Изготовления аппаратуры

При конструктивно-технологическом анализе РЭА большое внимание следует уделять ее непосредственному назначению и условиям эксплуатации. Это предусмотрено общей характеристикой радиотехнических систем (РТС) и радиотехнических комплексов (РТК), в которые входит анализируемая аппаратура. Разнообразие и сложность выполняемых РТС и РТК функций и условий их работы, состав и особенности носителей аппаратуры в значительной степени определяют требования к ее конструкции и существенно влияют на выбор технологии изготовления элементов и сборочных единиц.

Существует два подхода к решению задач автоматизации и механизации проектирования и изготовления элементов межсоединений. В первом случае размещение ИМС и микросборок на коммутационных платах, выполнение трассировки, математическое описание топологических фигур трассировки производятся вручную или с применением кодировщика. Изготовление фотошаблонов (фотооригиналов) осуществляется с использованием ЭВМ. Во втором случае разрабатывается базовая унифицированная модель коммутационной платы с размещением типового знакоместа под установку ИМС, выходных контактных площадок, зон трассировки, запретных зон и т. п. Размещение ИМС, микросборок и радиокомпонентов на коммутационных пла-

Технология изготовления элементов БИС полностью совпадает с технологией изготовления элементов малых и средних ИС. Качественное отличие между технологиями БИС и МИС состоит в изготовлении многослойных соединений БИС. На первом уровне соединяются отдельные элементы; на втором уровне схемы соединяются в функциональные узлы; на третьем — формируются связи в блоках.

1. Что такое уровень интеграции и степень интеграции? 2. Какие функции выполняют большие интегральные схемы? 3. Какие разновидности планарной технологии используют при изготовлении интегральных транзисторов? 4. Как создаются в интегральных микросхемах пассивные элементы? 5. В чем сущность технологического метода фотолитографии? 6. Что представляет собой эпитаксиальный слой на кристаллической подложке и каким образом получают в этом слое л-островки, служащие основой для изготовления элементов интегральной микросхемы? 7. Объясните сущность диффузионно-ллаяарной технологии. 8. Каковы преимущества эпитаксиалыю-планарной технологии перед диффузионно-планарной? 9. Какие компоненты используют при создании гибридных интегральных микросхем? 10. Как осуществляется объединение пленочных пассивных элементов в гибридную интегральную микросхему? 11. Какие требования предъявляют к изоляционным материалам, используемым при герметизации интегральных микросхем? 12. Перечислите основные типы защитных корпусов, применяемых для герметизации интегральных микросхем. 13. Какие функции реализуют аналоговые интегральные микросхемы?

Таким образом, для увеличения надежности ТП изготовления РЭС при конструировании необходимо ориентироваться на наиболее простые и отработанные (базовые) ТП (увеличиваются Лш> Aiap> ^эл' -Руз' ^сб)' уменьшать число параметров, определяющих качество элемента; упрощать конструкцию (уменьшать число элементов и узлов), используя элементы повышенной степени интеграции (БИС и СБИС); уменьшать число общих для изделия процессов сборки, монтажа, герметизации. Если существующие ТП изготовления элементов, узлов или изделий в целом не обеспечивают заданной надежности прозводства, принимается решение о модернизации существующих или разработке новых более надежных ТП, о доработке конструкции

Полагая отклонения Дд, обусловленными начальными (производственными) отклонениями параметров узлов и деталей, их следует рассматривать как случайные величины, характеризующиеся функциями распределения w(qiK), математическими ожиданиями m(qils) и дисперсиями D(qiH) (c/ia — значения параметров при наличии только производственной погрешности изготовления элементов).

на поверхность подложки через специальный трафарет. С помощью трафарета обеспечивается заданная конфигурация изготавливаемых элементов. Затем трафарет убирают, а локально нанесенную пасту высушивают и вжигают в подложку. Для толстопленочных ИС используют теплостойкие диэлектрические подложки (например, керамические). Такие ИС обладают высокой механической прочностью, имеют хорошую коррозийную устойчивость. Использование в толстопленочных ИС подложек с высокой теплопроводностью позволяет создавать мощные ИС, Толстопленочные ИС отличает низкая стоимость, для их изготовления не требуется сложное оборудование. Однако толстопленочная технология не обеспечивает высокой точности изготовления элементов, что приводит к большим отклонениям реальных значений их параметров от расчетных номинальных значений.

Фехраль (сплав железа, хрома и алюминия) и кон-стантан (сплав меди и никеля) применяются в основном для изготовления резисторов, нихром (сплав никеля и хрома с добавлением марганца) —для изготовления элементов нагревательных приборов.

2) особенности конструкции и технологии изготовления элементов;

Интегральные технологические процессы изготовления элементов обеспечивают получение компонентов схемы в виде отдельных областей в полупроводниковых материалах, интегрально (неразрывно) связанных и обладающих характеристиками дискретных радиокомпо-нентов. При этом все межкомпонентные соединения производятся в процессе изготовления интегральных компонентов и также являются интегральными. Интегральные компоненты изготовляются различными методами диффузии, эпитаксиального наращивания, окисления и т.п. Интегральная схема представляет собой пластинку кремния площадью около 1,5 мм2, в теле которой образованы десятки компонентов — транзисторов, диодов и резисторов. Интегральная схема собирается в отдельном герметизированном корпусе стандартной формы и раз-

Одной из распространенных причин увеличения интенсивности отказов подшипниковых узлов и обмотки статора является повышенная вибрация электродвигателя. Обычно она возникает в результате неточного сочленения двигателя с приводным механизмом, значительной неуравновешенности вращающихся масс, повышенными зазорами между телами качения и кольцами подшипников, искажения формы посадочных мест щитов под установку подшипников и их несоосностью, а также мест посадки подшипниковых щитовi к корпусу и т. п. Для снижения уровня вибраций и повышения таким путем надежности подшипников и всего двигателя следует, где это возможно по условиям нагрузки, применять шариковые подшипники вместо роликовых. Они обеспечивают более плавный ход тел вращения и менее чувствительны к несоосности деталей подшипниковых узлов из-за наличия технологических допусков. Диаметр подшипника следует выбирать минимально допустимым из условий долговечности, так как уровни вибраций и шумов возрастают с увеличением диаметра подшипника и тел качения. Желательно применение подшипников легких серий и использование подшипников разного типа (роликовых и шариковых), если подшипниковые узлы в машине несут различные нагрузки. Конструкция и технология изготовления элементов подшипниковых узлов должна обеспечивать строгую соосность посадочных мест как для самих подшипников, так и для подшипниковых щитов при их установке в корпус. Для увеличения осевой жесткости подшипниковых щитов в них должны быть предусмотрены ребра. В щитах из алюминиевых сплавов во избежание быстрого износа посадочных мест рекомендуется устанавливать стальные втулки. Для обеспечения нормальной работы подшипниковых узлов их конструкция должна предусматривать подачу достаточного количества смазки в течение установленного срока между ее заменами. Благодаря указанным мероприятиям в двигателях серии АИ удалось значительно снизить уровень вибраций до значений, соответствующих перспективным рекомендациям МЭК, в результате чего увеличилась надежность работы подшипниковых узлов и обмотки статора.

Большие пространственные масштабы (включая континентальный, глобальный и космический) современных РТК приводят к пространственному разделению аппаратуры, составляющей единые РТС, входящие в РТК. Это является источником огромных диапазонов и скоростей изменения разнообразных возмущающих воздействий, одновременно влияющих на различные составляющие части единой работающей в это время При этом зачастую аппаратура одной и той же РТС, выполняющей ответственные функции, расположена на различных типах объектов: стационарных пунктах и подвижных наземных, надводных и подводных объектах, атмосферных, космических, инопланетных и даже межгалактических летательных аппаратах; обслуживаемых и необслуживаемых объектах, носимой аппартуре и др. Для разных типов объектов существуют различные требования на условия размещения аппаратуры, весьма различны комплексы возмущающих воздействий, их сочетания, диапазоны изменения и т. п. Всевозможные комбинации электромагнитных, тепловых, радиационных, виброакустических и других воздействий на аппаратуру должны быть обязательно приняты во внимание при проектировании и оптимизации технологических процессов (ТП) ее изготовления. При этом необходимо указать, что, поскольку возможности и ограничения различных технологических систем (ТС) изготовления аппаратуры в сильной степени определяют особенности ее функционирования в условиях различных комплексов возмущающих воздействий, перед конструктором и технологом ставится задача активно участвовать во всех этапах проектирования и создания РТК и

что увеличивает трудоемкость изготовления аппаратуры и резко снижает ее надежность. Потребовалась бы разработка корпусов БИС с большим числом (свыше сотни) внешних выводов.

По отношению к производственному процессу контроль подразделяют на входной, операционный, приемочный я инспекционный. При входном контроле анализируют свойства материалов, полуфабрикатов, комплектующих изделий с целью проверки соответствия их параметров значениям, заданным в стандартах или технических условиях. Операционный контроль проводится в ходе технологического процесса. Брак отсеивается уже на промежуточных стадиях изготовления аппаратуры. Приемочному, или выходному, контролю подвергаются :х>товые изделия. Инспекционный, контроль осуществляется после операционного или приемочного контроля специальной группой представителей директивных или контролирующих органов.

Характерным для современного этапа научно-технической революции является применение все более сложной, но и более надежной электронной аппаратуры. Существовавшие десятилетиями методы изготовления аппаратуры из дискретных компонентов стали неприемлемыми, так как не могли обеспечить требуемую сложность при высокой надежности, экономичности, малых габаритах и массе.

Во-первых, это факторы, действующие до окончания изготовления аппаратуры и связанные с технологией производства элементов. Так, транзисторы имеют большой разброс коэффициентов усиления и обратных токов коллектора. Параметры резисторов и конденсаторов при их изготовлении обеспечиваются с определенными отклонениями от среднего значения, 'называемого номинальным (номиналом). При этом завод-изготовитель указывает максимальное отклонение — класс точности. Например, резисторы ^могут иметь класс точности 0,5; 1; 5 или 10%. Чем меньше разброс номинала, тем дороже данный элемент. В настоящее время промышлен-НОСТЁЮ выпускается с высоким классом точности только небольшая часть общего объема элементов. Это приводит к требованию — применять элементы с малыми разбросами номиналов только в особо необходимых случаях, т. е. для части устройства. В остальных же случаях выбираются элементы с достаточно большим разбросом (5, 10 или 20%). Дополнительными причинами, обусловливающими такое решение, являются, как правило, несколько меньшая надежность более точных элементов и их большие габариты.

Факторы второй группы действуют после изготовления аппаратуры. Основными из них являются влияние на параметры элементов температуры и времени эксплуатации УРЗ (старение элементов).

Этот метод позволяет также производить сборку, регулировку и испытания сборочных единиц параллельно, в результате чего резко сокращается длительность производственного цикла изготовления аппаратуры.

Выражение (3.30) составлено без учета систематических ошибок, которые учитываются при калибровке Аппаратурные или инструментальные ошибки 0а вызваны несовершенством технологии изготовления аппаратуры и методов отсчета. Они являются специфичес-

При этом главное внимание уделяется механизации и автоматизации изготовления аппаратуры, в том числе с помощью ЦВМ, и применению методов поточного производства.

Непрерывное усложнение задач, решаемых радиоэлектронной аппаратурой, и расширение диапазона механических и климатических условий ее работы привели к высокому функциональному насыщению аппаратуры, 'что обусловило увеличение габаритов и массы. Потребовались новые принципы конструирования и изготовления аппаратуры, позволяющие повысить плотность заполнения объема. Так возникло новое направление в радиоэлектронике — микроминиатюризация. В основу микроминиатюризации ;был положен функционально-узловой метод конструирования, который в свою очередь стал возможен благодаря широкому внедрению в РЭА полупроводниковых элементов и печатных плат.

Жгутовой монтаж, снижая трудоемкость изготовления аппаратуры по сравнению с неупорядоченным проводным монтажом, слабо поддается механизации, характеризуется высокой трудоемкостью, монотонностью операций. Поэтому в настоящее время для межплатного монтажа используют общую плату с разъемами под монтируемые платы. Кроме того, при монтаже микроэлектронной аппаратуры находят широкое применение ленточные провода с плоскими и круглыми жилами. По сравнению с круглыми монтажными проводами ленточные провода имеют следующие преимущества: большую гибкость, меньшую массу и объем (использование более тонкой изоляции с высокой механической и электрической прочносью). При этом все жилы провода расположены в одной плоскости и просматриваются через прозрачный диэлектрик, что облегчает контроль и подсоединение провода; использование самой жилы в качестве соединительного контакта исклю-.262