Конструирование ГИМС
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
тивных слоев ГИС существенно упрощается.
1.2.3 Описание методики расчета резистора
Конструктивный расчет тонкопленочных резисторов заключается в определении формы, геометрических размеров и минимальной площади, занимаемой резисторами на подложке. При этом необходимо, чтобы резисторы обеспечивали рассеивание заданной мощности при удовлетворении требуемой точности ?R в условиях существующих технологических возможностей.
Порядок расчета резистора прямоугольной формы
Рассчитаем коэффициент формы Кф по формуле (1.1)
Кф = (1.1)
где R номинальное значение сопротивления, Ом;
?S поверхностное сопротивление материала, Ом/?.
Рассчитаем минимальную ширину резистора bр, мм, при которой обеспечивается заданная мощность по формуле (1.2)
bр = (1.2)
где Р мощность, Вт;
Р0 предельное значение удельной мощности рассеяния, Вт/см2.
Рассчитаем температурную погрешность ?Rt,%, по формуле (1.3)
?Rt = ?R*(tmax - 20C)*100% (1.3)
где ?R температурный коэффициент сопротивления, 1/С;
tmax температурный диапазон, С.
Рассчитаем относительную погрешность коэффициента формы ?Кфmax,%, по формуле (1.4)
?Кфmax = ?R - ??s - ?Rt - ?Rk - ?Rст (1.4)
где ?R - относительная погрешность сопротивления, %;
??s - относительная погрешность формирования поверхностного сопротивления ,%;
?Rt - температурная погрешность, %;
?Rk - погрешность сопротивления контактной области, %;
?Rст - относительная погрешность сопротивления, %.
Рассчитаем минимальную ширину резистора bточн, мм, обусловленную точностью воспроизведения, по формуле (1.5)
bточн = (1.5)
где ?l,?b абсолютная погрешность формирования геометрических размеров, мм;
Выбираем ширину резистора не меньше самого большого из трех значений bтехн, bP, bточн по формуле (1.6)
b > = max (bтехн; bP; bточн) (1.6)
где bтехн разрешающая способность метода формирования пленки, мм.
Рассчитаем рабочую длину резистора l, мм, по формуле (1.7)
l = b*КФ (1.7)
Рассчитаем полную длину резистивной пленки l0, мм, по формуле (1.8)
l0 = l + 2*l1 (1.8)
где l1 - величина перекрытия резистивной и проводящей пленок, мм.
Площадь S, мм, занимаемая резистором рассчитывается по формуле (1.9)
S = b*l0 (1.9)
1.3 Расчет топологических размеров элементов
1.3.1 Расчет топологических размеров резисторов
В результате проведения расчетов у меня получилось 13 резисторов прямоугольной формы, эскиз которого приведён на рисунке 1.1 а. Результаты расчёта резисторов приведены в таблице 1.4.
Таблица 1.4 Результаты расчета резисторов.
Наименование
элементаКФbP
мм
?Rt
%?Кфmax
%bтех
ммbточн
ммb
мм
l
ммl0
ммS
мм2R110,72.18,40,20,480,80,81,30,91R22.50,452.18.40,20,330,451,131,730,78R35.10.312.18.40,20,290,351,82,40,84R430,52.18.40,20,320,51,52,11,05R57.30,372.18.40,20,270,42,93,51,4R6110,342.18.40,20,50,55,56,13,05R76.50,392.18.40,20,270,42,63,21,28R810,72.18,40,20,480,80,81,30,91R95.10.312.18.40,20,290,351,82,40,84R1030,52.18.40,20,320,51,52,11,05R116.50,392.18.40,20,270,42,63,21,28R127.30,372.18.40,20,270,42,93,51,4R132.50,452.18.40,20,330,451,131,730,78
1.4 Выбор размера платы и разработка топологии платы
При разработке топологии ГИС, согласно приложению Б, за основу принимается принципиальная электрическая схема, преобразованная с учетом конструктивных особенностей плёночных и навесных элементов, а также межсоединений.
В ГИС пересечения проводников осуществляются двумя способами: через диэлектрик и под проволочными выводами активных элементов. В первом случае два проводника, в месте их пересечения, разделяются слоем диэлектрика, но за счёт этого появляются значительные паразитные ёмкости, поэтому чаще пользуются вторым методом, когда проводники проходят под выводами навесных элементов.
На топологическом чертеже плату изображают со всеми нанесёнными на нее слоями, с указанием позиционных изображений элементов в соответствии с принципиальной электрической схемой. Каждый слой обозначают соответствующей штриховкой. Контактные площадки нумеруются, начиная с левого нижнего угла чертежа.
При конструировании ГИС необходимо выполнять общие правила и ограничения:
- навесные компоненты рекомендуется по возможности располагать рядами, параллельными сторонам платы;
- не допускается установка навесных компонентов на плёночные конденсаторы, плёночные индуктивности и пересечения плёночных проводников;
- не допускаются резкие изгибы и натяжение проволочных проводников. Не рекомендуется делать перегиб проволочного вывода через навесной компонент;
- не допускается оставлять незакреплёнными участки гибких выводов длиной более 3 мм;
- проволочные вывода навесных элементов надо стараться проводить как можно дальше друг от друга, так как они не натянуты и могут соприкоснуться, вызвав тем самым короткое замыкание.
Топологический эскиз моей ГИС имеет следующие особенности:
- самый большой навесной элемент ИМС расположен в левом верхнем углу;
- три транзистора VT5, VT6, VT9 расположены в левом нижнем углу, в ряд;
- транзисторы VT1, VT2, VT3, VT4 расположены группой в правом верхнем углу;
- самый большой резистор R6 расположен в центре платы, вертикально;
- контактных площадок 14, из них 9 расположены на верхней стороне платы, 5 - на нижней.
Площадь платы р