4.3.9 Проектирование толстоплёночных резисторов
Особенности толстопленочной технологии в проектировании резисторов проявляются в следующих аспектах:
следует учитывать растекаемость паст в достижении заданных сопротивлений и размеров, так удельные сопротивления в результате отжига различны в центральной части резистивной полосы и по краю;
в сеткографической технологии формообразования толстоплёночных элементов их топологические конфигурации должны ориентироваться длинной стороной в направлении движения инструмента продавливания паст через сеточный трафарет, и поэтому изогнутые конструкции плоских элементов либо не допускаются, либо исполняются сочетанием разных слоёв;
с учётом низкой воспроизводимости удельных параметров проектирование толстоплёночных резисторов по критерию заданной точности связано с последующей подгонкой сопротивления.
В связи с названными ограничениями резисторы можно располагать на обеих сторонах платы, но не более трех резистивных слоев на одной стороне. Все резисторы должны иметь прямоугольную форму. Не рекомендуется использовать резисторы с коэффициентом формы более 5–6 и менее 0,2.
Перечень исходных данных для расчета толстоплёночных резисторов не отличается от перечня данных тонкоплёночных резисторов. Отличаются числовые значения отдельных параметров конструкций и ограничения технологии производства конструкций. Параметры материалов и технологические ограничения размеров для толстоплёночных резисторов приведены в таблицах раздела 4.5.
Порядок расчета:
резисторы проектируемой ГИС разделяются на группы так, чтобы номинальные сопротивления резисторов группы отличались не более чем в 5–6 раз;
для каждой группы определяется оптимальное значение удельного сопротивления резистивной пасты:
R□
опт = 
,
(4.28)
где n — число резисторов в группе;
по рассчитанным значениям R□опт выбираются пасты с ближайшими к оптимальным значениями удельных сопротивлений R□;
определяются коэффициенты форм резисторов групп:
Кф = R/ R□ (4.29)
(для Кф 1 предварительно определяется ширина b резистора, а затем его длина L;
принимаемое значение ширины резистора прямоугольной формы bрасч должно быть не меньше наибольшего значения одной из двух величин bp и bтехн.
bp max{ bр, bтехн }, (4.30)
где bтехн — минимальная ширина резистора, обусловленная возможностями толстопленочной технологии; bтехн = 0,8 мм, а ширина резистора по условию заданной мощности определяется по неравенству
bр
,
(4.31)
где Кр — коэффициент запаса мощности, учитывающий подгонку резистора:
Kp = 1 + δR□/50
(при δR□ = 50 %; Кр = 2);
расчетная длина резистора определяется по формуле
Lрасч = bрасч∙Кф. (4.32)
Расчетные значения bрасч и Lрасч корректируютcя выбором длины L и ширины b резистора, ближайшими к расчетным в сторону уменьшения сопротивления резистора Ri, кратно шагу или половине шага координатной сетки (с учетом масштаба топологического чертежа).
Для резисторов с коэффициентом формы Кф < 1 предварительно определяется длина, а затем ширина:
Lрасч max{ Lр, Lтехн}, (4.33)
Lр
,
(4.34)
bрасч = Lрасч/Кф. (4.35)
Длина резистора с учетом перекрытия с контактными площадками определяется по формуле
Lполн = Lрасч + 2∙e, (4.36)
где е — минимальный размер перекрытия. Значение е принимается по технологическим ограничениям способа формирования топологии толстоплёночных элементов по таблице 4.9. Площадь резистора определяется по формуле
S = Lполн ∙ (bрасч + 2∙е). (4.37)
В толстоплёночных структурах, в отличие от тонкоплёночных, перед и в ходе просушки, вжигания имеет место растекание паст. Вследствие этого геометрическая ширина проводников и резистивных слоёв увеличивается на (1–2)∙hп, где hп = (40–60) мкм толщина «сырой» пасты. Поэтому ширина зазора в сеточной маске между границами смежных окон должна завышаться дополнительно на удвоенное значение hп.
Следует отметить, минимум занимаемой площади при оптимизации выбора сопротивления R□ опт по формуле (4.28) слабо выражен. Поэтому если окажется, что при увеличении числа паст выигрыш в площади незначителен или размеры платы достаточны, то целесообразно применять меньшее число паст.