2 Тенденции развития конструкций рэс

Развитие конструкций РЭС прошло четыре этапа. Смена каждого поколения обуславливалось сменой элементной базы, в основном активных элементов РЭУ. Это, в свою очередь, приводило к смене метода и правил компоновки и монтажа.

Первое поколение РЭС (1920 – 1950 г.г.) базировалось на ламповой технике, блочном методе компоновке и монтажа. Блочный метод компоновки заключался в выполнении конструкций крупных частей схемы в виде моноблоков, чаще всего без кожухов. Устанавливались они в стойки, а коммутировались как внутри моноблока, так и между собой проволочно-жгутовым монтажом (рис.2). Недостатки: малая унификация и взаимозаменяемость, низкая надёжность.

Рисунок 2 - Конструкция РЭС 1-го поколения

Второе поколение (1950 – 1960 г.г.) связано с появлением промышленной транзисторной техники. Миниатюрные лампы были заменены на транзисторы (рис.3). Функционально-узловой метод компоновки стал основным во многих конструкциях РЭС. Снижение рабочих напряжений  привело к появлению нового направления в конструировании РЭС – миниатюризация аппаратуры. Были разработаны новые конструкции функциональных узлов: плоские и объёмные модули (рис.3); этажерочные модули (рис.3). Плотность элементов в объёме увеличилась с 0,1 эл/см³ до 1,5..2 эл/см³. Однако основным конструктивным элементом оставались дискретные ЭРЭ с частотой отказов  и это не могло существенно повлиять на надёжность РЭС.

Рисунок 3 - Конструкции РЭС второго поколения

Третье поколение (1960…1970 г.г.) характеризовалось появлением корпусированных ИС и миниатюрных ЭРЭ на печатных платах. Микросхемы в количестве 20…30 штук (в те годы они выпускались в металлических, пластмассовых и металлокерамических корпусах прямоугольной и круглой формы с количеством выводов не более 16) компоновались на печатных платах со средними размерами 140×170 мм, выводная коммутация с которых осуществлялись стандартными разъёмами. Такие конструкции, наиболее характерны для цифровых устройств, получили название в начале субблоки, а позднее – функциональные ячейки (рис. 4). Для ЭВМ аналогичные функциональные ячейки выполнялись по принципу базовых несущих конструкций и получили название типовой элемент замены. Для таких элементов плотность упаковки элементов в объёме достигла 30 эл/см³. Резкое повышение надёжности устройств на основе ИС связано с тем, что изготовление ИС производится на положке или объёме кристалла групповым методом в одном технологическом цикле сразу целого набора элементов. Так, частота отказа одной ИС, содержащей порядка 100 элементов, равна частоте отказов всего одного дискретного ЭРЭ, т.е. . Таким образом сформировалось новое поколение конструкции РЭС на основе интегральных радиоэлектронных устройствах. Проектирование их осуществляется на новых принципах схемотехники – микросхемотехника, в основе которой заложена микроэлектроника.

Рекомендуемые материалы

Рисунок 4 - Функциональная ячейка РЭС 3-го поколения

Дальнейшая миниатюризация РЭС (70-е годы) привело к появлению интегральных схем повышенной интеграции БИС и СБИС. Появляются гибридно-плёночные микросборки, которые являются функциональными узлами и устройствами в микроэлектронном исполнении, реализующие электрическую схему конкретного назначения. ГИС – это когда бескорпусные транзисторы разварены на малых подложках и вместе с плёночными компонентами заключены в единый герметичный корпус.

Аналогичная технологическая операция, но с бескорпусными ИС на более крупных подложках, например 24×30 или 30×48 мм привела к созданию СБИС или микросборок МСБ (рис.7). МСБ – это изделие четвёртого поколения. Оно заменило собой целую плату (рис.8). Логическим продолжением, на основе требований компактности, при конструировании стало то, что сами МСБ стали бескорпусными, а блок – герметичным (рис.9). Это РЭС четвёртого поколения: - снижение массы в 3÷4 раза; - объёма в 5÷6 раз; - повышенная вибростойкость и более высокая надёжность за счёт исключения стандартных разъёмов и замены их на гибкие шлейфы.

"Модели и современная практика корпоративного управления" - тут тоже много полезного для Вас.

Рисунок 5 - Конструкция бескорпусной тонкопленочной микросборки

Рисунок 6  - Конструкция функциональной ячейки 4-го поколения

Рисунок 7 - Конструкция герметичного блока РЭС 4-го поколения

В настоящее время развиваются РЭС пятого поколения, в которых находят применение приборы функциональной микроэлектроники.