после проведения повторного анализа приведены в таблице 2.

Таблица 1

Основные результаты исследований

СЧК, Гц Максимальное значение линейного ускорения, § Максимальная деформация, мм Кол-во термоциклов Кол-во термоциклов с нагрузкой

1 II 111

127 334 436 14 1,44 2700 1300

Таблица 2 Результаты анализа после проведения оптимизации

СЧК, Гц Максимальное значение линейного ускорения, § Максимальная деформация, мм Кол-во термоциклов Кол-во термоциклов с нагрузкой

I II III

481 595 - 11 0,34 2700 2480

Как видно из результатов, оптимизированный модуль полностью удовлетворяет требованиям механической надежности.

Таким образом, с помощью разработанной методики и соответствующего математического обеспечения была решена одна из задач механического проектирования такой структурной единицы РЭС, как радиоэлектронный модуль. Даны рекомендации по выбору припоя и оптимизации конструкции, проведена оценка надежности паяного соединения.

В заключении приводятся основные результаты работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В заключении представлены основные результаты диссертационной работы.

1. Исследованы основные методы анализа механических характеристик радиоэлектронных модулей, рассмотрены достоинства и недостатки существующих методов и средств, их эффективность для использования в конкретных условиях.

2. Проведен анализ конструкций радиоэлектронных модулей, способов установки их в блоки РЭС, определены начальные и граничные условия, необходимые для проведения моделирования механических характеристик.

3. Проведен анализ механических воздействий на конструкции радиоэлектронных модулей, их основные параметры и характеристики, составлен комплекс математических моделей, описывающих данные воздействия.

4. Предложена структурная схема процесса проведения комплексного анализа механических характеристик радиоэлектронных модулей, состав соответствующих задач и процедур; структура и состав комплекса моделей, отличающиеся наличием математических моделей анализа прочности паяного соединения, прогнозирования жизненной усталости при циклических механических и температурных воздействиях.

5. Разработана методика моделирования основных механических характеристик радиоэлектронного модуля на основе комплекса аналитических выражений, дающая возможность провести анализ собственных частот колебаний конструкции, определить значения максимальных деформаций и механических напряжений.

6. Разработан метод анализа радиоэлектронных модулей на основе современных инструментов автоматизированного проектирования и инженерного анализа, дающий возможность проведения комплексного анализа РМ при механических воздействиях, определения надежности паяного соединения, разрабатываемого изделия на этапах разработки конструкторской документации, с учетом воздействия возможных эксплуатационных нагрузок.

7. Составлена методика формирования справочной базы данных механических характеристик паяных соединений электронных компонентов в различных типах корпусов, включающих максимальные значения деформации диэлектрического основания, предельные перегрузки, количество критических термоциклов, при которых наступает образование микротрещин в паяном соединении.

8. Разработана структура автоматизированной системы реализации методики ускоренных испытаний на надежность паяных соединений, позволяющей проводить испытания РМ и отдельных электронных компонентов на воздействие механических нагрузок, также данная система позволяет реализовать методики международных стандартов IPC-SM-785 и IEC-PAC 62137-3; разработаны конструкции моделей электронных компонентов в сложных типах корпусов для проведения комплекса испытаний, направленных на определение надежности паяного соединения.

9. На основе предложенных методов, моделей и алгоритмов проведены опытно-конструкторские работы, в ходе которых были выявлены преимущества разработанной методики и ее эффективность.

Результаты внедрены в проектные работы на предприятии ЗАО «ИРКОС» и в учебный процесс ФГБОУ ВПО «ВГТУ», их применение позволяет осуществлять конструкторский анализ радиоэлектронных модулей, повышает эффективность НИОКР, в результате чего повышается конкурентоспособность изделий при сокращении сроков выхода изделий на рынок.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Турецкий A.B. Средства автоматизированного проектирования и анализа механических и тепловых процессов конструкций РЭС/ И .А. Лозовой, A.B. Турецкий, О.Ю. Макаров, С.Ю. Сизов // Вестник Воронежского государственного технического университета. -2010. Тб. № 5. С.4-6

2. Лозовой И.А. Применение программного комплекса PRO| ENGINEER MECHAN1CA для моделирования механических воздействий на радиоэлектронные модули/ И.А. Лозовой, A.B. Турецкий, О.Ю. Макаров, С.Ю. Сизов, И.С. Бобылкин // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2010. Т6. № 6. С.34-36

3. Лозовой И.А. Анализ механических характеристик радиоэлектронных модулей в системе PRO|ENGINEER/ И.А. Лозовой, A.B. Турецкий, П.П. Чура-ков// Вестник Воронежского государственного технического университета. -2011.Т.7. №12.1. С. 123- 126.

4. Турецкий A.B. Процедуры инженерного анализа механических воздействий на РЭС в системе PRO|ENGINEER/ И.А. Лозовой, С.Ю. Сизов, A.B. Турецкий, В.А. Шуваев// Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2011. Т.7. №5. С. 26 - 27.

5. Лозовой И.А. Особенности процесса моделирования механических характеристик радиоэлектронных модулей в системе Pro|Engineer/ И.А. Лозовой, О.Ю. Макаров, A.B. Турецкий, О.В. Куделин// Радиотехника. - 2012. №2. С 410.

6. Турецкий A.B. Методы испытания паяных соединений поверхностно монтируемых компонентов на механические воздействия/ И.А. Лозовой, A.B. Турецкий, В .А. Шуваев// Радиотехника. - 2012. №8. С 76-80.

7. Турецкий A.B. Подсистема испытания паяных соединений электронных компонентов на механические воздействия/ И.А. Лозовой, A.B. Турецкий// Радиотехника. - 2012. №8. С 80-84.

8. Лозовой И.А. Методы испытания паяных соединений компонентов монтируемых в отверстия на механические воздействия/ И.А. Лозовой, A.B. Турецкий// Радиотехника. - 2012. №8. С 84-87.

Статьи и материалы конференций

9. Лозовой И.А. Методы и средства комплексного анализа механических и тепловых воздействий на радиоэлектронные модули// И.А. Лозовой// Планирование и обеспечение подготовки кадров для промышленно-экономического комплекса региона: материалы IX Всерос. науч. - практ. конф. СПб.- 2010. С 106-111.

10. Использование программного комплекса PRO|ENGINEER при анализе механических характеристик радиоэлектронных модулей/ И.А. Лозовой, A.B. Турецкий, С.Ю. Сизов, О.Ю. Макаров// Системные проблемы надёжности, качества, информационно - телекоммуникационных и электронных технологий в инновационных проектах: материалы Междунар. конф. — М.: Энергоатомиздат, 2010,4.2. С.177-182.

11. Турецкий A.B. Анализ возможностей средств автоматизированного проектирования механических и тепловых процессов конструкций РЭС/ И.А. Лозовой, A.B. Турецкий, О.Ю. Макаров, С.Ю. Сизов// Системные проблемы надёжности, качества, информационно - телекоммуникационных и электронных технологий в инновационных проектах: материалы Междунар. конф. - М.: Энергоатомиздат,2010. 4.2. С.203-212

12. Сизов С.Ю. Методы и средства комплексного анализа механических и тепловых характеристик конструкций радиоэлектронных модулей/ И.А. Лозовой, A.B. Турецкий, С.Ю. Сизов, О.Ю. Макаров// CAD/CAM/PDM - 2010: Труды 10-й междунар. конф.- М.: ИПУ РАН, 2010. № 1. С. 40-43

13. Лозовой И.А. Основы метода конечных элементов и его применение при анализе механических характеристик радиоэлектронных модулей/ И.А. Лозовой, A.B. Турецкий, С.Ю. Сизов, О.Ю. Макаров// Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2010. С. 168-171.

14. Лозовой И.А. Системы и средства проведения натурных испытаний на вибропрочность и виброустойчивость/ И .А. Лозовой, A.B. Турецкий, С.Ю. Си-

зов, О.Ю. Макаров// Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2010. С. 171-174.

15. Лозовой И.А. Моделирование разрушений паяных соединений/ И.А. Лозовой, A.B. Турецкий, С.Ю. Сизов, В.А. Шуваев, В.В. Бородин// Системные проблемы надёжности, качества, информационно - телекоммуникационных и электронных технологий в инновационных проектах: материалы Междунар. конф.-М.: Энергоатомиздат.2011. 4.2. С.132-137.

16. Лозовой И.А. Этапы моделирования механических характеристик конструкций РЭС в системе Pro| Engineer/ И.А. Лозовой, A.B. Турецкий, С.Ю. Сизов, В.А. Шуваев// Системные проблемы надёжности, качества, информационно - телекоммуникационных и электронных технологий в инновационных проектах: материалы Междунар. конф. - М.: Энергоатомиздат. 2011. 4.2. С. 137-140.

17. Турецкий A.B. Модели собственных колебаний элементов конструкций РЭС/ И.А. Лозовой, A.B. Турецкий, С.Ю. Сизов, В.А. Шуваев, A.B. Муратов// Современные проблемы радиоэлектроники: сб. науч. тр. — Красноярск: СФУ, 2011. С. 456-460.

18. Лозовой И.А. Разрушение паяных соединений и анализ причин возникновения разрушений/ И.А. Лозовой, A.B. Турецкий// Надежность и качество 2011: труды Междунар. симпозиума. - Пенза, 2011. С. 184-186.

19. Лозовой И.А. Повышение точности результатов испытаний на вибрацию и статические нагрузки радиоэлектронных модулей/ И.А. Лозовой, A.B. Турецкий, С.Ю. Сизов, О.Ю. Макаров// Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2011. С 134-137

20. Лозовой И.А. Методы тестирования надежности паяных соединений SMD/ И.А. Лозовой, A.B. Турецкий, В.А. Шуваев, О.Ю. Макаров// Современные проблемы радиоэлектроники: сб. науч. тр. - Красноярск: СФУ, 2012, С.

Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 80 экз. Заказ № 33 ■ ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» 394026 Воронеж, Московский просп., 14

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ЛОЗОВОЙ Игорь Александрович

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ, МЕТОДИК И СРЕДСТВ КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ

Специальность: 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы

и устройства телевидения

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук, профессор О.Ю. Макаров

ВОРОНЕЖ 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

1. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ Ц ПРОЦЕССА КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗА МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ИНСТРУМЕНТОВ

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1. Основные задачи и процедуры механического 11

проектирования конструкций радиоэлектронных модулей.

1.2 Задачи механического анализа конструкций радиоэлектронных 18 модулей

1.3 Методы и средства комплексного анализа механических 21 характеристик радиоэлектронных модулей на базе современных инструментов автоматизированного проектирования

1.4 Цель и задачи исследовани 28 2 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И МЕТОДЫ КОМПЛЕКСНОГО 32 МЕХАНИЧЕСКОГО АНАЛИЗА РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ

2.1 Основные воздействия на конструкции радиоэлектронных 32 модулей

2.2 Математические модели механических сил, действующие на 36 радиоэлектронные модули

2.3 Математическая постановка задач моделирования 43 механических характеристик конструкций радиоэлектронных модулей

2.4 Аналитический метод решений некоторых задач механических 52 колебаний конструкций

2.5 Метод конечных элементов для решений некоторых задач 59 механических колебаний конструкций

2.6 Разрушение паяного соединения и анализ причин 63 возникновения разрушений.

2.7 Усталостные характеристики паяных соединений 69 поверхностного монтажа и прогнозирование надежности

2.8 Оптимизация конструкций радиоэлектронных модулей 76

2.9 Основные выводы главы 79 3 МЕТОДИКА КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗА МЕХАНИЧЕСКИХ 80 ХАРАКТЕРИСТИК РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ

3.1 Аналитическое решение задачи анализа механических 82 характеристик радиоэлектронных модулей

3.1.1 Собственные частоты колебаний пластинчатых 82 конструкций

3.1.2 Расчет прочности печатных плат 90

3.2 Методы комплексного анализа механических характеристик 99 радиоэлектронных модулей на базе системы Pro|ENGINEER Mechanica

3.3 Рекомендации по тестированию электронных компонентов и 108 определению прочности паяных соединений

3.4 Основные выводы главы 116 4. РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗА 117 МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ

4.1 Проведение аналитических расчетов основных механических 118 характеристик модуля

4.2 Проведение анализа механических характеристик 122 радиоэлектронного модуля с использование современных средств автоматизированного проектирования

4.2.1 Модальный анализ 125

4.2.2 Динамический анализ ударного воздействия 126

4.2.3 Динамический временной анализ

129

4.3 Испытания паяных соединений. Формирование справочной 133 базы данных

4.4 Результаты внедрения методики комплексного анализа и 139 обеспечения механических характеристик радиоэлектронных модулей

4.5 Основные выводы главы 141 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 143 Список источников 145

ПРИЛОЖЕНИЕ А

154

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

156

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. На сегодняшний день проведение анализа характеристик радиоэлектронных модулей (РМ) с учетом влияния механических воздействий осложняется разнообразием типов электронных компонентов и способами их установки, ростом интенсивности механических воздействий и их видов, многообразием технологических материалов.

Жесткие условия эксплуатации значительно влияют на работоспособность и надежность РМ. Причинами возникновения этих воздействий могут быть дорожные неровности, падения и удары, двигатели, в том числе и реактивные, вращающиеся разбалансированные массы, взрывы и многие другие. Отказы РМ, связанные с разрушением его диэлектрического основания, появлением микротрещин в паяных соединениях, отрывом электронного компонента, выявляются на завершающих этапах разработки изделия и приводят к длительным процессам оптимизации конструкции.

В настоящее время среди методов анализа механических характеристик радиоэлектронных средств (РЭС) наиболее распространенными являются математическое моделирование с использованием современных средств автоматизированного проектирования и инженерного анализа, а также проведение лабораторных испытаний. Проверка функциональности РЭС, её электрических и механических характеристик проводится на испытательных стендах. Однако существующие автоматизированные средства не предназначены для детального анализа механических характеристик такой структурной единицы РЭС, как радиоэлектронный модуль: отсутствует возможность моделирования процессов нарушения контактов плата-компонент, в то время как нарушение целостности паяного соединения является основной причиной отказа РМ при механических воздействиях. В свою очередь разработчики должны стремиться к уменьшению количества натурных испытаний, в виду их высокой стоимости и увеличения времени проектирования в результате неудачных испытаний.

Учитывая вышесказанное, целесообразна разработка методики комплексного

анализа механических характеристик радиоэлектронных модулей с использованием

5

синтеза возможностей современных инструментов автоматизированного проектирования и инженерного анализа, аналитических методов и методов лабораторных испытаний, которые позволят определить основные механические свойства РМ с учетом такой их структурной части, как паяные соединения. Полученные данные позволят сократить количество промежуточных вариантов конструкции, уменьшить время проектирования и себестоимость изделия, увеличить надежность.

Актуальность темы диссертации определяется необходимостью разработки соответствующих математических моделей и алгоритмов, методик, структурной схемы лабораторного испытательного стенда, методов испытания паяного соединения, моделей сложных электронных компонентов для эффективного механического проектирования РМ. Разработанные методики и средства позволят повысить эффективность проектирования РМ в отношении механической надежности с учетом множества конструкторско-технологических критериев и ограничений, что обеспечит повышение качества и скорости производства опытного образца РМ.

Работа выполнена в рамках одного из основных научных направлений ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» «Перспективные радиоэлектронные и лазерные устройства и системы передачи, приема, обработки и защиты информации» и ГБ НИР 2010.17 «Методы исследования и повышения надежности и качества при проектировании радиоэлектронных устройств и систем».

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка методик, математических моделей и алгоритмов, конструкции лабораторного испытательного стенда для обеспечения эффективного механического проектирования современных радиоэлектронных модулей. Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:

исследовать особенности конструкций радиоэлектронных модулей, способов установки в блоки радиоэлектронных средств, выявить граничные условия, необходимые при моделировании механических характеристик изделий;

провести анализ механических воздействий на конструкции радиоэлектронных модулей, их основные параметры и характеристики, исследовать математические модели механических сил, действующие на радиоэлектронные модули;

предложить методику анализа конструкций радиоэлектронных модулей при механических воздействиях на основе аналитических выражений, позволяющих получить данные об основных механических параметрах изделий на этапе эскизного проекта;

сформировать методику комплексного анализа радиоэлектронных модулей при механических воздействиях на основе современных инструментов автоматизированного проектирования и инженерного анализа;

разработать методику и автоматизированные средства для формирования справочной базы данных механических параметров электронных компонентов, материалов конструкций и паяных соединений радиоэлектронных модулей;

разработать рекомендации по выбору путей доработки и оптимизации конструкции радиоэлектронных модулей с учетом полученных результатов комплексного анализа механических характеристик модулей;

реализовать предложенные методики, модели и алгоритмы в опытно-конструкторской работе.

Методы исследования. При выполнении работы использованы основные положения и методы прикладной механики, вычислительной математики, математического моделирования, теория сопротивления материалов, элементы теории статистических вычислений.

Научная новизна результатов исследования. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной:

структурная схема процесса проведения комплексного анализа механических характеристик радиоэлектронных модулей, состав соответствующих задач и процедур, отличающаяся возможностью выбора методов решения поставленной задачи с учетом прочностных и усталостных характеристик паяного соединения;

структура и состав комплекса моделей, отличающиеся наличием

математических моделей анализа прочностных характеристик паяных соединений,

модели прогнозирования жизненной усталости паяных соединений при циклических

механических и температурных воздействиях;

методика анализа и обеспечения механических характеристик, отличающаяся

возможностью проведения комплексного анализа радиоэлектронных модулей на

ранних этапах проектирования с учетом надежности и механической прочности

паяных соединений и обеспечения требуемых параметров механической

устойчивости согласно техническому заданию;

методика получения предельных значений механической деформации

диэлектрического основания в зоне установленного электронного компонента,

предельных перегрузок, количества критических термоциклов, отличающаяся

возможностью определения порога работоспособности паяного соединения.

Практическая значимость работы. Использование разработанных методов

и средств позволяет повысить эффективность моделирования РМ на механические

воздействия, позволяет уменьшить количество итераций для обеспечения

необходимого показателя надежности разрабатываемых изделий, сократить сроки

НИОКР с соблюдением требований нормативной документации по механическим

характеристикам. В результате чего происходит снижение сроков выхода изделий на

рынок при соответствующих показателях надежности и качества.

Внедрение результатов работы. Основные теоретические и практические

результаты работы в виде методик комплексного анализа механических

характеристик РМ внедрены на предприятии ЗАО «ИРКОС» (г. Москва), что

позволило на этапе разработки конструкторской и технологической документации

оптимизировать конструкции РМ, сократив при этом затраты на изготовление

выпускаемой продукции при требуемом уровне качества, за счет уменьшения

количества доработок в изделии после выпуска опытного образца. Также результаты

работы внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный

технический университет» по дисциплине «Автоматизированные системы

диагностики, контроля и испытаний радиоэлектронных средств» образовательной

8

программы подготовки бакалавров по направлению 211000.62 и магистров по направлению 211000.68 "Конструирование и технология электронных средств" и специальности 210201 «Проектирование и технология радиоэлектронных средств».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах: Международной конференции «Системные проблемы надежности, качества информационных и электронных технологий» (Сочи, 2009-2011); Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых «Современные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, 2010-2012); Всероссийском конкурсе научно-исследовательских работ магистров, аспирантов и молодых ученых в области стратегического партнерства вузов и предприятий радиоэлектронного комплекса в рамках VIII - X Всероссийских научно-практических конференций «Планирование и обеспечение подготовки кадров для промышленно-экономического комплекса региона» (Санкт-Петербург, 2009-2011); XI Международной конференции «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта» CAD/CAM/PDM (Москва, 2010); Международном симпозиуме «Надежность и качество», (Пенза, 2011-2012); XVIII Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация и связь» (Воронеж, 2012); ежегодных научно-технических конференциях ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» и научно-методических семинарах кафедры конструирования и производства радиоаппаратуры (2009-2012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 научных работ, в том числе 8 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 2 учебных пособия.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: поиск и анализ современных САПР[1, 11, 12,] обзор моделей и методов анализа механических характеристик [4, 11, 13, 16, 17]; методы построения ЗБ-моделей электронных компонентов и их анализ на механические воздействия [2, 12]; методика и структура испытательного комплекса

[19], методика комплексного анализа механических характеристик РМ.

9

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 88 наименований, и 2 приложений. Основная часть работы изложена на 156 страницах, содержит 45 рисунков и 12 таблиц.

1. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗА МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ИНСТРУМЕНТОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1. Основные задачи и процедуры механического проектирования контрукций радиоэлектронных модулей.

В состав практически всех современных технических систем, в том числе систем телевидения, входят электронные устройства, выполняющие функции управления, регулирования, связи. При этом перечень решаемых задач постоянно расширяется, а их сложность возрастает. Оснащенность электронной аппаратурой различных объектов резко возросла, отказ в работе хотя бы одной структурной части электронного средства может привести к отказу всего объекта. Основным узлом радиоэлектронных блоков является радиоэлектронный модуль (РМ).

Стабильность и надежность работы РМ значительно ухудшается при механических воздействиях - ударах, вибрациях, линейных перегрузках и акустических шумах. Механическое воздействие на РМ приводят к изменению активного сопротивления в полупроводниках; нарушению электрических контактов; деформации электрорадиоэлементов (ЭРЭ) и многим другим отрицательным явлениям. В одних случаях они приводят к помехам в каналах передачи информации, в других к снижению точности работы аппаратуры, в-третьих, к механическим разрушениям элементов конструкций./1, 5, 7, 8, 11, 12, 13, 25, 46/

Свойство аппаратуры противодействовать влиянию вибраций характеризуется виброустойчивостью и вибропрочностью. Вибропрочность - это способность противостоять воздействию вибрации в нерабочем состоянии и работать после снятия данных нагрузок. Виброустойчивость - это способность РЭС выполнять заданные функции в рабочем состоянии при условии воздействия вибраций. Вибрации характеризуются диапазоном частот и величиной ускорения.

Удар в конструкции РЭС возникает при резких изменениях ускорения. Удар характеризуется ускорением, числом и длительностью ударных импульсов. Удары разделяют на одиночные и многократные.

Акустический шум определяется по давлению звука от внешних источников, мощностью колебаний, силой звука, спектром частот. Действие акустического шума имеет большее разрушающее действие, чем ударно-вибрационные нагрузки при прочих равных условиях.

Под воздействием вибраций и ударных нагрузок на конструкции РЭС возникают два вида деформаций: статические и динамические. Вибрационные и ударные нагрузки воздействуют на элементы РЭС через их точки крепления. В зависимости от положения элементов относительно внешнему воздействию эффективность этого воздействия может быть выражена в большей степени или меньшей. Конструкционные элементы крепления элементов являются демпферами, которые ослабляют действие источника вибраций.

При проектировании всего РЭС и отдельных РМ они под�