Конструкторско-технологическое проектирование микроэлектронной аппаратуры на базе микросборок и гибридных интегральных схем по-прежнему остается важнейшим этапом создания современных типовых приборов и устройств.
Спецификой микросборки как прибора могут быть либо широкий диапазон номиналов резисторов и конденсаторов, недостижимый в полупроводниковых микросхемах, прецезионность резисторов, либо повышенная функциональная сложность.
Микросборка – это гибкий, дешевый оперативно проектируемый тип микросхемы, хорошо приспособленный к решению специальных, частных задач. Более дешевые толстопленочные микросборки в настоящее время составляют примерно 75% от общего объема мирового выпуска, однако ограничения в разрешающей способности стимулируют и развитие более трудоемких тонкопленочных микросборок.
Курсовое проектирование предназначено для развития навыков у студентов в части разработки и конструирования тонкопленочных элементов, выбора размеров и материала платы, а также выполнения анализа надежности и теплового расчета, выбора корпуса и разработки конструкторско-технологической документации. Данный курсовой проект состоит из двух частей:
В первой части разрабатывается принципиальная электрическая схема и топология микросборки, осуществляется выбор печатного узла и элементов для формирования тонкопленочной микросборки.
Метод изготовления – фотолитография.
Рабочий частотный диапазон – 20 кГц.
Годовая программа выпуска – 3000 штук.
Срок эксплуатации – 4000 часов.
Допустимая рабочая температура – t
=75°С.
Рабочее напряжение – U=15В.
Максимальный ток - I=5мА.
Плотность тока - j=0,02мА/мкм2.
Заданный допуск на сопротивление тонкопленочного резистора - gRЗ=10%.
Заданный допуск на емкость конденсатора - gСЗ=15%.
Толщина пленки – t=1 мкм.
Допустимое значение паразитной емкости – 
.
Допустимое значение паразитной индуктивности – 
.
Допустимое значение падения
напряжения – 
.
МСБ корпусированная.
Тонкопленочная технология.
В ТЗ приводиться принципиальная электрическая схема, указываются назначение микросборки, условия эксплуатации, срок эксплуатации, параметры ЭРЭ, рабочая частота, допустимое значение паразитной емкости и индуктивности между пленочными проводниками, специальные требования к конструкции.
В нашем случае рассматривается корпусированная МСБ, выполненная на основе тонкопленочной технологии.
В соответствии с требованиями ТЗ, а также руководствуясь данными номиналов элементов, можно сделать вывод, что резисторы R5 и R6 необходимо выполнить в тонкопленочном исполнении, а конденсатор C3 в навесном виде. Активные элемент – транзистор - выполняем в навесном виде и выбираем по каталогу.
Для реализации пленочных элементов тонкие пленки следует нанести термическим вакуумным напылением, а необходимая конфигурация элементов и соединений достигается с помощью комбинации фотолитографии и масочного метода. Конфигурация защитного слоя может быть выполнена фотолитографией.
Фотолитография используется для формирования всех тонкопленочных резисторов и проводящего рисунка. Данный метод обеспечивает необходимую точность изготовления элементов, а также дает возможность обеспечения экономической эффективности и целесообразности производства.
Коммутационная схема разрабатывается на основе принципиальной электрической, путем уменьшения числа пересечений для лучшего восприятия. На преобразованной схеме необходимо выделить пленочные элементы и навесные компоненты, заменив последние соответствующими контактными площадками.
Принципиальная схема
Преобразованная схема
Рис.2 Преобразованная схема
Коммутационная схема
Рис.3 Коммутационная схема
При конструировании
тонкопленочных резисторов необходимо выбрать резистивный материал для всей
номенклатуры ТР, для этого определим оптимальное сопротивление 
, при котором площадь, занимаемая
всеми резисторами МСБ будет минимальна:
На основании выберем материал с ближайшим
меньшим 
(удельное
поверхностное сопротивление). Этот материал PC1004, который обладает следующими характеристиками:
Таблица 1
|
Материал |
РС 1004 |
|
Удельное сопротивление R0 |
20000 0м |
|
Коэффициент нагрузки ТР по мощности Кн |
1 |
|
Удельная мощность рассеивания Р0 |
50 мВт/мм2 |
|
Температурный коэффициент сопротивления aR*10-4 |
15 1/0С |
|
Коэффициент старения bR*10-5 |
2 1/ч |
Исходные данные для расчета ТР:
Предполагаемый срок эксплуатации МСБ, τ = 4000ч.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
