Микросборка фильтра верхних частот (стр. 1 из 5)
Кафедра КПРА
Курсовая работа по курсу: “Технологические процессы микроэлектроники”
На тему: ”Фильтр верхних частот”
Рязань 2008
Содержание:
Исходные данные
Введение
Анализ технического задания
Разработка топологии
Резисторы
Резисторы типа “квадрат”
Конденсаторы
Расчет площади платы
Заключение
Список литературы
Исходные данные
Фильтр верхних частот. Схема электрическая принципиальная №52
Номиналы
R1 – Резистор 10.0 kОМ 1шт; C1, C2 – Конденсатор 10000 пФ 2шт
R2, R3, R6, R7 – Резистор 12.0 kОМ 4шт; С3, С4 – Конденсатор 2.2 мкФ 2шт
R4 – Резистор 3.6 kОМ 1шт;
R5 – Резистор 1.2 kОМ 1шт;
R8 – Резистор 0.2 kОМ 1шт; V1…V4 – Транзистор КТ324В 4шт (СБО.336.031 ТУ)
Плату следует изготовить методом фотолитографии.
Эксплуатационные требования: Тр = -450 +400С, tэ = 4000 ч.
Постоянной тенденцией в радиоэлектронике является уменьшение габаритов и масс аппаратуры, повышение ее надежности. До появления интегральных микросхем этот процесс протекал в направлении миниатюризации отдельных элементов. Следующим шагом в миниатюризации было создание техники интегральных микросхем. Этот этап принципиально отличался от предыдущих тем, что в нем аппаратура собирается не из отдельных элементов или модулей, а из функциональных схем, образованных в едином технологическом процессе производства. Основными разновидностями технологии микросхем являются: пленочная, полупроводниковая и смешанная.
В пленочной технологии интегральная микросхема образуется нанесением на диэлектрическую подложку в определенной последовательности пленок из соответствующих материалов. Изготовленные таким образом микросхемы называются пленочными интегральными микросхемами (ПИМС). Разновидностью ПИМС являются гибридные интегральные микросхемы (ГИМС), у которых часть элементов, имеющих самостоятельное конструктивное оформление, вносится в виде навесных деталей.
Чрезвычайным важными характеристиками микросхем является степень интеграции и плотность упаковки. Степень интеграции представляет показатель сложности микросхемы и характеризуется числом содержащихся в ней элементов и компонентов. Плотностью упаковки называется отношение числа элементов и компонентов микросхемы к ее объему.
Анализ технического задания
В данном курсовом проекте нужно разработать микросборку фотолитографическим способом.
Фотолитографический технологический процесс основан на термовакуумном, ионно-плазменном, катодном, магнетронном напылении нескольких сплошных слоёв из различных материалов с последующим получением конфигурации каждого слоя методом фотолитографии.
Достоинства: высокая точность изготовления и плотность размещения элементов на подложке.
Недостатки: метод фотолитографии нельзя применять для создания многослойных конструкций тонкоплёночных интегральных микросхем, т.к. каждый раз при получении рисунка очередного слоя требуется обработка подложки травильным раствором, что негативно сказывается на других слоях с возможным изменением их электрофизических свойств. После очередной фотохимической обработки требуется тщательная очистка подложки от реактивов, для обеспечения необходимой адгезии последующих осаждаемых слоёв; таким методом можно выполнить рисунок не более чем двух слоёв различной конфигурации т.е. невозможно изготовить тонкоплёночный конденсатор (кроме танталового) и осуществить пересечение проводников.
Типовая последовательность формирования плёночных элементов при фотолитографическом методе (порядок вакуумного осаждения):
вариант 1
1. осаждение резистивной плёнки;
2. осаждения проводящей плёнки на резистивную;
3. фотолитография и травление проводящего слоя;
4. фотолитография и травление резистивного слоя;
5. нанесение плёнки межслойной изоляции;
6. осаждение проводящей плёнки;
7. фотолитография и травление проводящего слоя;
8. осаждение защитного слоя.
вариант 2
1. нанесение маскирующего слоя;
2. фотолитография конфигурации резисторов;
3. напыление материала резистивной плёнки;
4. удаление маскирующего слоя;
5. напыление проводящей плёнки;
6. фотолитография проводящего слоя;
7. нанесение материала защитного слоя.
При изготовление гибридных микросхем прибегают, как правило, к корпусной защите. При выборе вида и типа корпуса необходимо руководствоваться требованиями, предъявляемыми к условиям эксплуатации гибридных интегральных микросхем, габаритным параметрам с учётом степени интеграции, сложности схемы и др. Также необходимо учитывать, что технология пайки или сварки штырьковых выводов менее трудоёмка и более отработана.
В зависимости от условий хранения и эксплуатации к корпусам микросхем предъявляются различные требования: достаточная механическая прочность, позволяющая выдерживать нагрузки при сборке и эксплуатации; минимальные габариты, для обеспечения компактности сборки; конструкция корпуса должна позволять легко и надёжно выполнять электрические соединения внутри корпуса; обеспечивать минимальные паразитные параметры, надёжную изоляцию элементов, герметичность, минимальное тепловое сопротивление между микросхемой и окружающей средой; защищать микросхему от воздействий электромагнитного поля, света; иметь минимальную стоимость.
Все корпуса можно подразделить на следующие виды: металлостеклянные, металлокерамические, металлополимерные, пластмассовые, стеклокерамические и др.
Наиболее надёжным методом герметизации для данного использования или хранения микросхем является корпусная вакуум-плотная герметизация. В зависимости от материала, который применяется для изготовления корпусов и герметизации их внешних выводов, вакуум-плотные корпуса подразделяются на стеклянные, керамические, металлостеклянные, металлокерамические. Основными деталями вакуум-плотных корпусов являются: собственно корпус, крышка, изолятор, выводы. На рис. 3.1 показана конструкция металлостеклянного корпуса: 1-крышка, 2- основание корпуса, 3- вывод, 4- стеклянная бусинка, 5- полупроводниковый кристалл.
рис. 3.1
Металлостеклянные корпуса обладают минимальным тепловым сопротивлением между микросхемой и окружающей средой. Выбор материала для металлостеклянных корпусов, определяет качественный спай между материалами выводов и стеклянных изоляторов выводов от корпусов.
Для герметизации и изоляции внешних выводов применяются в основном твёрдые стёкла с коэффициентом теплового расширения α=(45…55)*10-7, 1/0С Чаще всего в качестве материалов корпуса используют ковар (α=47*10-7, 1/0С, Fe - 54%, Ni – 29%, Co – 17%, обладает хорошей теплопроводностью) и молибден (α=55*10-7, 1/0С). Эти материалы образуют хороший спай с твёрдыми стёклами.
рис. 3.2
Конструкции металлостеклянных корпусов делятся на:
· металлостеклянный квадратный корпус (рис. 3.2а) состоит из металлического основания 1 с впаянными изолированными выводами 4, металлической крышкой 2 и изолятора 3. Выводы с основанием герметизируют металлостеклянным спаем. При окончательном монтаже общую герметизацию корпуса проводят электронно-лучевой сваркой. Допустимая рассеиваемая мощность 750 мВт;
· металлостеклянный круглый корпус (рис 3.2б). Основные достоинства: высокая механическая прочность и надёжность. Недостатки: малая плотность упаковки. Состоит из металлического фланца 1, крышки 2, изолятора 3, выводов 4. Фланец имеет ключ, расположенный против вывода. Выводы с основанием герметизируют металлостеклянным спаем. При окончательном монтаже общую герметизацию проводят конденсаторной сваркой (разновидность контактной сварки). Допустимая рассеиваемая мощность 60мВт.
Сварка может осуществляться в вакууме или в среде инертного газа под давлением несколько превышающим атмосферное.
Металлостеклянные корпуса обеспечивают длительную работу в условиях повышенной относительной влажности (до 98%) и в диапазоне температур -60…+1250С, поэтому они наиболее рекомендованы для герметизации гибридных микросхем.
Подложка гибридных интегральных микросхем является диэлектрическим и механическим основанием для расположения плёночных элементов и компонентов, а также служит для теплоотвода. Материал подложки должен обладать :
· высоким удельным электрическим сопротивлением, никой диэлектрической проницаемостью;
· высокой механической прочностью в малых толщинах;
· высоким коэффициентом теплопроводности для эффективной передачи теплоты от тепловыделяющих элементов и компонентов корпусу;
· высокой физической и химической стойкостью к воздействию высокой температуры;
· стойкостью к воздействию химических реактивов;
· способность к хорошей механической обработке.
Для изготовления подложек в основном используют: стекло, керамику, ситалл. Стекло и ситалл легко режется алмазным резцом. Резка керамических подложек на производстве не желательна, поэтому их сразу изготавливают нужных размеров.
Наиболее перспективными для гибридных больших интегральных схем и микросборок являются металлические подложки, поверхность которых покрывается относительно тонким (40 – 60 мкм) слоем диэлектрика. Для этой цели используют алюминиевые платины с анодированной поверхностью, стальные пластины, покрытые стеклом или полиамидным лаком.