регистрация /  вход

Расчёт интегральной микросхемы (стр. 1 из 5)

Курсовая работа

Расчёт интегральной микросхемы

Содержание

Введение

1. Анализ исходных данных и выбор конструкции

2. Разработка коммутационной схемы

3. Расчет параметров элементов

4. Тепловой расчет микросхемы в корпусе

5. Расчет паразитных емкостей

6. Расчет параметров надежности ИМС

7. Разработка технологии изготовления микросхем

Заключение

Литература

Приложение


Введение

Создание микроэлектронной аппаратуры явилось результатом процесса комплексной микроминиатюризации электронно-вычислительных средств, аппаратуры связи, устройств автоматики. Этот процесс возник в связи с потребностями развития промышленного выпуска изделий электронной техники на основе необходимости резкого увеличения масштабов их производства, уменьшения их массы, занимаемых ими объемов, повышения их эксплуатационной надежности.

Интегральная микросхема (ИМС) – это конструктивно законченное изделие электронной техники, выполняющее определенную функцию преобразования информации и содержащее совокупность электрически связанных между собой электрорадиоэлементов (ЭРЭ), изготовленных в едином технологическом цикле.

По способу изготовления различают полупроводниковые и пленочные ИМС. В полупроводниковых ИМС все ЭРЭ и часть межсоединений сформированы в приповерхностном слое полупроводниковой (обычно кремниевой) подложки. В пленочных ИМС пассивные ЭРЭ изготовлены в виде совокупности тонких (менее 1мкм) или толстых (10-50мкм) пленок, нанесенных на диэлектрическую подложку. Гибридные ИМС (ГИС) представляют собой комбинацию пленочных пассивных ЭРЭ с миниатюрными бескорпусными дискретными активными приборами (полупроводниковыми ИМС, транзисторами, диодами), расположенных на общей диэлектрической подложке.

Актуальность производства и проектирования интегральных схем обусловлена следующими достоинствами:

- высокой надежностью вследствие уменьшения количества паянных и других соединений, которые имеют высокую интенсивность отказов, по сравнению с РЭС на дискретных элементах;

- малыми габаритами и весом, что повышает надежность РЭС, так как при малых габаритах и весе больше резонансные частоты и аппаратура становиться более устойчивой к механическим воздействиям;

- низким энергопотреблением, что объясняется малым расстоянием между элементами в микросхеме (большая плотность упаковки), что приводит к меньшим затуханиям и искажениям полезного сигнала, вследствие чего возможно снижение питающих напряжений в интегральной схеме по сравнению со схемами на дискретных элементах;

- сокращением длительности процессов проектирования и производства РЭС на основе интегральных схем;

- повышением ремонтопригодности, так как становится проще отыскать и устранить неисправность.

Задачами данного курсового проекта являются: выбор конструкции ИМС (полупроводниковая или гибридная), расчет элементов(резисторов, конденсаторов, транзисторов и т.д) и разработка топологии, а также тепловой расчет, расчет надежности и паразитных связей и разработка технологии изготовления ИМС.


1. Анализ исходных данных и обоснование выбора конструкции

Сначала анализируем электрическую принципиальную схему. Схема является аналоговой.

Исходя из этого ее можно выполнять как в виде полупроводниковой ИМС, так и в виде гибридной ИМС.

Далее анализируем перечень элементов. Резисторы имеют номинальные сопротивления в приделах от 1,2 кОм до 9 кОм и номинальные мощности рассеивания ниже 5 мВт, а конденсатор имеет номинальную емкость 20-30 пФ, что позволяет их выполнить как в виде ГИС, так и в виде полупроводниковой ИМС. Погрешности электрических параметров резисторов и конденсатора выше 15%, что также не накладывает ограничения в выборе конструктивно-технологического варианта микросхемы. Ввиду того, что схема содержит большое количество транзисторов, следует склониться к выбору биполярной полупроводниковой ИМС.

С целью снижения себестоимости ИМС необходимо их выпускать большими партиями, что обусловлено меньшими затратами на амортизацию с основных средств на единицу конструкции. В связи с вышеизложенным полупроводниковые ИМС экономически целесообразны только при массовом или крупносерийном характере производства.

2. Разработка коммутационной схемы

Разработка коммутационной схемы – это первый этап разработки топологии. На этом этапе путем анализа электрической принципиальной схемы оценивается возможность реализации изделия в виде полупроводниковой интегральной схемы. При составлении коммутационной схемы, представленной на рисунке 2.1, за основу была принята схема электрическая принципиальная усилителя . Далее преобразуем ее с учетом конструктивных особенностей элементов схемы в полупроводниковом исполнении. В частности сформируем схему так, чтобы в ней отсутствовали пересечения проводников. В процессе выполнения разработки коммутационной схемы было принято решение разместить внешние контактные площадки на противоположных сторонах платы, что облегчит осуществление операции соединения внешних контактных площадок с выводами корпуса.

3. Расчеты элементов ИМС

Расчет биполярного транзистора с применением ЭВМ

По литературному источнику [1] определяем основные электрические параметры и эксплуатационные данные на заданный транзистор (КТ319В).

Таблица 2.1

Основные электрические параметры и эксплуатационные данные на заданный транзистор

Тип транзистора Струк тура
Интервал рабочих темпера тур
КТ319В n-p-n 100 5 1 15 40 15 -60…+85

Используя ЭВМ и данные, полученные из справочной литературы, определяем нужные нам характеристики интегрального биполярного транзистора.

Исходные и корректируемые данные:

1.Значение тока коллектора

=15 мА.

2.Напряжение коллектор-эмиттер

=5В.

3.Длина эмиттера

=0,005см.

4.Ширина эмиттера

=0,005см.

5.Глубина

области (эмиттер)
=0,85*10-4 см.

6. Глубина

области (активная база)
=3*10-4 см.

7.Толщина эпитаксиальной пленки

=10*10-4 см.

8.Концентрация донорной примеси на поверхности эмиттера

= 3*1021
.

9. Концентрация акцепторной примеси на поверхности базы

= 5*1017
.

10.

= 5*1015
.

11.Температура окружающей среды 300 К.

Результаты расчета на ЭВМ:

1.Статический коэффициент передачи тока

=46,7
.

2.Граничная частота усиления

=107МГц.

3.Поверхностное сопротивление эмиттера

=0,573
.

4.Поверхностное сопротивление коллектора

=569
.

5.Поверхностное сопротивление пассивной базы

=284
.

6.Поверхностное сопротивление активной базы

=480
.

7.Сопротивление базы

=28,5 Ом.

8.Сопротивление коллектора

=60 Ом.

9.Пробивное напряжение перехода эмиттер-база

=6,78 В.

10.Пробивное напряжение перехода коллектор-база

=116 В.