С О Д Е Р Ж А Н И Е
|
1. |
Анализ исходных данных |
5 | ||
|
|
1.1. |
Поверочный расчет резисторов |
6 | |
|
|
1.2. |
Поверочный расчет конденсаторов |
9 | |
|
2. |
Расчет конструкций тонкопленочных резисторов |
10 | ||
|
|
2.1. |
Разбиение на группы |
10 | |
|
|
2.2. |
Выбор резистивного материала |
11 | |
|
|
2.3. |
Проверка соответствия выбранного материала требованиям по точности изготовления резисторов |
12 | |
|
|
2.4. |
Вычисление коэффициента формы резистора |
14 | |
|
|
2.5. |
Расчет геометрических размеров резисторов |
15 | |
|
|
|
2.5.1. |
Расчет геометрических размеров резисторов с коэффициентом формы: 1 Кф10 |
15 |
|
|
|
2.5.2. |
Расчет геометрических размеров резисторов с коэффициентом формы: 0,1 Кф1 |
16 |
|
|
|
2.5.3. |
Расчет геометрических размеров резистора повышенной точности |
19 |
|
3. |
Расчет конструкций пленочных конденсаторов |
22 | ||
|
|
3.1. |
Выбор материала диэлектрика |
22 | |
|
|
3.2. |
Определение минимальной толщины диэлектрика |
22 | |
|
|
3.3. |
Определение максимально допустимой относительной погрешности активной площади конденсатора |
23 | |
|
|
3.4. |
Определение удельной емкости конденсатора |
23 | |
|
|
3.5. |
Определение активной площади пленочного конденсатора |
24 | |
|
|
3.6. |
Определение размеров верхней обкладки конденсатора |
25 | |
|
|
3.7. |
Вычисление размеров нижних обкладок конденсатора |
25 | |
|
|
3.8. |
Вычисление размеров диэлектрика конденсатора |
25 | |
|
|
3.9. |
Определение площади, занимаемой пленочным конденсатором на подложке |
26 | |
|
|
3.10. |
Проведение поверочного расчета |
26 | |
|
4. |
Расчет конструкций толстопленочных резисторов |
27 | ||
|
|
4.1. |
Разбиение на группы |
27 | |
|
|
4.2. |
Определение оптимального удельного сопротивления материала |
28 | |
|
|
4.3. |
Вычисление коэффициента формы резисторов |
30 | |
|
|
4.4. |
Расчет геометрических размеров резисторов |
30 | |
|
|
|
4.4.1. |
Расчет геометрических размеров резисторов с коэффициентом формы Кф≥ 1 |
30 |
|
|
|
4.4.2. |
Расчет геометрических размеров резисторов с коэффициентом формы Кф< 1 |
31 |
|
5. |
Расчет конструкций толстопленочных конденсаторов |
34 | ||
|
|
5.1. |
Выбор материала паст |
34 | |
|
|
5.2. |
Определение площади верхней обкладки конденсаторов |
34 | |
|
|
5.3. |
Расчет размеров верхней обкладки конденсаторов |
35 | |
|
|
5.4. |
Расчет размеров нижней обкладки конденсаторов |
35 | |
|
|
5.5. |
Определение размеров диэлектрика |
35 | |
|
|
5.6. |
Вычисление площади конденсатора |
35 | |
|
6. |
Навесные компоненты ГИМС |
36 | ||
|
|
6.1. |
Выбор конденсатора |
36 | |
|
|
6.2. |
Транзисторы |
36 | |
|
7. |
Выбор подложки и корпуса |
37 | ||
|
8. |
Выбор технологического процесса изготовления ГИМС |
39 | ||
|
Заключение |
42 | |||
|
Список литературы |
43 | |||
Анализ исходных данных
Исходными данными для выполнения курсового проекта по проектированию гибридных интегральных микросхем (ГИМС) являются принципиальная электрическая схема МИРЭА.ВРТ.07.001Э3с перечнем входящих в нее электрорадиоэлементов и их номиналов (табл.1), электрические характеристики изделия, условия эксплуатации и программа выпуска (задание).
Таблица 1
|
i |
Ri, Ом |
γRi, % |
|
i |
Ri, Ом |
γRi, % |
|
i |
Сi, пФ |
γСi, % |
|
1 |
12 000 |
10 |
|
9 |
300 |
10 |
|
1 |
100 |
2 |
|
2 |
4 700 |
10 |
|
10 |
2 000 |
10 |
|
2 |
1 500 |
10 |
|
3 |
360 |
10 |
|
11 |
1 000 |
10 |
|
|
|
|
|
4 |
100 |
10 |
|
12 |
3 000 |
10 |
|
|
|
|
|
5 |
8 200 |
10 |
|
13 |
68 |
10 |
|
|
|
|
|
6 |
5 000 |
2 |
|
14 |
200 |
10 |
|
|
|
|
|
7 |
3 000 |
10 |
|
15 |
75 |
10 |
|
|
|
|
|
8 |
16 000 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
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 выполним их в виде навесных элементов, приклеенных на подложку микросхемы. Выводы транзисторов привариваются к соответствующим контактным площадкам.
Элементы повышенной точности будут выполнены: резистор R6– по пленочной технологии, как подстраиваемый; конденсаторC1– в виде навесного элемента.
Поверочный расчет резисторов
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 Ri,Ом(задано);
допуск на номинал ±γRi,%(задан);
мощность рассеяния Pi,Вт(рассчитывается);
сопротивление квадрата резистивной пленки R0,Ом/(зависит от материала резистивной пленки);
максимально допустимая удельная мощность рассеяния резистивной пленки P0,Вт/см2(зависит от материала резистивной пленки);
минимальный размер ширины/длины пленочного резистора, определяемый технологическими возможностями изготовления – bмин = lмин = 100мкм;
погрешность линейных размеров – b = l = 10мкм;
рабочий диапазон температур Т,С(задан).
Н
еобходимо
рассчитать мощность рассеяния на каждом
резисторе. Для этого сначала определим
вероятные расчетные схемы:
Р
асчет
мощности производится по формуле:
Сначала вычислим ток:
Далее полученное значение тока сравним с предельно допустимым для заданного транзистора (КТ 319) током (Iкmax=15мА):
Полученные значения занесем в табл. 2.
|
для R1: |
| |
|
|
| |
|
для R2: |
| |
|
|
| |
|
для R3: |
| |
|
|
| |
|
для R4: |
| |
|
|
| |
|
для R5: |
| |
|
|
| |
|
для R6: |
| |
|
|
| |
|
для R7: |
| |
|
|
| |
|
для R8: |
| |
|
|
| |
|
для R9: |
| |
|
|
| |
|
для R10: |
| |
|
|
| |
|
для R11: |
| |
|
|
| |
|
для R12: |
| |
|
|
| |
|
для R13: |
| |
|
|
| |
|
для R14: |
| |
|
| ||
|
| ||
|
для R15: |
| |
|
|
| |
Таблица 2
|
i |
Ri, Ом |
Pi, мВт |
|
i |
Ri, Ом |
Pi, мВт |
|
i |
Ri, Ом |
Pi, мВт |
|
1 |
12 000 |
6,75 |
|
6 |
5 000 |
2,32 |
|
11 |
1 000 |
9,00 |
|
2 |
4 700 |
17,23 |
|
7 |
3 000 |
27,00 |
|
12 |
3 000 |
25,82 |
|
3 |
360 |
81,00 |
|
8 |
16 000 |
4,88 |
|
13 |
68 |
0,59 |
|
4 |
100 |
22,50 |
|
9 |
300 |
0,09 |
|
14 |
200 |
5,50 |
|
5 |
8 200 |
9,88 |
|
10 |
2 000 |
18,00 |
|
15 |
75 |
16,88 |
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:
номинальное значение емкости Ci,пФ(задано);
допуск на номинал Сi,%(задан);
максимальное рабочее напряжение Uр,В(определяется);
тангенс угла диэлектрических потерь tg(зависит от материала диэлектрика);
рабочий диапазон температур Tmax,Tmin,С(задан).
В
соответствии с эквивалентной схемой
конденсатор С2заряжается до полного
напряжения, поэтому максимальное рабочее
напряжение
.
Конструкцию конденсатораС2будем
рассчитывать по пленочной технологии.
Конденсатор
С1выполним в виде навесного
компонента, т.к. необходимо обеспечить
точность2%. Максимальное рабочее
напряжение возьмем как и дляС2(
).