книги / Микроэлектроника толстых пленок
..pdf
234 |
ГЛ А ВА 8 |
однослойной системой полупроводниковых приборов вы полняет многие функции логических схем, сделанных из одной общей исходной пластины.
8.4. Мощные гибридные схемы
Четко выявилась и такая важная область примене ния толстоплеиочных гибридных схем, когда требуется регулирование значительной мощности. В качестве примера можно привести усилители мощности с высокой точностью воспроизведения сигналов и системы управ ления двигателем, мощные переключатели для инвер торов и различные другие высоковольтные и сильноточ ные схемы управления. Чтобы обеспечить соответствую щие возможности управления током и мощностью, основное внимание при конструировании мощных гиб ридных схем уделяется механической и термической стойкости. Конкретным примером мощной гибридной схемы может служить промышленный усилитель с ма лыми искажениями на 100 Вт. Проектные параметры этого усилителя приведены в табл. 8.2 [2]. Удобный симметричный выходной каскад позволяет использовать усилитель еще и таким образом, чтобы нагрузками ему были двигатель и выходной трансформатор. Работа вы-
Т аблица 8.2
Проектные параметры силового гибридного усилителя
Выходная |
мощность, Вт |
3 5 -1 0 0 |
|
|
|
|
Выходной ток (пиковый), А |
до 7 |
|
|
|
|
|
Общее искажение синусоиды, Дб |
Менее 60 (0,1%) при 35 Вт |
|||||
|
|
на нагрузке |
4 Ом |
и ча |
||
|
|
стоте |
1 |
кГц |
|
|
Входная чувствительность, В |
Менее |
1 |
при |
максимальной |
||
|
|
выходной мощности |
||||
Рассеяние |
мощности при нулевом |
Менее |
I |
|
|
|
сигнале (в холостом режиме), Вт |
Однополюсный или |
целе |
||||
Источник мощности |
||||||
|
|
вой |
|
|
|
|
Напряжение источника мощности, В |
3 0 -7 5 |
|
|
|
|
|
Н Е ГЕРМ ЕТИ Ч Н Ы Е СХЕМЫ НА ТОЛСТЫ Х ПЛЕНКАХ |
235 |
ходного каскада усилителя класса В значительно об
легчает решение проблемы рассеяния мощности. Схема с последовательно включенной нагрузкой чувствительна и к току нагрузки и к напряжению на ней, так что рассеяние при замкнутой нагрузке лишь немногим больше, чем при нормальных условиях работы.
Усилитель состоит из двух отдельных секций, смонти рованных непосредственно на металлической плате осно вания. В одной секции помещается вся электрическая
схема запуска, |
состоящая из 23 резисторов, 7 емкостей, |
6 диодов и 9 |
транзисторов. Вторая секция содержит |
2 мощных выходных транзистора и 2 диода. Основной причиной разделения этих секций является то, что пай ка выводов мощных транзисторов, имеющих металли зацию припоем, проводится в атмосфере водорода при температуре 400° С. Толстопленочные резисторы и про водящие соединения эти условия не выдерживают, так как резисторные пасты весьма чувствительны к умень шению атмосферного давления, а во время высокотем пературной пайки будет происходить выщелачивание проводящих соединений. В процессе производства тра фаретная печать применяется 12 раз, причем все изоля ционные и проводящие пленки печатаются дважды. Это делается для того, чтобы гарантировать хорошую диэлектрическую изоляцию пересечений, иметь уверен ность, что проводящие соединения выдержат требую щиеся токи, и исключить на них такие падения напряже-
-ний, которые могли бы изменить смещения на транзи сторах. Другое новое требование к мощным схемам — малое значение сопротивлений Rzо и /?2ь Для изготов
ления резисторов с сопротивлением 0,27 Ом, изображен ных на фиг. 8.12 и 18.13 [2], используется проводящий материал платина — золото с удельным сопротивлением 0,06 Ом/П. Рассеяние пиковой мощности каждого из этих резисторов превышает 12 Вт, что соответствует удельной мощности рассеяния 120 Вт/см2. Остальные резисторы укладываются в диапазон значений от 22 Ом до 18 кОм; для их нанесения используются пасты трех различных составов. Затем при помощи абразивной обработки струей воздуха резисторы подстраивают до номинала. Все 7 конденсаторов, 6 диодных и 9 транзи-
8*
© - В
© - В
© @
Фиг. 8.13. Схема усилителя с однополюсным источником мощности.
Н Е ГЕ РМ Е Т И Ч Н Ы Ё СХЕМЫ НА ТОЛСТЫХ ПЛ ЕНКАХ |
239 |
сторных чипов крепятся на толстопленочной подложке
спомощью проводящей эпоксидной смолы.
Ввыходной секции использованы 2 мощных транзи стора и 2 диода. Все соединения выполнены высокотем
пературной (300° С) пайкой. Припаянные соединения и металлическое теплоотводящее основание имеют низ кий тепловой импеданс — обычно 2° С на 1 Вт. Готовые секции усилителя крепятся рядом с металлическим теплоотводящим основанием и соединяются между со бой. Для устройства входных и выходных клемм к под ложке прикрепляется выводная рамка. На фиг. 8.14 [2] показана готовая схема, а на фиг. 8.15 — герметизиро ванный усилитель.
ЛИ ТЕРАТУ РА
1.HARLAND G. Е„ Hybrid Voltage Regulator For Automative Appli cations, 1969 Hybrid Microelectronics Symposium.
2.BALENTS L„ GOLD R. D., KAISER A. W., PETERSON W. R., Design Considerations for Power Hybrid Circuits, 1969 Hybrid Microelectronics Symposium.
3.HALPERN A., Thick-Film Cermets for Precision Multilayer Appli cations, NEPCON, 1969.
4. В I LOUS 0., RYMASZEWSRI E. J., Medium Density Monolithic Logic Technology, IBM Techn. Rept.
9. Применение
герметизированных
толстопленочных
гибридных схем
Одним из быстро развивающихся направлений тол стопленочной микроэлектроники является использование полупроводниковых чипов с герметическим корпусированием. Есть два способа такого корпусирования: мон таж на толстопленочиой подложке уже герметизирован ных чипов, который описан в гл. 8, и герметическое корпусирование бескорпусных полупроводниковых эле ментов вместе с толстопленочной подложкой, на кото рой они смонтированы. В данной главе описывается последний способ.
Герметизация бескорпусных полупроводниковых чи пов вместе с толстопленочной подложкой открывает большие возможности. При этом методе удается умень шить размеры и вес схемы, поскольку применяются готовые чипы. Такие схемы обладают высокой надеж ностью, так как исключается целый уровень межсоеди нений. При данном способе корпусирования полупровод никовые элементы соединяются с толстопленочной подложкой непосредственно проволочными соединения ми, тогда как при использовании герметизированных элементов необходимо два уровня соединений — от чипа на его корпус и от корпуса к толстопленочной подложке. Кроме того, высокая плотность упаковки позволяет уменьшить число межсоединений между печатными платами, поскольку их теперь требуется меньше, а это в свою очередь еще больше повышает надежность.