Техника - молодёжи 1963-05, страница 9

1 Подсчитано, что 1 кг полезного груза, выведенного на орбиту искусственного спутника, требует 100 кг тяги ракетного двигателя. Поэтому чем легче приборы, устанавливаемые на спутнике, тем больше информации можно получить из космоса, не увеличивая мощности двигателя. Больше того, количество радиодеталей, устанавливаемых на современных самолетах, перевалило за сотню тысяч. Сохранись размеры этих деталей на уровне тридцатых годов, перевозка их превратилась бы для самолетов в самоцель. Вот почему во многих странах разрабатываются микроскопические радиоэлектронные детали.

У микроминиатюризации — большое будущее. Она позволит построить такие радиоэлектронные устройства, которые из-за сложности невозможно осуществить на старых элементах. Небольшие счетные машины для каждого инженера, самонастраивающиеся системы с высокой приспособляемостью ИТ. д.

РАДИОЛАМПА УМЕНЬШАЕТ РАЗМЕРЫ

Надежность неразрывно связана с миниатюризацией. Известно, что малогабаритные конструкции значительно лучше противостоят ударной и вибрационной нагрузкам, чем крупногабаритные. Дело в том, что силы, создаваемые ускорениями, пропорциональны массе того тела, к которому они приложены. А масса, в свою очередь, пропорциональна кубу среднего размера тела. Поэтому когда размер конструкции уменьшается, ее масса уменьшается очень сильно и конструкция становится более устойчивой к силам, возникающим при ускорениях.

Наиболее громоздкие и вместе с тем наименее надежные элементы радиоэлектронной аппаратуры — электронные лампы. Хотя они и составляют обычно не более 10% от общего количества элементов (конденсаторов, сопротивлений, катушек самоиндукции и т. п.), число отказов по их вине часто превышает 50% всех отказов. Поэтому для уменьшения габаритов и повышения механической прочности и надежности радиоэлектронной аппаратуры потребовалось прежде всего решить эти вопросы в отношении электронных ламп.

В современных сверхминиатюрных

ЛЕШЕЙ

в ИАпЕКТКр

Д. СТЕПАНОВ, инженер

лампах толщина проволоки, из которой навивается сетка, и расстояние между сеткой и катодом значительно тоньше человеческого волоса! Сетка — наименее жесткая деталь, хуже всего переносящая удары, толчки и вибрацию.

Но в результате уменьшения габаритов ламп резко увеличилась тепловая нагрузка на баллон. Если при температуре окружающей среды 25°С максимальная температура баллона у малогабаритных ламп составляла 150°С, то у миниатюрных ламп она повысилась до 250°С, а у сверхминиатюрных достигла 280°С. Если же лампа помещена в герметично-закрытое устройство, внутри которого температура воздуха может достигать 200—250°С, то температура увеличивается до 400—450°С. Эта температура близка к температуре размягчения стекла, что ограничивает дальнейшее использование стеклянных оболочек.

Пришлось отказаться от стекла и слюды и перейти к металло-керамиче-ским конструкциям, которые могут работать в широком диапазоне температур (от —200°С до +500°С и выше) и выдерживают большую ударную нагрузку. Полупроводники в десятки раз позволили снизить размеры аппаратуры и потребляемую ею мощность. Однако полупроводниковые детали по-прежнему припаивались к другим элементам схемы. Теперь предел на пути миниатюризации был поставлен навесным монтажом.

МИКРОМОДУЛИ

Стремление преодолеть этот предел привело к появлению нового направления в электронной технике — микроэлектроники, которая развивается по нескольким направлениям. Одно из них — микромодульное. Небольшой кубик, набранный из множества тонких пластинок — плат, — вот что такое микромодуль. На платах укреплены микроскопические детальки — сопротивления, конденсаторы, полупроводниковые детали. Автоматические станки собирают эти пластинки в блоки и соединяют их проводниками.

В зависимости от того, какие элементы брались для построения микромодуля, в каком порядке они устанавливались и соединялись, получаются различные звенья радиоэлектронного устройства: выпрямители, усилители, триггеры, мультивибраторы и т. д.

После регулировки, настройки и испытания каждый микромодуль, имеющий стандартный размер в 1 куб. см, заливается изолирующим составом — например эпоксидной смолой. Это, с одной стороны, предохраняет пластины микромодуля и находящиеся на них элементы от действия влаги, а с другой стороны, повышает механическую прочность микромодуля. Затем отдель-

Так увеличивается число электронных деталей на американских бомбардировщиках.

ные микромодули устанавливаются на общую пластину с нанесенными заранее печатным способом соединительными пленочными перемычками. Таким путем из отдельных блоков производится сборка всего сложного радиоэлектронного устройства.

РАДИОПРИЕМНИК ПОД МИКРОСКОПОМ

Другое направление в развитии электроники — пленочные радиосхемы. Стремясь отказаться от использования объемных деталей, конструкторы перешли к плоскостным почти графическим элементам. Пленочные радиосхемы как бы нарисованы на стекле, пластмассе или других изоляционных материалах. На них наслаивают одну на другую тончайшие пленки из различных веществ. Получаются плоские детали и схемы с такими же свойствами, что и объемные.

Если на одной пластинке-плате микромодуля удается разместить несколько микродеталей, то на одной пленоч-

II зменение размеров, веса и конструкции оболочки ламп шло скачкообразно. В конце тридцатых годов большие лампы • стеклянной оболочке с громоздким 5-штырьковым цоколем были заменены малогабаритными лампами. В сороковых годах были разработаны миниатюрные бесцокольные (пальчиковые) лампы. В пятидесятых годах на смену им пришли сверхминиатюрные лампы с мягкими выводами.

Одновременно с изменением размеров и веса значительно улучшились электрические параметры ламп, в том числе такой важный параметр, как крутизна характеристики, показывающая, насколько сильно влияет сеточное напряжение на величину анодного тока. Показатель степени миниатюризации ламп — отношение крутизны характеристики к объему ламп, то есть усиление • единице объема. За 30 лет это отношение выросло примерно в 1 000 раз. Это показывает, насколько более совершенными стали конструкции ламп, и, с другой стороны, говорит о том, насколько усложнилось их производство. Освоенные современной техникой микромодули позволили резко сократить габариты радиоэлектронных приборов. Вот одна конструкция объемного микромодуля. Он набирается из тонких керамических плат, у которых по периферии расположены выводы. Пакет плат скрепляется соединительными платами, на которых есть выводы для набора радиоблоков из микромодулей.

Ниже — другой тип микромодуля. Керамические платы с нанесенными на них радиодеталями собираются в пакет, в котором связь между элементами обеспечивается соединительными шинами. Справа показано, как из микромодулей, монтируемых на общем основании, собираются целые радиоэлектронные устройства.