3. Разработка топологии гис
Разработка топологической структур ГИС включает последовательное выполнение комплекса работ по расчету пленочных элементов и их компоновке вместе с навесными элементами на подложке заданных размеров. Этот комплекс работ можно разделить на следующие основные этапы:
1.Определение минимальных размеров подложки и выбор типоразмера корпуса.
2. Разработка коммутационной схемы соединений элементов на подложке.
3. Расчет геометрических размеров и выбор формы пленочных элементов.
4. Разработка окончательного варианта топологии. При выполнении каждого из этапов необходимо руководствоваться следующими принципами:
- минимизация площади, занимаемой элементами и схемой в целом;
- минимальное число межэлементных соединений;
- равномерность расположения элементов по площади подложки;
- минимальное число материалов для получения пленочных элементов;
- повышение степени интеграции элементов и технологических процессов их получения.
3.1. Рекомендации по проектированию топологической структуры
Площадь подложки, необходимую для размещения топологической структуры ГИС; определяет исходя из того, что площадь, занижаемая элементами, несколько меньше ее полной площади, что обусловлено технологическими требованиями и ограничениями.
Площадь подложки вычисляют из, соотношения:
50
где Ks - коэффициент использования платы (от 0,4 до 0,6);
Sr - суммарная площадь, занимаемая резисторами;
Sc - общая площадь, занимаемая конденсаторами;
Sk - общая площадь занимаемая контактными;
Sh - общая площадь, занимаемая навесными элементами.
По данным расчета выбирают подложки с размерами, согласно таблицы 2, а также определяют ориентировочно конструкцию корпуса ГИС.
На втором этапе проектирования преобразуют исходную электрическую схему с целью составления схематического плана размещения элементов и их соединений. При этом:
- упрощают схему таким образом, чтобы получить минимальное число пересечений;
- выделяют на схеме пленочные и навесные элементы, коммутационные проводники и контактные площадки.
В качестве примера, на рис. 8 показана исходная и преобразованная электрические схемы. На прообразованной схеме отсутствуют пересечения коммутационных проводников, расположение периферийных контактактных площадок отвечает двухстороннему расположению выводов корпуса ГИС. Пассивные элементы и внутрисхемные соединения выделены утолщенными линиями.
Разработку топологии производят в два этапа: сначала эскизный вариант, затем оригинал.
Пленочные элементы вычерчивают на миллиметровой бумаге в масштабе 10:1, 20:1 или 30:1 в соответствии со схемой соединений, обычно начиная с одного из углов платы. Грани всех элементов располагают вдоль осей координатной сетки.
Навесные компоненты изображают с соблюдением порядка расположения выводов. Все элементы снабжают контактными площадками, расположение и размеры, которых должны соответствовать конструктивным технологическим требованиям и ограничениям. После окончательного размещения элементов производят раскраску (штриховку) каждого слоя.
Разработанная топология должна соответствовать электрической схеме, удовлетворять всем конструктивно-тхнологическим и электрическим требованиям, обеспечивать возможность контроля каждого элемента, обеспечивать требуемый тепловой режим и уровень надежности. Затем проводится тепловой расчет и оценка проектной надежности ГИС. Эти расчеты могут сопровождаться уточнением топологической структуры. В результате этого разрабатывается окончательный вариант топологии - оригинал, по которому изготавливают чертежи каждого слоя топологической структуры (формирование каждого слоя осуществляется из одного материала, за один технологический цикл). После этого уточняют конструкцию ГИС и формируются требования к технологии её изготовления и сборки в корпусе.
Завершающий этап проектирования разработка комплекта конструкторской документации, в который входят:
1. Принципиальная электрическая схема.
2. Перечень - элементов.
З. Сборочный чертеж ГИС в корпусе,
4. Топологический чертеж.
5. Топологические чертежи слоев.
6. Таблицы координат конфигурации элементов каждого слоя.
7. Технические условия.
В приложении I приведен пример расчета отдельных элементов тонкопленочной гибридной интегральной микросхемы и примеры выполнения чертежей конструкторской документации. Кроме того, в литературе рассмотрены правила и даны примеры оформления конструкторской документации на гибридные интегральные схемы, которые регламентируются соответствующими ГОСТами. Спецификация составляется в соответствии с ГОСТ 2.108-68. Сборочный чертеж ГИС оформляется по общим правила) установленным ГОСТ 2.109-73. Схема электрическая принципиальная выполняется в соответствии с ГОСТ 2.701-76, 2.702-75, 2.708-72, 2.721-74, 2.728-74, 2.730-73 и 2.743-72. Топологический чертеж платы выполняется в соответствии с ГОСТ 2.417-68. Чертежу присваивается наименование "Плата", в графе 3 основной надписи указывается материал подложки или обозначение чертежа заготовки подложки.