Конструкции и расчет тонкопленочных элементов. Конструирование резисторов, страница 2

Величина γ_pкв обеспечивается технологическим процессом напы­ления резистивных пленок и не превышает + 4 %. Кроме того, для частного случая, когда Δl= Δb/, соотношение для вычисления ве­личины γ_RΔ упрощается и принимает вид

Максимальная рабочая температура резисторов зависит от ма­териала, который используется для изготовления резистивной плен­ки и, как правило, не превышает +125°С. Погрешность сопротив­ления резисторов, обусловленную их старением γ_ст и величину ТКС материала резистивной пленки выбирают из справочных дан­ных. Методика определения сопротивления переходного контакта более подробно изложена в разделе по конструированию пленочных контактов. Однако для ориентировочных расчетов можно принять γ_к =l-3%.

Суммарная погрешность сопротивления резистора γ_R вычислен­ная по формуле (3.12), не должна превышать ±15% (если в тех­ническом задании на проектирование резистора не оговорена более высокая точность). Для резисторов, конфигурация которых показа­на на рис. 3.1, в, г, суммарная погрешность γ_R при масочном ме­тоде изготовления не должна превышать + 20 %.

Расчет подгоняемых резисторов. Если в процессе анализа погрешностей тонкопленочных резисторов установлено, что условие

не выполняется, то такие резисторы нуждаются в подгонке. Кроме того, некоторые резисторы требуют подгонки для обеспечения заданных выход­ных характеристик микросхем, в которые эти резисторы входят.

Разновидности конструкций подгоняемых тонкопленочных резисторов приведены на рис. 3.4. На рис. 3.4, а показана конструкция резистора, подгонка номинала которого осуществляется путем соединения (пайкой или сваркой) проводящих перемычек с общей контактной площадкой. Ступенчатое изменение сопротивления подгоняемых резисторов обеспечи­вают также конструкции, показанные на рис. 3.4, б, в. Изменение сопро­тивления резисторов в данном случае достигается перерезанием прово­дящих перемычек. На рисунке стрелками показано направление движения режущего инструмента, а штриховыми линиями — места реза. Сле­дует заметить, что резистор, представленный на рис. 3.4, б, формируется напылением через маски, а резистор, изображенный на рис. 3.4, в — мето­дом фотолитографии. В пленочных делителях напряжения рекомендуется выполнять подгоняемые резисторы в виде составных (рис. 3.4, г). Такие резисторы содержат основную и подгоняемую части. Удалением части резистивной пленки осуществляется подгонка резисторов, которые приве­дены на рис. 3.4, д, е. Конструкции резисторов, представленные на рис. 3.4, а — в, предназначены для дискретной подгонки, остальные кон­струкции (рис. 3.4, г — е) позволяют плавно изменять сопротивление резисторов в процессе подгонки.

Исходными данными для расчета подгоняемых резисторов явля­ются следующие: максимальное и минимальное значения сопротивле­ния R_max и R_min; относительная погрешность сопротивления резис­тора после подгонки R_пр;максимальное и минимальное значения сопротивления квадрата резистивной пленки ρ_{кв max} и ρ_{кв min}; максимальное и минимальное значения ширины b_max, b_min и   длины   l_max, l_min.

 Расчет подгоняемых по длине пленочных резисторов (рис. 3.5, а) ве­дется в следующем порядке. Вначале определяют количество секций под­гонки

Если величина тпредставляет дробное число, то ее округляют до бли­жайшего большего целого числа.

Длина нерегулируемого участка резистора определяется по формуле

Общая длина резистора без проводящих перемычек может быть опре­делена из соотношения

Длина регулируемой части

Пленочные переходные контакты и межсоединения

Конструирование пленочных переходных контактов. Разновидности конструкций пленочных переходных контактов, формируемых к резисто­рам методом напыления через маски или методом фотолитографии, по­казаны на рис. 3.6. Минимальное сопротивление таких контактов опреде­ляется по следующей формуле:

                                              

где ρ_кв — сопротивление квадрата резистивной пленки, Ом/кв;; ρ_к — удельное переходное сопротивление контакта, Ом • мм²; ρ_к = 0,05-0,25 Ом • мм² при получении контакта на многопозиционных вакуумных установках, позволяющих проводить цикл напылений без разгерметиза­ции установок; ρ_к = 2,5-5 Ом • мм² при создании контакта на нескольких установках (с разгерметизацией); b — ширина тонкопленочного резисто­ра, мм (конструктивные параметры пленочных переходных контактов указаны на рис. 3.7).

     Максимально допустимую величину сопротивления пленочного   пере­ходного контакта вычисляют по формуле

Максимально допустимую величину сопротивления пленочного   пере­ходного контакта вычисляют по формуле

где R — сопротивление резистора, Ом; γ_Rк — относительная  погреш­ность сопротивления резистора,   обусловленная  образованием   переходных контактов, % (величина γ_Rк  выбирается   равной   1-3 %   и в дальнейшем уточняется).

Затем проверяется выполнение условия

Если окажется, что данное условие не выполняется, то необходимо уменьшить значение R_{к min} за счет увеличения ширины резистора. В этом случае находят применение гантелевидные резисторы (рис. 3.6, б).

Минимальная длина переходного контакта определяется по формуле

В заключение вычисляют полную длину переходного контакта и шири­ну проводящей пленки (рис. 3.7, а):

где Δb и Δl—погрешности изготовления масок, мм, η— погрешность установки масок и их совмещения при напылении переходных контак­тов, мм.

Величина перекрытия h (рис. 3 7) определяется суммой значений Δb и η |, однако для масочного метода изготовления контактов h≥ 0,2 мм.

Для упрощения вычислений по формуле (3.14) можно воспользовать­ся номограммой, представленной на рис 3.8.

Конструирование межсоединений в гибридных интегральных микро­схемах.

При конструировании гибридных ИМС, имеющих относительно небольшие размеры, сопротивлением пленочных межсоединении можно пренебречь.

Конфигурацию таких межсоединений выбирают в виде полосок мини­мальной ширины, определяемой возможностями технологии. Если необхо­димо учесть активное сопротивление пленочных проводников, то при расчете задают либо допустимую величину сопротивления пленочного проводника R, либо допустимую величину падения напряжения U на пле­ночном проводнике и максимальный ток I, протекающий по этому про­воднику.

Геометрические размеры пленочного проводника должны удовлетво­рять следующему соотношению

где ρ_кв — сопротивление квадрата   проводящей   пленки,   Ом/кв; l — длина проводника, мм; b — ширина проводника, мм.