Корпусная микросборка с жесткими выводами

Министерство образования  и науки Российской Федерации

АКАДЕМИЯ МАРКЕТИНГА И СОЦИАЛЬНО-ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Кафедра вычислительных систем

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: Конструкторско-технологическое обеспечение

производства  ЭВМ

на тему: «Корпусная микросборка с жесткими выводами»

 

ИМСИТ.230101.65.03-ВМ-99.КТОП ЭВМ.ПЗ-2007

Проект выполнен

студентом 5 курса

группы 03-ВМ-01

Фамилия И.О.       (Подпись)

Научный руководитель: к.т.н., доц. ___________________________ Байбуз В.Н.

Краснодар

2008

 

АКАДЕМИЯ МАРКЕТИНГА И СОЦИАЛЬНО-ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Кафедра вычислительных систем

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект

по дисциплине Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ

студент                    ФАМИЛИЯ И.О.                            группы …………….

ТЕМА ПРОЕКТА «Корпусная микросборка с жесткими выводами»

Вариант 99

ЗАДАНИЕ

1. Выполнить схему  электрическую принципиальную микросборки.

2. Рассчитать конструктивные элементы и параметры микросборки (расчет точности, расчет резисторов, конденсаторов и печатных проводников, экономичность).

3. Разработать топологию размещения элементов микросборки на подложке.

4. Выполнить топологический чертеж.

5. Выполнить сборочный чертеж и спецификацию.

6. Проанализировать спроектированную конструкцию (технологичность, надежность, тепловой режим работы).

7. Описать технику  и технологию производства микросборки.

Объем пояснительной  записки: 35-40 страниц

Графическая часть:

1. 1-й лист, формат А4: Схема электрическая принципиальная.

2. 2-й лист, формат А4: Топологический чертеж.

3. 3-й лист, формат А4: Сборочный чертеж.

4. 4-й лист, формат А4: Спецификация.

Задание выдано  «______» _________ 2008 г.

Дата сдачи  работы (проекта) на кафедру           "____" __________ 2008 г.

Задание принял студент:         

Руководитель  проекта:         

 

РЕФЕРАТ

 

Курсовой проект, 37 с., графическая часть: 4 листа формата А4; 7 ил., 7 табл., библиогр. 26.

 

МИКРОСБОРКА, ЗВЕНО ОБРАТНОЙ СВЯЗИ, СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ, РЕЗИСТОРЫ, КОНДЕНСАТОРЫ, ТОПОЛОГИЧЕСКИЙ ЧЕРТЁЖ, ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ, ТОЧНОСТЬ, НАДЁЖНОСТЬ, ЭКОНОМИЧНОСТЬ, ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ РАБОТЫ, ТОНКОПЛЁНОЧНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИКА, СБОРОЧНЫЙ ЧЕРТЕЖ, СПЕЦИФИКАЦИЯ

 

Объектом курсового  проектирования является разработка документов, обеспечивающих конструкторско-технологическую подготовку производства типового радиоэлектронного элемента – корпусной микросборки с жесткими выводами.

Задачи курсового проекта:

рассчитать и выбрать рациональное конструктивное исполнение микросборки с учетом технологических, монтажных, эксплуатационных и экономических требований, а также теплового режима её работы;

проанализировать спроектированную конструкцию;

описать технологию изготовления микросборки; разработать комплект конструкторской и технологической документации на изготовление и сборку изделия, включающий пояснительную записку и графическую часть;

Результатом проектирования является конструкция микросборки.

Практическое значение данного проекта заключается  в том, что разработанную конструкцию можно использовать при создании звена обратной связи генераторов электрических сигналов в радиоэлектронных изделиях (в том числе в ЭВМ).

 

СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ………………………………………….	2
РЕФЕРАТ …………………………………………………………………………	3
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ И ТЕРМИНОВ…	5
ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................	6
1. РАСЧЕТЫ КОНСТРУКЦИИ МИКРОСБОРКИ.……………………………	7
1.1. Расчет тонкопленочных резисторов……………………………............	7
1.2. Расчет тонкопленочных  конденсаторов.................................................	9
1.3. Расчет точности …………………………………………………………	12
1.4. Расчет печатных проводников ………………………………..……….	13
1.5. Экономичность конструкции  ………………………………………….	14
2. РАЗРАБОТКА ТОПОЛОГИИ И СБОРОЧНОГО ЧЕРТЕЖА………………	16
3. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ МИКРОСБОРКИ ….………………………….	21
3.1. Расчет технологичности ……………..………………………………...	21
3.2. Расчет надежности  ……………………………………………………...	25
3.3. Тепловой режим работы ……………………………………………….	27
4. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ  ПРОИЗВОДСТВА МИКРОСБОРКИ ……..	28
4.1. Термическое испарение ………….…………………………………….	28
4.2. Вакуумная напылительная техника ………….………………………..	29
4.3. Испаритель ………….…………………………………………………..	31
4.4. Изготовление пленочных элементов ………..………………………...	32
4.5. Технический контроль ……………………………...…………………	35
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………	36
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ ….…..	37

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ И ТЕРМИНОВ

 

МЛТ-3М – пленочный  резистивный материал на основе сплава, содержащего кремний [19, с.529], [23]

Cr – хром (Chromium), используется в виде металлической пленки в качестве пленочного резистивного материала [19, с.529], [23], [20, с.666]

Ta – тантал (Tantalum), используется в виде металлической пленки в качестве пленочного резистивного материала [19, с.529], [23], [20, с.558]

NiCr – нихром (никель-хромовый сплав Х20Н80 ГОСТ 8803-77), используется в виде металлической пленки в качестве пленочного резистивного материала [19, с.529], [23], [20, с.389]

Al – алюминий (Aluminium), в виде металлической пленки используется в качестве обкладок конденсаторов [23], [20, с.28]

SiO – окись кремния

Sb₂S₃ – сурьмы сесквисульфид (крудум), в природе – минерал антимонит, оранжевое аморфное вещество; используется для изготовления диэлектрической пленки между обкладками конденсаторов [20, с.555]

ПЭВМ – персональная электронно-вычислительная машина

ИЭТ – изделия электронной  техники

ТП – технологический  процесс

ТО – техническое  обеспечение

ТЗ – техническое  задание

ПП – печатная плата

ОТК – отдел технического контроля

ИС – интегральная схема

АСУ – автоматизированные системы управления

АРМ – автоматизированное рабочее место

АСТПП – автоматизированная система технологической подготовки производства

ГАП – гибкое автоматизированное производство

ЭРЭ – элементы радиоэлектроники

 

ВВЕДЕНИЕ

Микросборка – функциональный узел или блок радиоэлектронной аппаратуры в микроминиатюрном исполнении, реализующий частную целевую функцию (в нашем случае частотно-зависимую цепь). Представляет собой конструктивно законченное изделие частного применения типа интегральной микросхемы. Обычно содержит миниатюрные дискретные электро- и радиокомпоненты (резисторы, конденсаторы и др.), размещенные на одно- или многослойной коммутационной плате (подложке). Использование микросборок в микроэлектронной аппаратуре позволяет уменьшить ее объем в 5-6 раз, а массу в 3-4 раза по сравнению с электронной аппаратурой, созданной на базе радиодеталей широкого применения, размещенных на печатной плате [21, с.303].

Для получения гармонических  колебаний низкой и инфранизкой частот (от нескольких сотен килогерц до долей герц) применяют RC-автогенераторы, у которых в качестве звеньев обратных связей используются RC-четырехполюс-ники. За счет применения резисторов и конденсаторов RC-автогенераторы обладают более высокой стабильностью, имеют меньшие габариты, массу и

Рис.1 Схема RC-авто-генератора с несим-метричным двойным Т-образным мостом

стоимость, чем LC-автогенераторы. С помощью двойного Т-образного моста можно создать автогенератор на одном каскаде – Рис.1. В таком автогенераторе двойной Т-образный мост (R1, R2, R3, C1, C2 и C3) включают как цепь отрицательной обратной связи [10, c164-169]. Темой курсового проекта является «Разработка комплекта Конструкторско-технологической

документации корпусной микросборки». Предусматривается конструкторская (расчет тонкопленочных элементов и вычерчивание топологии соединений на подложке) и технологическая разработка процесса изготовления микросборки, которая представляет собой два параллельно включенных Т-образных пассивных четырехполюсника. Первый состоит из двух резисторов R1, которые являются его плечами, и конденсатора С2, второй – из двух конденсаторов С1, представляющих собой плечи четырехполюсника и резистора R2. Схему электрическую принципиальную выполняем на листе 1 графической части проекта.

 

1. РАСЧЕТЫ КОНСТРУКЦИИ  МИКРОСБОРКИ

1.1. Расчет тонкопленочных резисторов

К тонким относят пленки, толщина которых составляет десятые  и сотые доли микрометра.

Определяем ширину, длину  и мощность рассеяния резистивных  пленок каждого из резисторов R1, R2 и R3 (см. лист 1 графической части проекта).

Резисторы R1 и R2 (в техническом задании на проектирование они имеют название «R1») имеют полностью идентичные номиналы: сопротивления R1=13800 Ом и мощность рассеяния W1=10 мВт=10^.10^-3 Вт.

Ширина резистивной пленки резисторов R1 и R2 [24, с.8]:

 см,                             (1.1.1)

где –удельное сопротивление квадрата резистивной пленки, Ом; –заданная мощность рассеяния, Вт; –заданный номинал резисторов R1 и R2, Ом;   –удельная мощность рассеяния резистивного материала, Вт/см².

Длина резистивной пленки резисторов R1 и R2 [24, с.8]:

 см,                                    (1.1.2)

где –длина резистивной пленки резисторов R1 и R2 между контактными площадками, см.

Расчет аналогичных  величин резистора R3:

 см,                              (1.1.3)

где –ширина резистивной пленки резистора R3, см; –заданный номинал резистора R3, Ом.

 см,                                     (1.1.4)

где –длина резистивной пленки резистора R3 между контактными площадками, см.

Чтобы обеспечить необходимый  запас по мощности рассеяния резисторов, значения и ширины резистивных пленок увеличиваем на 20-25%.

 см                                    (1.1.5)

 см                                    (1.1.6)

Учитывая, что ширина резистивных пленок должна быть не менее 200 мкм, т.е. 0,02 см [24, с.10], окончательно принимаем  см  и см.

Соответственно, суммарные длины резистивных пленок составят:

 см,                                     (1.1.7)

 см,                                   (1.1.8)

Запас по мощности рассеивания  резисторов R1 и R3 составит:

                                         (1.1.9)

                                       (1.1.10)

 

 

1.2. Расчет тонкопленочных  конденсаторов

Толщина пленки диэлектрика  конденсатора C1:

 см,                           (1.2.1)

где –коэффициент, учитывающий дефекты в пленке диэлектрика; –рабочее напряжение конденсатора, В; –электрическая прочность диэлектрика (Sb₂S₃), В/см.

Площадь верхней обкладки конденсатора С1:

 см²,                   (1.2.2)

где –номинальная емкость конденсатора С1, пФ; –толщина пленки диэлектрика, см; –диэлектрическая проницаемость материала диэлектрика (Sb₂S₃); – число обкладок в конденсаторе.

Если принять, что верхняя обкладка конденсатора квадратная, то сторона  этого квадрата имеет размер:

 см.                                         (1.2.3)

Площадь нижней обкладки конденсатора определяем путем увеличения каждой стороны верхней обкладки на мкм =0,04 см:

 см²                               (1.2.4)

Длина стороны нижней обкладки конденсатора (если она квадратная):

 см.                                        (1.2.5)

Площадь, занимаемая пленкой  диэлектрика:

 см²                          (1.2.6)

Длина стороны пленки диэлектрика (имеющей форму квадрата):

 см.                                        (1.2.7)

Аналогично произведем расчеты для конденсатора С2:

 см,                           (1.2.8)

 см²,                   (1.2.9)

 см,                                         (1.2.10)

 см,                                            (1.2.11)

 см²,                             (1.2.12)

 см²,                          (1.2.13)

 см,                                        (1.2.14)

 см,                                        (1.2.15)

где –номинальная емкость конденсатора С2, пФ; =0,32–длина стороны верхней обкладки конденсатора С2, см; =0,36–длина стороны нижней обкладки конденсатора С2, см; =0,40–длина стороны пленки диэлектрика конденсатора С2, см.

В результате прикидки размещения элементов микросборки на подложке окончательно принимаем квадратную геометрическую форму конденсаторов, – все три конденсатора имеют  форму квадрата.