Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Мая 2013 в 14:23, дипломная работа
Таким образом, несмотря на продолжающиеся дискуссии о перспективах развития коммутационной и релейной техники, твердотельные реле имеют неоспоримые преимущества перед электромагнитными, обуславливающие расширение областей применения данных реле, и, в частности, широкое внедрение твердотельных реле в аппаратуру и устройства специального применения.
Содержание
Введение 7
1 Общая часть. Обзор состояния технического уровня мощных твердотельных реле
1.1 Анализ областей применения электромеханических и
твердотельных реле 9
1.2 Классификация твердотельных реле
1.2.1 Классификация ТТР по областям применения 11
1.2.2 Функциональная классификация 15
1.2.2.1 Реле переменного тока 16
1.2.2.2 Реле постоянного тока 23
1.3 Функциональные элементы твердотельных реле 28
1.3.1 Области преимущественного использования МОП МТ 29
1.3.2 Области преимущественного использования БМТ 30
1.3.3 Области преимущественного использования БТИЗ 32
1.4 Тепловые режимы твердотельных реле 34
2 Специальная часть. Конструктивно-технологические
особенности проектируемого изделия
2.1 Анализ технических требований 41
2.1.1 Конструктивные особенности реле 43
2.1.2 Электрические параметры реле 44
2.1.3 Стойкость реле к внешним воздействующим факторам 46
2.1.4 Надежность реле 46
2.2 Реализация конструкции изделия 47
2.2.1 Корпусное исполнение реле 47
2.2.2 Монтажная плата реле
2.2.2.1 Керамическая подложка 49
2.2.2.2 Проводящие пасты 52
2.2.2.3 Технические требования к монтажной плате 56
2.2.2.4 Монтаж компонентов на плату 57
2.2.3 Конструкция мощного твердотельного реле 60
2.3 Анализ параметров конструкции реле
2.3.1 Исследование опытных образцов реле 62
2.3.2 Методические указания по определению параметров
мощных реле 66
2.3.2.1 Контроль параметров реле в открытом состоянии 67
2.3.2.2 Контроль параметров реле в закрытом состоянии 71
2.3.2.3 Контроль параметров изоляции 73
2.3.2.4 Контроль динамических параметров 73
3 Расчетная часть. Расчет тепловых характеристик,
расчет надежности
3.1 Анализ и расчет тепловых характеристик
твердотельных реле 74
3.2 Расчет надежности твердотельного реле 84
4 Технологический раздел
4.1 Разработка технологической схемы сборки мощного
твёрдотельного реле 88
4.1.1 Анализ технологичности конструкции при сборке 88
4.1.2 Определение организационной формы сборки
мощного твердотельного реле 92
4.1.3 Поузловая сборка мощного твердотельного реле
4.1.3.1 Общие требования к сборке мощного
твердотельного реле 93
4.1.3.2 Разработка технологической схемы сборки
мощного твердотельного реле 94
4.2 Разработка техпроцесса изготовления ДМОП-транзистора 97
5 Организационно-экономический раздел
5.1 Общие сведения о разрабатываемом изделии 106
5.2 Конструкторская подготовка производства 107
5.2.1 Затраты времени на разработку технического задания 107
5.2.2 Затраты времени на разработку конструкторской
документации на стадии «Эскизный проект» 107
5.2.3 Затраты времени на разработку конструкторской
документации на стадии «Технический проект» 108
5.2.4 Затраты времени на разработку конструкторской документации
на стадии «Рабочая конструкторская документация» 110
5.2.5 Определение трудоемкости изготовления опытного
образца 112
5.3 Технологическая подготовка производства
5.3.1 Содержание и этапы технологической подготовки
производства 113
5.3.2 Расчет трудоемкости и объема работ технологической подготовки производства 113
5.3.3 Определение трудоемкости проектирования и изготовления технологической оснастки, инструмента, приспособлений 113
5.4 Трудоемкость технической подготовки производства 114
5.5 Расчет затрат на всех стадиях жизненного цикла изделия
5.5.1 Смета затрат на техническую подготовку производства 115
5.5.2 Расчет себестоимости и цены нового изделия 121
5.5.3 Построение графика безубыточности производства
изделия 124
5.6 Финансовые результаты хозяйственной деятельности 126
5.7 Определение интегрального показателя конкурентоспособности проектируемого изделия 128
5.8 Технико-экономические показатели проекта 133
6 Безопасность жизнедеятельности
6.1 Анализ потенциальных опасностей при производстве реле 135
6.2 Анализ вредных и опасных факторов при эксплуатации
изделия 137
6.3 Расчет системы освещения 137
6.4 Охрана окружающей среды 141
6.5 Обеспечение безопасности жизнедеятельности в ЧС. Пожарная
безопасность 144
Заключение 148
Список использованных источников 149
Приложение А 158
Приложение Б 161
Т – абсолютная температура кристаллов оцениваемой микросхемы с учетом перегрева в условиях применения, К;
ТБ – абсолютная температура кристалла базовой микросхемы с учетом перегрева для условий получения λБ, К (ТБ = 441 К).
(3.14) | |
(3.15) | |
(3.16) | |
(3.17) |
где S1, S1Б – суммарная площадь подзатворного окисла в оцениваемой и базовой микросхемах соответственно (S1 = 0,86 ; S1Б = 0,98);
D0, D0Б – толщина тонкого окисла в оцениваемой и базовой микросхемах соответственно, мм2 (D0 = 0,18 ; D0Б = 0,15);
S2, S2Б – суммарная площадь диффузионных областей в оцениваемой и базовой микросхемах соответственно, мм2 (S2 = 0,18; S2Б = 1,47);
S3, S3Б – суммарная площадь тонкого окисла в оцениваемой и базовой микросхемах соответственно, мм2 (S3 = 8,4; S3Б = 14,8);
DN, DNБ – минимальная ширина поверхностей между диффузионными шинами, находящимися под разными потенциалами, мкм (DN = 1,5; DNБ = 8,0);
S4, S4Б – минимальная площадь сечения металлизации в оцениваемой и базовой микросхемах соответственно, мм2 (S4 = 3×10-6, S4Б = 10-5);
LM, LMБ – общая длина металлизированных полос в оцениваемой и базовой микросхемах соответственно, мм (LM = 150; LMБ = 550);
Е – энергия активации для соответствующего вида отказа (для Т = (25÷70) °С Е = 0,45; для Т = (70÷125) °С Е=0,65).
После подстановки соответствующих значений получаем:
К1 = 0,25; К2 = 0,12; К3 = 0,62; К4 = 0,54; P1 = 0,28.
Далее:
(3.18) |
где А5, А6 – условные вероятности отказа из-за отрыва кристалла от основания корпуса и обрывов термокомпрессионных соединений соответственно (А5 = 0,01; А6 = 0,2);
,
, (3.20)
где S5, S5Б – площадь приклейки кристалла к основанию корпуса в оцениваемой и базовой микросхемах соответственно, мм2 (S5 = 6,4; S5Б = 16,4);
N, NБ – количество термокомпрессионных соединений в оцениваемой и базовой микросхемах соответственно (N=8; NБ = 30);
S6, S6Б – площадь термокомпрессионных соединений в оцениваемой и базовой микросхемах соответственно, мм2 (S6 = 6×10-3; S6Б = 5×10-3).
После подстановки соответствующих значений получаем:
К5 = 0,4; К6 = 0,9; P2 = 0,18.
Далее:
(3.21) |
где А7, А8 – условные вероятности отказа из-за нарушения герметичности по сварному шву и спаю в области выводов соответственно (А7 = 0; А8 = 0,01);
(3.22) | |
(3.23) |
где М, МБ – число выводов корпуса в оцениваемой и базовой микросхемах соответственно, (М = 4, МБ = 6);
ВК, ВКБ – периметр вывода корпуса в месте спая в оцениваемой и базовой микросхемах соответственно (ВК = 0,4; ВКБ = 3);
DB, DBБ – длина спая по выводу в оцениваемой и базовой микросхемах соответственно, мм (DB = 44; DBБ = 2,5).
После подстановки соответствующих значений получаем:
К7 = 0,07; К8 = 0,19; P3 = 0,0019.
Окончательно получаем интенсивность отказов:
для Т = 25 °С – λ = 1.46 × 10-8;
для Т = 125 °С – λ = 4.18 × 10-7.
Вероятность безотказной работы реле за время Т определяется:
(3.24) |
для времени Т = 100000 часов – Р(t)=0,99;
Минимальная наработка
микросхем на отказ
(3.25) |
где λН – интенсивность отказов микросхемы в нормальных условиях;
Р* – заданный уровень практической безотказности (выбирается из ряда 0,95; 0,97; 0,99).
Таким образом получаем:
ТН = 350 000 часов при Р* = 0,95;
ТН = 68 000 часов при Р* = 0,99.
Гамма-процентный ресурс микросхем определяется выражением:
(3.26) |
Получим tγ = 350 000 часов для γ = 95 % и tγ = 70 000 часов для γ = 99 %.
Информация о работе Электромеханические и твердотельные реле