Справочное пособие - микросхемы и их применение (1086445), страница 51
Текст из файла (страница 51)
На долю соединений приходитсядо 60% общего количества отказов РЭА.Основной способ соединения микросхем с печатными платами и создания межсоединений в ячейках иблоках — пайка. Пайка не требует сложного и дорогостоящего оборудования, экономически выгодна,позволяет легко заменять вышедшие из строя микросхемы и другие детали. Перспективна сварка, котораяпозволяет получить большую, чем при пайке, надежность соединений, а также уменьшить объем аппаратуры засчет сокращения площади соединений. Используемые в микроэлектронной аппаратуре методы сварки можноразделить на сварку давлением и плавлением. Сварка давлением (термокомпрессионная, ультразвуковая иэлектроконтактная) обеспечивает соединение при совместном действии давления и нагрева.
Нагрев нерасплавляет соединяемые металлы, а лишь увеличивает их пластичность. Сварка плавлением(электроконтактная, электронным лучом и лучом лазера) соединяет металлы путем их плавления в зоне сваркии последующей кристаллизации.Рис. 8.18. Зависимость допустимого перегрева воздуха от удельной мощности рассеяния (1— герметичный блок; 2 — естественное охлаждение; 3 — принудительное охлаждение)Кроме указанных методов применяют также соединения с помощью накрутки проводника на штырь.Монтаж методом накрутки заключается в том, что несколько (обычно от четырех до шести) витков провода спомощью специального инструмента навивают с заданным натяжением на жесткий вывод — штырьквадратного или прямоугольного сечения. Натяжение провода при накрутке велико и в точках контактадостигает 1800 кГ/см2.
Это достаточно для разрушения оксидной пленки на соединяемых элементах и такоговдавливания провода в вывод, что в месте контакта образуются газонепроницаемые поверхности. Такоесоединение очень надежно, особенно при сильных механических воздействиях. Недостатками этого методаявляется увеличение объема по сравнению с другими методами и трудность ремонта.Вопросы конструирования аппаратуры на микросхемах обобщены в [2, 39, 40, 43 — 47].Теплоотвод в микроэлектронной аппаратуре.
В микроэлектронной аппаратуре, которая характеризуетсябольшой плотностью элементов, особенно при использовании микросхем повышенного уровня интеграции,значительное внимание должно быть уделено вопросам создания необходимого теплового режима. Онопределяется выделяемой мощностью и условиями охлаждения.При определении необходимого способа охлаждения аппаратуры исходят из удельной мощности рассеянияqQ=P6/V6, где Рб — суммарная мощность, выделяющаяся в блоке; VQ — объем блока.Другим фактором, который учитывают в данном случае, является допустимая температура перегревавоздуха в блоке: Тп=Тдоп — Т0, где Гдоп — допустимая температура в блоке; Т0 — температура окружающейсреды.Способ охлаждения выбирают с использованием графика зависимости Тп=f(qб), приведенного на рис.
8.18.BPBBBBPBBBBBBBBBBBНа графике показаны зоны, соответствующие различным способам охлаждения. Если точка, соответствующаяпроектируемому блоку, лежит в зоне 1 или левее, то в этом случае можно использовать герметичную конструкцию и не применять никаких мер по теплоотводу. В области 2 требуется естественное охлаждение с помощьютеплопроводности и конвекции. Наконец, в области 3 необходимо принудительное охлаждение. Если точка,соответствующая рассматриваемому блоку, находится в зоне наложения областей, целесообразно выбиратьверхнюю как отвечающую более простому способу охлаждения.Для создания допустимого теплового режима аппаратуры по возможности стремятся к использованиюмикросхем с минимальной рассеиваемой мощностью в реальном режиме эксплуатации.Один из эффективных путей облегчения теплового режима — .
использование теплоотводящих шин. На рис.8.19,а, показан вариант такого теплоотвода для плоских корпусов. При этом тепловое сопротивление корпусауменьшается с 250 до 20°С/Вт.Рис. 8.19. Варианты теплоотвода:а — с теплоотводящей шиной (1 — микросхема; 2 — шина); б — установка в радиатор (1 —микросхема; 2 — радиатор)Иногда микросхемы устанавливают в радиаторы, как показано на рис. 8.19,6.
При создании теплоотводящихпутей стремятся к уменьшению теплового сопротивления на всех участках от микросхемы до кожуха блока.Для этого при креплении микросхем применяют клеи с высокой теплопроводностью, используют припайкумикросхем к ячейкам и т. п. Большое значение имеет тепловое сопротивление контактов междутеплоотводящими элементами. На его значение влияют материал, чистота обработки поверхности, плотностьсоединения и ряд других факторов. Лучшие теплоотводящие материалы — медь и алюминий, их чаще всегоприменяют в конструкциях микроэлектронной аппаратуры.
Очень нежелательно попадание краски междуконтактирующими теплоотводящими элементами, так как тепловое сопротивление контакта металл — краскаочень велико и может превышать соответствующее значение для соединения медь — алюминий в 250 раз.Для уменьшения контактных тепловых сопротивлений применяют покрытия соединяемых металловкадмием, оловом и теплопроводя-щими пастами. Снижение теплового сопротивления корпуса блокадостигается использованием ребристой структуры и покрытием наружной поверхности краской с высокойстепенью черноты.Для улучшения теплоотвода с помощью конвекции платы с распаянными на них микросхемамиустанавливают в вертикальном положении, между корпусами микросхем соседних ячеек делают зазоры (неменее 6 мм), а также перфорационные отверстия в кожухе блока. Если перечисленные способы не могутобеспечить заданного теплового режима, применяют принудительное воздушное охлаждение.
Воздух подаетсяили внутрь блока непосредственно к тепло-отводящим элементам или, при герметичных конструкциях, снаружи — к стенкам корпуса. Наиболее нагретые части ячеек, как правило, располагают ближе к началуохлаждающего потока. При наличии теплопроводящих шин целесообразно ориентировать их по направлениюдвижения воздуха. Контакт с конструктивными теплопроводными элементами блока (рамка, кожух и т. п.)обычно осуществляют на входе в блок.При использовании микросхем малого уровня интеграции чаще всего нет необходимости в учете тепловыхрежимов. При применении же микросхем повышенной степени интеграции, как правило, следует приниматьспециальные меры по созданию теплоотвода. В подобных случаях проводят специальный тепловой расчет [45],при котором определяют допустимое число микросхем на платах, число плат, зазор между ячейками, расходохлаждающего воздуха, размеры теплоотводящих шин и т.
п.ЗАКЛЮЧЕНИЕИнтегральные микросхемы относятся к виду элементной базы РЭА, который развивается наиболее быстро.Приведем несколько основных направлений этого развития.Во-первых, это расширение функционального состава тех серий микросхемы, которые получилинаибольшее практическое применение— серий 100, 133 (155) 140 и других. Расширение ведется путем веденияв них более сложных узлов с лучшими парамерами, устройств согласования с индикационными приборами и т.п.Во-вторых, это увеличение степени интеграции и повышение функциональной сложности микросхем. Впоследние годы все больше выпускается сложных функционально законченных устройств, не требующих дляих использования дополнительных микроэлектроч-ных узлов.В-третьих, широкое использование в микроэлектронике новых физических явлений—оптоэлектронных,магнитоэлектронных, аку-стоэлектронньх и др.
Частично микросхемы, использующие эти явления, ужеприменяются в виде оптроноз, линий задержки и фильтров на приборах с зарядовой связью и поверхностныхакустических волнах, устройств памяти на цилиндрических магнитных доменах и т. п. Использование новыхфизических явлений позволит улучшить масса-габаритные, надежностные и другие показатели разрабатываемой аппаратуры. Следует указать, что работа с новыми микросхемами потребует определеннойподготовки радиолюбителей, которая нужна для грамотного применения новой элементной базы!Дальнейшее развитие микроэлектроники безусловно приведет к еще более широкому внедрению микросхемкак в профессиональную, так и в радиолюбительскую радиоэлектронную аппаратуру.ПРИЛОЖЕНИЕ.
СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЙ МИКРОСХЕМВ соответствии с ГОСТ 18682—73, введенном в июне 1974 г., обозначение микросхемы состоит из четырехосновных элементов.Первый элемент — цифра, указывающая тип микросхемы по конструктивно-технологическому признаку: 1,5, 7 — полупроводниковые; 2, 4, б, 8 — гибридные; 3 — прочие (пленочные, керамические, вакуумные и т. д.).Второй элемент — две цифры, указывающие номер разработки.
Первый и второй элементы составляютномер серии, к которой принадлежит микросхема.Третий элемент — две буквы, обозначающие функциональную подгруппу и вид микросхемы (см. табл. П1).Четвертый элемент— порядковый номер разработки микросхемы з серии среди микросхем одного вида.При необходимости в обозначение перед первым элементом могут быть введены дополнительныебуквенные индексы: К — для микросхем, используемых в устройствах широкого применения; КМ — длямикросхем широкого применения, выпускаемых в керамическом корпусе; ЭК — для микросхем, выпускаемыхна экспорт (с шагом вызсдоз корпуса 2,54 мм).Таблица П1Вид микросхемыОбозначениеГенераторы сигналов:гармоническихпрямоугольныхлинейно-изменяющихсяспециальной формышумапрочиеУсилители:высокой частотыпромежуточной частотынизкой частотыимпульсных сигналовповторителисчитывания и воспроизведенияГСГГГЛГФГМГПУВУРУНУИУЕУЛиндикацииУМпостоянного токаУТоперационные и дифференциальные УДпрочиеПреобразователи:частотыфазыдлительностинапряжениямощностиуровня (согласователи)код — аналогУППСПФПДПНПМПУПАаналог — кодкод — кодпрочиеМодуляторы:амплитудныечастотныефазовыеимпульсныепрочиеДетекторы:амплитудныечастотныефазовыеимпульсныепрочиеВид микросхемыФильтры:верхних частотнижних частотполосовыережекторныепрочиеКоммутаторы и ключи:ПВПРППМАМСМФМИМПДАДСДФДИДПОБОЗНАЧЕНИИФВФНФЕФРФПтоканапряженияпрочиеУстройства селекции и сравнения:КТКНКПамплитудные (уровня сигналов)САвременныечастотныефазовыепрочиеЛогические элементы:СВСССФСПИИЛИНЕИ — ИЛИИ — НЕИЛИ — НЕИ — ИЛИ — НЕИ — ИЛИ — НЕ/И -ИЛИЛИЛЛЛИЛСЛАЛЕЛРЛКПродолжение табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
