Створення програми комп’ютерного розрахунку компонентів мікросхеми

Розрахуємо розміри  резисторів, для яких <1:

Для резистора R8:

 мм;

 мм;

 мм;

 мм;

;

Для резистора R9:

 мм;

 мм;

 мм;

 мм;

;

Отже, ми визначили розміри  та площу всіх резисторів, які розташовані  на підкладці мікросхеми. Для того, щоб перевірити правильність розрахунків, знайдемо питому потужність, вона визначається за формулою:

                     ,                                                (12)

де     Р_Ri - потужність і-резистора;

    S_Ri – площа і-резистора

Для резистору R1:

 

 

Для резистору R2:

Для резисторів R3, R5, R7 :

Для резисторів R4, R10:

Для резистору R6:

Для резистору R8:

Для резистору R9:

Р₀ = 50, у нашому випадку жодне значення не виходить за ці межі, отже, можна зробити висновок, що розрахунки проведені вірно.

Наступним етапом у проектування ГІС є розробка топології.

 

 

Рис.1.Графік корегування довжини резисторів для урахування

                      розтікання паст

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Розрахунок і обґрунтування розмірів плати

 

При розрахунку площі  плати виходять з того, що корисна  площа плати, яка займається її компонентами, елементами і контактними площадками, дещо менша її загальної площі. Це обумовлено технологічними вимогами і обмеженнями. Для цього вводять коефіцієнт використання плати, значення якого в залежності від складності схеми та засобу її виготовлення складає 2…3.

Загальна площа плати  знаходиться за формулою (12):

;    (12)

де n1 – кількість плівкових резисторів;

- площа і-го резистора;

n2 – кількість плівкових конденсаторів;

- площа j-го конденсатора;

n3 – кількість компонентів (навісних транзисторів, ІС, конденсаторів, діодів, резисторів, трансформаторів, тощо);

- площа r-го компонента;

n4 – кількість контактних площадок;

- площа l-ї контактної площадки.

Розрахуємо площу плати, прийнявши  =3, для зовнішніх виводів: 1,4*2=2,8 мм²; для монтажу транзисторів: 0,6*0,6=0,36 мм²; Площа транзистора КТ-318Б за довідником – 1*1=1 мм².

мм².

Отримане значення площі  округлюємо до найближчого з рекомендованого ряду. В результаті обираємо підкладку сьомого типорозміру з розмірами

20мм х 16 мм і площею 320 мм².

 

6 Розробка топології мікросхеми

 

Розробку топології  будемо проводити на основі отриманих  раніше розрахункових значень у 4 етапи:

1. Розробка комутаційної схеми взаємного розташування елементів і їхніх з’єднань на платі без урахування їх розмірів.
2. Розміщення і вибір форми плівкових елементів на платі (при необхідності коригування розмірів), а також виконання трасування.
3. Оцінка якості топології і при необхідності її коригування.
4. Відпрацьовування ескізів прошарків.

В процесі розробки топології  слід дотримуватись наступних основних принципів:

- мінімізація площі,  що займається елементами, компонентами  і схемою в цілому;

- мінімізація числа  перетинань між елементних зєднань;

- рівномірне розташування  елементів і компонентів по  площі;

- мінімізація числа  використовуваних матеріалів для  реалізації плівкових елементів;

- підвищення ступеня  інтеграції елементів і технологічних  процесів.

На основі вище перерахованих засад та результатів розрахунків була створена топологічна схема, креслення якої знаходиться у додатку Б. Топологія була оцінена і відкорегована таким чином, щоб якомога більше відповідати умовам, висунутим вище.

 

 

 

 

 

 

 

7. ВИБІР КОРПУСА І РОЗРОБКА КОНСТРУКЦІЇ МІКРОСХЕМИ В ЦІЛОМУ.

 

Інтегральні мікросхеми випускають як в корпусах, так і  без них.

Згідно ГОСТ 17467-79 корпуси  ІМС поділяються на п’ять типів.

В залежності від  матеріалів корпуси підрозділяють на металоскляні, скляні, металокерамічні, керамічні пластмасові і металополімерні.

Корпусний захист застосовують для виробів, що працюють у важких умовах навколишнього середовища. Корпус повинен задовольняти наступні вимоги:

1) здійснення нормального електричного зв’язку між одним й електричної ізоляції між іншими елементами схеми;

2) конструкція корпуса має забезпечувати відвід теплоти від мікросхеми розміщеної усередині корпуса;

3) корпус виконується із матеріалів, інертних до хімічно агресивних компонентів навколишнього середовища (кисню, вологи і т. ін.);

4) корпус має бути достатньо міцним, щоб зберігати мікросхему від ушкоджень під час монтажу й експлуатації.

Для підсилювач ВЧ К2ЖА371 рекомендується використовувати прямокутний  полімерний корпус масою не більш 1.5 грамів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. ОЦІНЮВАННЯ ЯКОСТІ КОНСТРУКЦІЇ.

 

Спроектована топологія  відповідає принциповій електричній  схемі підсилювача ВЧ К2ЖА371.

У ході проектування топології  були дотримані всі технічні обмеження  обумовлені тонко плівковою технологією  виготовлення. Також топологія задовольняє всім конструктивним та електричним вимогам. Елементи розміщені на платі рівномірно і забезпечують роботу схеми.

До того ж не було допущено перетинання товстоплівкових провідників, що зменшує паразитні ємності й індуктивності.

Мікросхема розміщена у металоскляному корпусі, який захищає ГІМС від механічних ударів та від впливу навколишнього середовища.

Для виготовлення ГІС  використовується найбільш простий  і дешевий технологічний процес, який наведено нижче.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ВИГОТОВЛЕННЯ МІКРОСХЕМИ.

 

Нанесення паст можливо  здійснювати двома способами: безконтактним  і контактним.

Для виготовлення даної  мікросхеми оберемо другий спосіб, оскільки точність відбитка при цьому  вища ніж при безконтактному способі.

Нанесення паст виконується у наступній послідовності:

1. Очистка поверхні  підкладки.

2. Виготовлення трафарету,  який несе інформацію про розміри  і конфігурацію елементів, шляхом  згущення чи розрядження ниток  тканини.

3. Встановлюємо підкладку  під трафаретом без зазору.

4. Відділення плати  від трафарету здійснюється вертикальним  переміщенням без ковзання для  недопускання розмазання відбитка  пасти.

4. Подаємо пасту поверх  трафарету пульверизацією за  допомогою розпилювача.

5. Сушка пасти. Вона  необхідна для видалення з пасти летучих компонентів (розчинника). Сушку проводять при температурі 80 – 150 °С впродовж 10 – 15 хв. в установках з інфрачервоним нагрівом. Інфрачервоне випромінювання проникає вглиб, забезпечуючи рівномірну сушку.

6. Випалювання здійснюють  в печах конвеєрного типу непереривної дії з плавним підвищенням температури о максимальної. Випалювання протікає при температурі від 500 до 1000 °С.

 

 

 

 

10. Створення програми комп‘ютерного розрахунку компонентів мікросхеми.

 

На основі алгоритму  розрахунків, описаних у попередніх пунктах розробимо алгоритм програми для автоматичного розрахунку параметрів компонентів мікросхеми на комп’ютері.

 

#include <iostream.h>

#include <math.h>

#include <conio.h>

 

const double  bt=0.8,lt=0.8,yr=10,e=0.2;

 

int del=0,sh=0,i,j,N,n,gr[100],rem=0;

double r[100][10],p[100][10],k[100][10],p0[100],ro[10],rot,r1i=0,r2i=0,bp,lp,b,l,kp,s;

 

void main ()

{

do

{

del=0;

  do

   {

   cout << "Zadayte kolichestvo rezistorov dlya rascheta (1 ... 100): ";

   cin >> N;

   }while (N < 1 || N > 100);

 

   if (N > 1)

    {

     do

     {

     cout<<"\n\n Na skolko grup razbitu rezistoru?: ";

     cin>>n;

     if (n == 1) goto start;

     if (n>N) cout << "\n Grup bolwe, chem rezistorov!!!Povtorite vvod!!!";

     }

     while (n>N);

   do{

   rem=0;

   for (i=0;i<n;i++)

   {

cout << "\n Vvedite kolichestvo rezistorov v " << (i+1) << "-j gryppe: ";

cin >> gr[i];

   rem = gr[i]+rem;

}

    if (rem!=N) cout<<"\n Nepravilno raspredelenu rezistoru!!!Povtorite vvod!!!";

   }while (rem != N);

     for(j=0;j<n;j++)

      {

       cout << "\n Gruppa " <<(j+1)<< ":\n";

    for(i=0;i<gr[j];i++)

{

do

{

   sh = sh+1;

   cout << "Zadayte soprotivlenie R dlya " << sh << "-go rezistora (Om): ";

   cin >> r[i][j];

   cout << "Zadayte moshnost P dlya " << sh << "-go rezistora (mW): ";

   cin >> p[i][j];

}while (r[i][j]==0 || p[i][j]==0);

}

   }

   }

 

   if (N==1)

   {

   start:

   gr[0]=N;n=1;

 

   for(i=0;i<N;i++)

   {

   sh++;

   do

{

   cout<<"Zadayte soprotivlenie R dlya " << sh << "-go rezistora (Om): ";

   cin>>r[i][j];

   cout<<"Zadayte moshnost P dlya " << sh << "-go rezistora (mW): ";

   cin>>p[i][j];

   }while(r[i][0]==0 || p[i][0]==0);

   }

   }

    sh=0;

   for (j=0;j<n;j++)

    {

     for (i=0;i<gr[j];i++)

     {

     r1i += r[i][j];

     r2i += (1/r[i][j]);

     }

     rot = sqrt(r1i/r2i);

 

     if (rot>0 && rot<=48) ro[j]=100,p0[j]=0.05;

     if (rot>2000 && rot<=4500) ro[j]=3000,p0[j]=0.05;

     if (rot>13000 && rot<=35000) ro[j]=20000,p0[j]=0.05;

   

for (i=0;i<gr[j];i++)

     {

     k[i][j] = r[i][j]/ro[j]; sh=sh+1;

     if (k[i][j]>6 || k[i][j]<0.2) del = 1;

     cout<<"\n Kf(" << sh << "-go rezistora )="<<k[i][j];

     }

   }

 

}

while(del == 1);

while (!kbhit());

   getch();

 

sh=0;

for(j=0;j<n;j++)

for(i=0;i<gr[j];i++)

  {

    sh=sh+1;

    if (k[i][j]>=1 && k[i][j]<=6)

     {

     kp=1+(yr/50);

     bp=sqrt((kp*p[i][j]*pow(10,-6))/(p0[j]*k[i][j]));

     b=(bt>bp)?bt:bp;

     l=k[i][j]*b;

     l=l+2*e;

     cout<<"\n\n Parametru "<<sh<<"-go rezistora iz gryppu " <<(j+1)<<" :";

     cout<<"\n l = "<<l<<"mm";

     cout<<"\n b = "<<b<<"mm";

     cout<<"\n S = "<<(l*b)<<"mm^2";;

     }

 

    else if (k[i][j] >= 0.2 && k[i][j] < 1)

      {

kp=1+(yr/50);

lp=sqrt((kp*p[i][j]*pow(10,-6)*k[i][j])/p0[j]);

l=(lt>lp)?lt:lp;

b=l/k[i][j];

l=l+2*e;

       cout<<"\n\n Parametru "<<sh<<"-go rezistora iz gryppu " <<(j+1)<<" :";

       cout<<"\n l = "<<l<<"mm";

       cout<<"\n b = "<<b<<"mm";

       cout<<"\n S = "<<(l*b)<<"mm^2";;

      }

    }

   cout<<"\n\n\t RABOTA PROGRAMMU ZAVERSHENA! NAJMITE LUBUYU KLAVISHU!";

   getch();

}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Висновок

 

В результаті виконання  даної курсової роботи була спроектована гібридна інтегральна схема за її принциповою електричною схемою та набором вхідних даних. Відповідно до індивідуального завдання, проектування було проведене для товстоплівкової технології виготовлення ГІС, завдяки чому ми ближче ознайомились з її особливостями. Також завдяки цій роботі були набуті навички з топологічного проектування ГІС та закріплені знання з оформлення конструкторсько-технологічної документації. Завершальним етапом проектування було створення комп’ютерної програми для розрахунку пасивних елементів ГІС.

Отже головною метою  цієї курсової роботи було закріплення знань з курсу „Основи мікро та наноелектроніки” на основі проектування гібридної інтегральної схеми.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Список використаної літератури

 

1. Методичні вказівки до курсового проектування з дисципліни „Основи мікроелектроніки та проектування мікросхем і мікрозбірок” О. В. Андріянов, В. А. Бойко, В. А. Мокрицький. – Одеса: ОДПУ, 2000.  – 63с.
2. «Конструирование и технология микросхем. Курсовое проектирование». / Под ред. Л. А. Коледова. М.: Высш. шк. 1984 – 231с.
3. «Разработка и оформление конструкторской документации РЭА. Справочное пособие». / Э. Т. Романичева, А. К. Иванова, А. С. Куликов. – М.: Радио и связь. 1984. – 256с.