b_точн — ширина резистора, определяемая точностью изготовления:

       b_точн>(Dl+Db/K_ф)/g_Кфдоп                                                    (2.17)

b_точн=(0,01+0,01/2)/0,0179=0,84 мм;

b_P — минимальная ширина  резистора, при которой обеспечивается заданная мощность:

                                                                   (2.18)

     

     За  ширину b принимают ближайшее к b_расч большее значение, кратное шагу координатной сетки, принятому для чертежа топологии с учетом масштаба. С учетом округления принимаем b=2,8 мм.

     Расчетная длина резистора:

     l_расч=b×K_ф                                                              (2.19)

     l_расч=2,8×2=5,6 мм

     За  длину l резистора принимают ближайшее к l_расч значение, кратное шагу координатной сетки, принятому для чертежа топологии.

     l=5,6 мм

     По  формуле (2.10) полная длина резистора:

     l_полн=5,6+2×0,2=6,67 мм

     Площадь, занимаемая резистором на подложке определяется по формуле (2.12):

     S=2,8×6,6=18,68 мм²

     Проверка  по формулам (2.13 – 2.15):

1. P’₀=78/18,68=4,7 мВт/мм²<20 мВт/мм²
2. g’_Kф=(0,01/6,67+0,01/2,8)=0,005<0,0179
3. g’_R=5+0,5+0,21+3=8,71%<10%

     Далее расчет резистора R4 аналогичен приведенному выше. Данные по расчету резисторов сведены в таблицу 3. 

Таблица 3 – Данные по расчёту резисторов R1, R4

 
 

2.3 ВЫБОР НАВЕСНЫХ КОМПОНЕНТОВ

     В качестве компонентов ГИС применяются  диоды и диодные матрицы, транзисторы  и транзисторные матрицы, полупроводниковые  ИМС, конденсаторы, индуктивности, дроссели, трансформаторы. Компоненты могут иметь жесткие, гибкие выводы и не иметь выводов, но иметь площадки под разварку проволокой при помощи ультразвкука. Способ монтажа компонентов на плату должен обеспечить фиксацию положения компонентов и выводов, сохранение его целостности, параметров и свойств, а также отвод теплоты, сохранение целостности ГИС при термоциклировании, стойкость к вибрациям и ударам. В соответствии с исходными данными используем транзисторы SB1-02, SB1-04 КПИМ.000001.001 ТУ ГК (рис. 3). Размеры кристалла приведены в таблице 5.

Рисунок 3 - Транзистор SB-07 
 

Таблица 5 – Размеры кристалла транзистора.

 

       Способ  установки показан в приложении А.

       Основные  параметры транзистора SB1-02, SB1-0,4:

- максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе ;

- максимальное напряжение коллектор – эмиттер ;

- максимальный ток коллектора ;

- статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером ;

       3 РАЗРАБОТКА ТОПОЛОГИИ  МИКРОСХЕМЫ

3.1 ОБЩИЕ  СВЕДЕНИЯ

 

       Исходными данными для разработки топологического  чертежа являются:

• схема электрическая принципиальная;
• конструктивные размеры пленочных элементов;
• габаритные размеры и расположение выводов навесных компонентов;
• требования по расположению выводов для микросхем данного класса;
• конструктивные и технологические ограничения при проектировании тонкопленочных ГИС [1].

3.2 ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ

3.2.1 ВЫБОР МАТЕРИАЛА ПОДЛОЖКИ

 

     Подложки  ГИС являются диэлектрическим и  механическим основаниями для расположения пленочных и навесных компонентов и служат для теплоотвода.

     Для тонкопленочных гибридных маломощных интегральных схем (как в нашем случае) рекомендуется использовать ситалл. Он хорошо обрабатывается, выдерживает резкие перепады температуры, обладает высоким электрическим сопротивлением, газонепроницаем, по сравнению со стеклами имеет большую теплопроводность и механическую прочность.

     По  таблице 3.1 [1] выбираем ситалл СТ50-1 со следующими параметрами:

•   класс чистоты обработки поверхности 13 – 14;
•   температурный коэффициент линейного расширения при ;
• коэффициент теплопроводности ;
• диэлектрическая проницаемость при и .

       3.2.2 ВЫБОР МАТЕРИАЛА  ПРОВОДНИКОВ И КОНТАКТНЫХ ПЛОЩАДОК

 

       Он  должен иметь малое удельное сопротивление, хорошую адгезию к подложке, высокую коррозионную стойкость.

       При использовании в качестве резистивного слоя кермет К–50С рекомендуется  использовать золото с подслоем нихрома. Подслой обеспечивает высокую адгезию, а золото – нужную проводимость, высокую коррозионную стойкость, возможность пайки и сварки. Но в нашем случае более экономично будет использование многокомпонентную систему алюминий А97 (ГОСТ 11069–64); подслой – нихром (ГОСТ 2238–58). 

       3.2.3 ВЫБОР МАТЕРИАЛА, ПРИМЕНЯЕМОГО  ДЛЯ ЗАЩИТЫ ГИС 

       При задании конфигурации элементов фотолитографией удобно в качестве материала для защиты пленочных элементов применять негативные фоторезисты. Это позволит упростить технологический процесс и уменьшить номенклатуру используемых материалов.

       Из  таблицы 3.7 [1] выбираем негативный фоторезист ФН-108 ХАО.028.077 ТУ. 

       3.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНОГО  РАЗМЕРА ПЛАТЫ 

     Из  технологических соображений элементы микросхемы располагаем на некотором  расстоянии от ее края. [1]

     Ориентировочная площадь подложки:

S=K(S_SR+ S_SC+ S_SK+ S_Sнк),                                      (3.1)

где К – коэффициент запаса по площади, определяемый количеством элементов в схеме, их типом и сложностью связей между ними (для ориентировочных расчетов К=2 – 3);

      S_SR, S_SC, S_{SK –} площади, занимаемые всеми резисторами, конденсаторами, контактными площадками соответственно;

      S_Sнк – суммарная площадь навесных компонентов, которые не могут быть расположены над пленочными элементами и занимают площадь на плате.

     S_SR=2×18,68+3,24+2,45=43,05 мм²,

     S_SK=14×0,2×0,2=0,56 мм²,

     S_Sнк=2×1×1,3=2,6 мм².

     По  формуле (3.1):

     S=3×(43,05+0,56+2,6)= 138,63 мм².

     Выбираем  типоразмер платы №9 10 16 мм, площадь платы – 160 мм² [1]. 

     3.4 ВЫБОР КОРПУСА 

     Основным  способом защиты ИМС от воздействия  дестабилизирующих факторов (температуры, влажности, солнечной радиации, пыли, агрессивных химических и биологических сред, механических воздействий) является герметизация. Ее осуществляют с помощью специально разработанных конструкций — корпусов, в которых размещают ИМС, либо  нанесением защитных материалов непосредственно на поверхность ИМС.

     Корпусы ИМС классифицируют по форме и  расположению выводов и делят  на пять типов в соответствии с (ГОСТ 17467–88). Стандартом регламентируются габаритные размеры корпусов, количество выводов, расстояние между ними, диаметр (ширина) и длина выводов и т.д.

     В зависимости от применяемых материалов корпусы ИМС подразделяют на стеклянные, керамические, пластмассовые, металлостеклянные, металлокерамические, металлополимерные, стеклокерамические и др. Конструктивно-технологические характеристики наиболее широко применяемых для герметизации гибридных ИМС корпусов приведены в [1].

     Выбор типа корпуса для ИМС и конструктивно-технологического варианта его исполнения определяется условиями работы аппаратуры, для которой данная ИМС предназначена, и требованиями по сборке, установке и монтажу ИМС на печатных платах.

     Выбранный корпус – металлостеклянный 1206 (153.15-1). Корпусы в них состоят из металлического дна и металлической крышки, а также стеклянных и керамических деталей, в которые впаяны либо впрессованы металлические выводы круглого или прямоугольного сечения. Металлическое дно также спаяно или спрессовано со стеклом. Такие корпусы герметизируют созданием вакуумплотного соединения крышки с вваренным в диэлектрик фланцем путем сварки или  пайки. Монтажная площадка, контактные площадки и выводы подобных корпусов имеют золотое покрытие толщиной 2–5 мкм для обеспечения процессов эвтектической пайки, разварки выводов и улучшения паяемости при сборке. При отсутствии золочения монтажной площадки для монтажа ИМС в корпус применяют не эвтектическую пайку, а используют клей холодного отверждения.