Учебное пособие

Профессия СБОРЩИК РЭА

§ 57. Направления микроминиатюризации и основные требования

Микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры — это направление в конструировании и производстве радиоэлектронных схем на основе технологии полупроводников и тонких пленок. Целью микроминиатюризации является уменьшение габаритов, увеличение полезного объема масс и уменьшение потребления энергии при одновременном повышении надежности радиоаппаратуры и облегчения автоматизации ее производства.

В настоящее время на базе микроминиатюризации разработаны способы конструирования и технологические процессы изготовления мини- и микрокомпонентов (микромодулей), из которых собираются надежные радиоэлектронные системы.

Удельная плотность монтажа для аппаратуры на обычных приемно-усилительных радиолампах составляет одну деталь на 100 см³, на миниатюрных (пальчиковых) лампах — одну деталь на 10 см³, на полупроводниковых приборах — одну деталь на 1 см³. Практически последнее — это предел плотности объемного монтажа радиоаппаратуры. Радиоэлектронная аппаратура, разработанная на основе микромодулей («этажерочной» конструкции), позволяет размещать 10 — 60 элементов, с применением тонких пленок 100 — 200. элементов, а с применением твердых схем — свыше 1000 элементов в 1 см³. Разработка и применение микромодулей позволили в 15 раз уменьшить габариты и массу радиоэлектронной аппаратуры и резко повысить ее надежность.

В настоящее время основными направлениями микроминиатюризации являются: микромодульное конструирование, конструирование пленочных микросхем, конструирование твердых микросхем.

Трудности при микроминиатюризации связаны с устройством теплоотвода, монтажа, взаимодействия сигналов и чрезвычайным сокращением размеров схем. С уменьшением размеров элементов и схем относительная доля монтажных соединений в общем объеме возрастает, в то же время поверхность для осуществления этих соединений уменьшается. Указанные трудности устраняются путем разработки гибких и многослойных печатных схем и многослойных сварных матриц. В связи с малыми расстояниями между проводящими элементами схем особое значение приобретает геометрия контактов, а также высокочастотная экранировка.

Микроминиатюризация отличается весьма низкими допустимыми уровнями мощности, как правило, порядка десятков милливатт на каждую функциональную схему (в обычных схемах допустимая мощность достигает порядка сотен милливатт). Отсюда необходимы специальные меры, которые бы приводили к снижению мощности рассеяния на каждую функциональную схему. Одним из решений этой задачи является прежде всего создание новых материалов, способных работать при высоких температурах.

Необходимо отметить также, что микроминиатюрная аппаратура может работать на частотах, не превышающих нескольких сотен мегагерц, что ограничивает диапазон ее применения в аппаратуре связи.

Наиболее широкое применение микроминиатюрная аппаратура нашла в цифровой вычислительной технике. При выборе метода конструирования микроминиатюрной аппаратуры необходимо руководствоваться основными требованиями, предъявляемыми к габаритам, массе, надежности, мощности рассеяния, стоимости, а также производственными возможностями и сроками изготовления.