SISTEME SCHIMBATE SI INTEGRATE
Astăzi, plăcile cu circuite imprimate sunt utilizate în toate echipamentele electronice produse în serie, ceea ce reduce costurile forței de muncă și efectivele de instalare. În plus, metodele de microelectronică bazate pe utilizarea circuitelor integrate sunt din ce în ce mai utilizate. Ce rol joacă circuitele tipărite și integrate, modul în care sunt aranjate și modul în care sunt produse - toate acestea sunt explicate aici de profesorul Radiol.
Dragi prieteni! Știați că producția de radiouri necesită o mulțime de lucrări de instalare? Până de curând, toate conexiunile dintre diferitele componente au fost realizate cu sârmă de cupru, care a fost sudată la punctele dorite ale circuitului pentru a crea un contact de durată.
În prezent, toate conexiunile sunt făcute imprimate. Producția serial a circuitelor tipărite este mult mai ieftină. În plus, acestea oferă contacte mai fiabile.
Metoda de fabricare a plăcilor cu circuite imprimate
Cum se fabrică plăcile cu circuite imprimate în aceste zile? Veți înțelege, Neznaykin, nu este deloc dificil.
Plăcile cu circuite imprimate sunt realizate din plăci din material izolant, acoperite pe o parte cu un strat subțire de cupru. Părțile de pe suprafața acestui strat conductor, care vor servi drept conductori de legătură, trebuie acoperite cu un lac de protecție. Apoi placa este coborâtă într-o soluție acidă, care sângerează zone neprotejate de cupru. În toate punctele în care urmează a se realiza conexiuni, se execută găuri. Pe cealaltă parte a plăcii sunt instalate componente, ale căror borne de contact sunt introduse în găurile corespunzătoare. Acum rămâne doar să conectați aceste cabluri și zonele de cupru din jurul lor prin lipire. Toate rațiile sunt realizate simultan - în acest scop partea acoperită cu cupru a plăcii este imersată în staniu topit.
Fotografie despre serviciul de electronică
Vedeți, este mult mai simplu și mai ieftin decât să stabiliți o mulțime de conexiuni cu un fir de montare. Dar, desigur, vă întrebați cum să acoperiți cu lac de protecție acele secțiuni ale stratului de cupru care trebuie să rămână când totul dispare sub influența acidului.
Ei bine, și aici, apelați la metoda fotografică. Mai întâi, ele trasează o imagine generală a locației conductorilor de legătură, care trebuie să se afle pe circuitul imprimat. Apoi, această imagine este fotografiată și se obține un negativ pe filmul transparent. Această folie este aplicată pe o placă de cupru acoperită anterior cu un strat fotosensibil. Acesta din urmă sub influența luminii devine insensibil în acid, care, în condiții obișnuite, îl dizolvă ușor.
Proiectul de lumină puternică prin negativ face ca toate zonele stratului fotosensibil să fie insolubile care corespund locurilor negre ale modelului original și care au ieșit transparent pe filmul negativ.
Acum, după cum puteți ghici, rămâne să scădem plăcuța într-o soluție care va dizolva toate zonele stratului care nu au fost expuse la lumină. După această operație obținem o placă, toate secțiunile rămase ale stratului de cupru sunt protejate de un strat antiacid.
Un alt solvent facilitează îndepărtarea acestui lac.
Aici, draga mea Neznaykin, cum se fabrică plăcile cu circuite imprimate, care ne eliberează de majoritatea lucrărilor de instalare.
Dispozitivul de circuite integrate
După apariția dispozitivelor semiconductoare, metodele dezvoltate pentru producerea plăcilor cu circuite imprimate au facilitat proiectarea și fabricarea circuitelor integrate. Dar chiar și mai devreme, sper că nu mi-ați uitat explicațiile pe această temă, aceste metode au făcut posibilă stabilirea producției de tranzistoare prin tehnologie plană.
Ce se numește circuit integrat? Aceasta este o piesă de semiconductor, în care sunt create scheme care conțin mai multe componente active și pasive. Faptul că într-un semiconductor creează componente precum tranzistori și diode, desigur, nu surprindeți. Dar faptul că circuitul integrat conține, de asemenea, rezistențe, capacități, mici inductanțe și diferiții conductori care le conectează, cu siguranță vă vor părea puțin probabil. Și totuși este așa.
Dar cel mai frapant lucru în legătură cu toate acestea este așa-numita densitate componentă, care caracterizează numărul de componente conținute în circuitul integrat. Este datorită microminiaturizării sale, care a atins progrese remarcabile. Știți că în zilele noastre a fost posibil să se obțină un circuit integrat de mărimea unui pinhead și care conține o sută de tranzistori. Astfel de circuite integrate sunt utilizate în computerele electronice.
Crearea componentelor pasive
Să vedem cum se fac aceste scheme minuscule. Pe măsură ce un semiconductor este transformat în tranzistori și diode, știți deja. Dar cum sunt create componentele pasive?
Pentru a crea rezistențe în masa semiconductorului prin metoda fuziunii sau difuziei, o cantitate de impurități dozată este introdusă într-un mod adecvat, astfel încât secțiunile cu o anumită lungime și secțiune să obțină rezistența electrică specifică necesară. Rezistoarele pot fi de asemenea formate prin acoperirea semiconductorului cu un strat subțire izolant de cuarț și aplicarea unei substanțe rezistive pe acesta; pentru a obține lungimea necesară a liniei acestei substanțe, el primește adesea forma cea mai bizară.
Pentru a crea condensatori, semiconductorul este acoperit cu un strat subțire de dielectric și un strat de metal care formează a doua placă este aplicat peste el. Capacitățile mici pot fi obținute cu diode simple, ale căror tensiuni sunt aplicate în direcția opusă conductivității lor. În acest caz, tranziția servește ca un dielectric care separă cele două plăci ale condensatorului.
Cel mai dificil de obținut în inductanța circuitului integrat. Cu toate acestea, este posibil să se facă inductoare foarte mici care funcționează la frecvențe ultrahigh (frecvențe cu microunde). În acest scop, se aplică un strat metalic sub formă de helix plat pe stratul izolant cuarț.
Fabricarea BIS
Desigur, nu în toate circuitele integrate, microminiaturazarea a atins nivelul pe care tocmai l-am menționat. Există circuite integrate medii. În ele, densitatea componentelor este mult mai scăzută decât în circuitele integrate mari (LSI).
Acestea din urmă pot conține câteva mii de componente.
Cum este posibil să se efectueze operații cum ar fi aplicarea straturilor izolatoare sau conductoare în zonele specificate, introducerea unor impurități strict măsurate prin fuziune sau difuzie în anumite secțiuni ale semiconductorului? Cum puteți face față unei astfel de sarcini, în special atunci când fabricați LSI?
Și în acest caz, rolul principal este jucat de fotografie. De fapt, pentru fiecare operație, se creează inițial un model care descrie forma suprafețelor care trebuie supuse uneia sau a altei procesări. Dar aceste desene sunt sute sau chiar mii de ori mai mari decât acele elemente care ar trebui create pe un semiconductor. Apoi fotografiile sunt fotografiate cu o mare reducere; ca urmare a acestei operații, se obțin negative pe filmul transparent. Aceste negative, la rândul lor, sunt proiectate cu o mare diminuare pe suprafața semiconductorului, acoperite cu un lac fotosensibil.
Așa cum vedeți, ei recurg la aceleași procese fotograficice folosite în producția plăcilor cu circuite imprimate. Stratul fotosensibil protejează acele părți ale semiconductorului care, sub influența luminii negative, devin insolubile.
Cel mai surprinzător lucru este că lungimea de undă a luminii obișnuite este prea mare pentru a produce niște circuite microelectronice. Cel mai scurt val de lumină vizibilă este purpuriu; este egal cu 380 nm (miliarde de metri). Acest lucru este prea mult pentru fabricarea unor LSI-uri. În acest caz, trebuie să luați brațele razelor ultraviolete, valul căruia este mult mai scurt decât valurile de lumină violetă.
Cel mai dificil în procesul de fabricare a circuitelor integrate de a stabili ace pentru conectarea acestora la alte dispozitive. Pentru a face acest lucru, toate punctele de circuite integrate care trebuie să aibă terminale externe sunt conectate prin fire subțiri de aur sau aluminiu cu contacte pe carcasa în care este amplasat întregul circuit integrat. Această operație este foarte subțire, așa că efectuați-o sub microscop.
Cauzele microminiaturizării
Dragă Neznaikin, trebuie să vă întrebați ce motive serioase au făcut cercetătorii să vină cu aceste procese complexe de microminiurizare. Este cu adevărat necesar să câștigi spațiu, reducând într-o asemenea măsură volumul circuitelor integrate? Chiar și într-un receptor de buzunar nu pare atât de necesar.
Dezvoltarea microelectronicii este determinată în primul rând de evoluția computerelor electronice. Computerele conțin mii de componente. Cercetătorii încearcă să reducă dimensiunea componentelor în orice fel, nu numai pentru a câștiga spațiu, ci și pentru ca mașinile să funcționeze mai repede. La urma urmei, unele operații în mașini sunt produse pentru o fracțiune de nanosecundă. Și cât timp trece calea printr-un curent electric într-o nanosecundă, chiar dacă se deplasează la viteza luminii? În acest timp, treceți doar la 30 cm. Acest lucru ar trebui să vă arate că, dacă doriți să asigurați viteza maximă a calculatorului, trebuie să minimalizați distanțele dintre componente la un nivel minim.
Cu toate acestea, nu vom merge prea departe în calcul. Tu, Neznaykin, mai ai multe de învățat în domeniul înregistrării sunetului și al tehnologiei de televiziune.