Суббота , 19 сентября 2020

Как это устроено. Микросхема

Twitter

Google+

Привет.

Мне с самого раннего детства было интересно, из чего состоят окружающие меня предметы и устройства, причем чем сложнее было устройство, тем интереснее было узнать, что у него внутри и как оно работает. Не один десяток будильников, настенных часов, механических игрушек пали жертвой неуемной любознательности.

Как это устроено. МикросхемаИсточник: funfeel.net

Со временем я научился не только разбирать, но и собирать обратно, а чуть позже даже собирать так, чтобы собранное работало. И чем дальше, тем сложнее становились разбираемые устройства.

И однажды, году эдак в 1997 я столкнулся с сотовым телефоном. Метод изучения был точно таким же, как в детстве, – разобрать и попытаться понять, как оно там всё устроено. Однако, в отличие от простой механики, соображалки уже не всегда хватало для того, чтобы понять назначение и принцип работы того или иного элемента. Приходилось искать информацию и пытаться понять.

Для человека, незнакомого с внутренним устройством, например, смартфонов, внешний вид элементов, из которых состоит гаджет внутри, не скажет ровным счетом ничего. Чаще всего это просто набор неких элементов разного размера и внешнего вида. При этом многие знают, что внутри телефона есть как минимум процессор, однако не всегда знают, как он выглядит (но про процессор позже).

Как это устроено. Микросхема

Даже подготовленные люди не всегда знают о простых на первый
взгляд вещах, что, впрочем, не мешает им быть компетентными в своей области и
делать дело.

Но вернемся из детских воспоминаний в нынешнюю реальность.
Сегодня я хотел бы рассказать о том, что из себя представляют некоторые
электронные компоненты, которые находятся внутри вашего смартфона. Однако,
забегая вперед, должен сделать небольшую ремарку – буду стараться объяснять
простым, в чем-то даже дилетантским языком, оперируя максимально понятными формулировками,
поэтому все нижесказанное вряд ли будет интересно профессионалам и людям,
имеющим профильное образование и солидный багаж знаний в этой сфере.

Итак, если взглянуть на системную плату вашего смартфона (ее
еще иногда называют материнской платой), на ней можно будет увидеть много
различных элементов, каждый из которых выполняет свою роль. Большинство
маленьких компонентов представляют из себя простую конструкцию с двумя
контактами по краям, которыми они соединены с платой. Именно поэтому на первый
взгляд даже непосвященному человеку будет понятно, что через такой элемент
проходит электрический ток или сигнал и в результате этого в смартфоне что-то
происходит.

Как это устроено. Микросхема

Однако среди простых элементов встречаются и элементы
посложнее. Обычно они выглядят или как черные или серые прямоугольники без
видимых контактов, из-за чего кажется, что они просто лежат на плате, или как
такие же прямоугольники, только имеющие внешние контакты в виде большого
количества лапок. И те и другие еще часто называют общим словом – микросхемы.

Как это устроено. МикросхемаClose-up image of smartphone logic board removed flash storage (NAND) on white background

И если в случае с элементом, имеющим внешние контакты, все
более-менее понятно – он крепится на плате с помощью этих самых контактов (не
только) то в случае с элементом без внешних контактов крепление на плате
происходит с помощью так называемых пятаков – контактных площадок на внутренней
стороне элемента.

Как это устроено. Микросхема

Как это устроено. Микросхема

На пятаках есть припой, который принято называть «шары» – буквально маленькие шарики из припоя (или специальной пасты), которые мастер с помощью специального трафарета (иногда и без него) размещает на пятаках и затем нагревает элемент, чтобы шарики припоя соединились с пятаками и образовали контактный бугорок, которым потом схема будет соединена с платой путем нагрева.

Процесс создания таких контактов мастера называют «накатывать шары» или просто «перекатать» . Поэтому если вы слышите эту фразу, знайте, что речь идет о процессе создания контактов для такого элемента.

Теперь о том, куда ведут эти самые контакты и что находится
внутри такого черного прямоугольника.

Может показаться, что внутри такого элемента или еще одна
плата поменьше, или сплошь электронные компоненты, соединенные друг с другом в один
большой электронный организм. И да, и нет.

Всё нас окружающее состоит из отдельных элементов, которые,
будучи соединенными вместе, дают тот или иной эффект. Но иногда некоторые
элементы, являясь частью системы, оказываются напрямую к ней не подключены. Так
и тут – в таком черном прямоугольнике могут быть элементы как соединенные с
остальными, так и работающие отдельно, но на благо всей системы.

Как это устроено. Микросхема

На самом деле, основное пространство внутри такого черного параллелепипеда занимает сам минерал, из которого сделан элемент. Однако, если взглянуть на одну из схем, которые используют мастера в своей работе, станет понятно, что зачастую внутри такого элемента находятся другие элементы поменьше, собранные в определенной последовательности.

Причем далеко не все контакты, которые можно увидеть на обратной стороне такого элемента, оказываются рабочими. Бывает так, что некоторые контакты оказываются пустышкой, а значит, их обрыв никак не повлияет на работоспособность устройства.

Как это устроено. Микросхема

Именно поэтому мастера, берущиеся за ремонт, подразумевающий
снятие такого элемента с платы, не сильно расстраиваются, увидев после снятия,
например, один или парочку оторванных пятаков. Конечно, если этот пятак
оказывается нерабочим. А вот если это рабочий и важный пятак, то тут
потребуются прямые руки, смекалка и немного удачи, но это совсем другая история,
и об этом не сегодня.

Возвращаясь к нашему минеральному другу, можно сказать, что
он состоит из массы более мелких элементов, которые расположили в определенной
последовательности и количестве и залили кристаллом, объединив это все в одно
целое.

Как это устроено. Микросхема

Подобные микросхемы являются неразборными, поэтому если
внутри перестал работать какой-либо элемент, то их ремонт – это почти всегда
полная замена всей микросхемы.

Причем элементы, находящиеся внутри такой микросхемы, могут
быть как довольно большими и различимыми невооруженным глазом, так и очень
маленькими (например, в процессоре), настолько маленькими, что потребуется
очень мощный микроскоп, чтобы их увидеть. Но процессор – это вообще отдельная
тема, к которой вот так просто с наскока не подойдешь, поэтому про процессоры в
другой раз.

Итак, подводя итог вышесказанному, те самые черные или серые
прямоугольные микросхемы, которые часто встречаются внутри электронных
устройств, представляют из себя не просто кусочек кристалла с контактами, а
сборку из более мелких элементов, собранных в систему и выполняющих ту или иную
роль.

О том, из чего состоят более сложные микросхемы, например,
процессоры, если будет интересно, расскажу, как только пополню запасы
концентрированной серной кислоты, с помощью которой можно растворить такой
элемент.

источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.