3.2 Выбор и обоснование материала резистивной пленки.

В связи с независимостью операций оформления длины и ширины, а также нанесения резистивной пленки i-го резистора из комплекса одновременно сформированных резисторов, согласно (2.13) можно записать:

,

(3.15)

или, с учётом того, что ,

,

(3.16)

Очевидно, площадь, занимаемая одним резистором

,

(3.17)

или с учётом (3.16) и

.

(3.18)

Тогда площадь, занимаемая комплексом резисторов:

.

(3.19)

Дифференцируя соотношение (3.19) по интересующему нас параметру и приравняв к нулю, получим:

.

(3.20)

Видно, что существует оптимальное значение сопротивления квадрата резистивной пленки, минимизирующее площадь, занимаемую комплексом резисторов. Таким образом, соотношение (3.20) позволяет обоснованно выбирать материал резистивной пленки. Расчет геометрических размеров пленочных резисторов осуществляется в такой последовательности:

1. Для оценки возможности реализации всех резисторов на основе использования одного материала резистивной пленки определяют отношение R_max к R_min в данном функциональном узле и если R_max/ R_max 50, то для реализации всех резисторов используется один материал резистивной пленки. Если это условие не выполняется, то необходимо резисторы разделить на две группы, с тем, чтобы в каждой группе это условие выполнялось.

2. Производят выбор материала резистивной пленки. Критериями выбора материала являются оптимальные значения _, максимальное значение Р₀ и минимальное значение , _R, К_ст. При расчете группы резисторов оптимальное значение _ определяют для каждой группы согласно (3.20). При этом n принимает значения n₁ и n₂, равные числу резисторов в группах. По данным таблицы 3.1 выбирают материал резистивной пленки с удельным сопротивлением ближайшим по значению к расчетному _опт. Производят проверку правильности выбора материала с точки зрения обеспечения заданной точности изготовления. Согласно (3.3):

;

(3.21)

где – определяется условиями напыления пленки;

– заимствуется из данных таблицы 3.1.

Если рассчитанное таким образом значение , то это означает, что выбранный материал не обеспечивает изготовление резистора заданной точности. В этом случае необходимо выбирать другой материал с меньшими значениями _R, К_ст и так далее.

4. Определяют конструкцию резисторов по значению коэффициента формы . При 1 10 рекомендуется конструировать резистор прямоугольной формы (рис. 3.1а), а при >10 согласно рис. 3.1б. При этом ширина резисторов должна удовлетворять условию (3.4), а соответствующие ограничения определяются соотношениями (3.5 или 3.11; 3.7). За длину резистора принимают ближайшее к l_расч = b_расч К_Ф большее целое значение, кратное шагу координатной сетки, принятому для чертежа топологии с учетом масштаба. Затем определяют полную длину l_полн= l_расч + 2l*, где l* – размер перекрытия резистивной пленки контактной площадкой. Для резисторов, изготовляемых фотолитографическим способом, l_полн= l_расч. В варианте реализации рис. 3.1б определяется значение l_ = bК_Ф и далее число резистивных полосок n согласно (3.14).

5. Для резисторов с К_Ф < 1 определяют длину резистора из условия (3.8), а соответствующие ограничения на размер определяются (3.9; 3.12 и 3.10). Тогда расчетное значение ширины b_расч = l / К_Ф.

Таблица 3.1. Параметры материалов тонкоплёночных резисторов

Материал		Сопротивление квадрату резистивной плёнки, S Ом\□	Диапазон номинальных сопротивлений, Ом	ТКС (R)10-4С в интервале температур, С		Погрешность старения плёнки, 		Максимально допустимая удельная мощность рассеяния Р0, Вт\см2
Для напыления резистивной плёнки	Контактных площадок			от –60 до +25	от +25 до +125	за 1000ч при t= 85С	за 5000ч в нормальных условиях
Нихром, проволока Х20Н80, диаметр 0,3-0,8мм	медь	300	50-30000	1,0	1,0	1,1-1,3	0,1-0,4	2
Нихром, проволока	Золото с подслоем хрома	10	1-10000	-2,0	-2,5	1,1-1,3	0,1-0,4	2
		50	5-50000
Сплав МЛТ-3М	Медь с подслоем ванадия Медь с подслоем нихрома	500	50-50000	3,0	2,0	0,5	0,1	2
Специальный сплав №3	Золото с подслоем хрома (нихрома)	500 350	100-500 500-5000 5000-50000	2,0 0,2-0,5	2,0 0,2-0,5	-	-	2
Хром	Медь(луженая)	500	50-30000	0,6	0,6	-	-	1
Кермет К-50С	Золото с подслоем хрома (нихрома)	3000	1000-10000	-3	-3	0,1	0,3	2
		5000	500-2000000	-4	-4
		10000	1000-10000000	-5	-5
Сплав РС-3001	Золото с подслоем хрома (нихрома)	1000	100-50000	-0,2	-0,2	0,5	-	2
		2000	200-100000
Сплав РС-3710	Золото с подслоем хрома(нихрома)	3000	10000-200000	-3	-3	0,5	-	2
Тантал ТВЧ, лента толщиной 0,3-3мм	Алюминий с подслоем ванадия	20-100	100-100000	-2	-2	-	-	3
	Медь	100	50-100000
	тантал	10	10-15000