Утверждено редакционно-издательским советом института

 

Москва 2007

Содержание

Стр.

Введение……………………………………………………………………………………………3

Теоретические материалы для самостоятельной работы студентов по дисциплине «Технология компонентов ЭВС» с контрольными вопросами и тестами для контроля усвоенности материала и выполнения лабороторных работ……………………………….4

1. Основные термины и определения…………………………………………………………..4

2. Конструкторско-технологическая иерархия ЭВС …………………………………………8

3. Резисторы электронных устройств (ЭУ)…………………………………………………….14                                                                                      

4. Конденсаторы ЭУ………………………………………. ……………………………………..34

5. Устройства отображения информации ……………………………………………………..63

6. Устройства функциональной микроэлектроники……………………………………….128

7. Тестовые вопросы…………………………………………………………………………….147

Литература…………………………………………………………………………………………

Аннотация

к учебно-методическому пособию для самостоятельной работы студентов Заводян А.В. по курсу «Технология компонентов ЭВС»

В учебно-методическом пособии, предназначенном для самостоятельной работы студентов старших курсов, изучающих дисциплину «Технология компонентов ЭВС», содержатся материалы по основным разделам этой дисциплины, охватыващим наиболее существенные этапы базовых и специальных (в том числе новых) технологий изготовления электронных устройств, что позволит самостоятельно изучить, освоить и углубить знания по предмету, ответить на вопросы, усвоить основные понятия, термины и определения, разобрать конкретные примеры решения задач, рекомендуемых для их использования при выполнении курсовых работ и провести проверку усвоенности данных разделов, а также выполнить домашние задания и курсовые работы.

Пособие может быть полезным студентам, не только обучающимся по специальностям 210200 «Проектирование и технология электронных средств» и 210202 «Проектирование и технология электроноо-вычислительных средств », но и смежным с ними.

Введение

 

Качество функционирования современных изделий электронной техники, среди которых важнейшее значение имеют изделия компанентной базы (интегральные схемы (ИС)), дискретные навесные компоненты, изделия функциональной микроэлектроники и различные миниатюрные устройства, в том числе аппаратурного уровня разного назначения, основанное на использовании физических явлений и процессов, протекающих в изделиях полупроводниковой, плёночной и функциональной микроэлектроники, во многом зависит от уровня и степени отработанности технологий изготовления этих изделий.

В настоящем учебно-методическом пособии для самостоятельной работы студентов приведены основные сведения о физико-химических процессах, составляющих сущность реализациинаиболее важных базовых специальных технологий производства электронных устройств (ЭУ). Проведен анализ конструкторско-технологических особенностей ЭУ разного уровня сложности, а также представлены основные покозатели ЭВМ 1-5 поколений. Рассмотрены базовые вопросы, касающиеся разработки и реализации технологических процессов (ТП), современных представлений о гибкой автоматизации и организации компютерно-интегрированных систем для создания перспективных ЭУ. Акцентированно внимание на новейших технологиях высокоточной сборки и поверхностного монтажа в производстве плотно-укомпонованных ЭУ. Даны материалы, расширяющие и углубляющие разделы дисциплины, предусмотренные рабочей программой курса.

Наряду с контрольными вопросами, сопровождающими лаконично изложенные теоретические сведения, даны материалы для тренинга и выполнения курсовых работ. Это, прежде всего, тестовые вопросы по важнейшим разделам курса, основные термины и определения, а также задачи с примерами решений, рекомендуемые для использования при выполнении курсовых работ, в том числе с применением компютерного моделирования. Материалы данного учебно-методического пособия можно использовать при самостоятельном изучении курса, в том числе дополнительных, новых его разделов, для лучшего их освоения. Данное пособие предназначено для студентов старших курсов дневного и вечернего отделений факультетов ЭТМО, ИМЭ и др., изучающих дисциплины «Технология производства ЭВС», «Технология МЭА» и смежных с ними. Оно может быть использовано для закрепления и углубления материалов других курсов, связанных с конструированием и производством электронной аппаратуры.

 Современный взгляд на рассматриваемые вопросы, представленные варианты тестовых и контрольных вопросов, а также задачи, рекомендуемые для самостоятельного решения в частности, при выполнении курсовых работ, обуславливают полезность пособия для студентов, изучающих курсы «Технология производства ЭВС», «Технология МЭА» и смежных с ними.

Теоретические материалы для самостоятельной работы студентов по дисциплине «Технология производства ЭВС» с контрольными вопросами и текстами для контроля усвоенности материала и выполнения домашних курсовых работ.

 

1. Основные термины и определения.

Совершенствование технологии компонентов ЭВС приводит к положению, когда смысловое содержание ряда терминов и понятий становится не всегда однозначным, что существенно затрудняет не только понимание данной дисциплины, но и осмысленное применение ее материала при решении студентами технологических задач, в том числе и при выполнении курсовых работ и дипломном проектировании. Поэтому весьма важно привести ясные определения используемых терминов.

Электронное вычислительное средство – это комплекс технических (аппаратных) и программных средств, являющийся универсальным инструментом для восприятия, сбора (или создания), обработки, хранения, отображения, и передачи информации, представленной в дискретной форме, либо в виде непрерывно изменяющихся физических величин. К ЭВС, прежде всего, относятся электронные вычислительные машины (ЭВМ), отличающиеся способом обработки представляемой информации (аналоговые, цифровые, комбинированные); характером выполняемых операций (универсальные, специализированные); конструктивным исполнением (простейшие модульные, моноблочные, полиблочные, комплексы и др.); условиями эксплуатации и объектами размещения (например, стационарные (настольные, напольные и др.), транспортируемые (бортовые, судовые, автомобильные и др.), а также их сочетания (например, портативные)); сферой применения (бытовые, учебные, профессиональные и др.); совокупностью основных параметров, определяющих функциональные возможности с учетом областей применения (например, разрядностью основного микропроцессора, быстродействием, емкостью ОЗУ, потребляемой мощностью и др.) и т.д. Основные сведения о поколениях ЭВМ в хронологической последовательности их появления представлены в табл. 1. По своей сути современные ЭВС являются результатом синтеза радиотехники, электроники и микроэлектроники.

Радиотехника – наука об электромагнитных колебаниях и волнах радиодиапазона (с длиной волны от десятых долей мм до нескольких десятков км), о методах их генерации, усиления, излучения, приема и об использовании; кроме того – это отрасль техники, осуществляющая применение электромагнитных колебаний и волн радиодиапазона (с частотой менее  Гц) для приема и передачи информации на расстояния.

Электроника – наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями (макро- и микрополями) в разных средах (в твердых телах, вакууме, жидкостях, газах и др.) и о методах создания электронных приборов и устройств, в которых это взаимодействие используется для преобразования электромагнитной энергии в основном с целью приема (электромагнитных колебаний с частотой до Гц), обработки, хранения и передачи информации. Слияние электроники и радиотехники расширило возможности последней и способствовало появлению большого разнообразия радиоэлектронных средств (РЭС) (на базе изделий электронной технике), в том числе и первых ЭВМ. Фундаментальные исследования в области физики, квантовой механики и технологии электронных приборов привели к возникновению новых направлений электроники (опто -, магнито -, акусто -, био-, криоэлектроники, хемотроники, квантовой электроники, микроэлектроники, наноэлектроники и др.), реализующих открытые физические и другие эффекты и явления в новых перспективных приборах и устройствах.

Микроэлектроника (МЭ) – направление электроники, связанное с созданием приборов и устройств в микроминиатюрном исполнении; она с одной стороны базируется на схемотехнической, конструкторской и технологической интеграциях схемных элементов при реализации изделий МЭ (ИМЭ). В качестве примера самого широко известного ИМЭ следует привести интегральную схему (синоним микросхемы) разного уровня интеграции (ИС, БИС, СБИС, УБИС соответственно малого (среднего), большого, сверхбольшого и ультрабольшого уровней интеграции). В этом случае можно говорить об интегральной МЭ. С другой стороны – развитие функциональной электроники, охватывающей вопросы использования разнообразных физических явлений, например, в твердых средах, для интеграции различных схемотехнических функций в объеме одного твердого тела (функциональной интеграции) и создание на их основе с применением технологий МЭ изделий, позволяет говорить о функциональной МЭ. Только в этом случае схемотехническую интеграцию называют технологической, а функциональную интеграцию – физической.

Конструкцией ЭС следует называть совокупность материальных объектов (в том числе с разными формой и физико-химическими свойствами), которые расположены определенным образом в пространстве и находятся в определенной механической, тепловой и электромагнитной взаимосвязи, обеспечивающей требуемую точность и надежность выполнения заданных функций в условиях эксплуатации. Конструкция любого электронного устройства (ЭУ), изготовленная на предприятии и пригодная к эксплуатации является готовым изделием.

Конструктив – конструктивно законченная часть изделия определенного назначения (например, печатная плата, компонент, корпус блока, лицевая панель, объемный проводник, рама и др.).

Объект производства представляет собой материальный предмет или совокупность предметов, на которые направлены действия в сфере производства (например, заготовка, подложка, а также конструктивы различной сложности) для получения готового изделия. В процессе изготовления изделия состояние объекта производства изменяется количественно и (или) качественно преимущественно на каждой стадии этого процесса.

Деталью следует называть конструктив, который невозможно разобрать (разъединить) на части без его повреждения (например, печатная плата, винт, резистор и др.). Деталь может быть комплектующим изделием, но самостоятельно не используется, а только в составе изделия, для которого она предназначена.

Сборочная единица (узел) – конструктив, составные части которого подлежат соединению на предприятии-изготовителе с применением сборочных (или сборочно-монтажных) операций. Сборочный узел может быть комплектующим изделием (если поставляется предприятию-изготовителю), но используется только в составе изделия, для которого он предназначен.

Технология (дословно с греческого языка) – это наука об искусной деятельности, а в общем, представлении – это глобальная сфера научно-прикладной деятельности, направленной на создание эффективной продукции. Применительно к сфере производства ЭУ, технология является объектом научной и видом практической деятельности, направленных на создание и реализацию наиболее эффективных и экономичных методов и средств превращения исходных материальных предметов в готовое изделие. К основным показателям эффективности технологии относятся: удельный расход материалов на единицу изделия, процент выхода годных изделий и их качество, уровень производительности труда, затраты на производство и себестоимость изделия. Задачей технологии как науки является теоретическое и теоретико-экспериментальное выявление сущности и закономерностей электрофизических, физико-химических и других явлений и процессов, на базе которых создаются новые (или совершенствуются имеющиеся) методы и средства воздействия на объект производства для изготовления перспективных изделий. Технология производства, например, ИМЭ, называемая микроэлектронной технологией, базируется на методах и способах изменения формы, размеров, физико-химических и электрофизических свойств, состава и структуры исходных полупроводниковых и других материалов. Технология производства ЭВС базируется на микроэлектронной технологии, а также методах и способах создания отдельных конструктивов с применением перспективных технологий приборостроения и прочих (например, лазерной, химико-гальванической, компьютерной, сборочной, монтажной и др.).

 Технология сборки направлена на получение механических соединений между конструктивами.

Технология монтажа направлена на получение электрических соединений между конструктивами.

Вещество – простейший вид материи с ненулевой массой покоя.

Материал – вещество или несколько веществ определенного происхождения и назначения.

Конструкционные материалы – это материалы, из которых состоит конструкция изделия, включая все его конструктивы.

Технологические материалы различают как:

- основные, которые непосредственно участвуют в процессе изготовления изделия, то есть количественно и (или) качественно изменяют состояние объекта производства (например, клеи, припои, флюсы, диффузанты, защитные покрытия и др.). Они могут оставаться в составе конструкции изделия (например, клеи, припои, покрытия и др.), либо частично или полностью удаляться до завершения изготовления изделия (например, очистители, электролиты, фоторезисты, флюсы и др.);

- вспомогательные, которые контактируют с объектом производства и способствуют реализации технологии, но не влияют на состояние объекта, например, материалы оснастки (технологической тары, разных приспособлений, контактирующих устройств и др.), а также материалы рабочих частей технологического оборудования.

Технологическая среда – совокупность технологических материалов и воздействий, направленных на требуемое изменение состояния объекта производства во время изготовления изделия. В сущности, технологическая среда – это условия реализации технологии.

Внешняя среда – среда, в которой осуществляется транспортировка, хранение и эксплуатация изделия после передачи его потребителю.

Окружающая среда – среда, контактирующая с поверхностью герметизирующей конструкции объекта производства (это, по сути, производственная среда, ограниченная производственным помещением и поверхностью герметизирующей конструкции объекта производства либо готового изделия).

Внутрикорпусная среда – среда, ограниченная стенками, основанием и крышкой корпуса (в полых корпусах), то есть отделенная от окружающей и внешней сред.

Элемент конструктива – неразделимая часть конструктива (которую нельзя демонтировать и заменить), например, у печатной платы элементами являются: электропроводящие дорожки, отверстия, тестовые площадки или отверстия, контактные площадки и др.; у корпусированной ИС элементами являются: кристалл, тело корпуса, выводы и др.

Компонент конструктива – часть конструктива, которая до его изготовления была самостоятельным изделием и которую можно демонтировать и заменить при изготовлении конструктива, либо после его изготовления. Например, ИС, дискретные электрорадиокомпоненты (ЭРК): резисторы, конденсаторы, транзисторы и др.; объемные соединители и др.

Микросистема (МС) – объединенная на одной подложке (или в одном объеме) функциональная система (со сложной функциональной структурой) или устройство с минимальными размерами всех компонентов. Термин микросистема применим также по многим суперкомпонентам, представляющим собой гибридную большую микросборку (БМСБ) с интегральными или функциональными компонентами (либо интегральными элементами и ЭРК, либо с функциональными элементами) многофункционального назначения и многоиерархического применения (например, многокристальные модули, двух-, трехмерные УБИС; биочипы – группа сенсоров (биосенсоров) на секционированной подложке; специализированные БМСБ на базе интегральной МЭ, либо опто -, магнито -, пьезо -, акустоэлектронные и другие устройства на базе функциональной МЭ).

Под технологичностью конструкции следует понимать такое сочетание ее конструкторско-технологических характеристик с характеристиками используемых технологий, которое обеспечивает наиболее простое и экономичное производство изделий при соблюдении всех функциональных и эксплуатационных условий.

Совместимость материалов – способность различных материалов сосуществовать в сопряжении без недопустимого ухудшения своих свойств и параметров в течение требуемого промежутка времени в заданных условиях.

Конструкторско-технологические особенности современных ЭВС и технологические задачи, решаемые при их производстве.

 

Контрольные вопросы.

1. Дайте определение ЭВС и приведите примеры функционального назначения ЭВС в разных сферах применения.

2. Что представляет собой конструкция компонета? Каково назначение компоновки в ЭУ и что означает принцип размерно-модульной ее координации?

3. По каким признакам систематизируют разновидности МЭА?

4. Дайте определения терминов: конструктив, деталь, сборочный узел, компонент.

5. Охарактеризуйте термины: технология, объект производства, изделие.

6. Чем отличаются элементы от компонентов ЭУ? Приведите примеры.

7. Поясните термины: внешняя, внутрикорпусная, технологическая и другие среды.

8. Какие материалы называют конструкционными и какие технологическими? Приведите примеры.

9. Чем отличаются вещества от материалов? Приведите примеры.

10. Поясните термины: совместимость материалов, технологичность конструкции.

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: