Разработка тонкоплёночной гибридной схемы

 

    L_В = В_В = .

    С учетом округления L_В = В_В = 1 мм.

    Вычисляем размеры нижней обкладки конденсатора 

 

    где q - размер перекрытия нижней и верхней обкладок конденсатора (q = 0,2 мм)

    L_Н = В_Н = 1 + 0,4 = 1,4 мм.

    Находим размеры диэлектрика:

     

 

    где f´ - размер перекрытия нижней обкладки и диэлектрика (f´ = 0,1 мм).

    L_Д = В_Д = 1,4 + 0,2 = 1,6 мм

    Определим площадь, занимаемую конденсатором: 

 

    S_Д = (1,6)² = 2,56 мм² 

     Конденсатор С2 рассчитывается  аналогично. Результаты расчетов  представлены в таблице 3. 

    Таблица 3 – Параметры конденсаторов 

 

4.3 Конструирование  пленочных контактов 

    Элементы  пленочной гибридной микросхемы объединяются в единую систему с помощью системы пленочных коммутационных проводников, которые в местах соединения с другими пленочными элементами образуют контактные пары (контактные переходы). Контактные площадки в гибридной микросхеме  необходимы для присоединения внешних выводов микросхемы и выводов навесных компонентов.

    Расчет  контактных площадок начнем с определения  минимального сопротивления тонких систем по формуле: 

 

где ρ_sпов - поверхностное сопротивление резистивного материала;

      ρ_k - удельное поверхностное сопротивление (ρ_k = 0,05 – 0,25 Ом·мм²)

    R_kmin1 =

    Максимально допустимая величина контактного сопротивления  рассчитывается по формуле: 

 

    R_kдоп1 =  

    Для остальных резисторов R_kmin и R_kдоп рассчитываются аналогично. Результаты расчетов сведены в таблицу 4.

    Проверяется условие: 

 
 

    Условие R_kmin < R_kдоп не выполняется только у резисторов R2 и R5. У этих резисторов увеличивают ширину до величины b´, приняв R_kmin = R_kдоп и определяют b´ из условия : 

           
 
 
 
 
 
 

    Результаты  расчетов контактных площадок занесены в таблицу 4. 

    Таблица 4 - Параметры контактных площадок 

     

 

    4.4 Конструктивный расчёт межсоединений

 
 

    Материал  проводящего слоя выбираем исходя из:

    1) удельного поверхностного сопротивления;

    2) совместимости резистивного слоя и материала проводящего слоя;

    3) метода присоединения выводов навесных компонентов и внешних выводов. 

    Эти условия обеспечиваются при использовании  в качестве проводников и контактных площадок многослойных систем подслой - проводящий слой - защитный слой. В качестве подслоя обычно используют слой хрома, ванадия, нихрома толщиной 0,01…0,05 мм, если материалом резистивного слоя являются сплавы типа РС.

    В качестве защитного слоя используется никель толщиной 0,1…0,2 мм, если для присоединения внешних проводников используют пайку или микросварку расщеплённым электродом и золото, если метод присоединения пайка и все виды микросварки.

    Проанализировав описанную выше информацию, выбираем следующую многослойную систему, которая приведена в таблице 5. 

    Таблица 5 – Материал проводникового слоя 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    5 Разработка конструкции микросхемы 

          Технологические ограничения, накладываемые на минимальные размеры  и расстояния, приведены в таблице 6. 

          Таблица 6 – Конструктивные и технологические ограничения при проектировании тонкопленочных гибридных микросхем 

    

    Выбираем  ориентировочную площадь подложки, которую будет необходимо уточнить при выборе корпуса или способе защиты от внешних воздействий.

    Необходимую площадь подложки рассчитываем по формуле 

    S_Σ=k·(ΣS_Ri+ΣS_C+ΣS_Н.К+ΣS_К.П)                                            ( 32 ) 

Где k- коэффициент заполнения подложки (k=3)

     ΣS_Ri- площадь занимаемая всеми резисторами (10,2 мм²)

     ΣS_C- площадь занимаемая конденсаторами (4,52 мм²)

     ΣS_Н.К- площадь занимаемая навесными компонентами (4 мм²)

     ΣS_К.П- площадь занимаемая контактной площадкой (5,53 мм²) 

    S_Σ=72,75 мм² 

    Выбираем  подложку 8х15 мм, S=120 мм²

    Микросборку защитим от внешних воздействий  конструкцией металлостеклянного корпуса 1203

    Характеристики  корпуса:

    - размер  монтажной площадки 8,3х17

    - масса,  не более 2,0 г

    - мощность  рассеиваемая при температуре  20 °С; 2Вт

 

    6   Выбор материала подложки 

    По  сравнению с корундовыми материалами  и керамикой ситаллы имеют  ряд достоинств:

    -   легко поддаются обработке;

    -   высокая химическая стойкость  к кислотам;

    -   малая пористость;

    -   выдерживает резкие перепады  температур.

    Исходя  из вышеописанного, выбираем материал для подложки ситалл СТ 50-1, толщиной 0,6 мм

    Он  имеет наиболее широкое применение, потому что обладает характеристиками, удовлетворяющими основным требованиям к подложкам [1].

 

    7  Расчет теплового  режима 

    Для нормальной работы микросборка должна быть сконструирована так, чтобы мощность, рассеиваемая на элементах, не вызывала разогрев конструкции до температуры выше допустимой, а также, чтобы тепло, выделяющееся при ее работе не приводило к отказам из-за перегрева. Основными источниками тепла являются резисторы и транзисторы.

    Крепление платы в корпусе осуществляется с помощью клея ТКЛ 2 [4].

    Тепловое  сопротивление микросборки рассчитывается по формуле: