Микроэлектроника (стр. 5 из 6)
Э2 Б2 
Э4 Э1 Э3 Б31 2 3 4 5 6 7 8 9
 |  |
Рис. 6
2.6 Выбор корпуса
Корпус предназначен для защиты микросхемы от механических и других воздействий дестабилизирующих факторов (температуры , влажности , солнечной радиации,пыли, агрессивных химических и биологических сред и т.д.)
Конструкция корпуса должна удовлетворять следующим требованиям: надежно защищать элементы и соединения микросхемы от воздействий окружающей среды и, кроме того, обеспечивать чистоту и стабильность характеристик материалов, находящихся в непосредственном соприкосновении с кристаллом полупроводниковой микросхемы или платой гибридной микросхемы, обеспечивать удобство и надёжность монтажа и сборки микросхемы в корпус; отводить от неё тепло; обеспечивать электрическую изоляцию между токопроводящими элементами микросхемы и корпусом; обладать коррозийной и радиационной стойкостью; обеспечивать надежное крепление, удобство монтажа и сборки корпусов в составе конструкции ячеек и блоков микроэлектронной аппаратуры, быть простой и дешёвой в изготовлении,обладать высокой надёжностью.
Для микросхем серии K224 используется используется мателло-стекляный корпус типа «Трап», так он имеет необходимое количество выводов и удовлетворяет всем необходимым требованиям.Данный корпус имеет прямоугольную форму. Все 9 выводов расположены в один ряд по одной стороне.
Некоторые параметры корпуса представлены ниже:
масса - 3.0 г;
мощность рассеивания при Т=20°С - 2 Вт
метод герметизации корпуса - аргонодуговой.
3. РАСЧЕТНЫЙ РАЗДЕЛ
3.1 Методика расчета пассивных элементов
3.1.1 Методика расчета тонкопленочных резисторов
Конструктивный расчет тонкопленочных резисторов сводится к определению формы, геометрических размеров и минимальной площади, занимаемой резисторами на подложке.
Определяем оптимальное значение сопротивления квадрата резистивной пленки:
Для реализации пленочных резисторов выбираем резистивный материал с удельным сопротивлением, близким к расчетному.
Для резисторов R1..R3,R5..R9 (rs.опт= 14.8 кОм/ð) наиболее целесообразно использовать резистивный материал кермет K50-C ЕТО.021.013 ТУ (rs=10 кОм/ð, P0=2 Вт/см2, ТКR = -5 × 10-4 ).
Для резистора R4 (rs опт = 150 Ом/ð) – нихром Х20Н80 ГОСТ 2238-58 (rs = 50 Ом/ð, P0=2 Вт/см2, ТКR = -2.25 × 10-4)
Проводим проверку правильности выбранного материала с точки зрения точности изготовления резисторов.
Точность изготовления резистора зависит от погрешности Kф (gКф), от темпрературной погрешности (gRt°), погрешности воспроизведения удельного сопротивления резистивной пленки (grs), от погрешности старения (gст) и от погрешности сопротивления на переходных контактах (gRпк):
gR = gКф + grs + gRt°+ gRст + gRпк
Погрешность Кф определяет точность геометрических размеров резистора:
gКф = gR - grs - gRt°- gRст - gRпк
Погрешность Кф зависит от погрешности геометрических размеров:
Погрешность воспроизведения удельного сопротивления зависит от условий нанесения пленки. В условиях стандартной технологии и серийного производства, grs= 5%.
Температурная погрешность зависит от ТКR:
gRt°=aR (Tmax - 20°C)
Погрешность старения зависит от материала пленки, защиты и условий эксплуатации:
gRст= 3%
Погрешность переходных контактов зависит от геометрических размеров контактных площадок и площади перекрытия их и резистивной пленки.
gRпк = 1%
Погрешность Кф для первого материала (кермет):
gRt°=-5 × 10-4(55- 20) = -1.75%
gКф = 30 - 5 + 1.75 -3 -1 = 22.75%
Погрешность Кф для второго материала (нихром):
gRt°=-2.25 × 10-4(55- 20) = -0.79%
gКф = 25 - 5 + 0.79 -3 -1 = 16.79%
Определяем геометрические размеры резисторов по значению коэффициента формы.
Так как коэффициент формы лежит в пределах от 1 до 10, то наиболее оптимальной будет прямоугольная форма резистора.
bрассч³max íbточн., bmin, bрý
Для масочного способа получения конфигурации bmin = 200мкм.
bрассч= 200 мкм
bтоп - ближайшее кратное шагу координатной сетки. При масштабе 20:1 шаг координатной сетки равен 50 мкм.
bтоп = 200 мкм
lрассч = bрассч×Кф= 200 × 2.2 = 440 мкм
lполн = lтоп + 2e
e=20 мкм
lтоп =450 мкм
lполн = 450 + 40 = 490
Определяем площадь, которую будет занимать резистор на подложке.
S = b×lполн = 200 × 490 = 98000 мкм
Результаты расчета резисторов при помощи программы представлены в таблице 3.
Таблица 3
Результаты расчета тонкопленочных резисторов
| R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 | R7 | R8 | R9 | |
| Длина l, мкм | 490 | 490 | 200 | 640 | 490 | 200 | 490 | 200 | 200 |
| Ширина b, мкм | 200 | 200 | 200 | 200 | 200 | 200 | 200 | 200 | 200 |
| Площадь S,мкм2 | 98000 | 98000 | 48000 | 128000 | 98000 | 48000 | 98000 | 48000 | 48000 |
3.1.2 Методика расчета тонкопленочных конденсаторов
Расчет сводится к опредению площади перекрытия обкладок.
Минимальная толщина диэлектрического слоя ограничена требованием получения сплошной пленки без сквозных отверстий и с заданной электрической прочностью. Минимальная толщина диэлектрика определяется по формуле:
dmin = KзUраб/Eпр = 3 × 12/3 × 106 = 0.12 мкм
Kз- коэффициент запаса электрической прочности. Для пленочных конденсаторов Kз=3;
Uраб - рабочее напряжение;
Eпр- электрическая прочность материала диэлектрика.
Определяем удельную емкость конденсатора, исходя из условия электрической прочности:
C0V = 0.0885e/d = 0.0885 × 5.2/0.12 × 10-4= 383 Пф/мм2
Оцениваем относительную температурную погрешность:
gCt = aC (Tmax - 20°C) = 1.5 × 10-4 (55 - 20) = 0.52%
aC - ТКС материала диэлектрика;
Tmax - максимальная рабочая температура микросхемы.
Суммарная относительная погрешность емкости конденсатора определяется по формуле:
gC= gС0 + gSдоп+ gCt + gCст
Относительная погрешность удельной емкости зависит от материала и погрешности толщины диэлектрика и составляет 5%:
gС0= 5%
Относительная погрешность, обусловленная старением пленок конденсатора зависит от материала и метода защиты и обычно не превышает 3%:
gCст = 3%
Допустимая погрешность активной площади пленочного конденсатора зависит от точности геометрических размеров, формы и площади верхних обкладок и определяется по формуле:
gSдоп = gС - gC0 - gCt - gCст
gSдоп ³gS