Конструирование микросхем и микропроцессоров

                На этом расчет резисторов второй группы завершен. Все резисторы получились прямыми и неподстраиваемыми. Вследствие этого размеры резисторов минимальны, что позволит располагать их на подложке компактно и с наибольшей степенью интеграции.

Расчет резисторов закончен !

Расчет контактных переходов для резисторов первой группы

            1. Исходные данные для низкоомных резисторов: , где

                        Rн - номинальное сопротивление резистора;

                        - относительная погрешность контактирования;

                         - удельное поверхностное сопротивление;

                        bmin - минимальная ширина резистора;

            2.  Рассчитаем максимально допустимое значение сопротивления контактного перехода:

                        Ом;

            3. Рассчитаем сопротивление контактного перехода:

                        Ом;

            4. Проверка условия:

                        Rк доп  должно быть больше, чем Rк п. Условие соблюдается.

            5. Находим минимальную длину контактного перехода:

                        мм;

            6. Находим реальную длину контактного перехода:

            Остальные резисторы данной группы удовлетворяют этому условию.

Расчет контактных переходов для резисторов второй группы

            1. Исходные данные для высокоомных резисторов: , где

                        Rн - номинальное сопротивление резистора;

                        - относительная погрешность контактирования;

                         - удельное поверхностное сопротивление;

                        bmin - минимальная ширина резистора;

            2.  Рассчитаем максимально допустимое значение сопротивления контактного перехода:

                        Ом;

            3. Рассчитаем сопротивление контактного перехода:

                        Ом;

            4. Проверка условия:

                        Rк доп  должно быть больше, чем Rк п. Условие соблюдается.

            5. Находим минимальную длину контактного перехода:

                        мм;

            6. Находим реальную длину контактного перехода:

            Остальные резисторы данной группы удовлетворяют этому условию.

Расчет геометрических размеров тонкопленочных конденсаторов, выполненных методом свободной маски (МСМ)

1. Исходные данные:

            а). конструкторские: , где

                        Cн - номинальная емкость конденсатора;

                        gC - относительная погрешность номинальной емкости;

                        Up- рабочее напряжение на конденсаторе;

                        T°max C - максимальная рабочая температура МС;

                        tэкспл - время эксплуатации МС.

            б). технологические:  , где

                        Db(Dl) - абсолютная погрешность изготовления;

                        Dlустан  - абсолютная погрешность совмещения трафарета;

                        - относительная погрешность удельной емкости.

2. Выбор материала диэлектрика:

                В качестве материала диэлектрика будем использовать “СТЕКЛО ЭЛЕКТРОВАКУУМНОЕ”. Характеристики этого материала приведены в таблице:

Таблица 10.  Материал диэлектрика конденсатора

3. Определение толщины диэлектрика:

                мкм, где

                        Кз - коэффициент запаса, необходимый для обеспечения надежностных характеристик и равный 2 - 4. Примем Кз = 2.

4. Определение удельной емкости по рабочему напряжению:

5. Определение коэффициента формы конденсатора:

            Для большей компактности микросхемы выберем коэффициент формы конденсатора равным двум. Конденсатор такой формы удобнее разместить на подложке, чем квадратный.

            Кф = 2;

6. Определение относительной погрешности старения:

                        , где

            tисп  - время испытания за которое определен коэффициент старения S;

            tисп  = 1000 часов.

7. Определение относительной температурной погрешности:

            =0,0002(150-20)=0,026

8. Вычисление относительной погрешности:

            = 0,23-0,115-0,026-0,075 = 0,014;

9. Определение удельной емкости по относительной погрешности:

            ;

10. Определение вида конденсатора:

            Результаты расчета показали, что конденсатор будет изготавливаться неподстраиваемым. Это наиболее оптимальный вид конденсатора.

11. Выбор удельной емкости:

            Удельная емкость выбирается из следующего соотношения:

             и удовлетворять диапзону самого материала.

            С0 = 300 пФ/мм2

12. Определение площади перекрытия обкладок:

            S = Cн/C0 =3800/300 = 12,7 мм2;

13. Определение размеров верхней обкладки:

            ;

            ;

14. Определение размеров нижней обкладки:

            ;

            ;

15. Определение размеров диэлектрика:

            ;

            ;

16. Определение площади, занимаемой конденсатором:

             мм2.

            На этом расчет конденсатора закончен. Конденсатор получился неподстраиваемым. Вследствие этого его размеры минимальны, что позволит расположить его на подложке компактно и с наибольшей степенью интеграции.

Расчет конденсаторов закончен !

Выбор и обоснование топологии

            1. Выбор топологии производится на основе принципиальной электрической схемы данной микросхемы;

            2. Выбран вариант технологического процесса - метод свободной маски;

            3. Перечень конструкторских и технологических ограничений:

                        Оборудование имеет шесть позиций:

                        - низкоомные резисторы и подслой для контактных площадок

                        - высокоомные резисторы

                        - нижняя обкладка конденсатора и соединительные проводники

                        - диэлектрик конденсатора

                        - верхняя обкладка конденсатора и контактные площадки

                        - защитный слой;

            4. Ограничение перечня элементов в пленочном исполнении;

            5. Произведен расчет геометрических размеров элементов;

            6. Определение необходимой площади подложки:

                        , где Кзап=0,5-0,75

                        Из перечня стандартных размеров выбираем подходящие размеры подложки . Исходя из проведенных расчетов выберем подложку с размерами 12x20 мм.  

            7. При проведении граф-анализа данной схемы установлено, что все пленочные и навесные элементы расположены в плоскости, и схема их соединений удовлетворяет всем конструкторским и технологическим требованиям.     

Граф - анализ электрической принципиальной схемы

Рис. 3.  Граф - схема

Топология

Рис. 4.   Топология

Обоснование выбора корпуса

1	2	3	4	5	6