2.3. Лабораторный макет.

В состав лабораторного оборудования включены технические средства, применённые в лабораторной работе 1. К выполнению работы взамен каталога фотографий гибридных микросхем придаётся каталог цифровых фотографий электрических схем, общего вида и кристаллов полупроводниковых микросхем (ПриложениеА2«КаталогПИМС»). При необходимости ознакомьтесь с разд. 3 описания лабораторной работы 1.

При формировании каталога цифровых фотографий кристаллов применён темнопольный микроскоп с увеличением около 200 крат, что позволило повысить качество воспроизведения минимальных размеров на кристаллах. Исследование конструкции ПИМС выполняется по «картинкам» экрана монитора ПЭВМ. Пакет «МикроИМС» с каталогом фотографий позволяет исключить техническое обслуживание и утомительные операции настройки микроскопа в процессе выполнения работы, исключить постоянную и крайне трудоёмкую подготовку рабочего материала (обновление отработанных и приведенных в неудовлетворительное состояние образцов микросхем).

2.4. Задание на лабораторную работу

2.4.1. Выполните анализ конструктивного состава и способов монтажа составных частей предложенной исследованию конструкции ПИМС.

2.4.2. Выполните анализ конструктивного состава кристалла ПИМС.

2.4.3. Оформите отчет по работе.

Примечание: Вариант задания исполнителям работы выдаётся руководителем занятия.

2.5. Методические указания по выполнению работы

Материалы вариант микросхемы к исполнению работы выдаётся руководителем занятия по каталогу цифровых фотографий ПИМС предлагаемых исследованию микросхем (прил. А2, папка «КаталогПИМС» является составной частью лабораторного цикла) и предоставляется доступ к программе «МикроИМС» (программа «МикроИМС» является составной частью лабораторного цикла).

Работа может выполняться в учебных лабораториях кафедры, оснащённых ПЭВМ с установленным пакетом «МикроИМС» и каталогом цифровых фотографий ПИМС, с приданным планшетом образцов микросхем и лупой, для удобства внешнего осмотра ИМС. Нет особых ограничений для постановки лабораторной работы на иных дистанционно удалённых территориях с использованием ПЭВМ, оснащённых накопителями для загрузки пакета «МикроИМС» и каталога фотографий. Описание работы с программой «МикроИмс» приведено в прил. Б1 руководства к работе №1 по исследованию конструкции ГИС.

2.5.1. По п.2.4.1 задания следует выполнить следующие работы:

– откройте фотографию общего вида исследуемой ИМС в программе «МикроИМС», произведите разметку составных частей, сопроводите их надписями, снимите копию экрана для отчёта и сопроводительными надписями объектов состава ИМС;

– определите и проставьте габаритные размеры ПИМС;

– определите размеры установочной зоны для кристалла в корпусе, пользуясь указанным или измеренным значением размера корпуса ИМС;

– выполните оценку размера кристалла, пользуясь указанным или измеренным значением размера корпуса ИМС;

– визуально определите и аргументируйте предположительные способы монтажа кристалла;

– определите и аргументируйте способ монтажа крышки к основанию корпуса (если таковые имеются);

– определите и аргументируйте способ электромонтажа кристалла в корпусе;

– определите факт наличия защитных покрытий кристалла в конструкции ПИМС;

– определите принятый способ идентификации номеров выводов ПИМС;

– оцените количество расходных материалов на 1000 изделий;

Примечание:

1. Для определения габаритных размеров пользуйтесь механическим измерительным инструментом, если размеры не указаны на фотографиях.

2. При выполнении остальных пунктов параграфа 5.1 используйтесь по своему выбору лупой, микроскопом, планшетом микросхем и программой «МикроИМС».

2.5.2. По п.2.4.2 задания следует выполните следующие работы:

– откройте с помощью программы «МикроИМС» фотографию кристалла;

– выполните разметку радиоэлементов по электрической схеме (в отсутствие электрической схемы выполните разметку радиоэлементов относительно ключа кристалла, а для схем средней степени интеграции (155КП5, 155КП7) выполните разметку радиоэлементов базисного логического элемента), сопроводите их надписями;

– снимите копию изображения экрана (Print Screen) для отчёта (с сопроводительными надписями радиоэлементов кристалла или базисного логического элемента);

– определите число слоёв структуры кристалла;

– определите топологический объект кристалла, выполняющий функцию ключа ориентации кристалла, укажите в комментарии местоположение на плате, его форму;

– определите размеры контактных площадок и факт выделения для них зоны размещения на кристалле;

– определите наличие и размеры зоны по краю кристалла с удалённым окислом;

– определите размеры защитного промежутка от элементов топологии до края кристалла;

– определите факт выделения буферной зоны между контактными площадками и областью размещения элементов (при наличии определите её размеры и размеры общей области размещения элементов);

– определите факт наличия, расположение и размеры фигур совмещения и тестовых элементов на кристалле;

– выберите по одному радиоэлементу (резистор, диод, входной и выходной транзистор и пр.) и определите их размеры, прокомментируйте принятую форму;

– приведите предположительные варианты структур выбранных радиоэлементов;

– руководствуясь заданным значением сопротивления, указанного на схеме резистора (или входным током лог. нуля I⁰ при известной схеме входной цепи), определите сопротивление квадрата R_ слоя, применённого для исполнения резистора;

– выполните измерение минимальных размеров (элементов и расстояний между элементами принятых в топологии кристалла и оцените технологические погрешности линии рисунка d_л и совмещения шаблонов d_c;

– снимите копию электрической схемы для отчёта (или исполните для базисного логического элемента), по форме элементов и сопротивлению квадрата определите сопротивления резисторов и представьте их либо в виде обозначений на схеме, либо в виде таблицы;

– полагая удельную плотность тока эмиттера равной I_o = 4 A/мм², определите номинальный рабочий ток I_рк, выделенных топологий транзисторов;

– полагая коэффициент передачи транзисторов В равным В = 60 оцените сопротивление квадрата базового слоя под эмиттером структуры кристалла;

– полагая вносимую одним контактом для резистора заданного номинала погрешность сопротивления равной 2%, оцените значение удельного сопротивления контакта Ro (Ом∙мм²);

– определите факт наличия маркировки кристалла, способа, места и размеров зоны её размещения.

2.5.3. Оформите отчёт по лабораторной работе.

Расчётные соотношения к выполнению расчётных оценок.

1) R_ = R(B/L – 0,5∙N_изг), где сопротивление R, ширина B, длина L по средней линии топологии и Nизг есть число уголковых изгибов выбранного резистора кристалла;

2) I_рк ≤ I_o∙L_э∙B_э, где L_э, B_э – есть длина и ширина эмиттера;

3) R_{б огр} ≤ 0,2 ∙φт∙B/ (I_o∙ L²_э);

4) R_о = 0,02∙R∙ S_к, где S_к – есть площадь контакта;

5) R_i = R_∙ L_i/B_i – L_i, B_i – длина и ширина i-го резистора микросхемы;

6) d_л = В_min/20, dc = [(В_п.min – В_min)/2] – d_л, где В_п.min, В_min – есть минимальные значения ширины перекрывающего контакта и ширины перекрытой резистивной полосы.

1. К_з = S_a /S_p, где S_a, S_p – есть площади выделенная под размещение логического элемента Sа и занятая радиоэлементами S_р.