1.4 Компоненты гис:
Компоненты ГИС могут иметь жесткие и гибкие выводы. Недостатком компонентов с гибкими выводами является трудность автоматизации процессов их монтажа и сборки. Применение компонентов с шариковыми выводами затрудняет контроль процесса сборки. Приборы с балочными выводами дороги, но позволяют автоматизировать сборку, контролировать ее качество, увеличить плотность монтажа.
-
Задание:
Разработать конструкцию ГИС описанной в задании (рисунок 4), рассчитать геометрические параметры элементов схемы, выполнить эскиз топологии ГИС, оценить тепловой режим.
Рисунок 4 – электрическая схема.
|
Параметр |
R1 |
R2 |
R3 |
|
R, кОм |
10 |
5 |
15 |
|
Δ(ΔR\R)доп,% |
10 |
20 |
30 |
|
Р,мВт |
3.5 |
3 |
5 |
Конденсатор С1 = 100 пФ ± 20%, Up = 0.1 В
Транзистор VT1 мощность рассеивания 1.15 мВт
3 Расчетная часть:
Для расчетов примем некоторые значения: (Т макс = 358 К, Е мин = 233 К, t раб = 1000 ч).
В качестве материала резисторов ГИС выбираем сплав №3 (прил.3), при этом величины Кф, лежат в пределах 1.143 – 28.571.
Проведем расчет для резистора R1 при bмин = 100 мкм, δ(Δб) = 10 мкм.
Кф
=
= 28.571
М(
)Тммак
= 0.4
10-
4
(358 - 293)
100% = 0.26%
М(
)Тммин
= 0.4
10-
4
(233 – 293)
100% = - 0.24%
М(
)СТ
= 0
1000
100% = 0
М(
)⅀+
= 0.26% М(
)⅀-
= - 24%
δ(
)⅀доп
=
– 0.26 = 17.13%
δ(
)
=
{[8.43]2
– [5]2
–[0.5
10-5
103
100]2
– [0.2
10-4
(358 - 293)
100]2}0.5
= 6.74%
bб
=
=
148 мкм
bp
=
= 153 мкм
Выбираем bрасч = 160 мкм
Расчетное значение длины резистора прямоугольной формы:
Lрасч
= 160
28.571 = 4571 мкм
4570
мкм
Проведем расчет для резистора R2.
Кф
=
= 14.28
М(
)Тммак
= 0.4
10-
4
(358 - 293)
100% = 0.26%
М(
)Тммин
= 0.4
10-
4
(233 – 293)
100% = - 0.24%
М(
)СТ
= 0
1000
100% = 0
М(
)⅀+
= 0.26% М(
)⅀-
= - 24%
δ(
)⅀доп
=
– 0.26 = 17.13%
δ(
)
=
{[17.13]2
– [5]2
–[0.5
10-5
103
100]2
– [0.2
10-4
(358 - 293)
100]2}0.5
= 16.38%
bб
=
=
61 мкм
bp
=
= 162 мкм
Выбираем bрасч = 170 мкм
Расчетное значение длины резистора прямоугольной формы:
Lрасч
= 170
14.28 = 2427.6 мкм
2430
мкм
Проведем расчет высокоомного резистора R3.
Кф
=
= 42.85
δ
δ
{[12.78]2
– [5]2
–[0.5
10-5
103
100]2
– [0.2
10-4
(358 - 293)
100]2}0.5
= 11.75%
При Кн = 0.8 получим:
bs
=
=
85.13
мкм
bp
=
=
1.046 мм
= 1046 мкм
b = 150 мкм
Lрасч
= 150
19.15
= 2872.5
мкм
2880
мкм
Проведем расчет для конденсатора С1.
В качестве диэлектрика выбираем моноокись кремния.
Примем
K3
= 8, δ
= 10%
М(
)Тммак
= 2
10-
4
(358 - 293)
100% = 1.3%
М(
)Тммин
= 2
10-
4
(233 – 293)
100% = 1.2%
М(
)СТ
= 0
δ(
)⅀доп
=
– 0.3 = 16.09%
δsddo
=
{[16.09]2
– [3]2
[10]2
–[4
10-5
1000
100]2
– [0.5
10-4
(358 - 293)
100]2}0.5
= 11.57%
dII
=
см = 0.004 мкм
dδ
=
= 1.5
см = 0.015 мкм.
dmin = 0.3 мкм, то dрасч = 0.5 мкм.
S0
=
.
L
= B =
.
Оценим тепловой режим ИПС, расположенной на плате ГИС вблизи резистора R3, выделяющего наибольшую мощность.
l
= 0.6 +
.
SA1 = 1.0 x 1.0 = 1.0 мм2.
q
= r =
.
По графикам (рисунок 5) определим Y(r,q) = 0.34.
Рисунок 5 – График функции Y(r,q).
Тогда при мощности, рассеиваемой ИПС PA1 = 14 мВт, получим
iA1
=
= 4.6 K.
При Δ = 1.85 мм; Δ2 = 3.07 мм; X0 = 0.5 мм; Y0 = 0;
SR7
= 1.85
2;
q1
=
;
q2
=
r1
= r2
=
Y(r1,
q1)
= Y(q1,
) = 0.85;
Y(r2,
q2)
= Y(r1,
) = 0.52;
R7A1
=
= 1.4
K.
Рисунок 6 – Эскиз топологии ГИС.
R1 =4570 мкм.
R2 = 2430 мкм.
R3 = 2880 мкм.
C1 = 1010x1010 мкм.
Внутренний перегрев кристалла ИПС:
вНА1
= 14
1 = 14 К.
Суммарная температура ИПС;
TA1 = 385 + 4.6 + 1.4 +14 = 378 K.
Рассчитанная величина температуры не превышает предельно допустимую (418 К) для кристалла ИПС.
Заключение:
В ходе выполнения индивидуальной работы были освещены вопросы конструирования и производства толстоплёночных гибридных интегральных схем (ГИС):
1. Порядок расчёта толстоплёночных пассивных компонентов, в частности: толстоплёночные резисторы и толстоплёночные конденсаторы.
2. Были изучены материалы, с помощью которых изготавливаются толстоплёночные ГИС, в частности пасты для получения: материалы для плат, проводящих слоёв, резистивных элементов, плёночных конденсаторов.
3. Технологический процесс изготовления толстоплёночных ГИС, в частности: нанесение паст их последующая термообработка, установка выводов, установка полученной платы с выводами в корпус. Также были изучены наиболее применяемые типы корпусов.
4. Была разработана топология конкретной схемы, данной в задании, рассчитаны все компоненты, структура, материалы и тепловой режим реализовываемой ГИС.
Список литературы:
1. Коледов Л.А. - Конструирование и технология микросхем. М.: Высшая школа, 1984.
2. В.Г. Барышев, А.А. Столяров Методические указания. Издательство: КФ МГТУ 1987г.
3. А.В. Нефедов, В.И. Гордеева - Отечественные полупроводниковые приборы и их зарубежные аналоги. М.: Радио и связь, 1990.
4. Диоды, тиристоры, транзисторы и микросхемы широкого применения. Справочник. / Б. Ф. Бессарабов, В. Д. Федюк, Д. В. Федюк - Воронеж: ИПФ “Воронеж”, 1994 г.
5. Разработка и оформление конструкторской документации РЭА: Справ. пособие/ Э. Т. Романычева, А. К. Иванова, А.С. Куликова, Т. П. Новикова. - М.: Радио и связь, - 1984. - 256 с., ил.
6. Березин А.С., Мочалкина О.Р. Технология и конструирование интегральных микросхем. - М.: Радио и связь, 1983.
7. Пономарёв М.Ф. Конструкции и расчёт микросхем и микроэлементов ЭВМ. М.: Радио и связь, 1982.
8. Конструирование и расчёт больших гибридных интегральных схем, микросборок и аппаратуры на их основе. Под ред. Б.Ф. Высоцкого, М.: Радио и связь, 1981.
9. http://www.fips.ru/