Конструкции надежность

В приведенном схематическом описании процесса разработки конструкции микросхемы не подчеркивались различия в конструировании полупроводниковых и пленочных микросхем. И хотя различия эти существуют, они не носят принципиального характера.

Две другие цифры в обозначении серии указывают собственно номер серии. Так, микросхемы 101, 106, 132, 155, 198 — это все серии полупроводниковых микросхем преимущественно средней степени интеграции в корпусах различной конструкции.

образованием областей с электроизолирующими свойствами на границе раздела разнородных материалов, которые используют в конструкции микросхемы.

Расчет и проектирование топологической структуры гибридной ИМС должны быть направлены на получение оптимальной конструкции микросхемы, обеспечивающей высокую надежность при минимальных технологических затратах. Оптимальность

На всех операциях подготовки и монтажа радиоэлементы подвергаются механическим, температурным, химическим и электрическим воздействиям. Механические усилия прикладываются к элементам при операциях формовки и обрезки выводов, установки и приклеивания к печатной плате. Температурные воздействия связаны с операциями лужения, пайки, демонтажа. Химические воздействия оказывают влияние на материал покрытия и маркировку при флюсовании, очистке печатных плат от остатков флюса, влагозащите и демонтаже. Особенно опасны эти воздействия для интегральных микросхем. Механические воздействия могут нарушать герметичность корпуса. При операциях лужения и пайки тепло проходит через выводы к кристаллу или подложке и вызывает нагрев элементов конструкции микросхемы. Электрические воздействия, связанные с разрядами статического электричества, могут проявляться на всех технологических опе-242

Расчет и проектирование топологической структуры гибридной ИМС должны быть направлены на получение оптимальной конструкции микросхемы, обеспечивающей высокую надежность при минимальных технологических затратах. Оптимальность конструкции в значительной степени определяется полнотой исходных схемотехнических (электрических), технологических,'Конструктивных и эксплуатационных данных (требований и ограничений).

Поскольку все элементы изготовляются в едином технологическом процессе, эпитаксиальные и диффузионные слои, образующие области различных элементов, имеют одинаковые параметры. Так, для создания резисторов используют обычно те слои, которые образуют эмиттер или базу транзистора, а для создания диодов и конденсаторов — те же переходы, что и IB структуре транзистора. Так как транзисторная структура является наиболее сложной и определяющей в конструкции микросхемы, все предназначенные для реализации других элементов слои и переходы называются в соответствии с областями транзистора независимо от того, в каком элементе они используются. Технологические методы и тип конструкции полупроводниковых 'микросхем обычно классифицируют по способам получения областей и переходов транзисторной структуры.

Применение воздуха в качестве диэлектрика позволяет создавать микросхемы новой конструкции — микросхемы с 'балочными выводами ( 3.3), >в которых транзисторные структуры получают по планарно-эпитаксиаль-ной технологии, а путем последо- 2. з

Периодические яспытаиия проводятся с целью подтверждения стабильности технологического процесса производства микросхем за контролируемый период. 'Неудовлетворительные результаты испытаний указывают на дефекты производства или конструкции микросхемы, которые не были выявлены ранее.

Конструктивные испытания включают в себя испытания конструкции микросхемы в целом и отдельных ее узлов. В конструктивные испытания (входят: проверка размеров, .механической прочности выводов и соединений, качества антикоррозийных покрытий, герметичности, светонепроницаемости и т. д. Испытание на герметичность проводится тремя основными методами: гелиевым, радиоактивным и методам горячего масла.

Определенную роль в снижении прочности термокомгарессион-ных соединений играет то, что электрические выводы представляют собой элемент 'конструкции микросхемы, обладающий своим центром тяжести, смещенным относительно общего центра тяжести. Вследствие этого место термокомпрессии подвержено значительным механическим воздействиям аир и ударах и вибрациях.

В ряде случаев в микроэлектронике могут быть использованы и другие материалы для изготовления подложек. Это может быть связано, например, с необходимостью встраивания микросхемы в посадочное место прибора сложной конфигурации, с применением бескорпусной конструкции микросхемы с выводами, вмонтированными непосредственно в подложку, для создания микросхем с повышенной мощностью рассеяния. Наибольший интерес представляет фотоситалл и монокристаллические подложки.

Среди электрических машин «старшими» являются двигатели постоянного тока. Первый двигатель постоянного тока был использован в 1838 г. акад. Б. С. Якоби. Двигатель работал от батареи гальванических элементов. Генераторы постоянного тока появились значительно позже — в 1870 г. Использование трехфазных машин переменного тока — асинхронных — началось только с 1891 г. Простота конструкции, надежность и дешевизна обеспечила им широкое распространение в качестве электрических двигателей.

За рубежом с 1945 г. в качестве электродинамических тормозов буровых лебедок используются электромагнитные муфты [53]. Более устойчивая форма механической характеристики, простота конструкции, надежность, отсутствие дополнительных нагрузочных сопротивлений, максимальное использование активных материалов — важнейшие преимущества подобных тормозов. Особый интерес представляют порошковые электромагнитные тормоза, отличающиеся наименьшими массой и габаритами и практически не зависящим от частоты вращения тормозным моментом. Как видно из табл. 11, подобные тормозные машины по весовым показателям сопоставимы с гидравлическими. Генерируемое в электромагнитных тормозах тепло отводится водой, циркулирующей вокруг якоря и обмоток электромагнитов. Расход воды в 2—3 раза меньше, чем у гидравлического тормоза.

Практика эксплуатации электрических машин позволила наиболее полно исследовать статистическими методами надежность асинхронных двигателей. Систематическое наблюдение двигателей от начала эксплуатации до капитального ремонта показало, что капитальному ремонту подвергаются 20% двигателей. При относительной простоте конструкции надежность асинхронных двигателей все еще остается низкой: средний срок службы составляет 20 тыс. ч (5 лет) и колеблется в зависимости от области применения — от 60 тыс. ч (в химической промышленности) до 6 тыс. ч (в горнодобывающей промышленности).

гателей являются простота конструкции, надежность в работе, малый пусковой ток (/п//ном = 1,2-т- 1,5), плавность входа в синхронизм, бесшумность и сравнительно высокий КПД — до 60%. К недостаткам относятся повышенная стоимость из-за значительной стоимости магнитно-твердых сплавов и трудности их обработки, низкий cosrp (0,4—0,5) и склонность к качаниям при резких изменениях нагрузки. Гистерезисные двигатели выпускают на мощность до 2000 Вт и частоту 50, 400 и 500 Гц в трех- и двухфазном исполнениях.

Существенными преимуществами гистерезисных двигателей по сравнению с синхронными других типов являются большие моменты пусковой и входа в синхронизм, плавность входа в синхронизм, малый пусковой ток, простота конструкции, надежность в эксплуатации, бесшумность при работе, высокий к. п. д. (достигающий 65% для двигателей мощностью 100 em), малые вес и габарит. К недостаткам следует отнести склонность ротора к качаниям. Особенно это имеет место, когда цилиндр из магнитотвердого материала выполнен шихтованным, так как токи в стали ротора оказываются малыми, а их демпфирующее действие незначительным. Недостатком является также малый cos ф, не превышающий обычно 0,5. В асинхронном режиме коэффициент мощности низок вследствие малой магнитной проницаемости ротора, а в синхронном — из-за сравнительно малой н. с. цилиндра ротора.

габариты, простота конструкции, надежность в работе, возможность измерения быстропеременных величин. Наиболее широкое распространение пьезоэлектрические преобразователи получили для измерения вибрационных ускорений.

Простота конструкции, надежность в работе, малый вес и габариты радиочастотных масс-спектрометров обусловливают их применение для анализа газов в области малых масс. Такие масс-спектрометры хорошо выдерживают перегрузки. Основные параметры одного (MX -6401) из лучших радиочастотных масс-спектрометров следующие [Л. 97]: диапазон массовых чисел Д± = 1н-4 м. в., Д2= 12-;-56 м. в., разрешающая способность — 50; порог чувствительности к концентрации соответствует вакууму 5- 10~9 ммрт. ст., погрешность ± 10% относительной концентрации.

Понятие надежности конструкции. Надежность конструкции есть ее свойство сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Надежность является сложным свойством, которое в зависимости от назначения конструкции и условий применения состоит из сочетаний свойств безотказности, долговечности, сохраняемости, ремонтопригодности (ГОСТ 27.002—83). Первые три свойства основаны на противодействии разрушительным физико-химическим и механическим воздействиям, четвертое — на создании благоприятных условий для предупреждения и обнаружения причин повреждений и их устранения.

.вольта). Высокая скорость переключения, простота конструкции, надежность, малая потребляемая мощность делают туннельные диоды очень перспективными для использования в счетной технике. Туннельные диоды изготовляют из германия, кремния, арсени-да галлия и других полупроводниковых материалов.

К достоинствам разобранной схемы можно отнести: простоту конструкции, надежность в работе и безынерционность. Недостатками схемы являются: небольшие пределы стабилизации, искажение формы стабилизированного напряжения, низкие к. п. д. и cos ф, а также зависимость величины стабилизированного напряжения от частоты сети. Вследствие перечисленных недостатков стабилизаторов с насыщенным магнитным сердечником более широкое применение получили феррорезонансные стабилизаторы.

При относительной простоте конструкции надежность асинхронных двигателей все еще остается весьма низкой и колеблется в зависимости от области использования от 60— 80 тыс. ч (в химической промышленности) до 5—6 тыс. ч (в горнодобывающей промышленности). Средний срок службы их составляет около 20 000 ч (5 лет). Выход из строя двигателей в основном зависит от недостатков эксплуатации, низкого качества ремонта, от технологических дефектов и неправильного применения. Всего 10—12% двигателей выходят из строя вследствие процессов старения и износа.