Поколения конструкции электронной аппаратуры

Конструкция – это совокупность деталей с разными физическими свойствами и формами, находящиеся по определенной электрической, пространственной, механической, тепловой, магнитной и энергетической взаимосвязью, обеспечивает выполнение заданных функций с необходимой точностью в условиях внешних воздействий и предусматривает возможность ее повторения в условиях производства.

В конструкциях широко используются печатные платы, выполняющие функции несущей конструкции и соединяющий элементы.

1. Электронные аппараты (ЭА) поколения 20-50 годов были устроены с использованием электровакуумных ламп, дискретных радио элементов, проводных электрических связей. Аппаратура 1-ого поколения имела блочную конструкцию, каждый блок – осциллограф, вольтметр, имел определенное функциональное назначение.

Недостатки : малая плотность компоновки, степень унификации несущих конструкций, неприспособленность конструкций к автоматизации, механизации сборочно-монтажных работ.

2. РЭ поколения 50-60 годов – конструкции на печатных платах и дискретных элементах.

Особенность : применение модулей на печатных платах, микромодули этастерочной конструкции и плоской конструкции.

Из таких модулей формировались более сложные узлы.

Преимущества : увеличение плотности компоновки, замена приборов на полупроводниковые, более плотная компоновка ЭРЭ

Недостатки : ремонтопригодность аппаратуры ниже

3. поколение 60-70 – на печатных платах и интегральных микросхем с малой степенью интеграции (1 и 2), являющимися функциональными модулями. Конструктивно представляет многослойную интегральную плату (сложность соответствует блоку первого поколения)

Преимущества : корпусные микросхемы

4. поколение 70-..? годов – применение БИС, многослойных печатных плат, гибких печатных шлейфов, микрополосных линий.

Применение : бескорпусные элементы , герметизация в корпусе

Преимущества : увеличение плотности компоновки.

Недостаток : ухудшение ремонтопригодности.

5. развивается в настоящее время

Приборы функциональной микроэлектроники. Они не имеют физического подобия с электронными цепями и используют оптические явления, механические колебания, диэлектрики и т.д.

Основы микроэлектроники

Эта область электроники, которая охватывает проблемы исследования, конструирования, изготовления и применения микроэлектронных изделий.

Электронное устройство – это устройство с с высокой степенью интеграции.

Основные принципы – групповой метод и планарная технология.

Различают основные типы микроэлектронных изделий :

1. интеграционная схема

2. функциональные компоненты

3. микрокомпоненты (сопутствующие) – печатные платы, индукционные пленки…

Эти элементы должны быть совместимы по конструкции, областям применения и для практической реализации применяют технологические приемы микроэлектроники.

Классификация интегральных схем (ис)

Был разработан стандарт ГОСТ 17.021-88

Для классификации ИС можно использовать разные критерии :

- степень интеграции

- физический принцип работы активных элементов

- быстродействие

- заполняющая функция

Наиболее распространенная классификация по конструктивно-технологическим признакам, так как в названии микросхем содержится информацию о ее конструкции и технологии изготовления.

По К-Т признакам ИС делятся на :

- полупроводниковые

- пленочные

- гибридные

Полупроводниковая ИС – это ИС, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме или поверхности полупроводникового материала.

Пленочная ИС – это ИС, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены из пленок (R, C, L); в зависимости от толщины пленок и способов создания элементов микросхем делятся на тонко- и толсто- пленочные (тонко- толщина пленки не больше 1 микрона; толсто- толщина от 10 до 70 микрон).

Гибридные ИС – в качестве активных элементов используются навесные дискретные полупроводники или ИМС; в качестве пассивных элементов – пленочные (R, C, L) и соединяющие их пленочные проводники; механической основой является диэлектрическая подложка.

Совмещенные микросхемы – все активные и часть пассивных изготавливаются по полупроводниковым технологиям , а часть пассивных по тонкопленочной.

Полупроводниковая пластина – заготовка из полупроводникового материала, предназначенная для изготовления полупроводниковых ИМС.

Кристалл – это часть полупроводниковой пластины, в объеме и на поверхности которой сформированы элементы ИМС, межэлементные соединения и контактная площадка.

Базовый кристалл ИС – это часть полупроводниковой пластины с определенным набором сформированных элементов, в том числе электрически соединенных или не соединенных между собой, используемые для создания ИС путем изготовления межэлементных соединений.

Базовый матричный кристалл ИМС с регулярным в виде матрицы расположением базовых ячеек.