С О Д Е Р Ж А Н И Е

1.	Анализ задания			5
	1.1.	Поверочный расчет резисторов		7
	1.2.	Поверочный расчет конденсаторов		9
2.	Расчет конструкций тонкопленочных резисторов			10
	2.1.	Порядок проведения расчета		10
	2.2.	Выбор резистивного материала		11
	2.3.	Расчет геометрических параметров резистора типа «меандр»		12
	2.4.	Расчет резистора повышенной точности		15
3.	Расчет конструкций тонкопленочных конденсаторов			19
	3.1.	Выбор материала диэлектрика		19
	3.2.	Определение минимальной толщины диэлектрика		20
	3.3.	Определение максимально допустимой относительной погрешности активной площади конденсатора		20
	3.4.	Определение удельной емкости конденсатора		21
	3.5.	Определение активной площади пленочного конденсатора		21
	3.6.	Определение размеров верхней обкладки конденсатора		22
	3.7.	Вычисление размеров нижних обкладок конденсатора		22
	3.8.	Вычисление размеров диэлектрика конденсатора		23
	3.9.	Определение площади, занимаемой пленочным конденсатором на подложке		23
	3.10.	Проведение поверочного расчета		24
4.	Расчет конструкций толстопленочных резисторов			25
	4.1.	Разбиение на группы		25
	4.2.	Определение оптимального удельного сопротивления материала		26
	4.3.	Вычисление коэффициента формы резисторов		28
	4.4.	Расчет геометрических размеров резисторов		29
		4.4.1.	Расчет геометрических размеров резисторов с коэффициентом формы Кф≥ 1	29
		4.4.2.	Расчет геометрических размеров резисторов с коэффициентом формы Кф< 1	30
5.	Расчет конструкций толстопленочных конденсаторов			32
	5.1.	Выбор материала паст		32
	5.2.	Определение площади верхней обкладки конденсаторов		32
	5.3.	Расчет размеров верхней обкладки конденсаторов		33
	5.4.	Расчет размеров нижней обкладки конденсаторов		33
	5.5.	Определение размеров диэлектрика		33
	5.6.	Вычисление площади конденсатора		34
6.	Навесные компоненты ГИМС			35
	6.1.	Выбор конденсатора		35
	6.2.	Транзисторы		35
7.	Выбор подложки и корпуса			36
8.	Выбор технологического процесса изготовления ГИМС			38
Заключение				41
Список литературы				42

1. Анализ задания

Исходными данными для выполнения курсового проекта по проектированию гибридных интегральных микросхем (ГИМС) являются:

— принципиальная электрическая схема (рис.1);

— перечень входящих в нее электрорадиоэлементов и их номиналов (табл.1);

— электрические характеристики изделия, условия эксплуатации и программа выпуска (задание).

Рис. 1. Электрическая схема принципиальная (к варианту 6).

Микросхема усилителя может быть изготовлена по тонкопленочной технологии с применением навесных элементов.

Для формирования проводников, резисторов и контактных площадок используется метод фотолитографии, а для формирования конденсаторов – масочный. На поверхности подложки сформируем пленочные резисторы, конденсаторы, а также контактные площадки и межэлементные соединения.

Пленочная технология не предусматривает изготовление транзисторов, поэтому они выполняются в виде навесных элементов, приклеенных на подложку микросхемы. Выводы транзисторов привариваются к соответствующим контактным площадкам.

Элементы повышенной точности будут выполнены: резистор R4– по пленочной технологии, как подстраиваемый; конденсаторC1– в виде навесного элемента.

Таблица 1.

i	Ri, Ом	γRi, %	Ci, пФ	γCi, %
1	75000	10	200	2
2	33000	10	1000	20
3	12000	10
4	560	2
5	18000	20
6	150	10
7	82	10
8	3300	10
9	6800	10
10	470	10
11	8200	10
12	100	10
13	4700	20
14	470	20
15	1000	20

Резисторы ГИМС состоят из пленочных полосок различной конфигурации и контактных площадок, напыляемых на подложку. Расчет пленочных резисторов состоит в определении ширины (b) и длины (l) резистивной полоски. Исходными данными для расчета резистивных элементов являются:

– номинальное значение сопротивления R_i, Ом;

– допуск на номинал ± γ_R, %;

– значение расчетной величины мощности рассеяния P_i, мВт;

– сопротивление квадрата резистивной пленки R₀, Ом/кв;

– минимальный размеры ширины (длины) пленочного резистора, определяемые технологическими возможностями изготовления (b_min=l_min=100мкм);

– погрешности линейных размеров (b=l=10мкм);

– рабочий диапазон температур T, ºC;

– максимально допустимая удельная мощность рассеяния резистивной пленки (зависит от выбранного материала) P₀, Вт/см²;

При этом величины R_iиγ_Rзадаются в перечне элементов принципиальной электрической схемы,P_iрассчитываются, а величиныR₀,b_min,l_min,b , l и P₀определяются возможностями технологического процесса производства ГИМС.

1. Поверочный расчет резисторов

Необходимо провести оценочный расчет мощности рассеяния для каждого резистора. Для этого составляются вероятные расчетные (эквивалентные) схемы (рис.2).

Сначала вычисляется ток I_i, протекающий через резистор. Далее полученное значение сравнивается с предельно допустимым для заданного транзистора (КТ 307 А-Г) током (I_{к max}=20мА).

Принимается значение:

.

В общем случае мощность каждого резистора вычисляется с использованием формулы:

или,

_{где U0 = 9В — напряжение питания (задано).}

Полученные значения заносятся в табл.2.

Рис. 2. Эквивалентные схемы.

Таблица 2.

i	Ri, Ом	Ii, мА	Iприн., мА (Iк max= 20мА)	Pi, мВт
1	75000	0,120	0,120	1,080
2	33000	0,272	0,272	2,450
3	12000	0,100	0,100	0,120
4	560	0,500	0,500	0,140
5	18000	0,500	0,500	4,500
6	150	0,497	0,497	0,037
7	82	1,711	1,711	0,240
8	3300	1,125	1,125	4,180
9	6800	1,323	1,323	11,900
10	470	1,701	1,701	1,360
11	8200	1,083	1,083	9,610
12	100	90,000	20,000	40,000
13	4700	1,915	1,915	17,230
14	470	19,130	19,130	172,000
15	1000	9,000	9,000	81,000

2. Поверочный расчет конденсаторов

Пленочные конденсаторы ГИМС представляют собой трехслойную структуру, состоящую из двух проводящих и одной диэлектрической пленок. Конструирование пленочных конденсаторов состоит в расчете площади перекрытия обкладок, выбора их формы и расположения выводов конденсатора. Исходными данными для расчета пленочных конденсаторов являются:

1. номинальное значение емкости C_i, пФ;

2. допуск на номинал _Сi, %;

3. максимальное рабочее напряжение U_р, В (определяется);

4. тангенс угла диэлектрических потерь tg(зависит от материала диэлектрика);

5. рабочий диапазон температур T_max, T_min,С.

Т.к. конденсатор С1 должен быть выполнен с точностью_С1= 2%, он выполняется как навесной компонент.

Конструкция конденсатора С2 рассчитывается по пленочной технологии. В соответствии с эквивалентной схемой конденсатор С2 заряжается до полного напряжения, поэтому максимальное рабочее напряжение .

Т.к. C2 должен быть рассчитан на полное напряжение, аC1 имеет тот же диэлектрик той же толщины, он также должен быть рассчитан на это напряжение.