ТехнКомпЭВС. Практикум По дисциплине Технология компонентов эвс

Название	Практикум По дисциплине Технология компонентов эвс
Анкор	ТехнКомпЭВС.doc
Дата	08.01.2018
Размер	40.57 Mb.
Формат файла
Имя файла	ТехнКомпЭВС.doc
Тип	Практикум #13776
страница	30 из 52

1 ... 26 27 28 29 30 31 32 33 ... 52

Таблица 1

Основные сведения о простейших микрокорпусах, а также чип-конструкциях дискретных компонентов и отдельных сборок или наборов компонентов для ТПМ

Компоненты	Внешний вид	Габариты, мм	Возможности позиционирования автоматом-сборщиком
Компоненты	Внешний вид	Габариты, мм	со стандартной рабочей головкой	с гибко перестра-иваемой рабочей головкой
Резисторы (тонкопле-ночные), конденсаторы, предохранители, высокочастот-ные катушки индуктивности, диоды		1,01,6* 1,252,0 1,53,2 1,53,5 2,25,9 2,55,0	  	     

Продолжение таблицы 1

Кварцевые генераторы	6,82,62,4**		
Многослойные тонкопленочные резисторы, пленочные конденсаторы, варисторы.	1,00,80,5 2,01,250,47 3,21,60,57 3,22,50,8 4,94,52,5 7,35,03,2 8,05,01,52	   	      
Многослойные керамические конденсаторы, толстопленоч-ные резисторы	0,380,380,13 1,00,50,5 1,251,00,5 1,50,80,9 2,01,250,7 3,21,60,7 3,22,61,0 4,53,22,0 5,65,02,0 6,44,62,0 6,45,62,5	      	          
Алюминиевые электролитичес-кие конденсаторы	3,33,31,6 6,44,62,5 4,62,52,5 7,55,04,5 8,05,53,5		    

Продолжение таблицы 1

Проволочные катушки индуктивности	2,01,20,9 2,52,52,2 3,22,51,6 4,53,22,6 4,53,53,2 5,02,53,2	  	     
RC-фильтры	3,21,60,7		
Многослойные катушки индуктивности	3,21,60,6 3,21,61,1 3,22,51,1 3,22,52,5	   	   
Многослойные LC-фильтры, многослойные трансформаторы	4,53,22,2 4,53,22,8		 
Резисторные сборки, резисторные наборы (матрицы)	11,25,61,65 3,21,61,3		 
Керамические подстроечные конденсаторы, подстраиваемые катушки индуктивности	3,22,31,2 3,31,72,0 ,53,21,6 4,54,03,0 4,52,43,0 5,95,93,4		     
Подстроечные резисторы	4,53,82,3 3,23,11,85		 

Окончание таблицы 1

Пьезокерамиче-ские фильтры	7,04,52,1 7,04,82,4 6,33,91,6		  
Диодные мосты	2,91,31,0 2,92,51,1 4,73,92,4 6,05,03,1 8,56,63,3	 	    
Диоды светоизлучаю- щие	2,91,30,8 3,51,61,1 4,64,251,6 3,21,61,0 2,02,9*7		    

* Диаметрдлина

** Длинаширинавысота
Общие сведения о корпусах дискретных полупроводниковых приборов
Транзисторы. Действие транзистора можно сравнить с действием плотины. С помощью постоянного источника (течения реки) и плотины создан перепад уровней воды. В частности, затрачивая очень небольшую энергию на вертикальное перемещение затвора, мы можем управлять потоком воды большой мощности, т.е. управлять энергией мощного постоянного источника. Срок службы полупроводниковых триодов и их экономичность во много раз больше, чем у электронных ламп. На рис.11 приведены некоторые виды конструкций корпусов транзисторов, используемых в ячейках ЭУ.

Преимущества транзисторов по сравнению с электронными лампами те же, что и у полупроводниковых диодов – отсутствие накалённого катода, потребляющего значительную мощность и требующего времени для его разогрева. Кроме того, транзисторы сами по себе во много раз меньше по массе и размерам, чем электронные лампы, и транзисторы способны работать при более низких напряжениях и более высоких частотах. Но наряду с положительными качествами, они имеют и свои недостатки. Как и полупроводниковые диоды, транзисторы очень чувствительны к повышению температуры, к электрическим перегрузкам и сильно проникающим излучениям, а чтобы сделать транзисторы более долговечными, их помещают в специальные корпуса.

Основные материалы, из которых изготовляют транзисторы – кремний и германий, перспективные – арсенид галлия, сульфид цинка и прочие широкозонные полупроводники.

Существует 2 типа транзисторов: биполярные и униполярные (полевые).

Биполярный представляет собой транзистор, в котором используются носители зарядов – обеих полярностей, в то время как в униполярных используются носители зарядов одного типа полярности.

В отличие от полупроводниковых диодов биполярные транзисторы имеют два электронно-дырочных перехода. Основанием прибора служит пластина полупроводника, называемая несущим основанием. В ее объеме создаются приемами полупроводниковой технологии области эмиттера базы и коллектора.

Униполярный (полевой) транзистор представляет собой полупроводниковый трехэлектродный прибор, принцип работы которого основан на использовании “эффекта поля”. Электроды, между которыми протекает рабочий ток, носят названия истока и стока, а третьим электродом является затвор.

В качестве исходного материала обычно используются кремний, германий и арсенид галлия (чаще всего со структурой металл-диэлектрик-полупроводник (т.е. МДП) и реже с управляющим р-п переходом).

В общем представлении – транзистор является полупроводниковым прибором, предназначенным для использования в устройствах, осуществляющих генерацию, усиление и преобразование электрических колебаний.

Транзисторы квалифицируются по исходному материалу, рассеиваемой мощности, диапазону рабочих частот, принципу действия и т. д. В зависимости от исходного материала их делят на две группы: германиевые и кремниевые. Германиевые транзисторы работают в интервале температур от -60 до + 78…85

, кремниевые – от -60 до+120…150

. По диапазону рабочих частот их делят на транзисторы низких, средних и высоких частот; по мощности – на транзисторы малой, средней и большой мощности. Транзисторы малой мощности делят на шесть групп: усилители низких и высоких частот, малошумящие усилители, переключатели насыщенные, ненасыщенные и малотоковые (прерыватели). Транзисторы большой мощности разделяют на три группы: усилители, генераторы, переключатели. По технологическому признаку различают: транзисторы сплавные, сплавно-диффузионные, диффузионно-сплавные, планарные, эпитаксиальные, конверсионные, эпитаксиально-планарные.

а)

б)

в)

г)

д)

е)

Рис.11.Конструкции корпусов транзисторов: а – КТ-13(SIP); б – КТ-26 (ТО-96);

в – КТ-27 (ТО-126); г – КТ-46 (SOT-23); д – КТ-51 (SC-71, B-37); е – КТ-29.

Диод – двухэлектродный вакуумный, газоразрядный или полупроводниковый прибор; обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока: высокой – для токов прямого направления и низкой – для токов обратного направления. Полупроводниковые диоды изготовляют из германия, кремния, селена и других материалов. Диод полупроводниковый представляет собой, в сущности, р-п переход, реализованный в полупроводниковой пластине. Применяются диоды в ЭУ для выпрямления переменного тока, детектирования, преобразования частоты электрических колебаний, переключения электрических цепей и других цепей. НА рис.12 представлены конструкции корпусов диодов, применяемых в ячейках ЭУ, а самые миниатюрные конструкции можно видеть в табл.1.

а)

б)

в)

г)

д)

Рис.12. Конструкции корпусов диодов: а – 2Д202; б – АД110, 2Д502;

в – 2Ц102; г – КД205; д – 2Д237, КД513, КД518.

Диоды характеризуются большой надежностью, диапазон температур их применения составляет от –70 до 125 ⁰С. У точечного диода площадь р-п перехода очень мала, поэтому токи, которые могут выпрямлять такие диоды не больше 10-15 мА.

Многие корпуса диодов могут быть выполнены не только из металла, пластмассы, но и из других материалов, например, таких как стекло.

Тиристор – полупроводниковый прибор, реализуемый в монокристаллическом полупроводнике с 4-слойной структурой (с 3 или более электронно-дырочными переходами); обладает свойствами управляемого электрического вентиля. Выпускаются тиристоры на токи от 1мА до 10кА и напряжения от нескольких В до нескольких кВ. Применяется такой прибор в силовых устройствах преобразовательной техники и в автоматике.

Тринистор по всей сущности является тиристором одна из баз которого снабжена омическим контактом. Базовый вывод называют управляющим электродом и с его помощью можно изменять напряжение включения U_вкл.
Общие сведения об устройствах индикации

Эти устройства предназначены для преобразования электрического сигнала в видимое изображение и служат для отображения информации в цифровом, графическом и других видах.

Обычно их классифицируют: по принципу светоотдачи (пассивные, в которых модуляция светового потока осуществляется под действием электрического сигнала (сами не светятся); активные, с преобразованием электрической энергии в световую (сами светятся)); по принципу действия (накаливаемые; газоразрядные; электронно-лучевые (использующие высоковольтную катодолюминесценцию); вакуумные катодолюминесцентные (в которых применяется низковольтная катодолюминесценция); электролюминесцентные (с использованием предпробойной электролюминесценции); полупроводниковые или светодиодные (использующие явление излучательной рекомбинации в диодных структурах и др.); жидкокристаллические индикаторы (использующие электрооптические свойства жидких кристаллов); электрохромные индикаторы (в которых изменяется цвет электродов в химически активной среде под действием электрического поля); электрофорезные индикаторы (на основе явления электрофореза) и др.

Основные параметры индикаторов включают: эргономические характеристики (допустимое расстояние наблюдения – L; высота знака – Н; угол обзора, в пределах которого возможно считывание информации с индикатора); светотехнические характеристики (яркость, контрастность, освещенность и др.).

Индикаторы накаливания, используют свечение раскаленного тела в вакууме, их разновидности: сегментный индикатор (несколько нитей накаливания); обычная лампа накаливания; с подсветкой в торец (каждый знак подсвечивается). Достоинства: высокая яркость свечения (до 5000 – 6000 канделл); широкий угол обзора; цветовая гибкость (широкий спектр излучения); малая стоимость. Недостатки: малый КПД (большая часть энергии расходуется на тепло); наличие стеклянного баллона (блики, хрупкость); выделение тепла.

Газоразрядные индикаторы, используют свечение газового разряда, их разновидности: сигнальные неоновые лампы; цветные люминесцентные индикаторы; индикаторные тиратроны; знаковые индикаторы; шкальные индикаторы; газоразрядные индикаторные панели.

Сигнальная неоновая лампа – простейший индикатор, который содержит анод и катод в изолированном баллоне, куда добавляют неон для уменьшения напряжения зажигания. Такие индикаторы работают на переменном и постоянном токах (соблюдая полярность).

Основные параметры: рабочий ток - I_раб., рабочее напряжение - U_раб., напряжение зажигания - U_заж.. Например: МН-6, ТН-02-2.

Р

а)

б)
ис. 13. Схематическое представление индикаторных тиратронов: а - с токовым,

б – с электростатическим
Цветной люминесцентный индикатор по конструкции схож с обычной неоновой лампой, но внутренняя поверхность баллона покрыта слоем люминофора. Под действием тлеющего заряда люминофор светиться. Промышленностью выпускается 4-е цвета. Достоинства: возможность получения различных цветов, большая равномерность свечения, больший угол обзора. Недостатки: различные яркости индикаторов различных цветов, малый срок службы. Индикаторные тиратроны изготавливают с токовым (рис.13,а) и электростатическим управлением (рис.13,б). Тиратрон с токовым управлением МТХ-90 требует большой мощности управления. Тиратрон с электростатическим управлением ТХ-4Б содержит электрод С1 подготовительного разряда (котонный служит для начальной ионизации газа) и управляющую сетку С2 (включающую индикатор), при наличии нескольких сеток такой тиратрон способен выполнять некоторые логические функции.

Шкальные индикаторы выпускают двух разновидностей: аналогового и дискретного типа. У аналогового индикатора (рис.14) используется участок нормального тлеющего разряда. Изменяя рабочий ток можно получать в этом случае нарастающий светящийся столб (для наблюдения стартовой (начальной) точки обычно приближают анод к катоду или добавляют в этом месте дополнительный электрод). Дискретный индикатор (рис.15) отличается возможностью динамического управления.

Первоначальное напряжение подается на первый анод, возникает свечение напротив этого анода, далее работа происходит в 3 такта: напряжение подается на 1-ю шину, возникает свечение на первом аноде этой шины, так как он ближе к источнику ионизации; напряжение подается на 2-ю шину (при снятом напряжении на 1-ой шине) горит первый индикатор этой шины; подается напряжение на 3-ю шину (при снятом напряжении на 2-ой шине) загорается следующий индикатор. В этом случае можно получить большую точность (1%). Такие индикаторы могут быть фигурными и сегментными (фигурные представляют собой пакет катодов, каждый из катодов имеет форму какого-либо знака; сегментные представляют собой катоды в форме отдельных участков знаков и букв).

В катодолюминесцентных индикаторах, принцип работы основан на явлении люминесценции, возбуждаемой в веществе при бомбардировке его электронами. Конструкция такого индикатора состоит из вакуумного баллона, в котором расположены распределенный прямоугольный катод, сетка и система сегментных электродов, покрытых низковольтным катодолюминофором. Такие индикаторы обладают высокой яркостью свечения: 300 – 700 Кд/м²). Обычно это знаковые индикаторы сегментного типа, либо шкальные индикаторы, либо многоразрядные индикаторы (иногда их делают с динамическим управлением – один катод, сетка и сегменты знаков объединены).

У полицветных индикаторов – аноды выполнены в виде точек, которые светятся разными цветами. На рис.16 приведен пример конструкции семисегментного цифрового индикатора с точечными светодиодами и зеркальными рефлекторами.

Рис.16. Конструкция семисегментного цифрового индикатора с точечными светодиодами и зеркалами рефлекторами в DIP – корпусе: 1-светодиод; 2-рефлектор.

Корпуса интегральных схем

В настоящее время отечественными производителями ЭУ широко применяются импортные навесные компоненты, поэтому целесообразно привести ряд сокращений, использующихся при обозначении корпусов (или конструкций компонентов):

BGA – безвыводной кристаллодержатель обычно со столбиковыми (шариковыми) матричными контактными площадками по поверхности донной части основания корпуса, содержащего тонкопленочную разводку и выводные отверстия для упрощения сборки и монтажа данного компонента для поверхностного монтажа (Ball Grid Array);

CLCC (или LDCC) – керамический кристаллодержатель с четырехсторонней разводкой выводов (Ceramic Leaded Chip Carrier);

COB – бескорпусной кристалл, монтируемый на плате (подложке) (Chip-On-Board);

DIP – корпус с двухсторонней разводкой выводов для монтажа в отверстиях платы (т.е. традиционного монтажа (ТМ)) (Dual In-Line Package);

FP – плоский микрокорпус с двухсторонней разводкой плоских (планарных) выводов (Flat Pack);

FQFP – улучшенный кристаллодержатель с четырехсторонней разводкой мелкошаговых выводов (Fine Pitch Quad Flat Pack);

GQFP – кристаллодержатель с матричными выводными площадками по своей периферии (Guard Ring Quad Flat Pack);

LCCC – безвыводной керамический кристаллодержатель с четырехсторонней разводкой выводных контактных площадок (Leadless Ceramic Chip Carrier). Отечественный аналог – корпус типа Н;

MELF – цилиндрическая чип-конструкция пассивного компонента (Metal Electrode Leadless Face);

mini-MELF – уменьшенные цилиндрические корпуса типа MELF;

PGA – кристаллодержатель с матричными укороченными I-образными выводами (Pin-Grid Array);

PLCC – пластмассовый кристаллодержатель с четырехсторонней разводкой J- или L-образных выводов (Plastic Leaded Chip Carrier). Отечественный аналог – корпус типа Е;

PQFP – пластмассовый кристаллодержатель с четырехсторонними плоскими выводами (Plastic Quad Flat Pack);

QFP, TQFP или QFTP – кристаллодержатели с четырехсторонней разводкой плоских выводов или со шлейфом выводов (соответственно Quad Flat Pack, Thin Quad Flat Pack (т.е. утоненный QFP) либо Quad Flat Tape Pack (т.е. с ленточными выводами)); если перед обозначением стоит буква P, то следует понимать, что кристаллодержатель пластмассовый, а если стоит буква C – то керамический;

SIP – корпус с односторонней разводкой выводов или выводных контактных площадок (Single-In-Line Package);

SO, SOIC – малогабаритный корпус для поверхностного монтажа (ПМ) с двухсторонней разводкой выводов преимущественно для интегральных схем, но используется для сборок и наборов дискретных пассивных элементов либо компонентов (Small Outline Integrated Circuits). Отечественный аналог – корпус типа Ф;

SOJ – уменьшенный корпус с двухсторонней разводкой выводов J-образной формы (Small Outline J-package);

SOL – уменьшенный корпус с двухсторонней разводкой удлиненных L-образных выводов для интегральных схем (Small Outline Large);

SOT, SOD – микрокорпуса соответственно для транзисторов и диодов (Small Outline Transistor, Small Outline Diode);

TAB – кристаллодержатель, автоматизированно монтируемый на гибком (ленточном) носителе со сверхтонкими выводами (Tape-Automated Bonding);

TCP – кристаллодержатель с ленточными выводами на тонком носителе, обычно используется для многокристальных МСБ с применением TAB-технологий (Tape Carrier Package);

Бурное развитие техники ИС потребовало принципиально нового подхода к вопросам корпусирования, поскольку корпуса типа DIP с присущими им ограничениям по числу и способу расположения выводов не соответствуют высоким требованиям миниатюризации аппаратуры. Поэтому реальным выходом стало применение микрокорпусов, монтируемых на поверхность плат.

При изготовлении двух функционально идентичных устройств на микросхемах, размещенных в корпусах для ПМ и типа DIP, стоимость устройств в первом варианте сокращается в 4 раза, объем уменьшается в 8 раз, а масса – в 2-5 раз по сравнению со вторым вариантом. Поэтому площадь коммутационной платы, необходимая для размещения одного и того же количества корпусов, уменьшается в 2-6 раз. Однако, в силу разных причин (например, дефицитность ПМ-компонентов, их повышенная стоимость для БИС, СБС, УБИС и др.) в настоящее время при изготовлении ячеек ЭУ иногда используют корпуса типа DIP.

Кристаллодержатели с выводами. Это квадратные или прямоугольные корпуса, которые имеют J-образные выводы, либо L-образные или другие формы выводов (конструкции различных типов выводов представлены на рис.17), расположенные по четырем сторонам с шагом 1,27мм и менее. В них могут размещаться полупроводниковые микросхемы, а также сборки и наборы разных компонентов, выполненные по всем существующим технологическим вариантам. Корпуса изготавливают с применением разных материалов: металлов; разных пластмасс; керамик и др. (рис.18-23).

Рис.17. Формы выводов и выводных контактных площадок ПМ-компонентов с видом монтажных соединений: а,б – L-образные выводы (“крыло чайки” и “крыло альбатроса”); в – безвыводной компонент с наращиваемыми балочными выводами (в виде “клюшки”), формируемыми с изгибом 60

; г,д,е – J-образные выводы (г,д–скрытые, е – открытый (выступающий)); ж,з – плоские балочные(ж – без формовки, з – формуемые в виде “паука”) ,и,к,л – I-образные выводы (и,к – выступающие за пределы корпуса, л – в пределах границ основания корпуса); м,н – безвыводной корпус (м – выводные контактные площадки по периферии боковых сторон корпуса, н – выводные площадки по полю основания); о – специальные тонкопленочные выводные дорожки на основании-плате в составе корпуса с выводными отверстиями; п – выводные контактные площадки пассивных чип-компонентов; 1 – корпус компонента; 2 – вывод компонента; 3 – коммутационная плата; 4– припой; 5 – контактная площадка коммутационной платы; 6 – основание корпуса (плата-носитель); 7 – выводное отверстие; 8 – тонкопленочная разводка выводов.

Рис.18. Корпуса с плоскими выводами, отличающиеся двух- и четырехсторонней разводкой выводов (соответственно FP и QFP), а также материалом корпуса (керамика либо пластмасса) и некоторыми элементами конструкции (например, высотой размещения и толщиной выводной рамки в теле корпуса и др.)

.

Рис.19. Конструкция и габаритные размеры кристаллодержателя типа PLCC.

Рис.20. Разновидности модернизированных конструкций многовыводных кристаллодержателей типа QFP: NQFP с утопленным телом корпуса (а) и QFTP (б) с ленточными мелкошаговыми выводами.

Рис.21. Конструкция и габаритные размеры улучшенного пластмассового кристаллодержателя типа мини-PFQFP с уменьшенным до 0,27 мм шагом выводов.

Рис.22. Корпус типа PGA для СБИС с прореженной (а) и с полной (по всему основанию) (б) матрицей выводов, а также контактная панелька, смонтированная на плате для корпуса типа (в).

Рис.23. Конструкция и габаритные размеры безвыводного керамического кристаллодержателя типа LCCC/

Безвыводные кристаллодержатели. Важнейшим типом корпусов для техники ПМ является кристаллодержатель с вырожденной формой выводов в виде контактных площадок, расположенных в пределах проекции тела корпуса. Они получили распространение с конца 70-х годов, правда, ограниченное специальными областями применения, и только в последнее время начали использоваться для корпусирования ЗУ и ряда других стандартных СБИС (рис.23,24).

Бескорпусные кристаллы и кристаллодержатели типа ТАВ. Наименьшая монтажная площадь, которую может занимать ИС, БИС, СБИС, или УБИС на КП, - это посадочная площадь самого кристалла и поверхностный монтаж – единственное возможное средство, обеспечить применение бескорпусного кристалла (БК) в составе ЭУ. По сравнению с ЭУ, использующими БИС в корпусах для ТМ, ЭУ на БК БИС по массогабаритным показателям выигрывает в 5-10 раз и в 1,5-10 раз выигрышнее по сравнению с ЭУ использующих БИС в микрокорпусах для ПМ. БК СБИС имеет много очевидных преимуществ, но в тоже время имеет ряд недостатков (например, связанных с потребностью их защиты от влияния внешних воздействий, с проблемами автоматизации их сборки и монтажа и др.).

Применение различных вариантов технологий монтажа БК на гибком полимерном (чаще всего полимиидном) носителе (рис.25) называют ТАВ-технологией, а БК на гибком носителе называют кристаллодержателем типа ТАВ. В сущности ТАВ-конструкция кристаллодержателя является наиболее перспективной для производства высокоплотноскомпонованных ячеек ЭУ, так как позволяет избежать недостатков применения БК в составе ячеек ЭУ и, вместе с тем, повысить эксплуатационную надежность последних.

Рис.24. Безвыводные матричные кристаллодержатели (для БИС) (а,б) и их усовершенствованный тип BGA (для СБИС с матрицей 420-ти столбиковых выводов), содержащий на основании-плате корпуса тонкопленочную разводку с выводными отверстиями (в); а,б – вид со стороны донной части корпуса соответственно для полной и прореженной матриц выводных площадок; в – вид с лицевой стороны кристаллодержателя типа BGA: 1 – крышка корпуса BGA; 2 – основание-плата корпуса BGA с тонкопленочной разводкой и выводными металлизированными отверстиями (для монтажа на матричных контактных площадках знакоместа КП).

Рис.25. Пример 35 миллиметрового формата двухслойного полиимидного гибкого (ленточного) носителя для кристаллодержателя типа ТАВ: МК – место посадки кристалла.

Понятие о фильтрах и линиях задержки

Электрическими фильтрами называют устройства, обладающие избирательными свойствами по отношению к колебаниям различных частот. По форме амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) различают высокочастотные, низкочастотные, полосовые и режекторные фильтры. Наиболее распространены в ЭУ полосовые фильтры.

По принципу действия фильтры делятся на:

электрические LC-фильтры, построенные из дискретных катушек индуктивности и конденсаторов. Иногда такие фильтры создают на распределенных LC-структурах, например, микрополосковые фильтры;
активные RC-фильтры, состоящие из пассивной RC-цепи, усилителя и цепи обратной связи;
электромеханические фильтры, построенные на принципе преобразования электромагнитных колебаний в механические;
прочие фильтры, к которым можно отнести, например, фильтры на приборах с зарядовой связью (ПЗС), цифровые фильтры и др.

Наиболее распространенными были LC-фильтры, однако их роль в миниатюрных ЭУ существенно понизилась, уступив место активным и электромеханическим фильтрам.

Линией задержки (ЛЗ) называют четырехполюсник, осуществляющий задержку сигнала на заданное время без изменения его формы. ЛЗ находят применение в радиолокационной и радиоприемной аппаратуре и в вычислительной технике. Как и фильтры, различают линии задержки электромагнитные, построенные на LC-контурах или на микрополосках с распределенными параметрами, и электромеханические, основанные на распространении ультразвуковых волн в твердом теле. Кроме того, известны электронные схемы, формирующие импульс на выходе в момент прихода тактового импульса (например, Д-триггер).

Весь диапазон требуемых задержек сигналов (со временем задержки от 10

до более 10

с) делится условно на четыре интервала, в каждом из которых применяют ЛЗ преимущественно одного типа:

наносекундный (10^-9-10^-7с) для электромагнитных ЛЗ с распределенными параметрами;

микросекундный (10^-7-10^-4с) для электромагнитных ЛЗ с сосредоточенными параметрами;

миллисекундный (10^-4 –10^-2с) для электромеханических ЛЗ;

секундный (более 10^-2с) для тепловых ЛЗ и специальных электронно-лучевых трубок.

Идеальная ЛЗ характеризуется только временем задержки. АЧХ и ФЧХ такой ЛЗ линейны. Реальная ЛЗ определяется целой системой параметров.
Общие представления о резонаторах
Резонатор представляет собой колебательную систему способную накапливать энергию колебаний или волн той или иной физической природы при внешнем воздействии определенной частоты. Электромагнитные резонаторы поддерживают электрические или упругие колебания, возбуждаемые электромагнитным полем. Акустические резонаторы поддерживают упругие колебания, возбуждаемые механическими силами и т.д. Каждый резонатор характеризуется спектрами собственных и резонансных (вынужденных) частот колебаний, добротностью и другими параметрами. Для резонаторов, используемых совместно с электронными приборами, важным параметром является волновое сопротивление, которое характеризует эффективность взаимодействия носителей заряда с электромагнитным полем в резонаторе.

Резонаторы (например, пьезоэлектрические) служат в качестве частотозадающих элементов в генераторах опорных частот и в управляемых по частоте генераторах (миниатюрные кварцевые пьезоэлектрические резонаторы применяются в задающих генераторах микроэлектронных устройств); на основе таких резонаторов создаются различные селективные устройства (фильтры, частотные дискриминаторы и др.), а также сенсорные элементы измерительных преобразователей (датчиков давления, ускорения, температурных изменений и т.д.) с высокой чувствительностью и воспроизводимостью.
Понятие о криоэлектронных приборах
Криоэлектронными приборами (КЭП) называют твердотелъные устройства (диоды, транзисторы, ЛЗ, фильтры, усилители, ЗУ и др.), которые работают при криогенных температурах (ниже 120К). Развитие КЭП в значительной степени определяется проблемами повышения чувствительности измерительных ЭУ; снижения уровня шумов и энергопотребления ЭУ; повышения быстродействия ЭУ и др. Глубокое охлаждение – один из путей решения этой проблемы. К важнейшим эффектам, лежащим в основе работы КЭП, относят: явление сверхпроводимости; нелинейные объемные или контактные электрические явления в охлажденных полупроводниках; нелинейная зависимость диэлектрической проницаемости некоторых охлажденных диэлектриков от напряженности электрического поля.

К КЭП относятся: криотроны (логические ЭУ); криоэлектрические резонаторы, на основе которых делают криогенные фильтры СВЧ диапазона; сквиды – сверхпроводящие квантовые интерферометры; сверхпроводящие пленочные ЛЗ (со временем задержки 10

-10

с); генераторные, смесительные, детекторные устройства и параметрические усилители СВЧ-диапазона и др.
Домашнее задание

Изучить теоретические сидения, изложенные в описании данной лабораторной работы.
Подготовить начальную часть отчета, содержащую титульный лист, цель работы и краткие теоретические сведения (две-три страницы), а также указать объем выполняемой работы в соответствии с лабораторным заданием.
Подготовить форму табл.2 для записи результатов работы.
Подготовить ответы на контрольные вопросы.
Иметь калькулятор.

Лабораторное задание

Практически ознакомиться с навесными компонентами (НК), широко используемыми в ячейках ЭВС, на примерах НК, содержащихся в заданной ячейке.
Научиться определять типы НК по различным критериям (например, по особенностям конструкции; наличию регулировочных элементов в составе НК; по маркировке на корпусе НК и др.).
Изучить особенности изготовления НК и их корпусов.
Заполнить форму табл.2, определить все типы НК.
Определить процентный состав НК для поверхностного и традиционного монтажа.
Определить коэффициент К, характеризующий плотность монтажа НК.
Сформулировать выводы по результатам работы.
Составить отчет в соответствии с требованиями к нему.

Инструменты приспособления и макетные образцы

Для выполнения работы необходимы:

макетные образцы, представляющие собой ячейки ЭВС (относящиеся к модулям 1-го уровня конструкторско-технологической иерархии, и состоящие из печатной платы со смонтированными на ней компонентами, а в отдельных ячейках и с другими деталями);

приспособление, содержащие лупу (или отдельная лупа); измерительная линейка.

Порядок выполнения работы

Получить у лаборанта макетные образцы и необходимые для выполнения работы измерительные средства.
Пользуясь описанием данной лабораторной работы, а также справочной и учебной литературой [1…4] определить все типы (классы и подклассы) НК и их количество в составе заданной ячейки.
Заполнить форму табл.2, выполнив необходимы подсчеты и измерения.

№ п/п.	Тип НК (класс, подкласс)	Обозначение в схеме ЭЗ*	Маркировка НК (полная, или краткая, или др.)	Количество навесных компонентов каждого типа	Особенности конструкции (в т.ч. форма корпуса и выводов; шаг выводов**; количество сторон с выводами и др.)	Количество НК с разными вариантами монтажа на плате		Общие сведения о материалах и технологиях изготовления НК и их корпусов
						ТМ	ПМ

Форма табл.2

Результаты изучения компонентов в составе ячейки ЭВС

*Схема ЭЗ – схема электрическая принципиальная (маркировка НК на плате обычно соответствует обозначениям на схеме ЭЗ).

**Шаг выводов – расстояние между центрами выводов.

ТМ и ПМ – соответственно для традиционного и поверхностного монтажа.

Процентный состав НК для ТМ и ПМ определить по формулам:

;

где: n_TM, n_ПМ – соответственно количество традиционно- и поверхностно-монтируемых НК; N – общее количество компонентов в ячейке.

Коэффициент К, характеризующий плотность монтажа НК в ячейке, определить по формуле К=N/S_M, где S_M – монтажная площадь печатной платы, которая определяется как разность полной площади платы S и площади технологического поля платы по ее периферии S_T, то есть S_M=S-S_T; величины S и S_T – определить используя измерительную линейку с последующим вычислением площадей для заданного макетного образца. Технологическое поле ячейки должно быть свободным от элементов платы и НК, так как оно используется в условиях производства для закрепления платы или ячеек в оснастке и других, в том числе вспомогательных операций (расстояние от ближайшего проводящего элемента платы до ее края может составлять 1…10мм.). Часто технологическое поле проектируют с двух противоположных сторон платы (хотя бывает и четырехстороннее его размещение).
Сформировать выводы, указать в них общее количество НК, количество НК для ТМ и ПМ, а также значения N_ТМ, N_ПМ и К для заданной ячейки.

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

титульный лист;
цель работы;
краткие теоретические сведения;
заполненную форму табл.2;
результаты определения процентного состава НК для традиционного и поверхностного монтажа, а также количество НК на единицу монтажной площади печатной платы;
выводы о проделанной работе.

Контрольные вопросы

Что следует понимать под термином “ЭВС”?
Охарактеризуйте модули 0…4 уровней конструкторско-технологической иерархии.
Каково Ваше понимание термина “технология”?
В чем состоят отличия элемента от компонента?
Дайте определения термину “конструктив”?
Назовите отличие между такими конструктивами как плата и ячейка.
С какой целью в ЭУ используют соединители и какими они бывают с точки зрения конструкторско-технологической их реализации?
Какие Вам известны коммутационные устройства (КУ) ручного управления? Поясните принципы их работы.
Чем отличаются реле от обычных переключателей с ручным управлением?
Каков принцип работы контактных КУ? Приведите пример.
Поясните принцип работы бесконтактных КУ на конкретных примерах.
Какие материалы и технологии используются для изготовления КУ и их элементов?
Охарактеризуйте конструкции корпусов для диодов и транзисторов и назовите материалы и основные технологии их изготовления. Приведите примеры.
Назовите конструкции дискретных резисторов и конденсаторов, имеющихся в данной Вам ячейке. Укажите материалы и особенности изготовления этих компонентов.
Охарактеризуйте конструкции катушек индуктивности и особенности их изготовления (в том числе катушек индуктивности, имеющихся в составе данной Вам ячейки).
Какие конструкции корпусов ИС вам известны? Поясните термин “кристаллодержатель”.
Что следует понимать под термином “суперкомпонент”?
Перечислите материалы и особенности изготовления корпусов для ИС (БИС, СБИС, УБИС).
Какие конструкции корпусов НК можно считать перспективными с точки зрения повышенной плотности монтажа ячеек ЭУ; улучшения функциональных параметров НК и самих ЭУ; увеличения функциональной нагрузки ЭУ при уменьшении массогабаритных показателей ЭУ?
Охарактеризуйте разновидности устройств индикации и изложите принципы работы самых распространенных индикаторных устройств (ИУ).
Каковы особенности конструкций распространенных ИУ и используемые для их изготовления материалы. Поясните на примерах.
Какие конструкции фильтров и линий задержки вам известны. Укажите их назначение и особенности изготовления. Приведите примеры конструкций.
Изложите ваши представления о резонаторах и приведите конструкцию пьезоэлектрического резонатора, указав его назначение, материалы и особенности изготовления.
Каково назначение сборочных и монтажных технологических операций? В чем состоят их отличия?
С какой целью определяют коэффициент К и каков его смысл?

Литература

Заводян А.В., Волков В.А. Производство перспективных ЭВС. Ч.2.-М.: МИЭТ, 1999.-280с.
Шитулин В.В. Элементы и узлы микроэлектронной аппаратуры. - М.: МИЭТ, 1981. – 130с.
Справочная книга радиолюбителя-конструктора. /Под ред. Н.И. Чистякова. – М.: Радио и связь, 1990. – 624с.
Грушевский А.М. Сборка и монтаж многокристальных микромодулей.-М.:МИЭТ,2003.-196с.
Конспект лекций по дисциплине “Технология компонентов ЭВС”

1 ... 26 27 28 29 30 31 32 33 ... 52