Автор: Пользователь скрыл имя, 29 Ноября 2011 в 14:09, курсовая работа
Курсовой проект ставит своей целью разработку тонкоплёночной гибридной схемы. Разработанная гибридная схема позволит уменьшить массу и габариты разрабатываемого устройства, в котором будет применена эта схема.
Введение 3
1 Задание на курсовую работу 4
2 Анализ технического задания 5
3 Выбор навесных компонентов 6
4 Расчёт геометрических размеров элементов 7
4.1 Конструктивный расчёт тонкоплёночных резисторов 7
4.2 Конструктивный расчёт тонкоплёночных конденсаторов 11
4.3 Конструирование тонкоплёночных контактов 14
4.4 Конструктивный расчёт межсоединений 16
5 Разработка конструкции микросхемы 17
6 Выбор материала подложки 18
7 Расчёт теплового режима 19
8 Расчёт надёжности 21
Заключение 22
Список литературы
Рассчитаем
коэффициент формы для
KФ1 = 15000/3000 = 5
KФ2 = 1000/3000 = 0,33
KФ3 = 5000/3000 = 1,66
KФ4 = 2000/3000 = 0,66
KФ5
= 1000/3000 = 0,33
Результаты
расчетов КФ приведены в таблице
2 .
4.1.1.5
Расчет резисторов R1, R3
КФ1 = 5
КФ3 = 1,66
Для
резисторов, имеющих 1< КФ< 10 расчетное
значение ширины резистора определяется
из условия:
| bрасч > max{bтехн; bточн; bр}, | ( 6 ) |
где bтехн - минимальная ширина резистора, определяемая возможностями выбранного технологического процесса (bтехн = 0,1 мм для метода фотолитографии);
bточн - ширина резистора, определяемая
точностью изготовления
| bточн , | ( 7 ) |
где
Δb, Δl – погрешности изготовления ширины
и длины резистора, зависящие от выбранного
метода изготовления; Δb = Δl = 0,01мм для метода
фотолитографии.
bточн1 = 0,098 мм
bр
- минимальная ширина при которой обеспечивается
заданная мощность:
| bр | ( 8 ) |
bр1 мм
bрасч1 > max{0,1, 0,098, 0,21}
Принимаем bрасч1 = 0,25 мм
Расчетную
длину резистора определяем по формуле:
| lрасч = bКФ | ( 9 ) |
lрасч1 = 0,25·5 = 1,25 мм.
С учетом округления до шага координатной сетки lрасч1 = 1,25 мм.
Определим
полную длину резистора с учетом
перекрытия контактных площадок:
| lполн = lрасч + 2е, | ( 10 ) |
где е = 0,1 мм - размер перекрытия резистора и контактных площадок
lполн1 = 1,25 + 0,2 = 1,45
Определим
площадь, занимаемую резистором
| S = lполн · b | ( 11 ) |
S1
= 1,45 · 0,25 = 0,36 мм2
Резистор
R3 рассчитывается аналогично. Результаты
расчетов сведены в таблице 2.
4.1.1.6
Расчет резисторов R2, R4, R5
КФ2,5 = 0,33
КФ4 = 0,66
Для резисторов имеющих 0,1 < КФ< 1 сначала определяют длину, а затем ширину резистора.
Расчетное
значение длины резистора lрасч
выбирают из условия:
| lрасч > max{lтехн; lточн; lр}, | ( 12 ) |
где lтехн - минимальная длина резистора, определяемая разрешающей способностью выбранного технологического метода формирования конфигурации (lтехн - 0,1 мм для метода фотолитографии);
lточн - минимальная длина резистора,
при которой обеспечивавши заданная мощность.
| lточн , | ( 13 ) |
где Δb = Δl = 0,01мм
lточн2,5 = 0,1 мм
lр
- минимальная длина резистора, при которой
рассевается заданная мощность:
| lр | ( 14 ) |
lр2,5 мм.
lрасч2,5 > max{0,1; 0,1; 1}
Принимаем l2,5 = 1 мм
Расчетную
ширину резистора определяем по формуле:
| bрасч = l/KФ | ( 15 ) |
bрасч2,5 = 1/0,33 = 3,03 мм.
За ширину принимаем bрасч2,5 = 3 мм. Полная длина резистора lполн2,5 = 1,2 мм. Определим площадь резистора по формуле (14).
S2,5 = 1,2·3 = 3,6 мм2
Резистор R4 рассчитывается аналогично. Результаты расчетов сведены в таблице 2 [1,3].
Таблица
2 - Параметры резисторов
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4.2 Конструктивный расчет
тонкопленочных конденсаторов
4.2.1
Расчет конденсаторов С1 и С2
Расчет
пленочного конденсатора начинают с
выбора материала диэлектрика по
рабочему напряжению. Для Up=12,6
B выбираем пятиокись тантала, материал
для напыления обкладок - алюминий А99.
Диэлектрическая проницаемость ε = 23 при
частоте f = 1 кГц , Епр=2·106 В/см,
ТКЕ = 4·10-4 1/°С, γсст
= 5[2].
| , | ( 16 ) |
где kЗ - коэффициент запаса электрической прочности (kЗ = 2-3);
UР - рабочее напряжение;
Eпр - электрическая прочность материала
диэлектрика.
Толщина диэлектрика должна находиться в пределах 0,1 - 1 мкм. Толщину диэлектрика берем равной 0,2 мкм.
Определим
удельную емкость конденсатора (пФ/см2)
| , | ( 17 ) |
где ε - диэлектрическая проницаемость;
d- толщина диэлектрика, см.
Определим
относительную температурную
| ( 18 ) |
где αс - температурный коэффициент емкости материала диэлектрика
γст = 4·10-4(40 – 20) ·100% = 0,8%
Определим
допустимую погрешность активной площади
конденсатора
| γsдоп = γc – γc0 - γcт - γсст, | ( 19 ) |
где γс = 20% полная относительная погрешность изготовления;
γс0 = 5% относительная погрешность удельной емкости;
γст = 0,8% относительная температурная погрешность;
γсст = 5% относительная погрешность, обусловленная старением материала.
γsдоп = 20 - 5 – 0,8 - 5 = 9,2%
γs > 0, значит изготовление конденсатора из этого материала возможно.
Определим
удельную емкость конденсатора с
учетом точности его изготовления:
| . | ( 20 ) |
Для
обкладок квадратной формы Kф
= 1.
| , | ( 21 ) |
где ∆L = 0.01 для метода фотолитографии.
С0 точн1 = 1200
Выбираем
минимальное значение удельной емкости
конденсатора, учитывая электрическую
прочность и точность изготовления.
| С0 < min(С0v; С0точн) | ( 22 ) |
С0<min(1017,7; 25392)
Выбираем С0 = 1017,7 пФ/мм2.
Определим
коэффициент, учитывающий краевой эффект:
| = | ( 23 ) |
Так как С/С0 = 1,18, то K = 1,3 - 0.06·1,18 = 1,2292.
Определим
площадь верхней обкладки конденсатора:
| ( 24 ) |
Находим
размеры верхней обкладки. Поскольку Kф
= 1, то:
| LВ = ВВ = | ( 25 ) |