Особенности конструирования РЭА на микросхемах и мииросборках .

РЭА одного и того же назначения, выполненная на ЭРЭ или на ИС и МС, по схемотехническим и конструк-торско-технологическим принципам будет представлять собой различные изделия, общими у которых будут только ТТ. в лучшем случае в основу разработки РЭА на ИС и МС можно положить лишь функциональную схему аппаратуры, подлежащей Ыйкроминиатиризацяи, да общие идеи компоновочных схем конструкции.

Одной нз главных задач разработчика и конструктора РЭА на ИС и МС является отказ от применения в конструкциях аналоговых устройств на крупногабаритных ЭРЭ. Эго достигается путем прямой миниатюризации (что не всегда возможно и имеет свои пределы), либо изменением принципов преобразования сигналов и электрической схемы с таким расчетом, чтобы функции схемного узла выполняли бы только ИС. Например, аналоговый /?С-интегратор заменяют цифровым, резонансный усилитель iC-широкополосным С-усилителем с интегральным полосовым или цифровым фильтром.

Примеры характерных аналогов, имеющих примерно одинаковые функции, но построенных на различных схемотехнических принципах, следующие:

мастику ЛН (ТУ МХП 3052-55). клей АК-20 (ТУ 6-10-1293-72) или клеи и лаки, указанные в ЧТУ на применение ИС. ИС с планарными выводами можно монтировать как с зазорами, так и без них.

Гибридные ИС повышенной степени интеграции рекомендуется крепить с помощью указанной мастики или клея. Допускается применение клеев дугих марок, согласованных в установленном порядке. Формовку выводов ИС рекомендуется производить в соответствии с указаниями ОСТ4Г0.010.030.

В особых, технически обоснованных случаях допускается отступление от указанных рекомендаций, если соблюдаются требования соответствующих ГОСТ или ОСТ и ТУ на ИС. Однако в.этом случае формовку выводов, вариант установки ИС на ПП и установочные размеры необходимо оговаривать в сборочном чертеже и согласовывать с головной организацией по применению ИС или головным технологическим предприятием соответствующего министерства или ведомства. Эти требования связаны с тем, что при неправильной формовке можно повредить проходные изоляторы у выводов ИС, нарушить герметичность корпусов, что влечет за собой выход ИС из строя вследствие коррозии токоведущих дорожеж на поверхности подложки или кристалла,

1>асстояние от корпуса ИС до места изгиба, т. е. до оси вывода, изогнутого под углом 90°, или до места ириложения паяльника или до зеркала припоя, должны соответствовать требованиям ОТУ и ЧТУ на ИС. При отсутствии в ГОСТ, ОСТ или ТУ указаний о расстояниях до места изгиба при одноразовой гибка или до места пайки обычно принимают следующие расстояния от корпуса ИС: до оси изогнутого вывода не менее 2 мм, до места пайки не менее 2,5 мм {при толщине ПП 1 мм).

Для сохранения работоспособности ИС, расположенных на ПП с максимально возможной плотностью, необходимо обеспечить: конвекцию или теплостоки для тепло-нагруженных ИС, кроме того, тер-мо- и магнйточувствительные ИС должны быть отдалены от элемен-

тов, выделяющих большое количество тепла или являющихся источниками магнитных полей, доступ к любой ИС и возможность ее замены в ремонтируемой РЭА, возможность ручной или механизированной установки ИС, их групповой пайки и покрытия Влагозащитным лаком в требуемых mecTax, установку массивных ИС (в РЭА, ра-ботающей в условиях значительных механических воздействий) вблизи точек крепления ПП.

Если какое-нибудь из перечисленных правил не удается соблюсти, то придется уменьшить плотность компоновки ИС на всей или части ПП.

РЭА на дискретных ЭРЭ

Частотно-избирательные узлы типа иа дискретных ЭРЭ

5. Характерные типовые конструкции РЭА РЭА на ИС иМС .

Интеграторы аналогового типа Линии задержки на дискретных ЭРЭ,

ультразвуковые объемного типа

( механические ) ЗУ на ферритовых сердечниках Аналоговые устройства автоматики

на дискретных ЭРЭ Объемные волноводы и элементы

СВЧ трактов

Пленочные индуктивности, активные интегральные фильтры, пьезо- и цифровые фильтры на ИС и МС Цифровые накопители на ИС Интегральные линии задержки на-поверхностных волнах и цифровые ИС

Полупроводниковые ЗУ на ИС иМС Цифровые устройства автоматики иа ИС

Микрополосковые линии передачи и пленочные элементы СВЧ трактов

Методы конструировании РЭА по мере развития микроэлектроники претерпевали коренные изменения. При конструировании РЭА первого и второго поколений разработчики старались использовать в схемах минимально возможное количество ЭРЭ, особенно таких, как лампы и транзисторы из-за их относительно высокой стоимости и габаритов и понижения надежности РЭА по. мере увеличения количества ЭРЭ. Ввиду относительно большой массы и объема ЭРЭ увеличение их числа в РЭА первого и второго пд.колений быстро увеличивало общие массу и габариты.

При конструировании РЭА третьего и четвертого поколений (которую иногда называют микроэлек-тронной аппаратурой МЭА) сформировался иной подход, к конструированию, cytb которого в использовании ИС возможно большей степени интеграции. Это объясняется, тем, что ЭРЭ (в том числе и активные), входящие в состав ИС, намного дешевле и меньше по размерам дискретных аналогов, что позволяет существенно повысить надежность РЭА, уменьшить массу и габариты.

Конструкции РЭА на ИС и МС можно разделить на четыре характерные группы (табл. 5.1), отличающиеся степенью интеграции и плотностью компоновки.

Компоновочные структуры первой и второй групп применяются при конструировании массовой бытовой и лабораторной РЭА, а также аппаратуры, для которой требования по габаритам и надежности не являются жесткими. Структуры третьего и четвертого типов применя-

ются при конструировании РЭА, к которой предъявляются повышенные требования к надежности и га- баритам.

Исходное значение плотности компоновки для четвертой группы равно 15 см -. Анализ данных показывает, что конструкция РЭА на ИС. и МС упрощается с ростом плотности компоновки. Это объясняется тем, что сложность из конструкции аппаратуры переходит в МУ (ММ, ИС, МС) при росте их степени , интеграции. Благодаря использованию более совершенных приемов ин- тегральной технологии снижается трудоемкость и повышается надежность аппаратуры.

Конструктивной единицей РЭА на ИС и МС является функциональная ячейка (ФЯ) с каркасом или без него. Бескаркасные ФЯ представляют собой обычные ПП или МПП и применяются в аппаратуре, к которой не предъявляются жесткие требования в отношении механической прочности. В каркасных конструкциях несущим элементом служит металлическая рамка, она же является теплоотводом. Каркасные конструкции могут иметь одностороннюю (рис. 5.6), двухстороннюю и сдвоенную компоновочные схемы. ФЯ могут включать зону расположения навесных ЭРЭ. Несущая рамка с теплоотводами 3 на рис. 5.6 выполнена из алюминиевого сплава и имеет сквозные отверстия для зон межмикросхемиой коммутации и зоны, выходных отверстий или контактов.

В центральной зоне рамки к ее продольным планкам-теплоотводам с помощью демпфирующего теплоот-

5.2. Особенности РЭА на микроэлектронных компонентах 11 Э

Таблица 5 1.

Особенности конструкций РЭА 3- и 4-го поколений, выполненных на ИС и МС

Примечания: 1. Плотность компоновки, р0ъем и сложность конструкции даны в относительных единицах. 2. РЭА 1- и 2-й групп имеет на ПП разъем и армировку, 3-й группы - печатный разъем, 4-й группы - без разъема. 3. В качестве элементной базы в РЭА I- и 2-й групп используются полупроводниковые или гибридные ИС. в 3-й - бескорпусные гибридные ИС, транзисторы и простейшие диодные матрицы, в 4-й - полупроводниковые или гибридные ИС и активные элементы в виде бескорпусных полупроводниковых ИС2 и ИСЗ на общей теплоотводящей плате в виде своеобразной непрерывной микросхемы .

водящего компаунда крепят бескорпусные гибридные ИС. Они выполняются на ситалловых подложках с навесными бескорпусными ЭРЭ. С противоположной по отношению к

ИС стороны к планкам-теплоотводам рамки через изолирующую прокладку с помощью клея крепится ПП. Электрическое соединение периферийных контактных площадок гиб-

Рис. 5.6. Несущая рамка - теплоотвод для ПП с ИС:

/ - ситалловая подложка, 2 - ЭРЭ, 3 - металлическая рамка. 4 - печатная

й>4