Конструирование микросхем и микропроцессоров (стр. 4 из 5)

Расчет резисторов закончен !

Расчет контактных переходов для резисторов первой группы

1. Исходные данные для низкоомных резисторов:

, где

Rн - номинальное сопротивление резистора;

- относительная погрешность контактирования;

- удельное поверхностное сопротивление;

bmin - минимальная ширина резистора;

2. Рассчитаем максимально допустимое значение сопротивления контактного перехода:

Ом;

3. Рассчитаем сопротивление контактного перехода:

Ом;

4. Проверка условия:

Rк доп должно быть больше, чем Rк п. Условие соблюдается.

5. Находим минимальную длину контактного перехода:

мм;

6. Находим реальную длину контактного перехода:

Остальные резисторы данной группы удовлетворяют этому условию.

Расчет контактных переходов для резисторов второй группы

1. Исходные данные для высокоомных резисторов:

, где

Rн - номинальное сопротивление резистора;

- относительная погрешность контактирования;

- удельное поверхностное сопротивление;

bmin - минимальная ширина резистора;

2. Рассчитаем максимально допустимое значение сопротивления контактного перехода:

Ом;

3. Рассчитаем сопротивление контактного перехода:

Ом;

4. Проверка условия:

Rк доп должно быть больше, чем Rк п. Условие соблюдается.

5. Находим минимальную длину контактного перехода:

мм;

6. Находим реальную длину контактного перехода:

Остальные резисторы данной группы удовлетворяют этому условию.

Расчет геометрических размеров тонкопленочных конденсаторов, выполненных методом свободной маски (МСМ)

1. Исходные данные:

а). конструкторские:

, где

Cн - номинальная емкость конденсатора;

gC - относительная погрешность номинальной емкости;

Up- рабочее напряжение на конденсаторе;

T°max C - максимальная рабочая температура МС;

tэкспл - время эксплуатации МС.

б). технологические:

, где

Db(Dl) - абсолютная погрешность изготовления;

Dlустан - абсолютная погрешность совмещения трафарета;

- относительная погрешность удельной емкости.

2. Выбор материала диэлектрика:

В качестве материала диэлектрика будем использовать “СТЕКЛО ЭЛЕКТРОВАКУУМНОЕ”. Характеристики этого материала приведены в таблице:

Таблица 10. Материал диэлектрика конденсатора

Материал	С0, пФ/мм2	e	tg d	Eпр, В/мкм	aс, 10-4	S, %/1000ч
Стекло электровакуумное С41-1 НПО.027.600	100 - 300	5 - 6	0,002 - 0,005	200 - 400	2	1,5

3. Определение толщины диэлектрика:

мкм, где

Кз - коэффициент запаса, необходимый для обеспечения надежностных характеристик и равный 2 - 4. Примем Кз = 2.

4. Определение удельной емкости по рабочему напряжению:

5. Определение коэффициента формы конденсатора:

Для большей компактности микросхемы выберем коэффициент формы конденсатора равным двум. Конденсатор такой формы удобнее разместить на подложке, чем квадратный.

Кф = 2;

6. Определение относительной погрешности старения:

, где

tисп - время испытания за которое определен коэффициент старения S;

tисп = 1000 часов.

7. Определение относительной температурной погрешности:

=0,0002(150-20)=0,026

8. Вычисление относительной погрешности:

= 0,23-0,115-0,026-0,075 = 0,014;

9. Определение удельной емкости по относительной погрешности:

;

10. Определение вида конденсатора:

Результаты расчета показали, что конденсатор будет изготавливаться неподстраиваемым. Это наиболее оптимальный вид конденсатора.

11. Выбор удельной емкости:

Удельная емкость выбирается из следующего соотношения:

и удовлетворять диапзону самого материала.

С0 = 300 пФ/мм2

12. Определение площади перекрытия обкладок:

S = Cн/C0 =3800/300 = 12,7 мм2;

13. Определение размеров верхней обкладки:

;

;

14. Определение размеров нижней обкладки:

;

;

15. Определение размеров диэлектрика:

;

;

16. Определение площади, занимаемой конденсатором:

мм2.

На этом расчет конденсатора закончен. Конденсатор получился неподстраиваемым. Вследствие этого его размеры минимальны, что позволит расположить его на подложке компактно и с наибольшей степенью интеграции.

Расчет конденсаторов закончен !

Выбор и обоснование топологии

1. Выбор топологии производится на основе принципиальной электрической схемы данной микросхемы;

2. Выбран вариант технологического процесса - метод свободной маски;

3. Перечень конструкторских и технологических ограничений:

Оборудование имеет шесть позиций:

- низкоомные резисторы и подслой для контактных площадок

- высокоомные резисторы

- нижняя обкладка конденсатора и соединительные проводники

- диэлектрик конденсатора

- верхняя обкладка конденсатора и контактные площадки

- защитный слой;

4. Ограничение перечня элементов в пленочном исполнении;

5. Произведен расчет геометрических размеров элементов;

6. Определение необходимой площади подложки:

, где Кзап=0,5-0,75

Из перечня стандартных размеров выбираем подходящие размеры подложки . Исходя из проведенных расчетов выберем подложку с размерами 12x20 мм.

7. При проведении граф-анализа данной схемы установлено, что все пленочные и навесные элементы расположены в плоскости, и схема их соединений удовлетворяет всем конструкторским и технологическим требованиям.