книги / Микроэлектроника толстых пленок

Выводные проводники: размер; материал; местона­

хождение.

Корпусирование: максимально допустимые размеры;

ожидаемые электрические свойства; размер корпуса. Разное: принципиальная электрическая схема; требо­

вания к качеству; спецификация по механическим испы­ таниям и испытаниям по влиянию окружающей среды; требования к размерам (в настоящем и будущем); время припайки; ограничения стоимости.

После того как собрана вся информация об элемен­ тах схемы согласно вышеприведенным спецификациям, схемотехник, проанализировав ее схематическую диа­ грамму, приступает к определению размеров подложки и топологии схемы. Предварительный выбор типа кор­ пуса можно сделать, пользуясь табл. 2.1 [6]. Ниже бо­ лее подробно рассматривается метод определения раз­ меров подложки.

Вычислим общую необходимую площадь, занимае­ мую резисторами:

A f === A f \ “Ь А г2 А тз “Ь • • * >

и общую площадь, занимаемую конденсаторами:

Ас = Асi Ас2 ir Ас3-{■

Вычислим также площадь, занимаемую активными приборами (диодами и транзисторами), увеличив длину и ширину чипов на 0,25 мм для облегчения их монтажа

А а — А А1 - f Аа2 + Ааз + • • • ♦

Тогда необходимая площадь, занимаемая резисто­ рами, конденсаторами и активными элементами схемы, будет равна

Аобщ. — Ат+ Ас + А А’

Для учета площади, занимаемой межсоединениями, необходимо увеличить величину вычисленной площади в 5 раз. Это последнее значение и будет давать размеры подложки рассматриваемой схемы. Отсюда при помощи табл. 2.1 определяются размеры необходимого корпуса.

2.3.Проектирование резисторов, конденсаторов

ипроводников

Резисторы. Выше подробно рассматривался метод расчета размеров резистора с точки зрения требований к значениям их номиналов и мощности рассеяния. В этом разделе обсуждается вопрос о влиянии геометрии рези­ стора. Учет отношения длины пленочного резистора L к его ширине W является очень важным при проектирова­

нии толстопленочных резисторов. На фиг. 2.3 показаны две геометрии резисторов, которые обычно используются в толстопленочных гибридных схемах. Отношение сто­ рон L/W или W/L никогда не должно превышать 10. Его

лучше выбирать равным 3 или меньше.

Соотношение сторон оказывает сильное влияние и на конечное значение номинала резистора (табл. 2.2). В этой таблице приведены конечные значения сопротивления

резисторов, изготовленных из пасты с номинальным удельным сопротивлением 1000 Ом/П в зависимости от соотношения сторон резистора. В табл. 2.3 приведены аналогичные данные для резистивной пасты с удельным сопротивлением 10 000 Ом/П. Из этих таблиц видно, что с увеличением ширины резистора его удельное сопротив­ ление (в Ом/П) также увеличивается. Следует отметить,

---------------- L -----------------

>

i

У/,

г

а

б

что если соответствующим образом подобрать ширину резисторов, то из различных резистивных паст можно из­ готовить резисторы одинаковых номиналов. Например, номиналы двух резисторов с шириной 0,75 мм и 2 мм могут быть одинаковыми, если они изготовлены из резистивных паст с удельным сопротивлением 1000 и 10 000 Ом/П соответственно. Аналогичные явления на­ блюдаются для большинства резистивных паст, исполь­ зуемых в настоящее время при изготовлении толсто­ пленочных схем. Поэтому перед проектированием гиб­ ридных схем необходимо дать полную характеристику

тех типов резисторов, которые предполагается исподы зовать.

Число различных резистивных паст на одной подложке должно быть сведено к минимуму. При этом, однако, необходимо принимать компромиссное решение при вы­ боре типа резистивной пасты и размера резисторов, с одной стороны, и количества годных изделий, с другой. Обычно на одну подложку наносятся три различных типа резистивных паст. Если использование каждого типа ре­ зистивной пасты связано с изготовлением отдельной мас­ ки или с дополнительной технологической операцией, то стоимость производства гибридных схем увеличивается.

С другой стороны, поскольку типичные электрические схемы содержат широкий диапазон номиналов резисто­ ров, то использование только одного типа резистивной пасты увеличит необходимую площадь подложки.

В проекте схемы могут быть замкнутые цепи из про­ водников и резисторов (фиг. 2.4,а). Но поскольку необ­

ходимо предусмотреть возможность для измерений и под­ гонки резисторов к номиналу после их нанесения и вжигания, схема вначале изготовляется с разомкнутыми це­ пями, а после измерений и подгонки закорачивается про­ волочным соединением, как показано на фиг. 2.4,6.

а

Фиг. 2.4. Толстопленочный резистор.

а —в замкнутой цепи невозможен контроль отдельных резисторов; ff—пра* пильное конструирование с использованием привариваемой проволочной пере­ мычки для замыкания цепи.

При проектировании схемы следует избегать зигзаго­ образных резисторов или резисторов в форме меандра (фиг. 2.5). При такой геометрии на резисторе образуются области перегрева, а сопротивление резистора трудно подгонять к номиналу. Минимальный размер резистора

чае ±10% . их необходимо подгонять к номиналу. По­ этому при проектировании схемы эти резисторы должны обладать только 80% конечного значения сопротивления.

На фиг. 2.7, а приведена очень удобная для подгонки

конфигурация мощного резистора «со шляпкой». Если в результате подгонки резистор примет форму, показан­ ную на фиг. 2.7,6, то его сопротивление увеличится на 80%, тогда как площадь уменьшится всего на 15%, что заметно не ухудшит его мощностные характеристики.

Конденсаторы. В толстопленочной технологии наибо­ лее практичны конденсаторы с малой емкостью. Исходя из основного уравнения для конденсатора

где е — диэлектрическая постоянная; А — площадь, мм2; N — число обкладок; d — толщина диэлектрической плен­

ки, мм, можно вычислить площадь, необходимую для из­ готовления конденсатора. Так, если требуется получить

что намного превышает средние размеры активных и пассивных элементов микросхем. Отсюда видно, что наи­ более практичными будут конденсаторы с номиналом до 300 пФ.

В большинстве толстопленочных гибридных схем ис­ пользуются многослойные дискретные керамические кон­ денсаторы. На площади, необходимой для нанесения

Таблица 2.4

Керметные проводники

Специ­ Тниовые альные