ПИМС и МП. Лекции, задания / УчебнПособ_Р2_1_м

210

тель направления (стрелку). Входы в изображаемое на функциональной схеме устройство следует размещать с левой стороны от схемы, а выходы — с правой стороны.

Для уменьшения насыщенности чертежа соединениями функциональных элементов допускается и может быть целесообразным представление потоков передаваемых сигналов в виде шин, над которыми указывается идентификатор шины. Если в шину объединяются сигналы разного функционального назначения, то они снабжаются принятым символьным идентификатором на входе в шину и на выходе из неё.

На схеме электрической принципиальной (ЭЗ) указывают ба-

зовые элементы по признаку их конструктивного исполнения, в отличие от функциональной схемы, где в основу заложена функция элемента. Основным отличием в представлении принципиальной схемы является требование указания конструктивного типа элемента схемы и номеров всех контактов элемента схемы. Подключения и соединения всех контактов конструктивных элементов принципиальной схемы должны быть предусмотрены в её представлении.

Элементы в схеме Э3 изображают в виде условных графических обозначений. Расстояние между двумя смежными линиями схемы должно быть не менее 5 мм. Форма и размеры УГО элементов должны соответствовать требованиям ГОСТ 2.743-72.

Условные графические обозначения (УГО) на схеме располагают так, чтобы изображения связей между ними были кратчайшими линиями с минимальным числом пересечений. Линии связей должны быть показаны полностью, однако при необходимости их допускается обрывать, заканчивая места обрыва стрелками с обозначением места включения. Для упрощения чертежа схемы можно несколько электрически не связанных линий связи сливать в общую утолщенную линию (шину), как для схем Э2. В отличие от схемы Э2, при подходе к контактам приёмной и передающей сторон связи каждая линия схемы Э3 изображается отдельно. Линии связи при этом нумеруются одинаковыми числами на обоих концах.

Каждый конструктивный элемент, входящий в схему Э2, снабжается буквенно-цифровым позиционным обозначением, составленным из буквенного обозначения функциональной группы,

211

порядкового номера в группе, а при изображении конструктивной единицы прямоугольником — ещё и буквенного обозначения функции элемента по ГОСТ 2.702-69 (или отраслевым нормативным документам) и обозначения конструктивного типа элемента. Порядковые номера элементам присваивают, начиная с единицы, сверху вниз в направлении слева направо, в пределах группы элементов, которым на схеме дан одинаковый буквенный индекс. Если элемент состоит из нескольких частей, то допускается к его позиционному обозначению добавлять цифры, присваиваемые каждой части элемента (например, DD1-1, DD1-2, DD1-3 означают первую, вторую и третьючасти элемента цифрового элемента DD).

Данные об элементах, включенных в схему, должны быть записаны в перечень элементов (связь перечня с условными графическими обозначениями элементов осуществляется через их позиционные обозначения). В отдельных случаях допускается сведения об элементах располагать на схеме около УГО. Правила построения перечня элементов и порядок его заполнения устанавливает ГОСТ 2.702-69.

Вследствие специфики исполнения элементов микросхем заполнение граф «Обозначение» и «Наименование» в перечне элементов микросхем может модифицироваться, как показано в таблице 7.3.

Перечень элементов для микросхем принято размещать на поле первого листа схемы Э3.

Если на схеме изображены элементы, параметры которых должны быть уточнены подбором при регулировке, то около символьных обозначений этих элементов проставляют звездочки, например R1*, а в технических требованиях на поле чертежа помещают сноску «*Подбирать при регулировании». Выводы микросхем для каждого типа корпуса имеют свою маркировку. На схеме электрической принципиальной эту маркировку обязательно повторяют.

Нумерация входов и выходов каждого конструктивного элемента схемы должна соответствовать нумерации выводов корпуса микросхем.

212

Таблица 7.3

Так как питание однотипных кристаллов для ГИМС, а иногда и всех кристаллов серии подается на фиксированные номера выводов, то на схемах эти выводы можно не показывать. В этом случае на чертеже схемы в таблице или технических требованиях приводятся указания по подводу их объединённого подключения.

Так, в технических требованиях можно указать:

1) вывод i кристаллов DD1,..., DDn подключить к контакту a

(+6 В);

2)вывод j кристаллов DD1,..., DDn подключить к контакту б (общий).

Схема электрической соединений (Э4) выполняется на ин-

тегрированные гибридные конструкции микросхем. На ней изображаются либо внешние соединения с иными внешними устройствами (схема внешних соединений) для расширения функций, либо соединения между элементами конструкции внутри гибридного устройства с выходом на внешние соединения (схема внутренних соединений). На схеме внешних соединений изображаются внешние объекты в виде прямоугольников и их входные и выходные элементы — в виде условных графических обозначений, расположение которых должно давать представление об их истинном расположении в устройствах. На схеме внутренних соединений показывают все элементы, входящие в состав гибрид-

213

ной конструкции а также соединения между ними. Элементы изображают в виде условных графических обозначений или внешних очертаний. Расположение элементов на схеме должно давать приближенное представление об их истинном расположении в устройстве.

Провода и шины показывают на схеме отдельными линиями. Проводники отдельные и в шинах должны иметь собственную маркировку, проставляемую около обоих концов их изображений. На схеме обязательно указывают параметры и при необходимости расцветку проводников. При небольшом количестве соединений эти данные проставляют непосредственно возле каждого вида соединения. При большом количестве связей сведения о них сводят в таблицу, именуемую «Таблица соединений» (форма таблицы соединений произвольная и формируется разработчиком).

На схеме электрической подключения (Э5) показывают входные элементы (разъемы, зажимы, контакты) и подводимые к ним концы проводников и кабелей внешнего монтажа. Микросхема может быть представлена или в виде прямоугольника, или в виде контура, напоминающего ее внешние очертания. Элементы подключения микросхемы к внешним связям в виде условных графических обозначений желательно изображать в местах, примерно соответствующих натурному их расположению в устройстве. При наличии маркировок входных и выходных элементов подключения их шифр обозначают на схеме подключения. Допускается возле УГО разъёмных соединений, к которым подключаются проводники и кабели, указывать их тип или наименование. Если микроэлектронное устройство предназначено для использования в составе комплекса аппаратуры (например, на борту самолета), то на концах проводов, жгутов и кабелей дают адреса их внешних соединений и обозначения, присвоенные им на схеме соединений или общей схеме.

На схеме электрической общей (Э6) устройств показывают-

ся его составные части, а также соединяющие их проводники, шины и кабели. Устройства, как правило, изображают в виде прямоугольников или внешних очертаний. Внутри каждого графического обозначения устройств указывают его тип или наиме-

214

нование. Расположение графических обозначений устройств на схеме должно давать примерное представление об их действительном расположении на месте эксплуатации.

На графических обозначениях устройств показывают места присоединения внешних проводов, кабелей или жгутовых шин в виде условных графических обозначений. При наличии в конструкции маркировки элементов присоединения эту маркировку повторяют и в схеме. Проводники, шины и кабели на схеме должны быть пронумерованы самостоятельно и показаны отдельными линиями. Номера проводов на схеме проставляют, как правило, около концов изображений, номера кабелей — в окружностях, размещенных в разрывах изображений кабелей, номера жгутовых шин — на полках линий-выносок. Для проводов указывают марку, сечение и расцветку; для кабелей — марку и сечение жил; для проводов, кабелей и жгутовых шин, изготовленных по чертежам, указываются номера соответствующих чертежей.

На схеме электрической расположения (Э7) устройства изображают его составные части и при необходимости несущую поверхность, на которой они будут располагаться. Составные части вычерчиваются в виде прямоугольников или их внешних очертаний. Внутри каждого графического обозначения указывают тип или наименование соответствующего объекта.

На схеме допускается указывать провода, кабели и жгуты в виде отдельных линий и внешних очертаний по необходимости.

7.4Масштабные графические документы микросхем

Специфичными формами представления для микросхем отличаются топологические и сборочные чертежи. Совершенствование техники и приёмов проектирования, повышение степени интеграции микросхем определяют широкое применение средств и методов вычислительной техники и в проектировании, и в производстве микросхем. Поэтому конструкторские и прочие документы на микросхемы в настоящее время свой «жизненный цикл» проходят и в виде исполнений на твёрдых носителях (чертежи, тексты), и в форме программных каталогов и файлов. Не-

215

смотря на определённую специфику движения, информационные аспекты формирования документов разных форм исполнения в основном едины. Приводимые далее требования к информационному содержанию конструкторских документов на микросхемы в равной мере относятся к обеим формам их исполнения.

Определение понятия «топологический чертёж» приведено в п. 1.1 (см. разд. 1). Топологический чертёж по существу является чертежом сложной детали, которой для технологии гибридных и плёночных схем в основной надписи чертежа присваивается наименование «Плата», а для полупроводниковых микросхем — «Кристалл». На общем топологическом чертеже изображаются в двумерном представлении технологические слои, примерные формы которых показаны на рисунках 2.77, 2.80 (см. разд. 1) для полупроводниковых фрагментов. Несмотря на наличие различий, топологические чертежи плат и кристаллов имеют много общего. Границы отдельных слоёв на общем топологическом чертеже выделяются линиями разного типа (либо разного цвета), а их поверхности — разной формой штриховки (или расцветки).

Рекомендации по проектированию топологии плат рассмотрены в п. 4.10, а ограничениям и рекомендациям проектирования топологии кристаллов посвящен материал п. 2.20 (см. разд. 1). Контактные площадки для внешних подключений плат и кристаллов на топологическом чертеже должны быть пронумерованы в соответствии с нумерацией, принятой на принципиальной электрической схеме. Как ранее отмечалось, нумерация площадок на платах и кристаллах выполняется относительно принятого конструктивного объекта, названного ключом. Для удобства последующего пользования нанесение номеров контактных площадок целесообразно предусматривать в форме топологических знаков, а не условных номеров чертежа, не переносимых на платы и кристаллы. На общем топологическом чертеже в форме таблиц приводится расшифровка принятых обозначений слоёв кристаллов и плат. Формы таблиц нормативно не регламентируются, но должны содержать номер слоя по последовательности формирования, принятое его обозначение на чертеже, материал слоя, технологический контрольный параметр (толщина, концентрация, удельное сопротивление, диэлектрическая проницаемость),

216

функциональный контрольный параметр (сопротивление квадрата, удельная ёмкость). Примеры представления характеристических сведений о слоях плат и кристаллов соответственно иллюстрируются фрагментами вариантов таблиц 7.4, 7.5.

Таблица 7.4

Масштаб увеличения топологических конфигураций элементов принимается таким, чтобы минимальный размер на плате или кристалле был равен или превышал 5 мм на топологическом чертеже. Для кристаллов со степенью интеграции выше четвёртой размеры листа чертежа превышают 1000 1000 мм, что делает необходимым исполнение топологического чертежа на нескольких листах с последующим объединением их при переносе изображений на платы и кристаллы. При объединении, как и на этапах проектирования, редактирования топологий электрических схем, топологии кристаллов (плат), управления производственным оборудованием, в настоящее время основным инструментом являются технические и программные средства вычислительной техники.

217

Таблица 7.5

Формы и размеры элементов топологии связываются с координатной сеткой чертежа. Сведения о размерах элементов топологии для плат представляются в таблице координат вершин (см. фрагмент табл. 7.6), размещаемой вместе с позиционными обозначениями на полях топологических чертежей отдельных слоёв (или в виде отдельного текстового документа).

Таблица 7.6

Слой №хх

В таблице координаты приводятся раздельно для каждого отдельного объекта слоя. Позиционная нумерация объектов слоя выполняется обходом снизу вверх и слева направо. Нумерация вершин объектов в таблице осуществляется обходом топологиче-

218

ского объекта по часовой стрелке, начиная с его левой нижней вершины.

На общем (первом) топологическом чертеже в соответствии со схемой Э3 проставляются позиционные обозначения элементов схемы. Для удобства работы с платой или кристаллом, как и номера контактных площадок, позиционные обозначения элементов на чертеже могут быть объявлены не только условно, но и как объекты топологии. На плате (кристалле) выделяется место в форме ограниченных технологических зон для размещения технологических или контрольных фигур совмещения, размещения маркировочных знаков, ключа платы (или названные фигуры и знаки представляются как объекты топологии платы (кристалла)).

На поле общего топологического чертежа может размещаться таблица контрольных параметров элементов платы (кристалла) или ссылка на таблицу таких параметров в виде отдельного документа. В качестве примера исполнения для элементов платы ГИМС приведена таблица 7.7.

Таблица 7.7

На общем топологическом чертеже платы, а по необходимости и на соответствующем слойном чертеже, формируются области под монтаж компонентов, с указателями ориентации и ограничителями пространственного положения.

На поле топологического чертежа помещаются специальные технические требования по производству, идентификации, контролю в текстовом виде. Примерный вариант формулировки технических требований к топологическому чертежу может быть следующим.

1. *Размер для справок (идентификатор справочного размера).

219

2.Элементы исполнять по координатной сетке в масштабе чертежа. Координаты вершин областей элементов приведены в таблице …..

3.Внешний вид платы должен соответствовать требованиям

…..(шифр нормативного акта).

4.Параметры слоёв должны соответствовать таблице …..

5.Параметры радиоэлементов должны соответствовать таблице …..

6.Номера контактных площадок и обозначения радиоэлементов соответствуют принципиальной схеме. Исполнить на плате (кристалле) в последнем слое металлизации №__. Размер шрифта принять — 0,3 линейного размера контактной площадки в масштабе чертежа, платы (кристалла).

7.Ключ платы (кристалла) в форме круга Ø 50 мкм исполнить согласно чертежу в последнем №___ слое металлизации одновременно с номерами контактных площадок.

Примерное распределение поля общего топологического чертежа приведено на рисунке 7.1.

как это принято для кристаллов полупроводниковых микросхем. Таким образом, для ГИМС обычно исполняются два сборочных чертежа, по одному из которых выполняется сборка платы ГИМС, а по другому собирается ГИМС. Для полупроводниковых ИС достаточным является один сборочный чертёж.