Файл: 2. расчетно теоретическая часть 1 Проектирование усилительного модуля.rtf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 122
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
3. Обоснован выбор материала для корпуса. Показано, что комплекс параметров, предъявляемых к модулям, расположенным на бортовых системах, удовлетворяет материал – титан. Титан имеет тепловые параметры, близкие к теплопроводности и КЛТР поликора, его плотность в 2 раза меньше плотности ковара.
4. Предложен способ соединения гибридных интегральных схем с металлическим основанием, сочетающий в себе преимущества вибрационной пайки и использование в качестве флюса некоррозионно – активных органических водорастворимых жидкостей, например, глицерина.
5. Проведен выбор способа герметизации модуля, сочетающий в себе микроплазменную сварку плавлением и бесштенгельную откачку и наполнение модуля инертным газом. Выполнена оптимизация времени бесштенгельной откачки. Показано, что для откачки модуля объемом 20 см3 требуется не более 2,5 минут.
6. Приведено описание конструкции модуля, содержащего на входе защитное устройство (ЗУ) на ограничительных диодах, два входных каскада малошумящих усилителей, на ПТШ типа «Созвездие», средний каскад и два выходных каскада усилителей мощности на ПТШ типа «Полет». Такая конструкция позволяет в диапазоне 7…10 ГГц реализовать Кр = 30 дБ, F = 3 дБ, Рвых = 30 мВт и ограничить предельно допустимую мощность на входе в 1 Вт.
7. Приведены результаты экспериментального исследования как отдельных блоков, так и модуля в целом. Показано, что потери в ЗУ не превышают 0,8 дБ, а затухание получается более 15 дБ во всей рабочей полосе частот. Коэффициент усиления всего модуля при изменении температуры в пределах –600С…+850С изменяется на 6 дБ, но при этом всегда 30 дБ.
4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
4.1 Введение
Технологическая часть дипломного проекта включает в себя описание технологического процесса изготовления усилительного модуля на полевых транзисторах с пониженными габаритно–весовыми параметрами и с улучшенными теплопроводными свойствами.
Снижение габаритно-весовых параметров достигается путем использования рамочной конструкции модуля, изготовленной из полосок листового титана методом микроплазменной сварки.
Для соединения микросхем усилительного модуля с основанием корпуса используется вибрационная пайка с применением глицерина.
4.2 Особенности процесса сварки титана
Титан обладает высокой химической активностью при нагревании и расплавлении в контакте с окружающей газовой средой. Это создает особенности процесса сварки титана.
При температуре выше 5000С титан практически связывает кислород, углекислый газ, пары воды и азот. Эти газы не только образуют с титаном химические соединения, но и проникают во внутрь кристаллической решетки и могут быть удалены лишь при нагревании до 16000С в вакууме или в среде инертного газа.
Инертные газы (аргон, гелий и др.) титаном не связываются. Поэтому в целях защиты сварных швов от воздействия газов воздушной атмосферы сварку титана проводят в среде инертных газов. При этом особое внимание уделяется чистоте инертных газов. Так аргон и гелий должны содержать кислорода и азота не более 0,007% и 0,008% от общего объема. Содержание водорода не должно превышать 0,01 г/м3. При таких условиях сварные швы будут обладать необходимой твердостью и пластичностью, и хорошо обрабатываться.
Для обеспечения хорошей обрабатываемости необходимо ограничивать содержание вредных примесей – газов и углерода:
-
в титане марки ВТ - 00 для О2- до 0,1% ; N2- до 0,04% ; Н2-до 0,008%; С- до 0,05% ; -
в титане марки ВТ 1 – 0 для О2- до 0,12% ; N2- до 0,04% ; Н2-до 0,01% ; С- до 0,07%.
Отметим также, что кислород и азот, содержащиеся в защитном газе связываются в активной зоне парами металлического титана с образованием TiO и нитридов и удаляются потоком инертного газа из зоны расплавленного металла. Вода при высоко – температурном воздействии дуги диссоциирует на атомарные кислород и водород.
Кислород связывается парами титана и удаляется из зоны расплава, а водород частично связывается титаном, главным образом у поверхности расплава. В
самом сварном шве водорода бывает меньше, чем в титане, не подверженном термическому воздействию.
Эффективность защиты и качество сварного шва в конечном счете определяются чистотой инертных газов, их скоростью поступления в активные зоны сварки, температурой и скоростью процесса сварки (временем взаимодействия), качеством подготовки поверхностей заготовок перед сваркой и другими факторами.
Сплавы ВТ-1, ВТ1-00, ОТ4, ВТ5-1, ВТ5 мало чувствительны к изменению режимов сварки.
4.3 Технология изготовления сварных рамок корпусов
Сварка рамок из полосок листового титана производится с помощью
установки микроплазменной сварки типа МПУ-4.
Процесс подачи защитного газа при сварке уголка из двух полосок титана показан на рис. 21.
Свариваемые заготовки 1 прижимаются к сердечнику 3 прижимными планками 2. При этом торец одной из заготовок выступает за плоскость другой на 0,6…1мм и предназначен для формирования прочного валика сварного шва.
Для защиты корня шва от контакта с воздухом в сердечнике имеются отверстия 4 с рядом каналов, подводящих защитный газ к корню шва. Для защиты сварного при его остывании применяется специальная камера 5 , в которую подается защитный газ. Камера закрепляется на горелке. В дне камеры имеется ряд отверстий, обеспечивающих равномерную подачу газа на сварной шов.
Для рамок односекционных корпусов размерами от 24х15 мм до 48х60 мм используются оправки, которые имеют прямоугольный сердечник из титана, задающий внутренний размер рамки. В процессе сборки перед сваркой все заготовки плотно прижимаются к сторонам сердечника, после чего производится сварка последовательно по четырем углам рамки (рис. 22).
Для получения равномерного гладкого шва оправка с заготовками закрепляется в специальном держателе, который перемещается с постоянной скоростью относительно неподвижной горелки с помощью механизма перемещения.
Режимы сварки контролируются и устанавливаются путем изменения скорости движения каретки механизма перемещения (время сварки), величины тока сварки, расстояния между горелкой и свариваемым изделием, расхода плазмообразующего и защитного газа. В качестве плазмообразующего газа применяется аргон, в качестве защитного – гелий.
В результате проведенных исследований выбраны следующие режимы сварки рамок:
-
ток сварки прямой полярности 28…30 А ; -
режим подачи тока – непрерывный ; -
расход плазмообразующего газа 0,35…0,4 л/мин ; -
расход защитного газа ; -
в горелке 10…11 л/мин ; -
в защитном устройстве 1,2…1,5 л/мин ; -
в корне шва 3…4 л/мин ; -
скорость сварки 1…1,2 мм/с ; -
расстояние между соплом горелки и свариваемым элементом 1,2…2 мм.
Сварные швы на углах рамки имели серебристый блестящий вид, что свидетельствует о их эффективной защите от атмосферы воздуха (рис. 23). Поверхность швов плотная по всей длине без прожогов, трещин и видимых пор. Корень шва прожилен по всей длине. Иногда расплав титана выступает в корне шва, образуя мениск с радиусом 0,2…0,3 мм.
Твердость шва зависит от его цвета (рис. 23). Слишком большая твердость затрудняет дальнейшую обработку корпуса. Поэтому стараются снизить твердость до твердости исходного материала. Если шов имеет цвет от серебристо-белого до золотого, то можно используя вакуумный отжиг, снизить твердость до уровня исходного материала. Отжиг окисленных швов (синий, фиолетовый цвет) существенно не изменяет твердость шва.
Разброс размеров сварных рамок после механической обработки не превышал 0,3 мм.
Следует отметить, что для установки МПУ-4 ток сварки 30 А является максимальным. Эта установка предназначена для сварки титана толщиной 1,5 мм. Если толщина свариваемой заготовки больше 2 мм, то сварку производят с применением фольги другого металла, которая помещается между свариваемыми заготовками. В процессе сварки фольга расплавляется и образует с титаном новый сплав с более низкой температурой плавления. Применяется фольга из серебра (толщина 60 мкм), никеля (толщина 20 мкм), сплава серебро-медь (ПСр72; 40 мкм), сплава медь-никель (ФНМ25;15 мкм).
Технология изготовления других элементов корпуса: крышек и перегородок аналогична описанной ниже технологии.
4.4 Технологическая схема изготовления рамочного корпуса
1. Вырубка полосок на гильотине с припуском материала по 0,5…1 мм на каждую сторону
2. Фрезерование полосок групповым способом по 20..30 шт. в пакете на станках типа 675 П
3. Снятие заусенцев
4. Химическая очистка (обезжиривание)
5. Сварка рамки из полосок
6. Отжиг сварной рамки. Производится для снятия внутренних напряжений
7. Фрезерование торцов рамки в размер по высоте
8. Фрезерование наружных пазов по периметру рамки
9. Сверление отверстий под НЧ и СВЧ соединители. Применяются специальные метчики из сталей Р18 и Р9Ф5
10. Снятие заусенцев
11. Нарезание резьбы в отверстиях
12. Нанесение серебряного (никелевого) покрытия
4.5 Сборка микрополосковых плат
4.5.1 Оборудование и технологическая оснастка
Таблица 3.
Оборудование и тех. оснастка | Обозначение |
Установка | ЭХ-19-15 |
Заземлитель стат. зарядов | 840-ЭИ-7605 |
Пробник | ТТ-1 |
Оправка для формовки выводов транзистора | 632.493 |
Оправка для крепления транзисторов на плате | 311.660 |
Пинцет прямой любой длины | МН 500-60 |
Ножницы медицинские прямые | ГОСТ 21.239-74 |
Игла монтажная | |
Тара | 84-ЭИ-010 |
-
Сборочные единицы для сборки МПП
Таблица 4.
Сборочные единицы | Обозначение |
Транзисторы | |
Конденсаторы, покрытые Sn-Bi | |
Фольга, облуженная припоем ПОС-61 с одной стороны | |
Припой | ПОС-61 |
Спирт этиловый ректификованный, технический | ГОСТ 18300-72 |
Ткань х/б, батист отбеленный, салфетка, размер 100х100 мм | ГОСТ 8474-80 |
Бязь х/б, отбеленная, салфетка размером 100х100 мм | ГОСТ11680-76 |
Напальчники резиновые | Тип II, вид Б №4 |
Чипы, покрытые Sn-Bi | |