Читальный зал -->  Промышленная электроника 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 [ 34 ] 35 36 37 38 39 40

трехзначное и т.д. Соответственно, определенное число буквенных индикаторов дает светящуюся надпись на табло, отображающем требуемую информацию.

Диэлектрик

Натоды в

Рис. 4.5. Индикаторная точечно-растровая панель тлеющего разряда: а - стеклянная пластина с анодами; б - диэлектрическая пластина с отверстиями; в - стеклянная пластина с катодами

Для получения более сложного светящегося изображения - графиков, различных символов, фигур и т. п. - используют индикаторные панели тлеющего разряда (рис. 4.5). В них применен точечно-растровый принцип получения изображения.

Индикаторная панель представляет собой прибор в герметичном корпусе с прозрачной передней стенкой, наполненном инертным газом. Основными элементами панели являются три пластины: с анодами, с катодами и изолирующая. В пазы первой стеклянной пластины горизонтально уложены проволочные аноды- до 100 штук - с шагом между ними 1мм (рис. 4.5, а). В пазы второй, расположенной параллельно первой, уложено вертикально столько же катодов, с таким же шагом между ними (рис. 4.5, в). Эти пластины разделены изолирующей пластиной из диэлектрика с отверстиями против точек перекрещивания анодов с катодами (рис. 4.5, б). Таким образом создается точечный растр. При подаче напряжения между определенным анодом и катодом в точке их перекрещивания возникает тлеющий разряд, а в соответствующем отверстии видна яркая светящаяся точка. Выбор необходимых электродов, на которые подается напряжение для получения заданного светящегося изображения, осуществляет электронный блок в соответствии с заданной программой.

Контрольные вопросы

1. Объясните процессы, происходящие при тлеющем разряде в газе.

2. Нарисуйте схему включения неоновой лампы и объясните назначение балластного сопротивления.

3. Нарисуйте и объясните вольт-амперную характеристику неоновой лампы; назовите области применения неоновых ламп.

4. Какие приборы называют знаковыми индикаторами и какое устройство они имеют?

5. Что представляют собой индикаторные панели?

Раздел 5. ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

Глма S.I.

МИНИАТЮРИЗАЦИЯ И МИКРОМИНИАТЮРИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

5.1.1. Общие сведення

Электронная аппаратура содержит большое количество функциональных блоков и узлов, построенных на элементах -электрорадиодеталях. Элементы - это полупроводниковые приборы, электронные лампы, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы и пр. С развитием радиоэлектроники эти элементы совершенствовались: снижались их габариты и масса, увеличивались долговечность и надежность, повышались мощность и эффективность. На первом этапе развития элементную базу радиоэлектронной аппаратуры составляли электровакуумные приборы; затем их постепенно вытеснили полупроводниковые приборы, имеющие несомненные преимущества благодаря меньшим габаритам, отсутствию накала, большей долговечности и надежности. На втором этапе развития элементной базы - с появлением транзисторов и печатного монтажа - размеры электронной аппаратуры уменьшились, а плотность монтажа возросла. Однако возрастающая сложность электронных систем (в частности, электронно-вычислительных машин и компьютерной техники) требовала дальнейшего увеличения количества элементов, а следовательно, их миниатюризации.

Так появились модули - элементарные узлы электронной аппаратуры, выполняющие определенные функции. На типовых модулях, выпускаемых промышленностью, можно построить блоки различных устройств, что сокращает время их разработки и производства, снижает стоимость аппаратуры и повышает ее надежность.

Модуль представляет собой конструктивно законченную функциональную часть схемы, а серия модулей различного назначения должна иметь единое конструктивное исполнение, чтобы из них легко собиралось все устройство.

Дальнейшее уменьшение размеров и веса электронной аппаратуры привело к микроминиатюризации ее элементов. Это потребовало разработки и применения новой технологии изготовле-

904682

ния микроэлементов схем, новых конструкций, объединяющих эти микроэлементы в микромодули, а также новых методов конструирования электронных устройств на микромодулях.

5.1.2. Микромодули

Микромодуль - это миниатюрный модуль, представляющий собой законченный функциональный и конструктивный блок радиоэлектронной аппаратуры (усилитель, генератор и т. д.) или набор элементов. Он появился на первом этапе микроминиатюризации электронных устройств. Микромодуль собирается из микроэлементов, которые представляют собой микроминиатюр-

Рис. 5.1. Конструкция этажерочного модуля: а - микроплата; б - принцип сборки; в - микроэлементы;

г - готовый модуль; R - резистор; С - конденсатор, L - катушка индуктивности, Д - диод, Т - транзистор

ные радиодетали, укрепленные каждая на микроплате определенной формы. Наиболее удобная конструкция микромодуля - этажерочная (рис. 5.1). В ней набор микроплат с микроэлементами располагается в виде этажерки, в которой эти микроплаты соединяются между собой жесткими проводниками, проходящими через пазы по боковым сторонам плат.

Микроплата служит для размещения на ней как специальных навесных микроэлементов, так и печатных элементов и соединительных проводников. Соединительные проводники впаивают в металлизированные пазы платы, служащие контактами при сборке этажерочного модуля. Размеры микроплаты: сторона квадрата - 9,6 мм, холщина - 0,5-1,4 мм. Платы изготовляют

из специального изоляционного материала, обладающего большой механической прочностью при малой толщине. Для правильного расположения микроэлементов на плате и микроплат при сборке микромодуля в соответствии с требуемой электрической схемой на плате в углу имеется вырез, являющийся ключом. Пазы нумеруются, начиная от ключа, по часовой стрелке.

Готовые микроэлементы представляют собой микроплаты с размещенными на них и электрически с ними соединенными радиодеталями в микромодульном исполнении.

После сборки этажерки ее заливают компаундом и помещают в алюминиевый экран, а торец, в котором располагаются выводы, заливают застывающим эпоксидным компаундом. Это создает механическую прочность, герметизацию от воздействий влаги и защиту от внешних электростатических полей.

Плотность компоновки элементов в микромодулях составляет 10-20 в 1 см, в то время как в модулях она не превышает 3-5 элементов в 1 см. Еще большую плотность компоновки и одновременно более высокую надежность имеют полиэлементные модули, у которых на каждой плате размещены не один, а несколько элементов.

Этажерочные микромодули удовлетворяли требованиям, предъявляемым к ним на первом этапе микроминиатюризации аппаратуры. Они имели стандартную конструкцию, универсальные микроэлементы, позволяли монтировать аппаратуру из микромодулей на печатных платах, создавали возможность автоматизации их производства.

Однако основной их недостаток - сборка из дискретных радиодеталей - привел к тому, что с усложнением и дальнейшим развитием электронных устройств значительно возросло количество необходимых отдельных компонентов и соединений между ними, а плотность компоновки оставалась сравнительно низкой, это в свою очередь делало аппаратуру очень громоздкой, дорогой и недостаточно надежной.

Дальнейшая микроминиатюризация дискретных элементов, даже в микромодульном исполнении, не может решить проблем, связанных с изготовлением огромного количества очень малых деталей, необходимостью их испытания, упаковки, транспортировки, вторичного испытания и соединения в схеме устройства. Надежность аппаратуры при этом снижается, а необходимость резервирования узлов делает ее еще более громоздкой и повышает стоимость.

Решение этих проблем привело к новому перспективному этапу развития элементной базы электроники - к микроэлектронике.

Контрольные вопросы

1. Чем вызвана необходимость миниатюризации и микроминиатюризации электронных изделий?

2. Что представляют собой модули и микромодули?

Глам 5.2. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ

5.2.1 Основные понятия микроэлектроники

Микроэлектроника представляет собой современное направление электроники, которое охватывает проблемы, связанные с исследованием, разработкой, изготовлением и применением микроэлектронных устройств, т. е. электронных изделий с высокой степенью микроминиатюризации.

Главная особенность микроэлектроники - отказ от применения дискретных электрорадиодеталей. Вместо отдельных диодов, транзисторов, резисторов и др. в микроэлектронике используется принцип интеграции, т. е. объединения всех элементов и соединяющих их проводников в едином групповом технологическом процессе изготовления функциональных узлов и устройств микроэлектронной аппаратуры. Эти изделия микроэлектроники носят название интегральных микросхем.

Интегральная микросхема (ИМС) выполняет определенную функцию преобразования сигнала и представляет собой единое целое с точки зрения изготовления, упаковки, транспортировки и эксплуатации. Все ее элементы и соединительные проводники формируются в процессе изготовления в микрообъеме твердого тела - полупроводникового кристалла - или на поверхности подложки и имеют общую герметизацию и защиту от внешних механических воздействий и влаги. Количество элементов, или степень интеграции, в микросхеме может составлять тысячи и сотни тысяч в одном кристалле.

Микроэлектроника позволяет решить задачу создания максимально надежных элементов и устройств при одновременном уменьшении массы и габаритов, снижении потребляемой энергии и стоимости.

Надежность микроэлектронной аппаратуры повышается за счет специальной полупроводниковой технологии изготовления микросхем с применением особо чистых материалов и создания условий, исключающих всякое загрязнение. Надежность обеспечивается также за счет герметизации элементов и их межсоединений, уменьшения количества соединений, автоматизации процесса изготовления и снижения вероятности отказа отдельных элементов.

Уменьшение габаритов и массы микроэлектронной аппаратуры достигается за счет малых размеров микросхем, элементы которых в кристалле измеряются долями микрометра. При этом они работают в облегченном режиме при низких напряжениях питания и потребляют небольшую энергию, что повышает экономичность аппаратуры и ее надежность.

Основные направления микроэлектроники: интегральные микросхемы, функциональная микроэлектроника и конструктивно-вспомогательные изделия в микроминиатюрном исполнении. Важным разделом функциональной микроэлектроники стала оп-тоэлектроника.

т Ат а R т R т	т д п. т
т Д т д R TJR Т
т дт а т дТт д R tr т		ТД R Т т Д R Т

Рис. 5.2. Иллюстрация группового метода изготовления полупроводниковых интегральных микросхем: а - полупроводниковая пластина с элементами большого числа ИМС; б - отдельный кристалл ИМС после разрезания пластины; в - электрическая схема соединения элементов ИМС; г - ИМС в корпусе с присоединенными внешними выводами и снятой крышкой

Развитие микроэлектроники базируется на новейших достижениях ряда наук и технических направлений. В частности, физики, химии, математики, биологии, радиотехники, металлургии, приборостроения, машиностроения и других.

Групповой метод изготовления полупроводниковых интегральных микросхем, позволяющий снизить их стоимость, заключается в том. что на небольшой пластине полупроводника (диаметром до 40 мм) одновременно формируется несколько сотен микросхем; множество таких пластин одновременно обрабатывается (рис. 5.2).

Пластину разрезают на части, в каждой из которых получается микросхема в виде кристалла, содержащего комплекс элементов и их соединений в соответствии с требуемой электрической схемой изделия.

Каждый такой кристалл помещают в герметичный корпус, и соединяют его контактные площадки с внешними выводами корпуса.

Кристаллом в полупроводниковой технике принято назы-

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 [ 34 ] 35 36 37 38 39 40

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.