9. Выбор корпуса микросхемы

Основным способом защиты ГИС от воздействия дестабилизирующих факторов (температуры, влажности, солнечной радиации, механических воздействий) является герметизация. Ее осуществляют с помощью специально разработанных конструкций - корпусов.

Корпуса, в зависимости от материалов из которых они изготовлены, делятся на металлостеклянные, стеклянные, металлокерамические, керамические, металлополимерные и полимерные.

Для данной конструкции я выбрал металлостеклянный корпус 1207 (155.15-1) ГОСТ 17467-72. Корпус состоит из металлических дна и крышки, а также стеклянных деталей, в которые впаяны либо впрессованы металлические выводы круглого или прямоугольного сечения. Габариты монтажной площадки 22.5x16,8 мм; масса корпуса не более 2,8 г. Метод герметизации корпуса - лазерная сварка.

10. Тепловой расчет микросхемы

Расчет сводится к определению температуры всех резисторов и навесных элементов схемы.

Нормальный тепловой режим обеспечивается при выполнении условий:

T _э =T _{c max} + Q _к + Q _э T _{max доп} ,

T _нк =T _{c max} + Q _к + Q _э + Q _вн T _{max доп} ,

где T _max - максимальная температура окружающей среды в процессе эксплуатации;

Т _{max доп} - максимальная допустимая рабочая температура элементов и компонентов, заданная ТУ

Q _к - перегрев корпуса;

Q _э - перегрев элементов;

Q _вн - перегрев областей p-n переходов транзисторов (в данном случае равна 0).

Максимальная температура при эксплуатации интегральной микросхемы - T _Cmax = +45 ° С. Потребляемая мощность – 180 мВт.

Перегрев корпуса определяется конструкцией корпуса и мощностью рассеяния микросхемы, особенностей монтажа, способа охлаждения и оценивается по формуле:

Q _к = Ps /(a·S_t ),

где Ps - потребляемая мощность микросхемы;

a = 3·10 ² Вт/м ² - коэффициент теплопередачи при теплоотводе через слой клея

S _t = 8,1 · 10 мм - площадь контакта платы с основанием корпуса

Следовательно:

Q _к = 180 · 10 ^-3 /(3 · 10 ² · 8,1 · 10 · 10 ^-6 ) = 16,7 ° C

Внутренний перегрев навесного элемента относительно подложки определяется по формуле:

Q _вн = R _{t вн ×} P _э ,

где P _э - рассеиваемая мощность данного элемента (514ЛН1);

R _Tвн - внутреннее тепловое сопротивление, зависящее от конструктивного исполнения

Для ИМС 514ЛН1 R _Tвн = 800 ° С/Вт, P _э =16 мВт

Таким образом:

Q _вн = 800 · 16 · 10 ^-3 = 12,8 ° C

Перегрев элементов за счет рассеиваемой мощности P _Э вычисляется по формуле:

Q _э = P _{э ·} R _T ,

где Pэ - рассеиваемая можность элемента;

R _Т - внутреннее тепловое сопротивление микросхемы:

R _Т = [(h _п / l _п ) + (h _к / l _к )] · [1/(B · L)],

где h _п = 0.6мм - толщина платы;

h _к = 0.1мм - толщина клея

l _п = 1.5 Вт/м с - коэффициент теплопроводности материала платы;

l _к = 0.3 Вт/м с - коэффициент теплопроводности клея;

B,L - размеры контакта тепловыделяющего элемента с платой;

Таблица 10.1

Результат расчета перегрева наиболее теплонагруженного элемента интегральной микросхемы (514ЛН1)

Длинна L, мм	2
Ширина B, мм	2
Рас. мощность, мВт	18·10 -3
R T ° C/Вт	1,3
Q э , ° C	0,0195

Максимальная допустимая рабочая температура материала резистивной пленки составляет 125 °С

Максимальная рабочая температура ИМС 514ЛН1 составляет 95 ° C.

T _514ЛН1 = 82,7 ° C < 95 ° C

T _R = 57,8 ° C < 125 ° C

Расчет показал, что для данной схемы обеспечивается допустимый тепловой режим, так как температура самого теплонагруженного элемента (ИМС 514ЛН1) не превышает максимально допустимой.