Основные направления развития миниатюризации и микроминиатюризации радиоэлектронной аппаратуры и приборов

В настоящее время в связи с развитием электронной техники появилась возможность создания радиоэлектронной аппаратуры, компьютеров, аппаратуры связи, позволяющих решать сложные технические, научные и производственные задачи. Усложнение аппаратуры привело к резкому увеличению числа электро- и ра­диоэлементов, входящих в ее состав. Таким образом, появилась необходимость микроминиатюризации аппаратуры.

В развитии микроминиатюризации РЭА и приборов можно вы­делить четыре этапа.

1-й этап. Первоначально задачами миниатюризации радиоэлек­тронной аппаратуры являлись уменьшение размеров радиодета­лей и создание миниатюрных электровакуумных и полупроводни­ковых приборов, резисторов, конденсаторов, катушек индуктив­ности и переключателей.

Разработка радиодеталей в миниатюрном исполнении привела к появлению модулей и микромодулей, при этом объемный (навес­ной) монтаж радиоаппаратуры был заменен печатным. Благодаря этому был внедрен в производство новый метод конструирова­ния, названный модульным.

Модульная конструкция позволила:

1) существенно уменьшить массу и габариты аппаратуры по
сравнению с объемным монтажом;

2) резко повысить надежность работы аппаратуры;

3) уменьшить трудоемкость производственного процесса.

Модульное и микромодульное конструирование радиоаппара­туры значительно повышает степень механизации и автоматиза­ции, а также упрощает сборочно-монтажные и регулировочные работы благодаря тщательной отработке, наладке и тренировке модулей или микромодулей до установки их в блоки.

Промышленностью выпускается большая номенклатура мик­ромодулей и аппаратуры на их базе.

2-й этап. Дальнейшим развитием микроэлектроники и микро­электронной технологии явилось создание микросхем на основе пленочной технологии, в которых в качестве активных миниатюр­ных радиодеталей используются полупроводниковые приборы в микроминиатюрном исполнении, а пассивными элементами (ре­зисторами, конденсаторами и т.д.) служат тонкие пленки. Такая технология называется интегральной, а элементы схемы — пленоч­ными интегральными микросхемами.

3-й этап. В процессе совершенствования интегральной техно­логии были созданы микросхемы в одном кристалле полупровод­никового материала. Такие микросхемы называются полупроводни­ковыми микросхемами, или твердыми схемами. Кроме того, ведут­ся работы по дальнейшему увеличению числа активных элемен­тов в одном кристалле, т. е. по повышению степени интеграции. Уже созданы интегральные микросхемы с плотностью в несколь­ко сотен тысяч элементов на кристалл размером не более 1x1 мм.

4-й этап. В результате дальнейшего развития микроэлектроники были созданы многофункциональные молекулярные схемы, прин­цип действия которых основан на использовании различных объем­ных явлений, молекулярных и межмолекулярных связей. Такие схе­мы выполняют функции многих узлов, что позволит создать слож­нейшие радиоэлектронные устройства на основе нескольких микросхем.

Таким образом, развитие микроминиатюризации аппаратуры, начатое с уменьшения размеров радиодеталей, шло по пути со­здания новых материалов, новой технологии и использования со­вершенно новых принципов, основанных на молекулярных свой­ствах вещества.

Следует отметить, что достижения микроэлектроники позво­лили не только уменьшить размеры радиоэлектронной аппарату­ры, но и обеспечили увеличение надежности и долговечности, снижение стоимости и упрощение технологии изготовления ап­паратуры.

Таблица 3.1

Зависимость параметров схемы усилителя от конструктивного исполнения

Параметр	Конструкция
на дискретных элементах с печатным монтажом	микромодульная	на микросхемах
Надежность (частота отказов на 100 ч работы) Объем блока, см3 Мощность потребления, Вт	0,1   45, 0 5,0	0,05   12,20 0,75	0,0070   0,00016 0,0600

В табл. 3.1 приводятся некоторые сравнительные параметры схе­мы усилителя в различном конструктивном исполнении.

Основными направлениями развития микроэлектроники явля­ются разработка и создание унифицированных функциональных модулей и микромодулей, интегральных микросхем и молекуляр­ных функциональных устройств (молекулярных схем) (рис. 3.1).