Контактні площадки служать для приєднання жорстких або гнучких виводів компонентів, а також для приєднання провідників, за допомогою яких комутаційна плата з’єднується з виводами корпуса.
Провідники служать для з’єднання між собою контактних площадок та печатних елементів мікрозбірки (опорів, конденсаторів, індуктивних котушок).
Для провідників та контактних площадок мають використовуватись матеріали з малим опором та хорошим щепленням з матеріалом підложки: електричний опір квадрату плівки проводячих слоїв повинно бути не менш 0,03 Ом.
Тонкоплівочні провідники та контактні площадки.. Для їх виготовлення найбільш часто застосовують алюміній або мідь. Для покращення щеплення провідника з підложкою зразу наносять шар ванадію товщиною 0,04 – 0,05 мкм, а потім шар алюмінію або міді товщиною 1,2 – 1,6 мкм.
Алюмінієві контактні площадки використовують в тому випадку, якщо гнучкі виводи компонентів будуть приєднувати до контактної площадки зваркою. Для спрощення технологічного процесу в цьому випадку умісно та провідники виконувати з алюмінію.
Товстоплівочні провідники та контактні площадки. При використанні товстоплівочної технології для отримання провідників та контактних площадок на підложку наносять провідникові пласти, наприклад, типу 3701 та 3711 і вжигають їх.
Особливості товстоплівочної технології не дозволяють отримувати провідники таких же розмірів, як при тонкоплівочної технології: ширину провідників та відстань між ними зазвичай роблять не менш 150 мкм.
2.4. Плівочні резистори. Для виготовлення резисторів застосовують велику кількість тонких та товстих плівок. Опір цих плівок характеризують значення опору шару.
На рис. 12.1. показана квадратна тонка пластина, через бокові грані якої проходить струм.
В табл. 12.3. приведені матеріали, які найбільш широко застосовуються для виготовлення тонкоплівочних резисторів.
Для виготовлення товстоплівочних резисторів застосовують пасти, які містять суміш срібла та паладію. Характеристики деяких паст для виготовлення товстоплівочних резисторів приведені в табл. 12.4.
2.5. Плівочні конденсатори. Плівочні конденсатори виконують в двох варіантах: трьохшарові конденсатори (рис. 12.4, а, б), які складаються з двох металічних обкладок, які розділені шаром діелектрика, та конденсатори планарної конструкції (рис. 12.4, в), в яких обидві обкладки нанесені на діелектрик та розміщені в одній площині. Якість і надійність тонкоплівочних схем в значній мірі визначаються якість та надійністю конденсаторів.
2.6. Мікросмугові лінії ( МСЛ). При розробці конструкції мікрозбірок, які працюють в діапазоні метрових та більш коротких хвиль, необхідно враховувати вимоги, які пред’являють до лінії для передачі ВЧ сигналів.
В мікрозбірках для передачі ВЧ сигналів застосовують мікросмугові лінії.
Конструкція мікросмугової лінії повністю аналогічна конструкції смугової лінії.
Застосування тонкоплівочної та товстоплівочної технології дозволяє різко скоротити габарити таких ліній.
2.7. Плівочні індуктивні котушки. Вони мають відносно великі розміри, малу індуктивність, тому їх використовують рідко. Однак в практиці конструювання мікрозбірок зустрічаються випадки, коли без індуктивних котушок не вдається виконати мікрозбірку. Деякі варіанти виконання плівочних котушок показані на рис. 12.8. Мінімальні розміри провідників та зазорів приведені в табл. 12.7.
Д/з: Вивчити теоретичний матеріал.
Лекція 13
Тема: Компоненти мікрозбірок
План
1. Компоненти мікрозбірок
2. Кріплення та з’єднання компонентів мікрозбірки.
Література:
1. Фрумкин Г.Д. Расчет и конструирование радиоаппаратуры. – М.: Высшая школа, 1989 - c.284-299
Після вивчення теоретичного матеріалу студенти повинні:
Знати компоненти мікрозбірок та їх кріплення;
Вміти правильно застосовувати різні компоненти мікрозбірок.
1. Компоненти мікрозбірок
При мікрозбірках використовують на ряду з активними приладами (діодами, транзисторами, інтегральні мікросхеми) інші навесні компоненти (конденсатори).
Активні компоненти для використанні в мікрозбірках та інших малогабаритних пристроях виготовляють в малогабаритних корпусах, в безкорпусному виконанні або на стрічкових носіях. Розміри безкорпусних компонентів значно менші, ніж у корпусних.
Безкорпусні компоненти мають вологозахист у вигляді плівки емалі, лаку або компаунда товщиною 0,2-0,4 мм. Така плівка не може забезпечувати захист кристалу від вологості повітря. Тому безкорпусні компоненти використовують тільки в мікрозбірках, які мають герметичний корпус.
Ці компоненти повинні задовольняють основним вимогам:
1) займати мінімальну площу на поверхні комутаційної плати;
2) допускати можливість автоматизованої збірки та монтажу;
3) забезпечити високу надійність монтажних з’єднань;
4) допускати можливість автоматизованої перевірки компоненту перед встановленням на комутаційну плату.
Безкорпусні напівпровідникові діоди, транзистори або мікросхеми можуть мати виводи наступних конструкцій:
1) жорсткі виводи – столбікові або кулькові;
2) гнучкі виводи із проволоки діаметром 30-50 мкм;
3) балочні виводи на стрічкових носіях.
Жорсткі виводи отримують гальванічним нарощуванням міді або золота на алюмінієві контактні площадки кристалу. Зовнішній вигляд цієї мікросхеми з такими виводами зображений на рис. 12.13.
Однак, як показав опит, такі виводи не забезпечують високу надійність електричного контакту при тривалій експлуатації. Тому безкорпусні мікросхеми з жорсткими виводами не рекомендується використовувати в апаратурі, розрахованій на великий строк служби.
Гнучкі виводи (рис. 12.14) отримують приварюванням золотої або алюмінієвої проволоки до контактних площадок кристалу. Таке з’єднання забезпечує високу надійність електричного контакту.
Гнучкі виводи можна з’єднувати з комутаційною платою за допомогою напівавтоматичних зварювальних установок. Тому кристали з гнучкими виводами широко використовують при виготовленні мікрозбірок.
Для багатовиводних мікросхем розроблені спеціальні корпуси; на рис. 12.13, а зображений керамічний корпус, на рис. 12.13, б – пластмасовий.
Керамічний корпус має гарну герметизацію, що дозволяє забезпечити високу надійність встановленої в ньому мікросхеми.
Мікрокорпуси мають велику кількість виводів, а габаритні розміри їх в декілька разів менше, ніж у звичайних корпусів.
Пластмасові мікрокорпуси розраховані на встановлення напівпровідникових приладів та мікросхем з меншою кількість виводів. Такі корпуси мають меншу вартість, але забезпечують менш надійну герметизацію ніж керамічні.
До переваг мікрокорпусів треба віднести й те, що процес перевірки мікросхем перед встановленням та процес встановлення можуть бути автоматизовані.
Зараз часто використовується спосіб формування у кристала балочних виводів за допомогою стрічкового носія. На рис. 12.13, в зображений такий спосіб.
Для стрічкових носіїв використовують широку номенклатуру полімерних плівок. Найбільш відомим є поліїмідна плавка, тому що вона обладає гарними механічними якостями та теплостійкістю (дозволяє виконувати термокомпресорну зварку та пайку кремнію і золота при температурі 673К); температурний коефіцієнт лінійного розширення поліїміда близький до коефіцієнту лінійного розширення міді та алюмінію.
2. Кріплення та з’єднання компонентів мікрозбірки.
Способи кріплення та приєднання компоненту залежать від конструкції компоненту та конструкції його виводів.
Компоненти з гнучкими виводами закріплюють до комутаційної плати за допомогою клею або пайкою. Найбільш часто застосовують приклейку, використовуючи для цього клей на епоксидній основі, наприклад ВК – 9. для підвищення теплопровідності в клей в якості наповнювача додають нітрид бора.
Гнучкі виводи компонентів приєднують до контактних площадок пайкою або сваркою (рис.12.14). Сварка забезпечує більш високу якість з’єднання, оказує менший вплив на сусідні елементи, які розташовані на комутаційній платі.
При термокомпресіонній зварці проволока, яка приєднується, придавлюється до контактної площадки нагрітим інструментом. За рахунок взаємозв’язку нагріву та тиску забезпечується взаємна дифузія матеріалу виводу та контактної площадки. Схема процесу термокомпресіонної зварки з використанням електрода, який має отвір, показана на рис.12.15.
Д/з: Вивчити теоретичний матеріал
Лекція 14
Тема: Конструкторська документація на ГІС.
План
1. Основні відомості.
Література:
1. Фрумкин Г.Д. Расчет и конструирование радиоаппаратуры. – М.: Высшая школа, 1989 - c.284-299
Після вивчення теоретичного матеріалу за даною темою студенти повинні:
Знати конструкцію ГІС, вимоги до розробки конструкторської документації;
Вміти розробляти ескізи топології.
1. Основні відомості.
В таких схемах пасивні компоненти (R, L, C) виготовляють на ізоляційних підложках нанесенням на них плівок, а активні елементи (транзистори та діоди) виготовляють в кристалі, який монтують на підложці з пасивними компонентами. До числа гібридних відносять також багатокристальні схеми, це мікросхеми, які складають з декількох кристалів, які з’єднані між собою та змонтований в одному корпусі.
У випадку, якщо пасивні компоненти з необхідними характеристиками (конденсатори великої ємності) не можна отримати методами тонкоплівочної технології, в гібридній мікросхемі можна встановити малогабаритні дискретні компоненти.
Окремі компоненти гібридної схеми можуть з’єднуватися між собою струмопровідними плівочними провідниками, які нанесені на підложку.
Будь-яка інтегральна мікросхема має герметичний корпус, який захищає кристал та ін. елементи від зовнішніх впливів.
Мікросхеми – це виріб, який виконує визначену функцію перетворення та обробки сигналів, та призначений для широкого застосування в різноманітних видах апаратури.
Конструкція та технологічний процес виготовлення мікросхем відробляється в розрахунку на масове виробництво, їх виготовляють спеціалізовані підприємства.
Мікрозбірка – це гібридна мікросхема місцевого застосування, яка може складатися з резисторів, конденсаторів, корпусних чи безкорпусних діодів, транзисторів ті мікросхем, а також інших елементів, які з’єднані між собою необхідним чином.
Схему та конструкцію мікрозбірки розробляє конструктор РЕА, в якій вона буде використовуватись. Технологічний процес виготовлення розробляється виходячи з потреби в тих виробах, для яких вона призначена.
Конструювання апаратури з застосуванням мікрозбірок крім зменшення об’єму та маси повинно забезпечувати підвищення надійності апаратури та створювати умови уніфікації схемних та конструктивних рішень.
Кожна мікрозбірка складається з комутаційної плати, елементів, компонентів та при необхідності корпуса.
Елемент – частина мікрозбірки, яка реалізує функцію якого-небудь електрорадіоелемента, яка виконана нероздільно від комутаційної плати та не може бути виділена в самостійний виріб з точки зору вимог виготовлення та експлуатації. Прикладами елементів мікрозборок є резистори та індуктивні котушки, які виконані шляхом нанесення плівок безпосередньо на комутаційну плату.
Компонент – частина мікрозбірки, яка реалізує функцію якого-небудь електрорадіоелемента, яка може бути виділена як самостійний виріб. прикладами компонентів є транзистори, об’ємні конденсатори, та резистори, які встановлюються на комутаційну плату.
На комутаційній платі розташовують також плівочні провідники, які з’єднують елементи і компоненти, а також контактні площадки, які служать для приєднання виводів компонентів та плати к виводам корпусу.
По конструктивному виконанню мікрозбірки підрозділяють на плоскосні та об’ємно-плоскосні.
У мікрозбірки плоскосної конструкції елементи та компоненти розташовані на одній площині, а у мікрозбірки об’ємно-плоскісної конструкції – на двох та більше площинах.
Лекція 15
Тема: Компоновка радіоелектронної апаратури.
План
1. Одноблочні та багатоблочні конструкції.
2. Функціональний модульний метод компоновки.
3. Базові несучі конструкції.
4. Ячейки та блоки.
5. Стійки.
Література:
1. 1. Фрумкин Г.Д. Расчет и конструирование радиоаппаратуры. – М.: Высшая школа, 1989 - с. 362 – 390
Після вивчення теоретичного матеріалу студенти повинні:
Знати методи компоновки, конструкцію РЕА;
Вміти розробляти конструкції РЕА.
