Розробка конструкції гібридної мікросхеми
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
тонких плівок на підкладку:
термічне (вакуумне) напилювання;
іонно-плазмове напилювання;
електрохімічний осад.
У даному випадку доцільно було б використати іонно-плазмовий метод, який полягає в тому, що іонізовані молекули інертного газу під впливом зовнішнього електричного поля бомбардують мішень (матеріал для напилювання). Цим самим вибивають молекули матеріалу, які осаджуються на поверхні підкладки.
Даний метод має цілий ряд переваг. Наприклад, він набагато економічні ший з точки зору затрат енергії, в термічному методі мішень потрібно нагрівати до високої температури, що також забирає і час. По друге процес напилювання легше контролювати, змінюючи лише електричне поле між мішенню і підкладкою. В термічному ж напилювання процес випарювання й осадження можна контролювати лише змінюючи температуру (яка змінюється впродовж деякого відрізку часу).
Вибір матеріалів і компонентів
Параметри тонкоплівкових резисторів визначаються властивостями використовуваних резистивних матеріалів, товщиною резистивної плівки та умовами її формування. Так як проектована мікросхема містить у собі низькоомні та високоомні резистори, то для її реалізації поділимо резистори на дві групи так, щоб першої групи було менше другої групи. Для кожної групи резисторів окремо обираємо матеріал.
До першої групи:
До другої групи:
Отже матеріал, для напилювання резисторів, вибираємо користуючись нашими розрахунками, з таблиць вказаних у методичних вказівках до даної курсової роботи [3], так, щоб матеріал резистивної плівки з питомим опором був найближчий до обчисленого При цьому необхідно, щоб температурний коефіцієнт опору (ТКО) матеріалу був мінімальний, а питома потужність розсіювання - максимальною.
Для першої групи матеріал для напилювання:
резистивної плівки: сплав РС-3001 (ЕТО 021.019 ТУ);
контактних площадок: золото із підшаром хрому (ніхрому).
Для першої групи матеріал для напилювання:
резистивної плівки: кермет К-50С (ЕТО 021.013 ТУ);
контактних площадок: золото із підшаром хрому (ніхрому).
Матеріал для створення доріжок та контактних площадок обираємо золото 3л999.9, воно надасть необхідну провідність, корозійну стійкість, можливість пайки та зварювання.
Матеріал для підкладки вибираємо сітал СТ50-1 тому, що він має добру оброблюваність і здатний витримувати різкі перепади температур, високий електричний опір.
Параметри обраних матеріалів для тонко плівкових резисторів:
сплав РС-3001:
кермет К-50С:
Перевіримо правильність вибору матеріалу з погляду точності виготовлення резисторів.
Повна відносна похибка виготовлення плівкового резистора складається із суми похибок:
,
де - похибка відповідно коефіцієнта форми і відтворення розміру резистивної плівки;
- температурна похибка;
- похибка перехідних опорів контактів;
- похибка, обумовлена старінням плівки;
Похибка задана у вихідних даних та дорівнює .
Похибка коефіцієнта форми залежить від похибок геометричних розмірів резистора:
.
Похибка відтворення питомого поверхневого опору залежить від умов напилювання і матеріалу резистивної плівки. В умовах серійного виробництва її значення не перевищує 5%.
Температурна похибка залежить від ТКО матеріалу плівки:
Похибка обумовлена старінням плівки за рахунок повільної зміни структури плівки з часом і її окислювання. Вона залежить від матеріалу плівки й ефективності захисту, а також від умов збереження й експлуатації:
,
де - час,
- коефіцієнт старіння плівкового резистора, що визначає тимчасову нестабільність його опору.
.
Похибка перехідних опорів контактів визначається технологічними умовами напилювання плівок, питомим опором резистивної плівки і геометричними розмірами контактного переходу: довжиною перекриття і шириною резистора. Розмір .
Допустима похибка коефіцієнта форми:
Розраховане значення невідємне, а значить виготовити резистор необхідної точності з обраного матеріалу можливо.
Розрахунок і обґрунтування конструкцій плівкових елементів
Визначимо коефіцієнт форми для резисторів першої і другої групи і тип резистора (в залежності від ): для - резистор прямокутної форми типу „смужка”, у якого ; для - резистор прямокутної форми типу „смужка”, у якого ; для - резистор складної форми, складовий або меандр.
- резистор типу „смужка"
- резистор типу „смужка"
- резистор типу „смужка"
- резистор типу „смужка"
Для резисторів визначаємо мінімальну ширину резистора використовуючи умову: ,
де - мінімальне значення ширини резистора, обумовлене технологічними можливостями виготовлення;
- мінімальне значення ширини резистора, що забезпечує задану точність виготовлення;
- мінімальне значення ширини резистора, що забезпечує задану потужність розсіювання.
знаходимо за формулою:
,
де і - похибки ширини і довжини, що залежать від методу виготовлення. У даному випадку ; - коефіцієнт форми; - допустима похибка .
Мінімальне значення ширини резистора розраховуємо за формулою:
,
За ширину резистора приймається значення .
Визначаємо розрахункову довжину резистора за формулою: .
Розрахуємо площу, що займається резистором на підкладці: