Murgab

# материаловедение


В разделах дизайн, железо и технологии
Андрей Баксаляр  :: 10 июн 2016, в 09:16

Наверняка у вас тоже такое бывает. Внезапно возникает какой-то дурацкий вопрос из серии «почему все микросхемы имеют черный корпус?», на который сходу сложно найти ответ, и потом этот вопрос долго вызывает ментальный зуд.

Почему все микросхемы имеют черный корпус?

И да, действительно, почему пластиковый корпус практически всех микросхем именно черный? Почему не делают (да просто веселья и дизайна ради, скажем), микросхемы, корпус которых имел бы красный, зеленый или серо-буро-малиновый цвет?

Почему все микросхемы имеют черный корпус?

Ведь те же печатные платы сначала были коричневого цвета, естественного для текстолита. Видимо, такой цвет выглядел не особо радостно и не ассоциировался ни с чем хорошим, поэтому со временем платы стали покрывать лаками (т.н. «паяльная маска») других цветов — зеленого (этот цвет, наверное, можно считать традиционным), красного, синего, фиолетового, черного и т.д. — вспомните компьютерные материнские платы, которые могут быть окрашены практически в любой цвет чисто из декоративных целей, однако микросхемы в пластиковых корпусах на них всегда черные...

Почему все микросхемы имеют черный корпус?

И ты, Денди!

Если попытаться вспомнить, когда в последний раз видел микросхемы другого цвета, первое что приходит в голову — центральные процессоры с металлической крышкой, в которых выбор материала теплоснимателя обусловлен высокой рабочей температурой чипа. Еще вспоминаются первые интегральные схемы Intel, выполненные в белом керамическом корпусе, а также коричневые микросхемы из советского компьютера, который я ковырял в радиокружке. ;)

Почему все микросхемы имеют черный корпус?

Ранние ИС от Intel

Почему все микросхемы имеют черный корпус?

В СССР делали и такие красивые ИС в доширачном стиле

Почему все микросхемы имеют черный корпус?

Гламурные микросхемы Эльбруса-2

Почему все микросхемы имеют черный корпус?

Те самые коричневые корпуса советских микросхем

Так или иначе, однозначного ответа найти не смог, но нашел несколько версий, какие-то из них сомнительные, а какие-то правдоподобные. Возможно, микросхемы черные благодаря сразу нескольким из них:

  1. Пластик черного цвета помогает быстрее рассеивать тепло.

  2. «Углерод в черном материале упаковки микросхем позволяет защитить микросхемы от воздействия ультрафиолетового излучения, провоцирующего появление ошибок» — полупроводниковые элементы чувствительны к УФ. Например, те же фототранзисторы — это обычные транзисторы с частично открытым для света корпусом. Поэтому нетрудно представить, что будет при попадании света в сложную интегральную схему, вмещающую миллион-другой транзисторов…

    Например, микросхемы памяти EEPROM целиком и полностью обнуляются «засветкой» в ультрафиолетовом свете (который, напомню, является частью спектра солнечного света).

  3. «Традиционность» черного цвета корпуса могли породить военные станадрты, обязывающие наносить четкую маркировку (белым по черному, например), которая будет видна даже после использования техники в стрессовых ситуациях (ссылаются, например, на стандарт MIL-STD-883 — метод 2009).

  4. Еще одна версия, найденная на форуме, посвященным электронике: в шестидесятых годах активисты, выступающие за права чернокожих, вынудили компании производящие микросхемы начать применять именно черные корпуса.


В разделе технологии
Андрей Баксаляр  :: 7 апр 2015, в 19:26

Около шести лет я проработал редактором в профильных изданиях, посвященных технологиям и все эти годы чуть ли не ежедневно читал сказки про волшебные аккумуляторы, которые-де вот-вот совершат революцию в мире.

Но за последние лет 10 никаких революций в «батарейкостроении» мы так и не увидели. Аккумуляторы — вообще самая любимая тема фиктивных «научных и промышленных прорывов», тогда как самые обычные литий-ионные аккумуляторы продолжают править миром мобильных устройств и прочих электрокаров.

Тем не менее, работы в области увеличения емкости, долговечности и прочих характеристик, ведутся масштабные. И иногда появляются новости, в которые действительно хочется верить. Инфоповоды, сгенерированные не «Петриками», а серьезными научными центрами. Ну вот, например:

Аккумулятор на основе алюминия

Инженеры из Стэнфордского университета добились успеха в создании аккумуляторной батареи на основе алюминия. Она заряжается в течение нескольких минут, выдерживает тысячи циклов перезарядки без деградации, гибкая и недорогая в изготовлении.

Также такая батарея гораздо безопаснее популярных литий-ионных. После сверления алюминиевой батареи она не только не загорается и не взрывается, но и продолжает некоторое время работать. Также батареи на основе алюминия будут гораздо меньше вредить окружающей среде при утилизации.

Инженеры уже давно присматривались к алюминию как к недорогой и практичной замене лития, однако до сего момента им не удавалось сделать батарею, выдававшую приемлемое напряжение после множества циклов зарядки и разрядки. В отличие от предыдущих неудачных прототипов алюминиевых батарей, умиравших после сотни циклов зарядки, экспериментальная батарея выдержала в лаборатории 7500 циклов без какой бы то ни было деградации. Для сравнения, типичная литий-ионная батарея теряет 80% ёмкости после 600 циклов зарядки/разрядки.

Батарея состоит из алюминиевого анода и графитового катода, погруженных в электролит и заключенных в гибкую полимерную оболочку. Такое сочетание было найдено в ходе экспериментов практически случайно. По словам исследователей, прототип выдаёт напряжение порядка 2 В и имеет удельную ёмкость порядка 70 мA-ч/г.

Удельная энергия типичной литий-ионной батареи составляет от 100 до 265 Вт-ч/кг. Для новой батареи этот показатель составил порядка 140 Вт-ч/кг. Плотность тока алюминиевого прототипа — 3000 Вт/кг, что более чем на порядок превосходит аналогичный показатель литий-ионных батарей.

Хонгжи Дай, профессор химии, участвовавший в разработке, рассказывает о своём изобретении: «Наша батарейка выдаёт примерно вдвое меньшее напряжение, чем типичная литиевая. Но, улучшив материал катода, можно добиться увеличения как напряжения, так и плотности энергии. Все остальные качества, о которых можно только мечтать, у неё уже есть: недорогие электроды, безопасность использования, высокоскоростная зарядка, гибкость и долгий жизненный цикл».

Алюминиевая батарея сможет найти применение не только в гаджетах (включая будущие гибкие устройства), но и, например, в энергосетях, в которых позарез нужны недорогие аккумуляторы, способные быстро накапливать и отдавать электрическую энергию.

Предыдущие варианты использования алюминия в аккумуляторных батареях не предполагали их перезарядки — у таких батарей необходимо было периодически менять алюминиевые пластины, которые вырабатывали свой энергетический ресурс.

Войти через...


Это даст читателю возможность голоса, комментария, создания закладки, и даже написания поста, не говоря о множестве других мелких ништяков.

Популярное


Who Is America? 12 ноя 2018, в 22:23

Соациализируемся


Также найти меня можно в других злачных местах:

Все еще использую электронную почту:
andreybaksalyar@ya.ru