Активные компоненты схемы. В данной схеме 4 активных компонента транзисторы VT1 VT4. Для реализации данной схемы наиболее подходят по параметрам безкорпусные маломощные биполярные транзисторы КТ359А. Основные параметры Тип проводимости n-p-n Максимальный ток коллектора I к max, мА 20 Максимальная мощность в цепи коллектора P к max, мВт 15 Постоянное напряжение коллектор-эмиттер при R эб Ј 10 кОм U кэ , В 15 Коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером h 21э 50-280 Диапазон рабочих температур, C -50 ё 85 Габаритные размеры, мм a 0.75 b 0.75 L не более 3 H 0.34 Интервал рабочих температур -50 ё 85 C Масса не более 0.010г Размеры контактных площадок зависят от способа получения конфигурации для маски внешние - 0.4 0.4 мм, внутренние 0.2 0.25 мм Способ установки на плату, габаритные и присоединительные размеры транзистора изображены на рис. 5 Рис. 5.Способ установки на плату, габаритные и присоединительные размеры транзистора КТ359А L 0.2 0.75 n 0.75 n 0.2 m m 0.2 H Коммутационная схема Разработка коммутационной схемы соединений является составной частью топологического проектирования и включает в себя преобразование исходной электрической схемы с целью составления плана размещения элементов и соединений между ними на подложке микросхемы.
Основные принципы разработки упрощение конфигурации электрической схемы для уменьшения числа пересечений и изгибов, получения прямых линий и улучшения субъективного восприятия, выделение на преобразованной схеме пленочных и навесных элементов, размещения на электрической схеме внутренних и периферийных контактных площадок.
Рис. 6.Коммутационная схема Б1 К2 Б4 К3 C3 C1 К1 R3 C2 C4 R6 K4 R1 R7 R2 R5 R4 R8 R9 Э2 Б2 Э4 Э1 Э3 Б3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Параметры корпуса Корпус предназначен для защиты микросхемы от механических и других воздействий дестабилизирующих факторов температуры, влажности, солнечной радиации, пыли, агрессивных химических и биологических сред и т.д. Конструкция корпуса должна удовлетворять следующим требованиям надежно защищать элементы и соединения микросхемы от воздействий окружающей среды и, кроме того, обеспечивать чистоту и стабильность характеристик материалов, находящихся в непосредственном соприкосновении с кристаллом полупроводниковой микросхемы или платой гибридной микросхемы, обеспечивать удобство и надёжность монтажа и сборки микросхемы в корпус отводить от неё тепло обеспечивать электрическую изоляцию между токопроводящими элементами микросхемы и корпусом обладать коррозийной и радиационной стойкостью обеспечивать надежное крепление, удобство монтажа и сборки корпусов в составе конструкции ячеек и блоков микроэлектронной аппаратуры, быть простой и дешёвой в изготовлении, обладать высокой надёжностью.
Для микросхем серии K224 используется используется мателло-стекляный корпус типа Трап, так он имеет необходимое количество выводов и удовлетворяет всем необходимым требованиям. Данный корпус имеет прямоугольную форму.
Все 9 выводов расположены в один ряд по одной стороне. Некоторые параметры корпуса представлены ниже масса - 3.0 г мощность рассеивания при Т 20 С - 2 Вт метод герметизации корпуса - аргонодуговой.
Конструктивный расчет тонкопленочных резисторов Конструктивный расчет тонкопленочных резисторов сводится к определению формы, геометрических размеров и минимальной площади, занимаемой резисторами на подложке.
Определяем оптимальное значение сопротивления квадрата резистивной пленки Для реализации пленочных резисторов выбираем резистивный материал с удельным сопротивлением, близким к расчетному.
Для резисторов R1 R3,R5 R9 r s.опт 14.8 кОм р наиболее целесообразно использовать резистивный материал кермет K50-C ЕТО.021.013 ТУ r s 10 кОм р , P 0 2 Вт см 2 , ТКR -5 Ч 10 -4 . Для резистора R4 r s опт 150 Ом р - нихром Х20Н80 ГОСТ 2238-58 r s 50 Ом р , P 0 2 Вт см 2 , ТКR -2.25 Ч 10 -4 Проводим проверку правильности выбранного материала с точки зрения точности изготовления резисторов.
Точность изготовления резистора зависит от погрешности K ф g Кф, от темпрературной погрешности g Rt, погрешности воспроизведения удельного сопротивления резистивной пленки g r s, от погрешности старения g ст и от погрешности сопротивления на переходных контактах g Rпк g R g Кф g r s g Rt g Rст g Rпк Погрешность Кф определяет точность геометрических размеров резистора g Кф g R - g r s - g Rt - g Rст - g Rпк Погрешность Кф зависит от погрешности геометрических размеров Погрешность воспроизведения удельного сопротивления зависит от условий нанесения пленки.
В условиях стандартной технологии и серийного производства, g r s 5 . Температурная погрешность зависит от ТКR g Rt a R T max - 20 C Погрешность старения зависит от материала пленки, защиты и условий эксплуатации g Rст 3 Погрешность переходных контактов зависит от геометрических размеров контактных площадок и площади перекрытия их и резистивной пленки. g Rпк 1 Погрешность Кф для первого материала кермет g Rt -5 Ч 10 -4 55 - 20 -1.75 g Кф 30 - 5 1.75 -3 -1 22.75 Погрешность Кф для второго материала нихром g Rt -2.25 Ч 10 -4 55 - 20 -0.79 g Кф 25 - 5 0.79 -3 -1 16.79 Определяем геометрические размеры резисторов по значению коэффициента формы.
Так как коэффициент формы лежит в пределах от 1 до 10, то наиболее оптимальной будет прямоугольная форма резистора. b рассч і max н b точн b min, b р э Для масочного способа получения конфигурации b min 200мкм. b рассч 200 мкм b топ - ближайшее кратное шагу координатной сетки.
При масштабе 20 1 шаг координатной сетки равен 50 мкм. b топ 200 мкм l рассч b рассч Ч К ф 200 Ч 2.2 440 мкм l полн l топ 2e e 20 мкм l топ 450 мкм l полн 450 40 490 Определяем площадь, которую будет занимать резистор на подложке.
S b Ч l полн 200 Ч 490 98000 мкм Результаты расчета резисторов при помощи программы представлены в таблице 3. Таблица 3 Результаты расчета тонкопленочных резисторов R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 Длина l, мкм 490 490 200 640 490 200 490 200 200 Ширина b, мкм 200 200 200 200 200 200 200 200 200 Площадь S,мкм 2 98000 98000 48000 128000 98000 48000 98000 48000 48000 Расчет тонкопленочных конденсаторов Расчет сводится к опредению площади перекрытия обкладок.
Минимальная толщина диэлектрического слоя ограничена требованием получения сплошной пленки без сквозных отверстий и с заданной электрической прочностью. Минимальная толщина диэлектрика определяется по формуле d min K з U раб E пр 3 Ч 12 3 Ч 10 6 0.12 мкм K з - коэффициент запаса электрической прочности.
Для пленочных конденсаторов K з 3 U раб - рабочее напряжение E пр - электрическая прочность материала диэлектрика. Определяем удельную емкость конденсатора, исходя из условия электрической прочности C 0V 0.0885 e d 0.0885 Ч 5.2 0.12 Ч 10 -4 383 Пф мм 2 Оцениваем относительную температурную погрешность g Ct a C T max - 20 C 1.5 Ч 10 -4 55 - 20 0.52 a C - ТКС материала диэлектрика T max - максимальная рабочая температура микросхемы.
Суммарная относительная погрешность емкости конденсатора определяется по формуле g C g С0 g Sдоп g Ct g Cст Относительная погрешность удельной емкости зависит от материала и погрешности толщины диэлектрика и составляет 5 g С0 5 Относительная погрешность, обусловленная старением пленок конденсатора зависит от материала и метода защиты и обычно не превышает 3 g Cст 3 Допустимая погрешность активной площади пленочного конденсатора зависит от точности геометрических размеров, формы и площади верхних обкладок и определяется по формуле g Sдоп g С - g C0 - g Ct - g Cст g Sдоп і g S D L - погрешность длины верхней обкладки.
При масочном способе получения конфигурации D L 0.01 мм. Расчет площади производим из условия квадратной формы обкладок L B, К ф 1 2 C 0 Ј н C 0 точн , C 0V э C 0 383 Пф мм 2 Наиболее целесообразно выбрать материал стекло электровакуумное C41-1 с C 0 400 Пф мм 2 , но так как рабочее напряжение данного материала - 6.3 В, а рабочее напряжение конденсатора - 12 В, то данный материал не подходит и нужно выбрать другой материал - стекло электровакуумное C41-1 с C 0 200 пФ мм 2 и рабочим напряжением 12.6 В. Определяем коэффициент формы К ф C C 0 430 200 2.15 Так как К ф лежит в пределах от 1 до 5, то коэффициент, учитывающий краевой эффект K 1.3. Определяем площадь верхней обкладки S C C 0 K 1.654 мм 2 Определяем размеры верхней обкладки конденсатора L B Ц S 1.29мм Определяем размеры нижней обкладки L н B н L 2q Размер перекрытия нижней и верхней обкладок q 0.2мм. L н B н 1.68мм Определяем размеры диэлектрика L д B д L н 2f Размер перекрытия диэлектрика и нижней обкладки f 0.1мм. L д B д 1.88мм Таблица 4. Результаты расчета тонкопленочных конденсаторов С1 С2 С3 С4 Длина L, мм 1.29 0.88 1.29 0.88 Ширина B,мм 1.29 0.88 1.29 0.88 Площать S,мм 2 1.654 0.769 1.654 0.769 Определение площади подложки Расчет площади подложки сводится к определению суммы площадей резисторов, конденсаторов, навесных элементов, внутренних и всешних контактных площадок.
Площадь платы, необходимая для размещения топологической структуры ИМС, определяют исходя из того, что полезная площадь платы меньше ее полной площади, что обусловлено технологическими требованиями и ограничениями.
С этой целью принимают коэффициент запаса K, значение которого зависит от сложности схемы и способа ее изготовления составляет 2-3. Для данной схемы K 3. Наиболее целесообразно выбрать размер платы 5x6мм, но, так как в схеме все внешние контактные площадки расположены в один ряд, необходимо выбрать размер платы 8x15мм.