Розрахунок тонкоплівкових резисторів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Основна задача курсового проекту - розрахунок і розробка топології та конструкції функціональних вузлів радіоелектронної апаратури у виді гібридних інтегральних схем (ГІС), а також технологічного маршруту їхнього виробництва відповідно до заданої в технічному завданні принципової електричної схеми.

Об'єкт проектування - ГІС. Вони дозволяють створювати складні електронні прилади, які працюють з високою надійністю та мають прийнятні для практики габарити та масу.

Але в деяких випадках недостатнє знання параметрів та експлуатаційних особливостей інтегральних мікросхем (ІС) не дає можливості повністю використати переваги мікросхем й навіть призводить до технічно невиправданій відмові від їх використання.

Дана курсова робота присвячена вивченню принципів розробки ГІС, її параметрів та особливостей.

1. Призначення та галузь застосування проектованої ІС

Підсилювачі складають широкий клас пристроїв, застосовуваних у різній радіоелектронній апаратурі. Вони поділяються на: підсилювачі напруги та потужності. В залежності від частоти, на якій працюють підсилювачі підрозділяють на: підсилювачі проміжної частоти і низької частоти, (тобто частоти сигналу, який передається або приймається).

У даній курсовій роботі розглядається операційний підсилювач ОП сигналів К140УД6, який виконано за мікроелектронною технологією з використанням тонких плівок і окремих навісних компонентів.

Даний підсилювач може використовуватись у компараторах напруги, диференціальних підсилювачах, диференціаторах та інтеграторах, фільтрах, стабілізаторах напруги та струму, аналогово-цифрових перетворювачах, цифро-аналогових перетворювачах, генераторах сигналів. Операційні підсилювачі можна вважати універсальними. Даний підсилювач представляє собою підсилювач середньої точності з високим підсиленням, малими вхідними токами, внутрішньою частотною корекцією та захистом виходу від короткого замикання.

2. Аналіз завдання на проектування

У даній курсовій роботі розробляється гібридна інтегральна мікросхема (ГІМС) виготовлена тонкоплівковою технологією.

Мікросхема К140УД6 - операційний підсилювач, який виконаний на 27 транзисторах КТ307А - активних напівпровідникових приладів, які виконані в виді окремих навісних компонентів із гнучкими виводами, та на двадцяти резисторах.

Гнучкі виводи з золотого дроту діаметром 30 - 60 мкм з'єднуються з відповідними контактними площадками за допомогою зварювання або пайки (припій ПОС к к-50-18 ГОСТ 1499-70 та ПС рОС-3-58 ТУ №48-1-338-74).

Механічне закріплення компонентів здійснюється шляхом приклеювання їх до плати клеєм на основі епоксидної смоли ЭД 5 (ГОСТ 10587-63).

Так, як в мікросхемі присутні дві технології (тонкоплівкова і напівпровідникова) це дає назву гібридної інтегральної мікросхеми (ГІМС), у якій всі елементи і компоненти розміщені на поверхні діелектричної підкладки.

У даній роботі використовуваний матеріал для підкладки - сітал СТ50-1 ОСТ ІІПО.094.022-72.

При розробці ГІМС враховується задана повна відносна помилка виготовлення плівкового резистора , а також діапазон робочої температури

Так, як повна відносна похибка виготовлення плівкового резистора , то вибираємо метод фотолітографії для виготовлення тонкоплівкових елементів, що дозволяє одержати відносно маскового методу велику точність виготовлення конфігурації і розмірів тонкоплівкових елементів.

Вид технології визначає матеріал і розмір плати. У свою чергу розмір плати залежить від типорозміру необхідного корпуса. Вибір якого обумовлюється тепловим режимом експлуатації ГІМС. Параметри матеріалу підкладки (сіталу СТ50-1 ОСТ ІІПО.094.022. - 72) наведені у таблиці.

Параметр	Значення
Клас чистоти обробки поверхні	13-14
Температурний коефіцієнт лінійного розширення	5,0±0,2
Теплопровідність	1,43
Відносна діелектрична проникність (при )	8,5
Тангенс кута діелектричних втрат (при ),	20
Електрична міцність, кВ/мм	40
Температура розм'якшення, К	990
Об'ємний опір при , Ом•см

При проектуванні тонкоплівкових ГІМС враховують основні технологічні обмеження:

1. Пасивні елементи, до точності яких висуваються жорсткі вимоги, розташовують на відстані не менше 50 мкм при масковому методі і 200 мкм при фотолітографії від країв та осьових ліній перегородок.

2. Для суміщення елементів, розташованих у різних шарах, передбачають перекриття не менше 200 мкм при масковому і сполученому методах і не менше 100 мкм при фотолітографії.

3. Для виміру номіналів плівкових елементів і контролю режимів схеми передбачають контактні площадки розміром не менше 200Ч220 мкм.

4. Компоненти встановлюю у спеціально відведені місця на відстані не менше 0,5 мм від плівкових елементів і не менше 600 мкм від контактної площадки і мінімальна відстань між компонентами складає 300 мкм.

5. Довжина дротових виводів компонентів повинна бути в межах 0, б…3,0 мм.

6. Мінімальна допустима відстань між плівковими елементами (у тому числі і контактними площадками) складає 300 мкм при масковому методі та 100 мкм при фотолітографії.

7. Мінімальні номінальні значення опору плівкового резистора установлюють 50 Ом, при цьому довжина резистора не повинна бути менше 100 мкм.

8. Мінімальна допустима ширина плівкових резисторів складає 100 мкм при масковому методі і фотолітографії і 50 мкм при танталової технології.

9. У більшості тонкоплівкових конденсаторів нижня обкладка виступає за край верхньої не менше ніж на 200 мкм, діелектрик виступає за край нижньої обкладки не менше ніж на 100 мкм (виняток укладають конденсатори, утворені пересіченням двох смужок).

10. Мінімальна допустима ширина плівкових провідників складає 100 мкм при масковому методі і 50 мкм при фотолітографії і танталової технології.

11. Мінімальна допустима відстань між плівковими елементами, розташованими в різних шарах складає 200 мкм при масковому і сполученому методах і 100 мкм при фотолітографії і танталової технології.

12. Мінімальні допустимі розміри контактних площадок для приварки гнучких виводів складають 200Ч150 мкм, для припайки - 400Ч400 мкм.

13. Мінімальні розміри контактних площадок для монтажу компонентів із кульковими або стовпчиковими виводами складають 0,2Ч0,1із стрічковими поліамідними носіями - 0,3Ч0,4 мм.

14. Мінімальна відстань між контактними площадками для монтажу компонентів із кульковими або стовпчиковими виводами і плівковим резистором складає 0,6 мм, із діелектриком конденсатора - 0,35 м.

15. Не рекомендується проектувати плівкові резистори з числом квадратів менше 0,1 і конденсатори з площами меншими ніж 0,5Ч0,5 м і сумарною площею більш 2 см².

3. Вибір матеріалів та розрахунок тонкоплівкових резисторів

Якщо в одній схемі поєднуються низькоомні (0,01-1 кОм) та високоомні (1-10 кОм та 10-100 кОм) резистори, тоді необхідно розбивати резистори на групи і для кожної розраховувати (по формулі 3.1) та обирати різні матеріали тонкої плівки.

(3.1)

де R_i - номінал і-го резистора;

n - число резисторів.

1. Розділимо усі резистори на три групи. Перша група буде об'єднувати низькоомні резистори, їх сумарна кількість n=5:

R4,7 = 500 Ом;

R18, R20 = 50 Ом;

R19 = 30 Ом.

Друга група буде об'єднувати резистори, сумарна кількість яких n=11:

R1, R10=7,5 кОм;

R2, R8=1.5 кОм;

R3, R9, R175=1 кОм;

R6=4 кОм;

R11= 620 Ом;

R14=3.3 кОм;

R15=3 кОм.

Третя група буде об'єднувати резистори, сумарна кількість яких n=4:

R5, R16= 40 кОм;

R12, R13=56 кОм.

Підрахуємо опір квадрата резистивної плівки для 1, 2,3 гр. за формулою 1:

2. За таблицею обираємо матеріал резистивної плівки з питомим опором, найближчим за значенням до обчисленого для 1, 2 та 3 груп. При цьому необхідно, щоб температурний коефіцієнт опору (ТКО) матеріалу був мінімальним, а питома потужність розсіювання - максимальною.

Матеріал резистивної плівки для 1 групи: Ніхром, дріт Х20Н80 (ДСТ 12766-67) - матеріал контактних площадок мідь, , ,

Матеріал резистивної плівки для 2 групи: Сплав РС-3001 (ЕТО.021.019.ТУ), матеріал контактних площадок - золото із підшаром хрому (ніхрому),

, ,

Матеріал резистивної плівки для 3 групи: Сплав РС-3710 (ЕТО.021.034.ТУ), матеріал контактних площадок - золото із підшаром хрому (ніхрому),

, ,

3. Перевіряємо правильність вибору матеріалу з погляду точності виготовлення резисторів.

Розрахуємо допустиму похибку коефіцієнта форми для трьох груп резисторів за формулою (3.2):

, (3.2)

де - задається у вхідних даних та дорівнює 12%.

- похибка відтворення питомого поверхневого опору, залежить від умов напилювання і матеріалу резистивної плівки. В умовах серійного виробництва її значення не перевищує 5%. Нехай =2,5%.

- температурна похибка залежить від ТКО матеріалу плівки та розраховується наступним чином:

де - температурний коефіцієнт опору матеріалу плівки, 1/°С або 1/К.

Для 1 групи (Ніхром, дріт Х20Н80 (ДСТ 12766-67)):

Для 2 групи (Сплав РС-3001 (ЕТО.021.019.ТУ)):

Для 3 групи (Сплав РС-3710 (ЕТО.021.03419.ТУ)):

- ця похибка обумовлена старінням плівки за рахунок повільної зміни структури плівки з часом і її окислювання. Цю похибку ми обираємо з таблиці зважаючи на матеріал резистивної плівки:

= 1,1%,

= ± 0,5%,

= ± 0,5%.

- похибка перехідних опорів контактів, визначається технологічними умовами напилювання плівок, питомим опором резистивної плівки і геометричними розмірами контактного переходу: довжиною перекриття і шириною резистора. Розмір =1…2%. Нехай =1%.

Допустима похибка коефіцієнта форми для двох груп резисторів дорівнює:

Можна зробити висновок, що виготовлення резисторів необхідної точності з обраних матеріалів припустиме, тому що значення та позитивні.

4. Визначаємо коефіцієнт форми за формулою (3.3):

(3.3)

5. За значенням обирають конструкцію резистора:

при рекомендується конструювати резистор прямокутної форми типу «смужка», у якого довжина більше ширини b;

при - резистор складної форми: складовий, або меандр;

при - резистор прямокутної форми типу «смужка», у якого довжина менше ширини b;

Резистор із проектувати не рекомендується, тому що він буде мати великі контактні площадки і займе значну площу на підкладці.

Резистори потрапили у два діапазони:

1) при - це , ,,,,,,

2) при - це , ,,.

6. Проводимо розрахунок резисторів типу «смужка.

6.1. Для резисторів із визначають ширину резистора використовуючи умову (3.4):

, (3.4)

де - мінімальне значення ширини резистора, обумовлене технологічними можливостями виготовлення (обираємо фотолітографію, тоді );

- мінімальне значення ширини резистора, що забезпечує задану точність виготовлення, розраховується за формулою (3.5).

- мінімальне значення ширини резистора, що забезпечує задану потужність розсіювання, розраховується за формулою (3.6).

(3.5)

де - похибки ширини і довжини, що залежать від методу виготовлення (для біметалічних масок = ± 10 мкм).

Підставивши усі значення у формулу (3.5), маємо:

(3.6)

		Кф	Рі	Р0	bр
R1	7500	3,75	0,002	0,02	0,1633
R4	500	10	0,002	0,02	0,1
R5	40000	1,33	0,002	0,02	0,2742
R6	4000	2	0,002	0,02	0,22361
R7	500	10	0,002	0,02	0,1
R10	7500	3,75	0,002	0,02	0,1633
R12	56000	1,87	0,005	0,02	0,36564
R13	56000	1,87	0,008	0,02	0,4625
R14	3300	1,65	0,005	0,02	0,38925
R15	3000	1,5	0,005	0,02	0,40825
R16	40000	1,33	0,005	0,02	0,43355
R18	50	1	0,002	0,02	0,31623
R20	50	1	0,002	0,02	0,31623

За ширину резистора b приймаємо найближче до більше значення, кратне кроку координатної сітки, прийнятому для креслення топології з урахуванням масштабу. Тобто з урахуванням умови (5) та кроку координатної сітки 1 мм (масштаб 10:1) маємо:

		bтех	bр	bрозр	b
R1	7500	3,75	0,1633	0,245003	0,25
R4	500	10	0,1	0,431373	0,45
R5	40000	1,33	0,2742	0,338855	0,35
R6	4000	2	0,22361	0,290135	0,3
R7	500	10	0,1	0,431373	0,45
R10	7500	3,75	0,1633	0,245003	0,25
R12	56000	1,87	0,36564	0,365636	0,4
R13	56000	1,87	0,4625	0,462497	0,5
R14	3300	1,65	0,38925	0,389249	0,4
R15	3000	1,5	0,40825	0,408248	0,45
R16	40000	1,33	0,43355	0,433555	0,45
R18	50	1	0,31623	0,784314	0,8
R20	50	1		0,784314	0,8

Для резисторів із визначають розрахункову довжину резистора за формулою (3.7):

(3.7)

За довжину резистора приймають найближче до більше ціле значення, кратне кроку координатної сітки, прийнятому для креслення топології з урахуванням масштабу. При цьому варто оцінювати похибку, що утворюється, і при необхідності вибирати більше значення ширини резистора, при якому округлення довжини дає прийнятну похибку.

		Кф	b	lрозр
R1	7500	3,75	0,25	0,9375
R4	500	10	0,45	4,5
R5	40000	1,33	0,35	0,4655
R6	4000	2	0,3	0,6
R7	500	10	0,45	4,5
R10	7500	3,75	0,25	0,9375
R12	56000	1,87	0,4	0,748
R13	56000	1,87	0,5	0,935
R14	3300	1,65	0,4	0,66
R15	3000	1,5	0,45	0,675
R16	40000	1,33	0,45	0,5985
R18	50	1	0,8	0,8
R20	50	1	0,8	0,8

6.2. Для резисторів із визначають довжину резистора використовуючи умову (3.8):

, (3.8)

де - мінімальне значення ширини резистора, обумовлене технологічними можливостями виготовлення (обираємо фотолітографії, тоді );

- мінімальне значення ширини резистора, що забезпечує задану точність виготовлення, розраховується за формулою (3.9).

- мінімальне значення ширини резистора, що забезпечує задану потужність розсіювання, розраховується за формулою (3.10).

(3.9)

		Кф	гкфдоп	lточн
R2	1500	0,75	0,0517	0,33849
R3	1000	0,5	0,0517	0,29014
R8	1500	0,75	0,0517	0,33849
R9	1000	0,5	0,0517	0,29014
R11	620	0,31	0,0255	0,51373
R17	1000	0,5	0,0517	0,29014
R19	30	0,6	0,0255	0,62745

(3.10)

		Кф	Рі	Р0	lр
R2	1500	0,75	0,002	0,02	0,075
R3	1000	0,5	0,002	0,02	0,05
R8	1500	0,75	0,002	0,02	0,075
R9	1000	0,5	0,002	0,02	0,05
R11	620	0,31	0,008	0,02	0,124
R17	1000	0,5	0,002	0,02	0,05
R19	30	0,6	0,002	0,02	0,06

За довжину резистора приймаємо найближче до більше значення, кратне кроку координатної сітки, прийнятому для креслення топології з урахуванням масштабу. Тобто з урахуванням умови (3.8) та кроку координатної сітки 1 мм (масштаб 10:1) маємо:

		lтех	lточн	lр	l
R2	1500	0,1	0,33849	0,27386	0,35
R3	1000	0,1	0,29014	0,22361	0,3
R8	1500	0,1	0,33849	0,27386	0,35
R9	1000	0,1	0,29014	0,22361	0,3
R11	620	0,1	0,51373	0,35214	0,55
R17	1000	0,1	0,29014	0,22361	0,3
R19	30	0,1	0,62745	0,24495	0,65

Розрахункова ширина резистора формула (3.11):

(3.11)

		Кф	l	bрозр
R2	1500	0,75	0,35	0,466666667
R3	1000	0,5	0,3	0,6
R8	1500	0,75	0,35	0,466666667
R9	1000	0,5	0,3	0,6
R11	620	0,31	0,55	1,774193548
R17	1000	0,5	0,3	0,6
R19	30	0,6	0,65	1,083333333

Вищевказані розрахунки було зроблено за допомогою редактора таблиць Microsoft Office Excel 2003.

6.3. Визначаємо площу, що займається резистором на підкладці за формулою (3.12):

 (3.12)

де , оскільки резистори одержані використанням фотолітографії.

Зведемо необхідні дані резисторів до таблиці 3.9.

Позначення на схемі	Ширина b, мм	Довжина l, мм	, мм2
R1	0,25	0,9375	0,2344
R2	0,47	0,35	0,163
R3	0,6	0,3	0,18
R4	0,45	4,5	2,025
R5	0,35	0,4655	0,163
R6	0,3	0,6	0,18
R7	0,45	4,5	2,025
R8	0,47	0,35	0,163
R9	0,6	0,6	0,18
R10	0,25	0,9375	0,2344
R11	1,774	0,55	0,976
R12	0,4	0,748	0,2992
R13	0,5	0,935	0,4675
R14	0,4	0,66	0,264
R15	0,45	0,675	0,304
R16	0,45	0,5985	0,269
R17	0,6	0,3	0,18
R18	0,8	0,8	0,64
R19	1,083	0,65	0,704
R20	0,8	0,8	0,64

7. Для перевірки знаходять дійсну питому потужність і похибку резистора. Резистор спроектований задовільно, якщо:

7.1. Питома потужність розсіювання не перевищує припустимого значення (формула 3.13):

(3.13)



	Р, мВт	, мм2	Р0, мВт	P/S
R1	0,002	0,2344	0,02	0,0085
R2	0,002	0,163	0,02	0,0122
R3	0,002	0,18	0,02	0,0111
R4	0,002	2,025	0,02	0,00988
R5	0,002	0,163	0,02	0,0123
R6	0,002	0,18	0,02	0,0111
R7	0,002	2,025	0,02	0,0099
R8	0,002	0,163	0,02	0,0122
R9	0,002	0,18	0,02	0,0111
R10	0,002	0,2344	0,02	0,0085
R11	0,008	0,976	0,02	0,0082
R12	0,005	0,2992	0,02	0,167
R13	0,008	0,4675	0,02	0,0171
R14	0,005	0,264	0,02	0,0189
R15	0,005	0,304	0,02	0,0165
R16	0,005	0,269	0,02	0,0186
R17	0,002	0,18	0,02	0,0111
R18	0,002	0,64	0,02	0,00313
R19	0,002	0,704	0,02	0,00284
R20	0,002	0,64	0,02	0,003125

7.2. Похибка коефіцієнта форми не перевищує припустимого значення (формула 3.14):

(3.14)

	=		b
R1	0,01	0,9375	0,25	0.04	0.038
R2	0,01	0,35	0,47	0.04	0.032
R3	0,01	0,3	0,6	0.04	0.03
R4	0,01	4,5	0,45	0.044	0.024
R5	0,01	0,4655	0,35	0.03	0.026
R6	0,01	0,6	0,3	0.04	0.035
R7	0,01	4,5	0,45	0.044	0.024
R8	0,01	0,35	0,47	0.04	0.032
R9	0,01	0,6	0,6	0.04	0.03
R10	0,01	0,9375	0,25	0.04	0.038
R11	0,01	0,55	1,774	0.04	0.034
R12	0,01	0,748	0,4	0.03	0.028
R13	0,01	0,935	0,5	0.03	0.028
R14	0,01	0,66	0,4	0.04	0.04
R15	0,01	0,675	0,45	0.04	0.04
R16	0,01	0,5985	0,45	0.03	0.026
R17	0,01	0,3	0,6	0.04	0.03
R18	0,01	0,8	0,8	0.044	0.025
R19	0,01	0,65	1,083	0.044	0.0246
R20	0,01	0,8	0,8	0.044	0.025

7.3. Сумарна похибка не перевищує допуску (формула 3.15):

(3.15)

R1	0,025	0,038	0,04	0,005	0,01	0,097	0,1
R2	0,025	0,032	0,04	0,005	0,01	0,095	0,1
R3	0,025	0,03	0,04	0,005	0,01	0,099	0,1
R4	0,025	0,024	0,044	0,011	0,01	0,094	0,1
R5	0,025	0,026	0,03	0,005	0,01	0,096	0,1
R6	0,025	0,035	0,04	0,005	0,01	0,088	0,1
R7	0,025	0,024	0,044	0,011	0,01	0,094	0,1
R8	0,025	0,032	0,04	0,005	0,01	0,095	0,1
R9	0,025	0,03	0,04	0,005	0,01	0,099	0,1
R10	0,025	0,038	0,04	0,005	0,01	0,097	0,1
R11	0,025	0,034	0,04	0,005	0,01	0,093	0,1
R12	0,025	0,028	0,03	0,005	0,01	0,098	0,1
R13	0,025	0,028	0,03	0,005	0,01	0,098	0,1
R14	0,025	0,04	0,04	0,005	0,01	0,089	0,1
R15	0,025	0,04	0,04	0,005	0,01	0,089	0,1
R16	0,025	0,026	0,03	0,005	0,01	0,096	0,1
R17	0,025	0,03	0,04	0,005	0,01	0,099	0,1
R18	0,025	0,025	0,044	0,011	0,01	0,087	0,1
R19	0,025	0,0246	0,044	0,011	0,01	0,088	0,1
R20	0,025	0,025	0,044	0,011	0,01	0,087	0,1

Після цих перевірок ми можемо зробити висновок, що матеріал резистивної плівки для трьох групи ми обрали вірно.

4. Розрахунок і обґрунтування розмірів плати

Площу плати, необхідну для розміщення топологічної структури ІС, визначають, виходячи з того, що корисна площа плати, що займається елементами, компонентами і контактними площадками, дещо менша її загальної площі, що обумовлено технологічними вимогами й обмеженнями. З цією метою приймають коефіцієнт використання плати , значення якого в залежності від складності схеми і засобу її виготовлення складає 2…3.

Загальна площа плати:

(4.1)

де - кількість плівкових резисторів;

- площа і-го резистора;

- кількість плівкових конденсаторів;

- площа j-го конденсатора;

- кількість компонентів (навісних транзисторів, ІС, конденсаторів, діодів, резисторів, трансформаторів тощо);

- площа г-го компонента;

- кількість контактних площадок;

- площа -го контактної площадки.

Розміри контактних площадок для приварки гнучких виводів (внутрішні контактні площадки) складають 400Ч300 мкм.

Розміри зовнішніх контактних площадок для пайки складають 400Ч400 мкм.

Визначаємо сумарну площу тонкоплівкових резисторів:

Навісних транзисторів типу КТ307А мають розміри 1,2Ч1,2. Вони будуть розташовані на стрічці, яка приклеюється до підкладки. Тому їх площа не враховується.

Визначаємо сумарну площу, що займається внутрішніми та зовнішніми контактними площадками:

Визначаємо загальну площу плати:

У результаті розрахунку корисної площі, що займається елементами, компонентами і контактними площадками підкладки, обираємо номер типорозміру підкладки найближчий до корисної площі, але так щоб площа типорозміру була не менше корисної площі.

З такими умовами було обрано 8-й типорозмір підкладки розмір якої 12Ч16=192 мм²

5. Розробка топології мікросхеми

Головна задача розробки топології - забезпечити оптимальне розміщення на підкладці навісних компонентів та плівкових елементів. Критерієм оптимальності при цьому є задовільнення вимог, які стосуються параметрів ГІС, з рахуванням обмежень, які накладаються технологією виготовлення. Приведемо деякі з них:

1) контактні площадки (КП) входу та виходу схеми повинні розташовуватися по різні сторони підкладки;

2) контактні площадки виводів живлення необхідно розташовувати на одній стороні з урахуванням попередньої вимоги;

3) повинно бути зведено до мінімуму кількість перетинів між собою комутаційних провідників як плівкових доріжок, так і навісних компонентів;

4) елементи схеми необхідно розташовувати на підкладці рівномірно з приблизно рівними зазорами між ними;

5) залишки площі підкладки слід використовувати на збільшення ширини зазору та розмірів КП;

6) до однієї КП допускається приварка (припайка) тільки одного провідника навісного компонента.

Розробка топології починається з нанесення зображення на міліметровий папір у масштабі, кратному 10. На зображення можна нанести координатну сітку з кроком 0,1 чи 0,2 мм. Першими на поле підкладки розміщують КП на зовнішніх та внутрішніх з'єднувачах.

При компоновці мікросхеми та виборі конфігурації провідників та КП послідовні лінії їх контурів на вертикалі та горизонтальні рекомендується розташовувати на одному рівні.

6. Вибір корпусу і розробка конструкції мікросхеми в цілому

Інтегральні мікросхеми випускають як в корпусах, так і без них.

Згідно ГОСТ 17467-79 корпуси ІМС поділяються на п'ять типів.

В залежності від матеріалів корпуси підрозділяють на металоскляні, скляні, металокерамічні, керамічні пластмасові і металополімерні.

Корпусний захист застосовують для виробів, що працюють у важких умовах навколишнього середовища. Корпус повинен задовольняти наступні вимоги:

1) здійснення нормального електричного зв'язку між одним й електричної ізоляції між іншими елементами схеми;

2) конструкція корпуса має забезпечувати відвід теплоти від мікросхеми розміщеної усередині корпуса;

3) корпус виконується із матеріалів, інертних до хімічно агресивних компонентів навколишнього середовища (кисню, вологи і т. ін.);

4) корпус має бути достатньо міцним, щоб зберігати мікросхему від ушкоджень під час монтажу й експлуатації.

Для підсилювач К140УД6 рекомендується використовувати прямокутний полімерний корпус.

Для даної проектованої ГІС був обраний корпус 201.8 - це прямокутний корпус типу 2, типорозміру 01, з 8 виводами, модифікація перша.

7. Оцінювання якості конструкції

Спроектована топологія відповідає принциповій електричній схемі підсилювача К1140УД6.

У ході проектування топології були дотримані всі технічні обмеження обумовлені тонко плівковою технологією виготовлення. Також топологія задовольняє всім конструктивним та електричним вимогам. Елементи розміщені на платі рівномірно і забезпечують роботу схеми.

До того ж не було допущено перетинання тонкоплівкових провідників, що зменшує паразитні ємності й індуктивності.

Мікросхема розміщена у полімерному корпусі, який захищає ГІМС від механічних ударів та від впливу навколишнього середовища.

Для виготовлення ГІС використовується найбільш простий і дешевий технологічний процес.

8. Опис технологічного процесу виготовлення мікросхеми

1. Очистка поверхні підкладки.

2. Нанесення шару мідь МВ (вакуумплавлена) МРТУ 14-14-46-65 товщиною 0,7 мкм (метод анодування).

3. Нанесення шару фоторезиста.

4. Накладення фотошаблону (з контактними площадками та провідними доріжками).

5. Засвітлення УФ випромінюванням.

6. Зняття фотошаблону.

7. Діємо на шар фоторезиста лугами.

8. Піддаємо поверхню дії .

9. Зчищаємо фоторезист.

10. Нанесення резистивної плівки матеріалу Ніхром, дріт Х20Н80 (ДСТ 12766-67).

11. Нанесення шару фоторезиста.

12. Накладення фотошаблону (з конфігурацією та розмірами резисторів).

13. Засвітлення УФ випромінюванням.

14. Зняття фотошаблону.

15. Діємо на шар фоторезиста лугами.

16. Піддаємо поверхню дії .

17. Нанесення резистивної плівки матеріалу Сплав РС-3001 (ЕТО.021.019.ТУ).

18. Нанесення шару фоторезиста.

19. Накладення фотошаблону (з конфігурацією та розмірами резисторів).

20. Засвітлення УФ випромінюванням.

21. Зняття фотошаблону.

22. Діємо на шар фоторезиста лугами.

23. Піддаємо поверхню дії .

24. Нанесення резистивної плівки матеріалу Сплав РС-3710 (ЕТО.021.034.ТУ).

25. Нанесення шару фоторезиста.

26. Накладення фотошаблону (з конфігурацією та розмірами резисторів).

27. Засвітлення УФ випромінюванням.

28. Зняття фотошаблону.

29. Діємо на шар фоторезиста лугами.

30. Піддаємо поверхню дії .

31. Очистка контактних площадок.

32. Приварити імпульсним непрямим нагріванням виводи транзисторів до відповідних контактних площадок (припій ПОС к к-50-18 ГОСТ 1499-70).

33. Наклеїти підложку до підстави корпуса (ЭД 5 (ГОСТ 10587-63)).

34. Припаяти виводи ГІМС к зовнішнім контактним площадкам (припій ПС рОС-3-58 ТУ №48-1-338-74).

35. Приклеїти кришку ГІМС.

Висновки

В результаті виконання курсової роботи було розроблено операційний підсилювач з використанням тонких плівок та напівпровідникових приладів.

Для цього були розраховані геометричні розміри пасивних елементів (резисторів) з урахуванням їх опору та потужності; обрані матеріали резистивних плівок та перевірено правильність цього вибору.

Маючи значення розмірів резисторів та навісних компонентів (транзисторів) була підрахована площа підкладки ІМС з урахуванням зовнішніх та внутрішніх КП, яка становить

За розрахованим значення обрали 8-й типорозмір підкладки згідно стандартам (), яку помістили у корпус 201.8.

При виконанні ГІМС були застосовані наступні матеріали:

· для підкладки - Сітал СТ50-1 ОСТ ІІПО.094.022-72;

· для резистивних плівок низькоомних резисторів - Ніхром, дріт Х20Н80 (ДСТ.12766-67);

· для резистивних плівок високоомних резисторів - Сплав РС-3001 (ЕТО.021.019.ТУ);

· для резистивних плівок високоомних резисторів - Сплав РС-3710 (ЕТО.021.034.ТУ);

· мідь МВ (вакуумплавлена) МРТУ 14-14-46-65;

· клей ЭД 5 (ГОСТ 10587-63);

· припій ПОС к к-50-18 ГОСТ 1499-70.

Список літератури

радіоелектронний інтегральний резистор тонкоплівковий

1. Методичні вказівки до курсового проектування з дисципліни «Основи мікроелектроніки та проектування мікросхем і мікрозбірок» Укладачі: Вадим Анатолійович Мокрицький; Олександр Вікторович Андріянов; В.А. Бойко.

2. Справочник по интегральным микросхемам / Под ред. Б.В. Тарабрина - М. «Энергия», 1977 - 584 с.

3. Справочник по конструированию радиоэлектронной аппаратуры (печатные узлы) / А.И. Горобец, А.И. Степаненко, В.М. Коронкевич. - К. Техніка, 1985 - 312 с.

4. Методические указания к лабораторным работам по микроэлектронике и микросхемотехнике для студентов специальности 20.05/ Сост. В.А. Мокрицький. - Одесса: ОПИ, 1989, - 44 с.

Размещено на Allbest.ru