102ая и 116ая серии

Оценка раздела:

102ая и 116ая серии

- Актив - 102ая и 116ая серии 102ая и 116ая серии Микросхемы, уникальные длясоветской электроники, и не только. Это германиевые логические схемы. Они разработаны в КБ Рижского завода полупроводниковых приборов(ныне "Альфа" ). История их начинается в 1962 году, когда главный инженерНИИ радиоэлектроники В.И. Смирнов попросил директора РЗПП С.А. Бергмана найтипуть реализации многоэлементной схемы типа 2НЕ-ИЛИ, универсальной для построения цифровых устройств. Директор РЗПП поручил эту задачу молодому инженеру Юрию Валентиновичу Осокину.Организовали отдел в составе технологической лаборатории, лаборатории разработки и изготовления фотошаблонов,измерительной лаборатории и опытно-производственной линейки. В то время в РЗПП была поставлена технология изготовлениягерманиевых диодов и транзисторов, ее и взяли за основу новой разработки. И уже осенью 1962 года были полученыпервые опытные образцы германиевой твёрдой схемы (термина "интегральная схема" тогда не существовало)2НЕ-ИЛИ, получившей заводское обозначение "Р12-2". Твердая схема Р12-2 содержала два германиевыхдрейфовых p-n-p-транзистора (модифицированные транзисторы типа П401 и П403 ) в качествепереключаемых элементов с общей нагрузкой в виде распределённого германиевого резистора р-типа. Рижане сумели создать вполне технологичные ИС на германиевых меза-транзисторах.Основой техпроцесса стали три фотолитографии. В ходе первой на пластине р-германия с сформированным n-слоем под базовую область (методом диффузии Sb)создавалась маска под эмиттер. Через неё гальванически осаждали и вплавляли эмиттерный сплав PbInSb (т. е. в теле базы n-типаформировали p-область эмиттера). Затем одновременно с удалением использованного фоторезиста удалялисьи излишки эмиттерного сплава так, что образовывалась плоская поверхность германиевой пластины,что упрощало последующие фотолитографии. При второй фотолитографии формировали маску под мезу транзисторных структур (так решался вопрос изоляции транзисторов). Третья фотолитография производилась для придания требуемой конфигурации кристаллу ТС- при помощи ее из кристалла убирались ненужные и мешающие части германия. В результате получали сложную в планеконфигурацию кристалла в виде лопатки, где p-германий “черенка” служил резистором R1, острие “штыка” лопатки – резистором R2,а сам “штык” лопатки являлся коллекторной областью транзисторов. По третьей маске осуществлялось глубокое,почти сквозное травление германиевой пластины по контурам кристаллов ТС, почти до их разделения. Окончательно пластина разделялась на кристаллы ТС при шлифовке её тыльной стороны до толщины около 100 мкм,ТС структуры при этом распадались на отдельные кристаллы сложной формы. Внешние выводыформировались термокомпрессионной сваркой между германиевыми областями ТС структуры и золотом выводных проводников. Это обеспечило устойчивую работу схем при внешних воздействиях в условиях тропиков и морского тумана, чтобыло особенно важно для работы в военно-морских квазиэлектронных АТС, выпускаемых рижским заводом ВЭФ,так же заинтересовавшимся этой разработкой. Конструктивно ТС Р12-2 были выполнены в виде "таблетки" из круглой металлической чашечкидиаметром 3 мм и высотой 0,6 мм. В неё размещался кристалл ТС и заливался полимерным компаундом,из которого выходили короткие внешние концы выводов из мягкой золотой проволоки диаметром 50 мкм, приваренные к кристаллу. Электрические параметры схем серииР12-2 (К102) Выходной ток закрытой схемы не менее 1,5...2,0 мА* Напряжение на входе открываемой схемы 270...315 мВ* Средняя потребляемая мощность 3,6 мВт Помехоустойчивость 100...150 мВ Перепад напряжений при воздействии сигнала 200 мВ Средняя задержка распространения сигнала на один логический элемент 100...300 нс Коэффициент разветвления по выходу 3...6* Средняя частота отказов (при достоверности 0,95) 10 -6 Масса не более 25 мг Относительная влажность 80% при температуре окружающей среды 40°С Диапазон рабочих температур -60°...+60°С Циклические изменения температуры -60°...+60°С * Полупроводниковая технология тогда не гарантировала строгой повторяемости параметров, поэтому приборырассортировывали по группам параметров на 8 типономиналов К концу 1962 года опытное производство РЗПП выпустило около 5 тысячсхем Р12-2, а в 1963 году их было сделано несколько десятков тысяч. Конструкция Р12-2 была всем хороша, кроме одного – потребители не умели применятьтакие маленькие изделия с тончайшими выводами. Ни технологии, ни оборудования для этого у аппаратурных фирм, как правило, не было.За всё время выпуска Р12-2 их применение освоили НИИРЭ, Жигулевский радиозавод Минрадиопрома, ВЭФ, НИИПи немногие другие предприятия. Понимая проблему, разработчики ТС совместно с НИИРЭ сразу же продумали второй уровень конструкции,который одновременно увеличил плотность компоновки аппаратуры. В 1963 г. в НИИРЭ в рамках ОКР “Квант” (ГК А.Н. Пелипенко, при участии Е.М. Ляховича)была разработана конструкция модуля, в котором объединялось четыре ТС Р12-2. На микроплату из тонкого стеклотекстолитаразмещали от двух до четырёх ТС Р12-2 (в корпусе), реализующих в совокупности определённый функциональный узел.На плату впрессовывали до 17 выводов (число менялось для конкретного модуля) длиной 4 мм.Микроплату помещали в металлическую штампованную чашечку размером 21,6х6,6 мм и глубиной 3,1 мм и заливали полимерным компаундом. (фото с форума Портативное ретрорадио ) В результате получилась гибридная интегральная схема (первая в СССР и одна из первых в мире)с двойной герметизацией элементов. Плотность упаковки элементов в этих модулях 40 эл/см 3 ,они обеспечивают плотность монтажа в блоках аппаратуры 6...8 эквивалентных деталей на 1 см 3 . Электрические параметры схем серии "Квант" (К116) Напряжение питания -1,2...+0,2 В Потребляемая мощность не более 5 мВт Помехоустойчивость не менее 100 мВ Выходное напряжение в состоянии «0» не более 0,12 В в состоянии «1» не менее 1,0 В Задержка распространения сигнала не более 400 нс Нагрузочная способность 3...6 Масса не более 0,75 г Относительная влажность 98% при температуре окружающей среды 40°С Диапазон рабочих температур -60°...+60°С Постоянные ускорения до 150g Одиночные удары до 1000g Вибрационные нагрузки в диапазоне частот 5...5000 Гц с ускорением до 40g Было разработано восемь типов модулей с общим названием “Квант”,образующих законченный унифицированный ряд, позволяющий реализовать любые логические функции без применения других радиокомпонентов. На двух независимых группах твердых схем модуля Д могут быть реализованы основные логические функции двух переменных. Модуль П обычно используется в сумматоре по модулю 2.Соединением выхода 22 со входом 44 получают из модуля П триггер с раздельным управлением входами. Назначение модуля Р - увеличение мощности сигналов «1» в цепях, объединяющих до 16 и более входов. Основной триггерной ячейкой любого дискретного устройства является модуль Т .Он используется для построения любых регистров. Модуль К используется как коммутатор информации, подаваемой на входы 2 и 4.Разрешающим является «0» управляющего сигнала, подаваемого соответственно на входы 1 и 3.При наличии информации в прямом и обратном кодах модуль К может быть использован как схема равнозначности (неравнозначности) двух переменных. Модуль И применяется в качестве клапана с инверсией для четырех переменных (1, 2, 3 и 4),при управлении по входу 5 и 6 в качестве инвертора четырех переменных при нулевом сигнале на входе 5. Основное применение модуля М многовходовые сборки И и ИЛИ (в сочетании с модулями И ),если с промежуточных ступеней этих сборок сигналы не разветвляются. В 1968 году вышел стандарт, устанавливающий единую в стране систему обозначений интегральных схем,а в 1969 году – Общие технические условия на полупроводниковые (НП0.073.004ТУ) и гибридные (НП0.073.003ТУ)ИС с единой системой требований. В соответствии с этими требованиями в Центральном бюро по применению интегральных схем(ЦБПИМС, позже ЦКБ “Дейтон”, Зеленоград) 6 февраля 1969 года на ТС были утверждены новые технические условия ЩТ3.369.001-1ТУ.При этом в обозначении изделия впервые появился термин “интегральная схема” серии 102.ТС Р12-2 стали называться ИС: 1ЛБ021В, 1ЛБ021Г, 1ЛБ021Ж, 1ЛБ021И. А 19 сентября 1970 года в ЦБПИМС были утверждены технические условия АВ0.308.014ТУ на модули “Квант”,получившие обозначение ИС серии 116. В состав серии входило девять микросхем: 1ХЛ161, 1ХЛ162 и 1ХЛ163 –многофункциональные цифровые схемы; 1ЛЕ161 и 1ЛЕ162 – два и четыре логических элемента 2НЕ-ИЛИ;1ТР161 и 1ТР1162 – один и два триггера; 1УП161 – усилитель мощности, а также 1ЛП161 – логический элемент "запрет"на 4 входа и 4 выхода. Каждая их этих схем имела от четырёх до семи вариантов исполнения,отличающихся напряжением выходных сигналов и нагрузочной способностью, всего было 58 типономиналов ИС.В дальнейшем номенклатура модулей расширялась. В середине 1970-х годов вышел новый стандарт на систему обозначений ИС. После этого, например,ИС 1ЛБ021В получила обозначение 102ЛБ1В. ИС серии 116 фактически были гибридными, но по просьбе РЗПП были маркированы как полупроводниковые(первая цифра в обозначении – “1” , у гибридных должно быть “2”). Модули “Квант” сначала выпускало опытное производство НИИРЭ,а затем их передали на Жигулевский радиозавод Минрадиопрома СССР, поставлявший их различным потребителям, в том числе заводу ВЭФ.В 1972 году совместным решением Минэлектронпрома и Минрадиопрома производство модулей было передано из Жигулевского радиозаводана РЗПП. Это исключило транспортировку ИС серии 102 на дальние расстояния, что позволило отказатьсяот герметизации кристалла каждой ИС в металлическую чашечку с заливкой компаундом.Бескорпусные ИС серии 102 в технологической таре поступали в соседний цех на сборку ИС серии 116,монтировались непосредственно на их микроплату и герметизировались в корпусе модуля: Заказчиками и первыми потребителями ТС Р12-2 и модулей были создатели конкретных систем:ЭВМ “Гном” для бортовой пилотажно-навигационной системы “Купол” (НИИРЭ, ГК Ляхович Е.М.) и военно-морских и гражданских АТС(завод ВЭФ, ГК Мисуловин Л.Я.). Активно участвовало на всех стадиях создания ТС Р12-2 и модулей наних и КБ-1 ,главным куратором этого сотрудничества от КБ-1 был Н.А. Барканов. Жизненный цикл этих изделий определил и необычайно долгую жизнь самих микросхем.В конце 1989 года Ю.В. Осокин, тогда генеральный директор ПО “Альфа”, обратился к руководству Военно-промышленной комиссиипри СМ СССР (ВПК) с просьбой о снятии серий 102, 103, 116 и 117 с производства ввиду их морального старенияи высокой трудоёмкости (за 25 лет микроэлектроника далеко ушла вперед), но получил категорический отказ.Заместитель председателя ВПК В.Л. Коблов сказал ему, что самолеты летают надёжно, замена исключается.Производство их продолжалось до середины 1990-х годов, т. е. более 30 лет: Источники: 1. Краткий справочник конструктора радиоэлектронной аппаратуры.Под ред. Р. Г. Варламова. М., «Сов. радио», 1973. 2. Б. Малашевич. Первые интегральные схемы - Виртуальный компьютерный музей.

Альбом: 102ая и 116ая серии
Источник: источники_информации *155la3
Всего изображений: 8 Всего просмотров альбома: 19256
Показано 12 изображений на странице
Список: Список изображений 102ая и 116ая серии
Крупный план: Изображения крупным планом 102ая и 116ая серии