Исходя из вышесказанного, предлагается следующая схема распознавания:
1. Запись времени и построение временного графика.
2. Сравнение движений пользователя с записанными в базе.
3. Проверка "подозрительных" букв по описанию.
4. Сравнение определенных букв с временным графиком.
Воронежский государственный технический университет
УДК 621.3.037
В.С. Скоробогатов, Ю.М. Данилов
ЛУЖЕНИЕ НАРУЖНЫХ ВЫВОДОВ ТРАНЗИСТОРОВ
ПОГРУЖЕНИЕМ В ВАННУ С ПРИПОЕМ
Приводятся результаты исследования влияния длительности лужения на толщину нанесенного слоя припоя
В условиях современного производства постоянно растут требования к качеству выпускаемой продукции, производительности машин и трудоёмкости. Главным направлением в совершенствовании электронного машиностроения является его дальнейшая механизация и автоматизация на основе создания высокопроизводительного оборудования и аппаратуры, автоматических линий, управляемых от ЭВМ и прогрессивных технологических процессов, базирующихся на передовых достижениях науки и техники.
Лужение – один из методов нанесения металлических покрытий. Это одна из заключительных технологических операций процесса изготовления полупроводниковых приборов. Металлические покрытия не только защищают изделия от коррозии, но также и обеспечивают особые свойства поверхности: электропроводность, способность к пайке, химическую стойкость и т. д. Поэтому необходимо применение наиболее совершенной технологии и оборудования, что позволяет сократить сроки изготовления качественных приборов и понизить трудоёмкость облуживания.
На исследуемой установке производится лужение выводов транзисторов в корпусе КТ-28.
Лужение наружных выводов преследует цель обеспечения важного требования монтажноспособности приборов: возможности крепления их в аппаратуре посредством пайки. Оно заключается в нанесении на выводы тонкого (3-9 мкм) слоя припоя ПОС-61 (олово 60-62 %, свинец – остальное) и выполняется горячим способом. В качестве флюса используют спиртовой или скипидарный раствор канифоли или хлористого цинка.
Перед лужением выводы протравливают в водяном растворе смеси плавиковой и соляной кислот, а затем промывают в потоке деионизованной воды и сушат.
В полупроводниковом производстве применяют два способа обслуживания выводов: погружением и волной припоя.
Обслуживание выводов волной припоя относится к числу автоматических способов. Насос непрерывно накачивает жидкий припой в установленное под углом к горизонту сопло, и струя образует своего рода волну, через гребень которой проходят приборы. Движение припоя по поверхности выводов, подлежащей смачиванию, значительно уменьшает время облуживания. В гребень непрерывно подаётся свежий припой, таким образом предотвращается контакт выводов со шлаком, плавающим на поверхности, и устраняется необходимость в непрерывном очищении припоя.
В установке, рассматриваемой в данной работе, применяется наиболее распространённый способ облуживания – погружение в ванну с припоем. Предварительно отфлюсованные выводы транзисторов медленно погружают в припой и через небольшой промежуток времени вынимают из него. Преимуществом данного способа облуживания является то, что сила тяжести и температура припоя определяют его количество, оставшееся на детали.
Поверхность ванны лужения необходимо непрерывно очищать. Слой загрязнений обычно удаляют несмачивающимся материалом, который выдерживает рабочие температуры пайки, не растворяясь в припое и не загрязняя его.
Ванна лужения сконструирована таким образом, что её дно нагрето сильнее стенок. Под действием конвекции происходит непрерывное перемешивание припоя. При этом достигается высокая степень однородности припоя. Качество и однородность облуживания в значительной степени зависят от чистоты припоя в ванне.
В процессе лужения выводов выполняются следующие технологические операции: загрузка и ориентация транзисторов в вибробункере; перемещение транзисторов по линейному вибратору;
флюсование выводов приборов; лужение выводов приборов; промывка выводов и выгрузка приборов.
Лужение выводов транзисторов выполняется следующим образом. Загрузка приборов осуществляется ручным способом. Приборы насыпаются навалом в вибробункер, где происходит их ориентация и выдача в определённом положении. До механизма лужения приборы перемещаются по линейному вибратору партиями по пять штук. Флюсование осуществляется в спиртово-канифольном растворе. Подъём черпаков из ванн флюсования и лужения осуществляется с помощью двух кулачков через систему рычагов. Лужение выводов приборов осуществляется припоем ПОС-61. Температура припоя должна быть 260 ± 10 °С. После лужения производится промывка, в горячей деионизованной воде, при температуре Т=70°С. Готовая продукция накапливается в таре, расположенной в ванне окончательной промывки.
Для определения времени качественного облуживания выводов были проведены исследования. Изучалось влияние времени облуживания τ, с., на толщину слоя припоя h, мкм, оставшегося на выводах транзисторов.
В результате расчетов, выполненных на основании проведен-ных экспериментов, получена математическая модель процесса
h = 1.65 · τ – 0,05 · τ2. (1)
Дифференцируя уравнение (1) имеем
dh / dτ = 1,65 – 0,1· τ. (2)
Решая уравнение (2), находим экстремальное значение времени облуживания, равное 16,5 с. При этом значении толщина слоя припоя оставшегося на выводах транзисторов должна составить h = 13,6 мкм.
Для создания на выводах тонкого слоя припоя, толщиной равного 3 мкм, необходимо выдерживать выводы транзисторов в припое не менее 2 с. Более толстые слои припоя требуют большего времени выдержки выводов в припое. Это время может быть рассчитано по формуле (1).
Воронежский государственный технический университет
УДК 658.512
С.В. Иванов
СРЕДСТВА АНАЛИЗА В СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМАХ
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
В статье изложены основные возможности современных средств анализа систем автоматизированного проектирования печатных плат, а также кратко указанны тенденции их развития
В настоящее время отрасль систем автоматизированного проектирования (САПР) изготовления печатных плат (ПП) и радиоэлектронных модулей (РМ) динамично развивается. Основные тенденции в конструировании ПП и РМ – расширение использования новых типов корпусов с большим числом и высокой плотностью расположения выводов, резкий рост рабочей частоты, применение новых технологий формирования межслойных переходов, реализация межсоединений с помощью дифференциальных пар и др. [1]. Разрабатываемые, так называемые, платформы ориентированы как на изготовление ПП среднего уровня, так и для изготовления быстродействующих ПП, работающих на высоких частотах. На сегодняшний день следует выделить четыре крупнейшие компании, которые остаются признанными лидерами в этой области, ими являются: Mentor Graphics, Cadence, Zuken, Altium. Каждая из этих компаний имеет широкий выбор средств проектирования для изготовления радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) любой сложности. Мощность всех программных продуктов перечисленных выше компаний в значительной мере определяется встроенными средствами анализа.
Система HyperLynx (Mentor Graphics) – является универсальным пакетом, который может быть использован в любом маршруте проектирования для устранения проблем, связанных с целостностью сигналов, перекрестными наводками и электромагнитной совместимостью (ЭМС), что позволяет получить качественный проект при первом же выпуске платы, устраняя необходимость повторного запуска в производство [2]. Система HyperLynx осуществляет предварительный анализ целостности сигналов на уровне принципиальной схемы (модуль LineSim) и полный посттрассировочный анализ (модуль BoardSim) с учетом параметров, экстрагированных из топологии. Обеспечивает решение большинства проблем, не прибегая к дорогостоящему макетированию и физическому тестированию, существенно сокращая цикл проектирования. Проводит анализ электромагнитного излучения и наведенного электромагнитного поля трасс проводников на раннем этапе, поддерживает табличные модели, модели IBIS, SPICE и S-параметров. Поддерживает анализ и моделирование дифференциальных пар, включая планирование импеданса и оптимизацию параметров согласующих резисторов. Проводит анализ перекрестных наводок между корпусами микросхем, соединенными мультигигабитными высокоскоростными шинами, используя многобитные тестовые воздействия, анализ шума, метод глазковых диаграмм и масок, и формируя рекомендации по допустимому взаимному расположению компонентов. Обеспечивает точное моделирование передающих линий с потерями, включая анализ скин-эффекта и потерь в диэлектрике (пакет HyperLynx GHz).
Далее по мощности предлагаемых решений идёт компания Cadence. Здесь анализ ЭМС топологии платы выполняется с помощью специального модуля SPECCTRA Quest SI Expert, а для предварительного анализа проекта и подготовки наборов правил проектирования используется модуль SigXplorer.
Третьим производителем САПР печатных плат можно назвать австралийскую компанию Altium. Система Altium Designer поддерживает большое количество типов анализа, включающих частотный анализ в режиме малого сигнала, анализ переходных процессов, анализ шумов, а также анализ передаточных функций по постоянному току. Кроме вышеперечисленных базовых методов анализа, также имеется возможность проведения статистического анализа методом Monte-Carlo, анализа с изменением значений параметров и температуры и, наконец, анализа Фурье [3]. Также система Altium Designer имеет модули пред- и посттопологического анализа целостности сигналов. Модуль предтопологического анализа позволяет рассчитать основные параметры системы, смоделировать возможное ее поведение при воздействии критических сигналов, оценить устойчивость проекта и выработать набор рекомендаций, в дальнейшем оформленных разработчиком в виде топологических директив, которые при передаче на плату будут автоматически преобразованы в соответствующие наборы правил проектирования. Что касается посттопологического анализа, то аналогичные модули имеются почти во всех системах проектирования печатных плат, но в системе Altium Designer он интегрирован непосредственно в редактор плат и позволяет выполнять первичный анализ на уровне DRC. Данная функция отсутствует в стандартном наборе инструментов всех остальных систем проектирования печатных плат "среднего" уровня. Критерии оценки качества сигналов задаются специальными правилами проектирования из категории Signal Integrity. При пакетной проверке запускается система моделирования сигналов в проводниках платы и, если паразитный сигнал превышает определенный уровень, генерируется и заносится в отчет информация о нарушении. Это служит подсказкой при последующем более подробном анализе ЭМС.
Японская компания Zuken предлагает разработчикам продукт Hot-Stage, в котором интегрированы средства анализа целостности сигналов, ЭМС, температурного анализа и другие инструменты, позволяющие учесть особенности проектирования высокоскоростных плат уже на ранних стадиях разработки [4]. Программа Hot-Stage является уникальной системой прототипирования, объединяющей мощные инструменты разработки общей топологии и трассировки с возможностями моделирования, обеспечивая тем самым быстрое и эффективное проектирование высокоскоростных печатных плат. На протяжении всего процесса проектирования возможно проведение глубокого анализа на базе сценариев «что-если», что позволяет инженерам исследовать характеристики проекта и находить компромисс в противоречивых требованиях на параметры целостности сигнала, уровни перекрестных помех, качество синхронизации с учетом механических и температурных ограничений.
Таким образом, обзор САПР ПП и анализ тенденций развития данной отрасли говорит о том, что целесообразно создание системы анализа проектирования ПП с более высокой интеграцией входящих в нее модулей, взаимодействующих между собой посредством различных многокритериальных оптимизационных моделей. Также целесообразна разработка новых алгоритмов и математических моделей, реализующих более углубленное описание физико-механических процессов, протекающих в сложной структуре современной ПП и РМ. Следует отметить, что критерий стоимости материалов и комплектующих РМ не находит отражения в рассмотренных выше системах.
Литература
1. Jonh Isaac and David Wiens. The Future of PCB Desing. – Mentor Graphics Technical Publication, 2003.
2. Кочиков И. Система HyperLinx компании Mentor Graphics пропуск в мир проектирования высокоскоростных печатных плат // Электроника: НТБ. 2005. № 8. С. 62-66.
3. www.rodnik.ru.
4. Потапов Ю. Система Hot-Stage компании Zuken проектирование высокоскоростных печатных плат // Электроника: НТБ. 2005. № 1. С. 74-77.
Воронежский государственный технический университет
УДК 621.3
Е.А. Рогозин, С.Н. Пашкевич
СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГРАФОЛОГИИ
В БИОМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
В статье рассматривается возможность и актуальность использования графологических методов в системах защиты информации
Почерк представляет собой проекцию нашего сознания в форме определенных и общепринятых фиксированных движений. Почерк каждого человека характеризуется комплексом признаков, позволяющих отличить его от почерка других людей. Манера писать у каждого человека абсолютно индивидуальна и никогда не повторяется. Почерк очень тонко реагирует на зарождающиеся в нашей голове мысли и на переживаемые чувства. Графология очень плодотворно используется при диагностике спортсменов, в криминалистике, при отборе кандидатов на работу и т.д. В США при подборе новых работников используется графологический анализ анкет претендента (он используется и в Великобритании, и особенно во Франции), так как анализ почерка оказался для компаний и правительственных учреждений более простым, дешевым, а главное, более верным способом отбора, чем традиционные психологические тесты. Анализ записей, сделанных космонавтами в условиях орбитальных космических полетов, используется специалистами для оценки функционального состояния центральной нервной системы космонавтов, их адаптационных способностей. В криминалистике распознавание почерка применяется не только для идентификации личности, но и для оценки состояния пишущего, как-то: нервное напряжение, алкогольное опьянение, психическое расстройство. Другие интересные эксперименты связаны с обнаружением специфических болезней, которые проявляются в характере почерка. Эти тесты проводятся профессиональными графологами в сотрудничестве с больницами. Хотя пока эти исследования находятся на стадии эксперимента, страховые компании отнеслись к ним достаточно серьезно и оказывают графологам существенную финансовую поддержку. Беглое графологическое изучение подписей в ведомостях на зарплату, журналах на пропускных пунктах поможет выявить как некоторые виды психических заболеваний (еще до того, когда болезнь осознается самим больным и окружающими), так и резкие перемены в душевном равновесии. Это может быть полезным для осуществления мер безопасности для VIP – персонала [1]. Таким образом, опытный специалист способен очень многое рассказать о человеке, увидев его почерк, кстати, на подробный анализ почерка требуется около двух суток. Для использования в системах ЗИ графологический анализ должен иметь математическую модель. Сомнения в возможности реализации графологических методов в системах ЗИ может развеять тот факт, что почерковедение не изучает иероглифы, они не пригодны для анализа, потому что иероглифы – это скорее рисунки, чем буквы. Известно, что художники могут узнать в рисунке ‘знакомую руку’, но к счастью графологи используют другие методы. В руководстве по графологии читаем: для полноценного анализа почерка важно придавать проявлениям признаков количественное исчисление. Например, на каждой строке рукописи или другого примера письма нужно сосчитать количество минимальных и максимальных размеров букв по высоте. То же можно сделать и с другими признаками, например, сосчитать количество букв с сильным наклоном вправо или влево. Подобные простые вычисления позволяют увидеть разнообразие различных выдающихся признаков и интенсивность их проявления, что ведет к выявлению индивидуальных особенностей почерка [2]. Учитывают кривизну полей: она определяется расстоянием бокового пространства в начале и конце каждой строки. Вычисляется кривизна строк, для чего проводится линия от основания первой буквы к основанию последней в каждой строке, затем определяют угол между этой линией, горизонтальной линией и основной чертой. Для количественной оценки букв используют такую процедуру. Продлевают оси букв, находят точки их пересечения. Дальше подсчитывается среднее расстояние от основной черты до точки пересечения. Для изучения частоты перерывов между буквами применяют графологическую кривую, у которой абсцисса – длина слова, а ордината – число перерывов. Продлевают оси элементов и оси букв, если у букв или элементов одинаковый наклон, то оси будут параллельны, если же оси пересекаются, то это свидетельствует о чередующемся наклоне [2]. Подобным образом определяются и все остальные признаки, из которых хочется отметить отношение ширины букв и элементов к ширине промежутков между ними – это достаточно индивидуальный признак. Таким образом, практически все признаки могут быть математически описаны, и если анализ почерка или даже подписи применяется в криминалистике, то почему он не может применяться в защите информации, тем более, плюсом графологических методов является дешевизна и простота внедрения – кроме программного продукта они не требуют ничего, ни специальных сканеров, ни камер, ведь текст можно написать мышью или стилусом. К минусу этой биометрической системы ЗИ можно отнести отсутствие ‘художественного зрения’, присущего опытному почерковеду, но это может скомпенсироваться машинной точностью и скрупулезностью анализа. Хочется сравнить графологический метод с анализом динамики ударов по клавиатуре компьютера при печатании текста. Ритм работы на клавиатуре, как показала исследования ряда фирм и организаций, является достаточно индивидуальной характеристикой пользователя и вполне пригоден для его идентификации и аутентификации. Для его измерения оцениваются промежутки времени либо между ударами при печатании символов, расположенных в определенной последовательности, либо между моментом удара по клавише и моментом ее отпускания при печатании каждого символа в этой последовательности. Но ведь в почерке несравненно больше характеристик для сравнения, следовательно, идентификация по почерку более точна.
Биометрические сканеры не могут, например, распознавать, по своей воле человек снимает, например, деньги со счета или ему угрожают [3]. А графологическая система скорее всего сможет. Допустим, хорошо известен такой факт, что под влиянием подавленного настроения строки пишущего устремлены вниз, а если человеку угрожают, то это проявится целым комплексом характерных особенностей. Конечно же, почерк несет уж слишком избыточную информацию, но совсем не обязательно хранить в системе образец письма, так же как большинство систем распознавания по отпечаткам пальцев хранят в памяти не реальную картинку отпечатка, а лишь цифровой шаблон, по которому невозможно восстановить реальный образ, поэтому права пользователя никоим образом не нарушаются. Почерк может рассказать о человеке гораздо больше, чем фотография или отпечаток пальца, и что самое интересное, возможно получать информацию о текущем эмоциональном состоянии человека. Научить машину не только опознавать человека, но и предполагать “что у него на уме” возможно уже сейчас, для этого понадобится создание программного продукта, способного анализировать введенный образец почерка по соответствующим критериям.
Литература
1. Улезько И.А. Характер и почерк. М. 2006. 141 с.
2. Щеголев И. 16 типов личности – 16 типов почерка. СПб. 2006. 144 с.
3. Морзеев Ю. Зачем компьютеру зрение // Компьютер пресс, 2002. № 8.
Воронежский государственный технический университет
УДК 621.3.037
В.С. Скоробогатов, Ю.М. Данилов
ПАЙКА ЭЛЕКТРОРАДИОЭЛЕМЕНТОВ И МИКРОСХЕМ
ВОЛНОЙ ПРИПОЯ
Приводятся результаты исследования влияния температуры пайки на оптимальное время пайки
Процессы лужения и пайки в условиях серийного и массового производства выполняют групповыми методами. В случае плат с электрорадиоэлементами и микросхемами, имеющими штырьковые выводы, используют пайку в потоке — волной припоя. Навесные элементы отделены от расплавленного припоя плоскостью печатной платы. Процесс пайки в потоке припоя основан на погружении в жидкий припой одновременно всех соединений, расположенных в плоскости вдоль линии, совпадающей с вершиной гребня волны. Длина гребня равна ширине платы. Плату перемещают в направлении, перпендикулярном длине гребня. Благодаря приподнятости гребня над поверхностью окислы и шлаки, плавающие па поверхности, скатываются с гребня и его вершина оказывается в значительной степени свободной от загрязнений. Смываются и вновь образуемые шлаки — продукты реакций флюса с окислами и атмосферой. Вторым важным эффектом при пайке в таких условиях является механическое усилие, с каким жидкий припой поступает в зазор формируемого паяного шва.
Температуру в ванне поддерживают на 50° С выше температуры ликвидуса припоя. Для того чтобы ванна обладала достаточным запасом тепла, масса припоя должна примерно в 20 раз превышать массу паяемой платы. Это позволяет пренебречь отводом тепла по плате.
Полное или частичное незаполнение паяльного зазора припоем (непропай) может наблюдаться в тех случаях, когда на плате размещены электрорадиоэлементы различной теплоемкости. В этом случае выводы массивных электрорадиоэлементов не достигают температуры пайки. Непропай является исправимым дефектом. Для снижения числа непропаев следует применять припои, близкие к эвтектике. Это позволяет исключить пастообразное состояние паяного шва, приводящее к замедленному схватыванию. Для определения времени и температуры качественного облуживания штырьковых выводов были проведены исследования. Изучалось влияние температуры Т° С на время необходимое для облуживания τ, с. В результате расчетов, выполненных на основании проведенных экспериментов, получена математическая модель процесса
τ = 141,1875 - 0,955 · Т + 0,001625 ·Т2. (1)
Дифференцируя уравнение (1) имеем
dτ / dТ= - 0,955 + 0,00325 · Т. (2)