СВАРОЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРОННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ

Типы приборов и условия их эксплуатации

Номенклатура изделий электронной техники насчитывает сотни тысяч различных по своим параметрам изделий, потребляемых тысячами предприятий. Ни одна из современных областей техники не обходится без применения в различных системах наблюдений, контроля, управления и связи изделий электронной техники. К изделиям электронной техники относятся электровакуумные приборы, дискретные полупроводниковые приборы, интегральные микросхемы, резисторы, конденсаторы и разнообразные радиокомпоненты - трансформаторы и катушки индуктивности, переключатели и разъемы, кварцевые резонаторы и др. Количество используемых в радиоэлектронике изделий определенного типа меняется с развитием электронной техники (рис. 1). Интегральные микросхемы постепенно становятся основными компонентами радиоэлектронной аппаратуры, вытесняя электровакуумные и дискретные полупроводниковые приборы. Однако электровакуумные приборы, особенно передающие лампы мощностью в десятки киловатт, еще широко используются в различного рода аппаратуре. Дискретные полупроводниковые приборы также широко применяют в различной аппаратуре и не все их типы могут быть заменены интегральными микросхемами.

Типы приборов и условия их эксплуатации

100

Рис. 1. Использование радиоэлектронных элементов в аппаратуре

1 - Дискретные '—

полупроводниковые приборы

—і—і—I I______ і і__ і і___ I і___ і і__ і і_____

1954 1958 1962 1966 1970 1974 1978 1982 Годы

Электровакуумные приборы. Электровакуумными приборами называют приборы, действие которых связано с использованием в их рабочем пространстве электромагнитных процессов, происходящих в глубоком вакууме.

Электроны движутся в рабочем пространстве свободно, практически не сталкиваясь с оставшимися после откачки газа молекулами. Вакуум в этих приборах оценивают давлением 13x10-4 Па и меньше. К электровакуумным приборам относятся электронные лампы (приемно-усилительные, генераторные и др.), электронно-лучевые приборы, фотоэлементы и фотоэлектронные умножители, приборы сверхвысоких частот (магнетроны, клистроны, лампы бегущей волны и др.).

Электронные лампы предназначены для работы в схемах преобразования электрических токов, частоты, детектирования и др. Их классифицируют по числу электродов и по мощности, выделяемой на аноде.

По числу электродов различают: диоды — лампы с двумя электродами (катодом и анодом); триоды - лампы с тремя электродами (между катодом и анодом помещена сетка): тетроды - лампы с катодом, анодом и двумя сетками; пентоды - пятиэлектродные лампы с тремя сетками, а также гексоды, гептоды и октоды. Кроме того, часто используют комбинированные (сложные) лампы, например двойные диоды, двойные триоды, триод-пентоды и т. п.

По мощности выделяют в отдельные группы маломощные электронные лампы, носящие название приемно-усилительных (ПУЛ) и лампы средней и большой мощности - генераторные.

Конструкция электронных ламп выполняется в следующем виде: основными электродами являются катод и анод, помещенные в баллон, в котором создан вакуум (рис. 2). Катод служит источником свободных электронов. В простейшем случае он представляет собой спираль или металлическую нить, которая нагревается проходящим электрическим током и является термоэлектрическим эмиттером. Анод принимает электроны, т. е. является собирающим электродом.

В более сложных электронных приборах между катодом и анодом помещают дополнительные электроды, которые называют сетками.

Типы приборов и условия их эксплуатации

1 2

3

Рис. 3. Конструкция электронно-лучевой трубки: 1 - экран, 2 - взрывозащитная рамка, 3 - оболочка (колба),

4 - электронный луч, 5 - отклоняющая катушка, 6 - электронно-оптическая система

Типы приборов и условия их эксплуатации

2

3

4

5

1

6

Рис. 2. Приемно-усилительная лампа:

1 - корпус, 2 - газопоглоти тель, 3 - катод, 4 - анод, 5 - соединител эный вывод,

6 - внешний вывод, 7 - экран

Они используются для создания тормозящих, ускоряющих или изменяющихся во времени электрических полей, что необходимо для управления электронным потоком между катодом и анодом. В электронно­лучевых приборах электрические сигналы преобразуются в световое изображение с помощью электронного луча, который, попадая на экран прибора, вызывает его свечение.

Электронно-лучевые приборы делятся на следующие основные классы: осциллографические электронно-лучевые трубки; приемные телевизионные трубки (кинескопы), радиолокационные индикаторы; электронно-оптические преобразователи и усилители яркости изображений, запоминающие электронно-лучевые трубки (потенциолоскопы); передающие телевизионные приборы; электронно-лучевые коммутаторы.

Электронно-лучевая трубка (рис. 3) выполняется в виде герметичной стеклянной колбы 3 с экраном 1, внутри которой с помощью электромагнитных полей создается электронный пучок 4, способный отклоняться от оси прибора.

Кроме того, в конструкцию электронно-лучевой трубки входят устройства для получения электронного луча (электронно-оптическая система 6) и управления им (отклоняющая катушка 5). Для безопасности прибор снабжен взрывозащитной рамкой 2.

Электронно-оптическая система (рис. 4) состоит из источника свободных электронов - катода и системы полых металлических электродов, между которыми образуются электрические поля, формирующие электронный луч. Изменением этих полей регулируется количество электронов в луче, их скорость и траектория движения. Экран покрывают изнутри тонким слоем вещества (люминофора), способного светиться под воздействием электронной бомбардировки.

Фотоэлектронные приборы. Явление фотоэлектронной эмиссии заключается в том, что под воздействием лучистой энергии электроны приобретают энергию, достаточную для совершения работы выхода из материала фотокатода.

2

3

Типы приборов и условия их эксплуатации

— J

4

6

5

7

і

' . ~пг~

( .* 7^-.'

IHL

Ш

1

Рис. 4. Конструкция электронно-оптической системы: 1 - анод, 2 - изолятор, 3 - оболочка,

4 - ускоряющий электрод, 5 - катодно-модуляторный узел, 6 - соединительный проводник,

7 - внешний вывод

Если вблизи фотокатода поместить анод и подать на него положительный потенциал, то в замкнутой электрической цепи возникает ток (фототок). Фототок пропорционален световому потоку, падающему на поверхность катода.

С целью получения достаточно большого выходного напряжения применяют фотоэлектронные умножители - приборы, в которых осуществляется внутреннее усиление фототоков в результате действия вторичной электронной эмиссии.

Типы приборов и условия их эксплуатации

Устройство простейших фотоэлектронных приборов (однокаскадных фотоэлектронных умножителей) показано на рис. 5. В стеклянном баллоне, из которого откачан воздух, размещены фотокатод и анод. Катодом обычно служит тонкий светочувствительный слой, нанесенный непосредственно на внутреннюю поверхность стеклянного баллона. Анод имеет форму стержня, кольца или рамки. Такая форма не препятствует попаданию света на катод. Анод обычно имеет вывод в нижнюю часть цоколя.

1

А

Типы приборов и условия их эксплуатации

2

б)

Рис. 5. Конструкция однокаскадных фотоэлектронных умножителей: а - одноцокольные, б - двухцокольные: К - катод, Э - эмиттер, А - анод; 1 - вывод катода, 2 - вывод анода,

3 - вывод эмиттера

Принцип действия многокаскадного фотоэлектронного умножителя показан на рис. 6. Световой поток, попадая на катод фотоэлемента К, вызывает эмиссию электронов, которые электрическим полем направляются на первый эмиттер Э1, с первого эмиттера электроны попадают на второй эмиттер Э2, причем число их за счет вторичной эмиссии первого эмиттера возрастает. Это происходит на всех последующих эмиттерах, пока все электроны не попадут на анод А. Каждый последующий эмиттер имеет более высокий положительный потенциал, чем предыдущий (для создания ускоряющего поля).

Конструкция многокаскадного фотоэлектронного умножителя (со снятым баллоном) представлена на рис. 7. Фотоэлектронный умножитель состоит из фокусирующей и умножительной систем, которые крепятся на ножке. Фокусирующая система монтируется из предварительно собранных узлов пистонированного и фокусирующего экранов, собранной пружины и испарителя (распылителя компонентов катода).

Э1 Эз Э5

Типы приборов и условия их эксплуатации

Рис. 6. Принципиальная схема многокаскадного фотоэлектронного умножителя: К - катод, Э1, Э2 и т. д. - первый, второй и т. д. эмиттеры, А - анод

Умножительная система собирается между двумя слюдяными пистонированными пластинами и состоит из анода, эмиттера и контура. Фокусирующую и умножительную системы после соединения сажают на ножку, приваривая траверсы из проволочного никеля к ее выводам.

Приборы сверхвысоких частот (СВЧ-приборы) созданы для усиления и генерирования электромагнитных сигналов в диапазоне частот от 500 МГц до 300 ГГц; СВЧ-приборы представляют собой особый класс электровакуумных
приборов, в которых совершаются сложные энергетические переходы. Эти переходы связаны с преобразованием электрической энергии постоянного тока сначала в кинетическую энергию электронного потока, которая преобразуется далее в энергию электромагнитных колебаний необходимой частоты.

Типы приборов и условия их эксплуатации

Типы приборов и условия их эксплуатации

Рис. 7. Конструкция многокаскадного электронного умножителя:

1 - пружина, 2 - фокусирующий экран, 3 - пистонированный экран, 4 - испаритель,

5 - полочка, 6, 8 - эмиттеры, 7 - контур, 9, 10 - пистонированные слюдяные пластины,

11 - анод, 12 - траверсы, 13 - ножка

В качестве примера на рис. 8, 9 приведены внешний вид магнетрона и его конструкция. Основными конструктивными элементами магнетрона являются: анодная система, состоящая из полого колебательного контура, катодного узла, узла вывода высокочастотной энергии, магнитной системы. Катод и анод в этом приборе расположены коаксиально (соосно) и между ними создается постоянное напряжение. Параллельно оси магнетрона прикладывается постоянное однородное магнитное поле. Принцип действия магнетрона заключается в следующем. Электроны, вылетая с катода, движутся под воздействием электрического поля по направлению к аноду. Одновременно с этим, под воздействием магнитного поля, они закручиваются по концентрическим траекториям относительно магнитных силовых линий.

При некоторых соотношениях магнитного и электрических полей траектории электронов могут становиться касательными к поверхности анода. В аноде магнетрона выполнено несколько резонаторов, образованных щелями и цилиндрическими полостями. Каждая щель эквивалентна емкости, а отверстие - индуктивности. В целом система «щель-отверстие» представляет собой колебательный контур, в котором возбуждаются колебания сверхвысоких частот. Результаты всех колебаний складываются, и вся система представляет собой единую колебательную систему. Высокочастотная энергия из колебательной системы магнетрона передается к высокочастотному нагрузочному устройству через выходное окно в выводе высокочастотной энергии.

Дискретные полупроводниковые приборы

Эти приборы служат для преобразования различных сигналов одного вида энергии в сигналы другого вида. Различают следующие классы полупроводниковых приборов: электропреобразовательные, в которых

электрический сигнал из одного вида преобразуется в другой; оптоэлектронные, в которых световые сигналы преобразуются в электрические и наоборот (оптроны, фотодиоды, светоизлучающие диоды и др.);

термоэлектрические, в которых тепловая энергия преобразуется в электрическую и наоборот (термистор и др.); пьезоэлектрические и тензометрические, которые реагируют на давление или механические перемещения (тензометры и др.).

Типы приборов и условия их эксплуатации

^ 1

3

4

Типы приборов и условия их эксплуатации

3

4

Типы приборов и условия их эксплуатации

Рис. 8. Внешний вид магнетрона: 1- гнездо Рис. 9. Устройство магнетрона:

для подключения анодного напряжения 1 - полые колебательные контуры,

и напряжения накала, 2 - магнитная 2 - кольца связи, 3 - вывод

система, 3 - анодный блок высокочастотной энергии, 4 - крышка,

с резонаторной системой, 5 - катодный узел, 6 - анодная система,

4 - выходной фланец вывода энергии 7 - выводы накала и анодного

напряжения

Наиболее широко в технике используют полупроводниковые приборы первых двух классов: диоды, транзисторы, тиристоры, оптроны. Рабочим элементом этих приборов является кристалл полупроводникового материала с электронно-дырочным переходом. Кристаллы вырезают из пластин

полупроводникового материала, предварительно прошедших цикл
технологической обработки. В качестве материала кристаллов наиболее часто используют германий и кремний. Кроме этих материалов в настоящее время применяют такие сложные полупроводниковые материалы, как арсенид галлия GaAs, фосфид галлия ЄаР и др.

Во внешнюю цепь полупроводниковый кристалл включается с помощью специальных рабочих электродов.

Одной из важнейших частей конструктивного оформления полупроводниковых приборов, в значительной степени определяющей параметры приборов во времени и их надежность при работе в аппаратуре, является корпус. Корпус обеспечивает необходимую атмосферу в приборах при работе в различных климатических условиях, отводит теплоту в процессе работы прибора, защищает рабочие элементы прибора от воздействия светового излучения и механических повреждений.

Диоды. В промышленности используют значительное число различных по электрическим характеристикам и применению типов диодов: выпрямительные и импульсные, варикапы, стабилитроны и ряд специальных (генераторы шума, с накоплением заряда и др.).

Для данного класса приборов существует несколько десятков различных конструкций.

На рис. 10 представлена конструкция диода в металлостеклянном корпусе, состоящая из кристаллодержателя 7, на котором крепится кристалл 6; стекло изолятора 4 и двух втулок 3. Подключение диода к электрической цепи осуществляется с одной стороны через вывод кристаллодержателя, с другой - через соединительный проводник и внешний вывод 1. Герметизация прибора осуществляется с помощью припоя 2.

Для более мощных диодов используют металлические корпуса (рис. 11) с проходным стеклоизолятором. Особенностью этих конструкций является наличие массивного основания корпуса 7. В центральной части основания имеется углубление для посадки кристалла 6. В крышке корпуса 5 через стеклоизолятор 4 впаяна трубка 2, через которую кристалл соединяется с
внешним выводом. Герметизация корпуса обеспечивается соединением крышки с основанием корпуса рельефной электроконтактной сваркой.

Типы приборов и условия их эксплуатации

Рис. 10. Конструкция диода в металлостеклянном корпусе:

1 - внешний вывод, 2 - припой, 3 - втулка, 4 - стеклоизолятор, 5 - соединительный проводник, 6 - кристалл,

7 - кристаллодержатель

Типы приборов и условия их эксплуатации

Рис. 11. Конструкция диода в металлическом корпусе:

1 - внешний вывод, 2 - трубка,

3 - соединительный проводник,

4 - стеклоизолятор, 5 - крышка,

6 - кристалл, 7 - основание корпуса

Для мощных выпрямительных диодов используются конструкции, в которых на основании корпуса имеется винт для монтажа прибора на теплоотводящем радиаторе (рис. 12). В конструкцию прибора входит основание корпуса 6, изготовленное из меди (в виде шестигранника с винтом). На основании помещают кристалл 5 с верхним выводом в виде трубки 1. Конструкция крышки аналогична описанной (см. рис. 11). Герметизация осуществляется холодной сваркой основания с крышкой.

Конструкции корпусов диодов сверхвысокой частоты достаточно специфичны и разнообразны, что объясняется применением этих диодов в СВЧ-волноводных схемах, в которых требуется специальный их монтаж. Конструкция СВЧ-диодов, показанная на рис. 13, предназначена для маломощных параметрических диодов с точечным контактом и выполнена на основе металлокерамического спая. Керамическая втулка 5 образует герметичное соединение с двумя металлическими втулками 3 и 8. В отверстиях втулок запрессованы: кристаллодержатель 7 с кристаллом 6 и держатель 2 с соединительным проводником 4. Окончательную герметизацию осуществляют пайкой.

Типы приборов и условия их эксплуатации

Типы приборов и условия их эксплуатации

Рис. 12. Конструкция мощного диода: 1 - трубка, 2 - соединительный проводник,

3 - стеклоизолятор, 4 - крышка, 5 - кристалл, 6 - основание корпуса

Транзисторы - трехэлектродные полупроводниковые приборы,

предназначенные для усиления, генерирования и преобразования
электрических колебаний различных частот. Транзистор представляет собой кристалл полупроводникового материала (кремния или германия), обладающий электронной (n-типа) или дырочной (р-типа) электропроводностью, в объеме которого созданы две области с различной проводимостью.

Конструкция транзистора средней мощности представлена на рис. 14. Она представляет собой массивное основание корпуса 3, в которое через стеклоизолятор 5 впаяны внешние выводы 6. Один из внешних выводов соединяется непосредственно с основанием корпуса. Герметизация осуществляется холодной сваркой основания с крышкой.

Типы приборов и условия их эксплуатации

Рис. 13. Конструкция СВЧ-диода:

1, 9 - припой, 2 - держатель, 3, 8 - втулки, 4 - соединительный проводник.

5 - керамическая втулка, 6 - кристалл,

7 - кристаллодержатель

Рис. 14. Конструкция транзистора средней мощности: 1 - крышка, 2 - соединительный проводник, 3 - основание корпуса,

4 - кристалл, 5 - стеклоизолятор,

6 - внешний вывод

Для маломощных СВЧ-транзисторов используют конструкции с металлокерамическим корпусом, обеспечивающим небольшие электрические потери в диапазоне сверхвысоких частот. Конструкция такого транзистора представлена на рис. 15. Она имеет основание 4 в виде керамического диска, к которому с помощью пайки присоединены внешние выводы 3. Кристалл 5 крепится на основании корпуса пайкой низкотемпературным припоем. Г ерметизация корпуса также осуществляется с помощью пайки.

Тиристоры получили название от греческого «тира» - дверь.

По устройству и принципу работы тиристор похож на полупроводниковый диод, но в отличие от него он управляемый. Тиристоры переключают электрические цепи, регулируют напряжение, преобразуют постоянный ток в переменный. Существует несколько видов тиристоров. Наиболее распространены тиристоры с двумя выводами (динисторы) и тиристоры с тремя выводами.

Типы приборов и условия их эксплуатации

Рис. 15. Конструкция маломощного Рис. 16. Конструкция тиристора средней

СВЧ-транзистора: 1 - соединительный мощности: 1 - внешние выводы,

проводник, 2 - крышка. 3 - внешний вывод, 2 - соединительный проводник,

4 - основание корпуса, 5 - кристалл 3 - стеклоизолятор, 4 - крышка,

5 - кристалл, 6 - термокомпенсатор,

7 - основание корпуса

Тиристор представляет собой кристалл кремния с четырьмя чередующимися слоями различной электропроводности, образующими три р-п-перехода. Два крайних слоя образуют соответственно анод и катод. Вывод от одного из средних слоев кристалла является управляющим электродом. Если на управляющий электрод подать импульс напряжения, то тиристор откроется и через него почти беспрепятственно сможет пройти ток от источника питания к нагрузке. Конструкция тиристора с тремя выводами представлена на рис. 16. Основание корпуса 7 изготовлено из меди и имеет шестигранник под ключ и резьбовой хвостовик. Кристалл 5 напаивают на основание корпуса через компенсирующую прокладку из молибдена 6. Выводы кристалла с помощью проводников соединяются с внешними выводами 1 корпуса. Герметизация корпуса осуществляется холодной сваркой.

Оптоэлектронные полупроводниковые приборы - это класс приборов, который получает все более широкое распространение в устройствах оптической связи, точечной и цифровой индикации, в автоматике и т. д. В зависимости от конструкции прибора и условий применения различают единичные и многоэлементные источники излучения для видимой и ИК-области спектра. Основная особенность корпусов фотоэлектрических приборов - наличие приемного (выходного) окна.

На рис. 17 представлена конструкция фотодиода. Основание корпуса состоит из коваровой втулки 6 и двух внешних выводов 5, впаянных во втулку через стеклоизолятор. К одному из выводов приварен кристаллодержатель 4 с кристаллом 3. а к другому припаян электродный вывод 1. Свет на кристалл кремния попадает через стеклянную линзу Г.

На рис. 18 показана конструкция источника излучения. Корпус-прибора состоит из основания 3 и крышки 2. К основанию приварен базовый вывод. Второй вывод впаян в основание через стеклоизолятор. На основание через термокомпенсатор 7 напаивается кристалл полупроводникового материала 6. Верхний вывод кристалла с помощью проводника 5 соединен с изолированным выводом основания корпуса. В крышку 2 корпуса впаяно окно 1 в виде линзы для вывода излучения. Герметизация корпуса осуществляется рельефной электроконтактной сваркой крышки с основанием корпуса.

Интегральные микросхемы (ИМС) - микроминиатюрные функциональные узлы электронной аппаратуры, элементы которых связаны и электрически соединены между собой так, что изделие рассматривается как единое целое.

Типы приборов и условия их эксплуатации

Рис. 18. Конструкция источника излучения: 1 - стеклянная линза (окно), 2 - крышка,

3 - основание корпуса, 4 - внешний вывод, 5 - проводник, 6 - кристалл,

7 - термокомпенсатор

По технологии изготовления интегральные микросхемы делятся на полупроводниковые, тонкопленочные и гибридные.

Типы приборов и условия их эксплуатации

Рис. 17. Конструкция фотодиода:

1 - электродный вывод, 2 - стеклянная линза, 3 - кристалл, 4 - кристаллодержатель,

5 - внешний вывод, 6 - втулка

Полупроводниковая ИМС - микросхема, элементы которой выполнены в объеме и (или) на поверхности полупроводникового материала. Соединения между отдельными активными элементами осуществляются как внутри объема полупроводникового кристалла, так и на его поверхности. Основное преимущество этого типа микросхем - возможность изготовления сложного комплекса высококачественных активных компонентов. Однако из-за
сложности и высокой трудоемкости технологического процесса изготовления, технология полупроводниковых микросхем экономически целесообразна только в условиях массового производства. На рис. 19 представлены конструкции полупроводниковых микросхем в металлостеклянном и металлокерамическом корпусах.

0000

гДО^о

DOOtr^'i

г-"Ыд:

TL

Г 1 Э**

*8 к s - $

D Л >5

зЭ їИЬІг

чми

DD0D

-J

Л1

^1 її 0000 1

6)

Типы приборов и условия их эксплуатации

а)

Типы приборов и условия их эксплуатации

а)

Рис. 19. Полупроводниковая интегральная микросхема: а - в металлостеклянном корпусе, б - в металлокерамическом корпусе;

1 - внешние выводы, 2 - стеклоизолятор,

3 - основание корпуса, 4 - крышка корпуса, 5 - соединительные проводники,

6 - кристалл микросхемы, 7 - ключ

Конструкция в металлостеклянном корпусе наиболее распространена в серийном производстве. Эта конструкция имеет 8 или 12 внешних выводов 1, впаянных в стекло-изолятор 2. Кристалл 6 напаивается на основание корпуса 3. Соединение контактных площадок кристалла с внешними выводами

осуществляется проводниками 5, герметизация корпуса - пайкой крышки 4 с основанием корпуса 3. Функцию припоя выполняет покрытие, нанесенное на основание корпуса.

В конструкции полупроводниковой микросхемы в металлокерамическом корпусе прямоугольной формы с выводами, расположенными параллельно монтажной плоскости корпуса (рис. 19, б), кристалл 6 напаивается на металлизированное керамическое основание корпуса 3; соединение контактных площадок кристалла с контактными площадками внешних выводов 1 осуществляется с помощью проводника 5, а герметизация корпуса — пайкой крышки 4 и металлизированного слоя керамического изолятора.

Тонкопленочные ИМС - микросхемы, элементы которых выполнены в виде пленок, нанесенных на поверхность диэлектрического материала. Элементы тонкопленочных микросхем наносятся преимущественно методами вакуумного напыления, с помощью тонкопленочной технологии изготавливают в основном пассивные элементы (резисторы, конденсаторы и индуктивности), а также пленочные проводники и контактные площадки. На рис. 20 показана тонкопленочная микросхема, которая является пассивной частью гибридной микросхемы.

Гибридные ИМС - микросхемы, состоят из пассивных элементов, полученных тонкопленочной технологией; и навесных элементов любого назначения (транзисторы, диоды, конденсаторы, резисторы и т. д.). Преимущество гибридных микросхем состоит в том, что они дают возможность сочетать достоинство пленочной технологии с высокими электрическими параметрами навесных элементов.

Пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности), контактные площадки для монтажа навесных элементов, пленочные проводники, а также навесные элементы 1 размещены на подложке 2. Она представляет собой прямоугольную пластину толщиной 0,2-1,6 мм. Одна сторона подложки, на которую наносят пленочный рисунок, является рабочей. Подложка крепится на основание корпуса 5. Соединение между элементами внутри микросхемы, а также соединение контактных площадок микросхемы с внешними выводами 7 корпуса осуществляется проводниками 6, герметизация корпуса - сваркой плавлением кромок крышки 4 и основания корпуса 5.

Типы приборов и условия их эксплуатации

4 5

1

2

Типы приборов и условия их эксплуатации

1

6

7

Рис. 20. Гибридная микросхема: 1 - навесные элементы, 2 - подложка, 3 - пассивная часть микросхемы, 4 - крышка корпуса, 5 - основание корпуса, 6 - соединительные проводники,

7 - внешний вывод

Условия эксплуатации электронных приборов. Изделия электронной техники всегда работают при определенном комплексе внешних воздействий.

Все внешние воздействия можно подразделить на естественные и искусственные.

Искусственные и естественные воздействия вызывают сложные необратимые процессы в электронных приборах, которые могут привести к отказам в процессе их эксплуатации или хранения. Поэтому электронные приборы после их изготовления подвергаются испытаниям, которые воспроизводят условия их эксплуатации.

К естественным внешним воздействиям относятся воздействия теплоты, холода, влажности, осадков, пыли, морского тумана, ветра, пониженного атмосферного давления, солнечной радиации и биологических факторов.

Искусственные внешние воздействия возникают во время перевозок или работы электронных приборов в аппаратуре на подвижных объектах, а также вблизи источников ядерных излучений. Они могут проявляться в виде ударов, вибраций, линейных перегрузок, невесомости, звуковых колебаний, ядерной радиации и др.

Условия эксплуатации электронных приборов можно подразделить на нормальные, наземные естественные, наземные транспортные и условия на высотных самолетах, ракетах и космических объектах.

Под нормальными условиями работы изделий электронной техники понимают такие, при которых температура воздуха равна 15-25 °С,

относительная влажность воздуха 45-75 %, атмосферное давление

(9,6-10,6)х104 Па, отсутствуют механические воздействия, влияние пыли и песка, атмосферных осадков и ядерной радиации, биологических факторов и др.

Наземные естественные условия - это условия пустынь, горных районов, тропиков, полярных районов, морского климата и др.

Условия эксплуатации приборов на наземных транспортных средствах зависят от вида транспортного средства (автомобили, корабли, танки и др.). Существенно отличаются также условия эксплуатации различных типов бортовой электронной аппаратуры самолетов, ракет и космических объектов.

Конкретные характеристики внешних воздействий для электронной аппаратуры различного назначения оговариваются в стандартах и нормалях. Климатические условия в разных точках земного шара различны. Зоны умеренного климата простираются примерно между широтами от 40 до 65°. Ухудшение параметров и снижение работоспособности электронных приборов в этой зоне по сравнению с нормальными условиями меньше, чем в других зонах.

В зоне пустынь температура воздуха от +60 до -10 °С с суточным перепадом до 40 °С. Значение относительной влажности воздуха 10 % (ночью). Характерным для зоны пустынь является повышенная интенсивность солнечного излучения и наличие пыли и песка.

Районы тропического климата характеризуются постоянно повышенной температурой воздуха (25-40 °С) и высокой влажностью (выше 90 % ночью и 70-80 % днем). В приморских тропических районах высокие относительная влажность и температура могут сохраняться в течение длительного времени, что создает благоприятные условия для интенсивной коррозии металлов.

Районы морского климата характеризуются небольшими изменениями температуры, повышенной влажностью воздуха, дождями, туманами, соленой водяной пылью.

Районы Арктики и Антарктиды отличаются низкими температурами воздуха (до -70 °С) и низкой абсолютной влажностью воздуха.

Высотные условия характеризуются тем, что температура воздуха снижается на 6,5 °С через каждый 1 км подъема на высотах до 11 км (верхняя граница тропосферы). На высотах 11-25 км она равна -56,5 °С, затем возрастает, достигая на высотах 48-53 км +10 °С, далее снова снижается и на высоте более 75 км достигает -75 °С. Сила ветра повышается в тропосфере и уменьшается в стратосфере.

Атмосферное давление при подъеме на первые 1000 м снижается примерно на 0,13 Па на каждые 10 м, при дальнейшем подъеме - в геометрической прогрессии, достигая на высоте 10 км примерно 26 Па, на высоте 20 км - около 5,5 Па и на высоте 40 км - около 0,27 Па.

Из искусственных внешних воздействий наиболее часто приборы подвергаются вибрации. Вибрация - это механический колебательный процесс, который характеризуется рядом параметров, основными из которых являются амплитуда и частота.

Параметры вибрации, воздействующие на электронную аппаратуру, зависят не только от объекта, на котором она эксплуатируется, но и от места ее установки на объекте. Так, например, размещаемые в фюзеляже самолета электронные приборы испытывают вибрацию с частотой от 3 до 50 Гц и амплитудой от 2 до 0,75 мм соответственно. В месте установки двигателей вибрация характеризуется частотой 10-500 Гц и амплитудой 0,35-0,025 мм соответственно. Ракетные двигатели создают вибрацию с частотами до нескольких тысяч герц.

Механические удары возникают при резком и быстром изменении ускорения, скорости или направления перемещения объектов, на которых устанавливается электронная аппаратура. Интенсивность ударных воздействий на электронные изделия при эксплуатации зависит от объекта, на котором они установлены, места и способа их установки. Значительные удары возникают при формировании железнодорожных составов, во время посадки самолета, при швартовке кораблей, при запуске ракет, при столкновении снарядов с броней танков.

Интенсивность ударных воздействий характеризуется амплитудой и длительностью импульса ускорения изделия. Отношение амплитуды импульса ускорения к ускорению силы тяжести называется перегрузкой.

При эксплуатации изделий ударные ускорения могут достигать 5g (g - ускорение свободного падения, м/с2) на самолетах и танках, 10g - в кузовах движущихся автомобилей, 15g - на кораблях большого тоннажа, 25g - при аварийной посадке самолетов.

СВАРОЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРОННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ

Оценка качества соединений методами разрушающего контроля

Механические испытания сварных и паяных соединений. Механические испытания соединений - эффективные методы контроля и оценки качества сварных и паяных соединений при обработке технологии сборки изделий. Основные методы определения механических свойств …

Оценка качества соединений и приборов методами неразрушающего контроля

Контроль внешним осмотром. Одним из основных средств отбраковки потенциально ненадежных изделий является контроль соединений внешним осмотром. Такой контроль позволяет, например, выявлять следующие дефекты, возникающие при сборке микросхем: отслоение металлизации контактных …

Общие сведения о контроле качества изделий электронного машиностроения

Высокие требования, предъявляемые к электронным приборам, предопределяют использование разнообразных и надежных методов контроля качества сварных и паяных соединений. Большинство известных методов оценки качества сварных и паяных соединений используют при контроле …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.