Дискретных компонентах

Установка дискретных элементов не требует вспомогательных средств, при сборке ИС используются специальные механические держатели, обеспечивающие заданное положение всех выводов, или вакуумные захваты. После сопряжения компонентов с поверхностью ПП их положение может фиксироваться: подгибкой выводов у пассивных элементов (если не предусмотрен формовочный «зиг»), двумя диагонально расположенными выводами у ИС со штыревыми выводами, приклеиванием к плате флюсом, клеем, липкой лентой или путем установки в специальные держатели, расположенные на плате.

компонента). Знакоместо в этом случае должно предусматривать возможность установки различного числа элементов в различных сочетаниях. Существенное влияние на технические характеристики ЦАА, собираемой из отдельных ИМС и микросборок, оказывает вид конструктивного исполнения изделия, который, в свою очередь, определяет и выбор технологии изготовления коммутационной платы. В качестве примера рассмотрим ячейку, разработанную под 64-вывод-ные БИС. Она представляет собой многослойную полиимидную плату сквозной металлизации со смонтированными бескорпусными кристаллами, которая закреплена на жестком металлическом основании, обеспечивающем механическую прочность и теплоотвод. Коммутационная плата (основа ГИФУ) имеет на верхнем слое универсальные знакоместа, предназначенные для монтажа разновыводных кристаллов или дискретных элементов ( 1.5). Знакоместо имеет размер 11 х X 11 мм; на нем можно установить 64-выводную БИС, четыре 16-выводные СИС или дискретные элементы (резисторы, конденсаторы, транзисторы, диоды и др.).

должны быть универсальными, т. е. допускать на данном этапе установку ИМС в любом исполнении. Установка на знакоместо БИС на ленточном носителе, ИМС с проволочными выводами и дискретных элементов показана на 1.6.

Решение проблем, возникающих в связи с перечисленными тенденциями развития РЭА, привело к разработке сначала печатного монтажа, а затем функциональных модулей и микромодулей, монтируемых из тех же дискретных элементов, что и платы печатного монтажа.

Компонентная база аппаратуры третьего и четвертого поколений значительно сложнее традиционных дискретных элементов. Предприятия-изготовители ИМС, как правило, выполняют большую часть работы по разработке и изготовлению аппаратуры, используя современные методы проектирования, микроэлектронную технологию и выпускают продукцию, которая значительно ближе к готовому прибору, аппарату. Если предприятие-изготовитель компонентов аппаратуры первого и. второго поколений выпускает свою продукцию, мало интересуясь процессом сборки из этих компонентов узлов, аппаратов, радиотехнических систем на другом предприятии, то с появлением ИМС разработчики и изготовители аппаратуры должны работать в тесном контакте с разработчиками и изготовителями ИМС. Помимо использования готовых,, типовых микросхем они часто заказывают микросхемы определенного функционального назначения, а нередко и сами вынуждены разрабатывать и изготавливать для себя недостающие типы микросхем.

Микрополосковые линии при малом уровне передаваемой мощности конструктивно значительно удобнее обычных полосковых и объемных линий передачи больших размеров. Прежде всего, при малых размерах мик-рополосковых элементов меньше сказываются неоднородности, возникающие в месте подключения дискретных элементов схемы, соединений линий и разъемов. Выигрывают они и в трудоемкости изготовления и стоимости.

Поскольку интегральные МДП-транзисторы не нуждаются в изоляции, их структура практически не отличается от структуры дискретных элементов. Важным преимуществом МДП-транзисторов в полупроводниковых ИМС является возможность их использования в качестве различных элементов: резисторов, конденсаторов и др:

Статистические методы. В основу статистических методов расчета интенсивности отказов h(t) ИМС положено предположение о том, что любую микросхему (БИС, МСБ) можно рассматривать как функциональный узел, состоящий из разнородных «дискретных» элементов. Правомерность такого допущения обосновывается тем, что в настоящее время преобладающее развитие получила «дискретная» микроэлектроника и современные ИМС представляют совокупность «дискретных» элементов или элементов и компонентов. Следовательно, при расчете справедлив экспоненциальный закон надежности. Указанные допущения позволяют рассчитывать интенсивность отказов ИМС простым суммированием интенсивностей отказов элементов, составляющих ИМС.

Расчет надежности гибридных ИМС и МСБ на этапе их разработки в большинстве случаев основан на определении интенсивности отказов и последующем вычислении вероятности безотказной работы Р (t) за требуемый промежуток времени. Для расчета надежности гибридных ИМС в настоящее время применяют в основном статистические методы определения Я (/), которые базируются на предположении, что гибридная ИМС представляет собой функциональный узел из разнородных дискретных элементов, а отказ любого из них приводит к отказу ИМС. При этом функционально-надежностная схема состоит из последовательной цепочки компонентов ненадежности, которые работают одновременно, а их отказы являются случайными и независимыми событиями, т. е. для такой схемы справедлив экспоненциальный закон надежности. Следовательно, интенсивность отказов ИМС определяется простым суммированием интенсивностей отказов компонентов ненадежности.

Усложнение электронных устройств и систем, в которых количество дискретных элементов достигло десятков и сотен тысяч, вызвало снижение эксплуатационной надежности при одновременном увеличении габаритов и массы, росте потребления электрической энергии, а также повышении стоимости как производства, так и эксплуатации. Устранение этих недостатков стало возможным с внедрением интегральных схем (ИС) — сложных устройств, способных реализовать функции преобразования или обработки сигналов, т.е. по существу выполняющих функциональные задачи целых блоков или узлов в системах управления, вычислительных машинах, измерительной технике и т.п. Появление и быстрое совершенствование интегральных схем обусловило развитие промышленной электроники за последние два десятилетия.

В своем развитии интегральные схемы прошли три стадии: 1) модульные конструкции на основе дискретных элементов; 2) микромодульные "этажерки" на миниатюрных дискретных элементах; 3) собственно интегральные схемы как микроэлектронные изделия.

Крупнейшим достижением современной микроэлектроники является разработка и организация промышленного выпуска интегральных микросхем (ИМС) — функционально законченных и конструктивно оформленных блоков и узлов. Являясь основными изделиями микроэлектроники, ИМС широко используются для построения радиоэлектронной аппаратуры самого различного назначения и постепенно вытесняют устройства на дискретных компонентах.

Быстрое и широкое развитие микроэлектроники обусловлено высокой потенциальной надежностью ИМС. Повышенная надежность ИМС по сравнению с электронными узлами на дискретных компонентах объясняется совместимостью материалов, элементов и компонентов; мень-

Кроме того, как отмечалось, статистические методы расчета надежности базируются на традиционном представлении, характерном для РЭА на дискретных компонентах, что ИМС и МСБ представляют совокупность разнородных

Несмотря на то что ИМС обладают более высокой надежностью, чем электронные узлы на дискретных компонентах, проблема обеспечения заданного уровня качества и надежности и непрерывного его повышения остается актуальной, охватывая комплекс научно-технических, производственных, экономических и социальных задач.

Каждая микросхема представляет конструктивно законченное устройство, которое выполняет в аппаратуре определенную функцию. Как и обычная схема, построенная на отдельных дискретных компонентах, она должна включать транзисторы, диоды, резисторы и конденсаторы. Однако различие состоит в том, что в микросхеме все или часть

Аппаратура, построенная на микросхемах, по сравнению с аналогичной аппаратурой на дискретных компонентах обладает следующими основными преимуществами: а) меньшие размеры аппаратуры; б) более низкая стоимость процесса производства; в) повышенная надежность, что уменьшает стоимость эксплуатации за счет сокращения простоев аппаратуры.

При построении цифровых интегральных схем, содержащих транзисторы, диоды и резисторы и работающих в режиме «включено—выключено», указанные недостатки монолитных устройств не мешают получать схемы, значительно превосходящие по параметрам аналогичные схемы на дискретных компонентах.

собранные на дискретных компонентах: мощных биполярных и полевых транзисторах, электронных лампах и тиристорах.

Обычно в задачу расчета топологической схемы входит также конструктивный расчет пассивных элементов (резисторов, конденсаторов). Следует отметить, что в отличие от устройств на дискретных компонентах электрические параметры ИМС в гораздо большей степени зависят от топологического решения. Поэтому после получения приемлемой топологической схемы расчет электрической схемы должен быть проведен повторно. При этом на статические параметры ИМС в наибольшей степени влияют корреляционные связи между параметрами активных и пассивных элементов, а на импульсные параметры — значения паразитных емкостей. Поэтому на этапе расчета топологических схем необходимо определять корреляционные зависимости между параметрами элементов ИМС и значениями паразитных емкостей.

• Микроэлектроника, отличающаяся созданием сложных схем в микрообъемах твердого тела, породила ряд новых схемных решений, которые не были известны и не могли быть реализованы на дискретных компонентах.

Достигаемая при этом идентичность или строгая пропорциональность параметров в полном интервале эксплуатационных воздействий (старение, изменения температуры, напряжений питания и др.) обусловлена тем, что исходные материалы и условия проведения технологических операций для таких элементов (структур) практически одинаковы. Использование данного принципа позволило создать высокоточные структуры аналоговых ИМС — дифференциальные каскады, эталоны тока и напряжений с параметрами, не реализуемыми в традиционной схемотехнике на дискретных компонентах.