Разработка конструкции и технологии тонкопленочных ИМС частного применения
Поверочный расчет пленочных резисторов и пленочных конденсаторов. Определение оптимального значения удельного сопротивления резистивной пасты для каждой группы. Расчет толстопленочных резисторов и их разбивка на группы, выбор резистивного материала.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 09.12.2013 |
| Размер файла | 203,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Анализ задания
Электрическая принципиальная схема.
Номиналы Резисторов и конденсаторов
|
№ |
Резисторы |
Конденсаторы |
|||
|
Ri, Ом |
Gr, % |
Ci, пФ |
Gc, % |
||
|
1 |
10000 |
10 |
1000 |
10 |
|
|
2 |
22000 |
2 |
1600 |
2 |
|
|
3 |
1300 |
10 |
3300 |
10 |
|
|
4 |
390 |
10 |
150 |
10 |
|
|
5 |
390 |
10 |
2200 |
10 |
|
|
6 |
300 |
10 |
|||
|
7 |
300 |
10 |
|||
|
8 |
220 |
10 |
|||
|
9 |
680 |
10 |
|||
|
10 |
82 |
10 |
|||
|
11 |
3300 |
10 |
Параметры транзистора:
КТ331
Ik max= 20 мА
Iб max= 1 мА
Tmax= 90°C
Tmin= -60°C
Диод КД913, указанный в задании, исключён из рассмотрения, ввиду отсутствия диодов на принципиальной схеме.
Анализ предназначения устройства
Данное устройство, исходя из используемой компонентной базы и схемотехнических признаков, предназначенного для усиления разности напряжений двух входных сигналов.
Анализ элементов схемы
Резисторы с точностью 10% выполняются фотолитографией.
Конденсаторы с точностью 10% выполняются по масочной технологии.
Прецизионные резисторы выполняются фотолитографией и представляют собой подстроечные резисторы.
Прецизионные конденсаторы выполняются в качестве навесных элементов.
Транзисторы выполнены в виде навесных элементов.
Проводники и контактные площадки выполняются фотолитографией.
Изоляция пересечений и перемычки выполняются в одном технологическом процессе с диэлектриком и верхней обкладкой конденсатора.
Поверочные расчёты
В связи с неполнотой исходных данных, в частности отсутствия назначения клемм (выводов), значений протекающих токов, мощности рассеиваемой на элементах, номинальных напряжений элементов необходимо произвести поверочный расчёт плёночных резисторов и конденсаторов.
1. Поверочный расчет пленочных резисторов.
Резистор R1:
Резистор R2:
Резистор R3:
Резистор R4:
Резистор R5:
Резистор R6:
Резистор R7:
Резистор R8:
Резистор R9:
Резистор R10:
Резистор R11:
Результаты поверочного расчёта резисторов сведены в таблицу 2.
|
Резистор |
Мощность, мВт |
Резистор |
Мощность, мВт |
|
|
R1 |
14,4 |
R7 |
3,02 |
|
|
R2 |
6,55 |
R8 |
49,91 |
|
|
R3 |
11,08 |
R9 |
168,62 |
|
|
R4 |
57,11 |
R10 |
40 |
|
|
R5 |
57,11 |
R11 |
43,6 |
|
|
R6 |
68,0 |
Поверочный расчёт пленочных конденсаторов
толстопленочный резистор конденсатор
Рассчитываем все конденсаторы на напряжение 12 В, исходя из того, что при приложенном напряжении питания между клеммами 5 и 6, конденсатор С2 будет заряжаться до напряжения питания равно 12 В.
Исходные данные.
Способ изготовления резисторов - фотолитографический.
Технологические ограничения исполнения резисторов для этого метода сведены в таблицу 3.
|
bmin ,мм |
lmin ,мм |
Дb, мм |
Дl, мм |
|
|
0,1 |
0,1 |
0,01 |
0,01 |
Номиналы сопротивлений и допуски приведены в таблице 1.
Рассеиваемые мощности на резисторах приводятся в таблице 2.
Разбиение резисторов на группы
Проверяем необходимое условие разбиение на группы: Rmax/Rmin >50
|
Rmax |
Rmin |
Rmax/Rmin |
|
|
22000 |
82 |
268 |
Следовательно, разбиваем на 2 группы.
Найдём границу разбиения по формуле:
И получим Rгр= 1,12 кОм.
Запишем группы, исходя из условия Rгр1 < Rгр < Rгр2 :
Группа 1
|
№ R |
Ri, Ом |
Gr, % |
P, мВт |
1/R , См |
|
|
3 |
390 |
10 |
57,12 |
0,0012 |
|
|
4 |
390 |
10 |
57,12 |
0,0021 |
|
|
5 |
300 |
10 |
68,0 |
0,0021 |
|
|
6 |
300 |
10 |
3,02 |
0,0050 |
|
|
8 |
220 |
10 |
49,91 |
0,0033 |
|
|
9 |
680 |
10 |
168,62 |
0,0021 |
|
|
10 |
82 |
10 |
40 |
0,0266 |
Группа 2
|
№ R |
Ri, Ом |
Gr, % |
P, мВт |
1/R, См |
|
|
1 |
10000 |
10 |
14,4 |
0,0001 |
|
|
2 |
22000 |
2 |
6,55 |
0,000045 |
|
|
7 |
1300 |
10 |
11,08 |
0,000769 |
|
|
11 |
3300 |
10 |
43,6 |
0,000303 |
Из номиналов видно, что дальнейшее разбиение групп на подгруппы не требуется.
Выбор резистивного материала
Проверка по условию разбиения на подгруппы (в табл.2):
Таблица 2
|
Для первой группы (R<Rгр) |
Для второй группы (R>Rгр) |
|
|
, , (неверно), следовательно, разбиение на подгруппы не требуется. |
, , (неверно), следовательно, разбиение на подгруппы не требуется. |
Рассчитаем оптимальное сопротивление для каждой группы по формуле:
Группа 1.
Rо 1 = 280,566Ом
Выберем в качестве материала Сплав МЛТ-М (6КО.028.005ТУ)
Группа 2
R0 2= 8871,835 Ом
В соответствии с оптимальным сопротивлением выбираем материал - Кермет К-50С (ЕТО.021.013ТУ)
Выражение для суммарной относительной погрешности имеет вид:
,
где:
- требуемая точность по заданию. Для всех резисторов, участвующих в расчете составляет 10%;
- погрешность геометрических размеров;
- ошибка материала, зависит от условий напыления материала и резистивной пленки. По заданию
- температурная погрешность, определяемая наибольшей рабочей температурой Тmax и ТКС:
;
- погрешность, обусловленная старением пленки, учитывает изменение величины сопротивления резистора за 5000 ч эксплуатации. По заданию ;
- погрешность, обусловленная контактными переходами. Т.к. оба выбранных материала формируются с помощью подслоя (см. табл. 3 и 4), этой погрешностью можно пренебречь.
Так как на данном этапе значения длины и ширины резистора не определены, значение не известно, поэтому его определяют косвенно:
,
т.е. в нашем конкретном случае:
Для материала первой группы (Сплав МЛТ-3м):
Для материала второй группы (Кермет К-50С):
Вычисление коэффициентов формы резисторов.
Коэффициент формы вычисляется для каждого конкретного резистора по формуле:
,
где Ro - сопротивление конкретного материала
Результаты вычислений приведены в таблице результатов.
Расчет геометрических размеров.
Расчет геометрических размеров с Кф?1
Определим расчетную ширину резисторов R3, R8, R9. Её значение выбирается как наибольшее из трех величин:
,
где - минимальное значение из таблицы технологических ограничений.
- минимальная ширина резистора, удовлетворяющая требованиям по точности
- ширина, удовлетворяющая требованиям по мощности.
Для резистора R3 имеем:
Для резистора R8:
Для резистора R9:
Для резистора R2:
Расчет геометрических размеров с 0,1?Кф<1.
Определим расчетную длину резисторов R2, R3, R4, R5, R7, R8 и R11. Её значение выбирается как наибольшее из трех величин:
,
где - минимальное значение длины из таблицы технологических ограничений.
- минимальная длина резистора, удовлетворяющая требованиям по точности
- длина, удовлетворяющая требованиям по мощности.
Для резистора R1:
Для резистора R4:
Для резистора R5:
Для резистора R6:
Для резистора R7:
Для резистора R10:
,
Для резистора R11:
Определение полной длины
,
где е - величина перекрытия, равная 200 мкм. Результаты заносим в таблицу.
Определение площади резисторов
Таблица результатов
|
№ |
Ri, Ом |
Кф |
bточ |
bР |
lточ |
lр |
b, мм |
l, мм |
lп |
S |
|
|
1 |
8200 |
0,82 |
- |
- |
303 |
848 |
1,050 |
3,360 |
3,760 |
3,950 |
|
|
2 |
30000 |
3 |
222 |
200 |
- |
- |
1,200 |
0,200 |
0,600 |
0,700 |
|
|
3 |
430 |
1,075 |
603 |
1414 |
- |
- |
1,400 |
1,500 |
1,900 |
2,650 |
|
|
4 |
360 |
0,9 |
- |
- |
594 |
1272 |
1,250 |
1,400 |
1,800 |
2,250 |
|
|
5 |
360 |
0,9 |
- |
- |
594 |
1272 |
1,250 |
1,400 |
1,800 |
2,250 |
|
|
6 |
300 |
0.75 |
- |
- |
547 |
1061 |
1,050 |
1,150 |
1,550 |
1,600 |
|
|
7 |
6200 |
0,62 |
- |
- |
210 |
619 |
0,600 |
0,950 |
1,350 |
0,800 |
|
|
8 |
430 |
1,075 |
603 |
1414 |
- |
- |
1,400 |
1,500 |
1,900 |
2,650 |
|
|
9 |
680 |
1,7 |
496 |
1030 |
- |
- |
1,050 |
1,500 |
1,900 |
2,000 |
|
|
10 |
62 |
0,155 |
- |
- |
361 |
219 |
0,350 |
2,250 |
2,650 |
0,900 |
|
|
11 |
3900 |
0,39 |
- |
- |
232 |
848 |
1,050 |
0,850 |
1,250 |
1,300 |
Первая группа резисторов.
Используемые константы:
- для первой группы резисторов
ТКС = 0,0002 (значение взято из справочника)
гR0 = 4
гRст = 2
гR - значения указаны в перечне резисторов и конденсаторов
гк = 2
- для второй группы резисторов:
ТКС = 0,0005 (значение взято из справочника)
гR0 = 4
гRст = 2
гR - значения указаны в перечне резисторов и конденсаторов
гк = 0
Так как значения гкф находятся в пределах допустимых, то можно считать, что материал подобран верно. Исключением является резистор из второй группы, с номиналом 22000 Ом, для него не будут проводиться расчеты по точности.
Расчет толстопленочных резисторов.
1. Разбивка резисторов на группы.
Все резисторы разбиваются на группы так, что бы в каждой из них выполнялось неравенство:
Первая группа: R4, R5, R6,R7,R8, R10
Вторая группа: R3, R9 R11
Третья группа: R1, R2
|
1 группа |
2 группа |
3 группа |
|
|
82 - 390 |
680 - 3300 |
10000 - 2200 |
Определение оптимального значения удельного сопротивления резистивной пасты для каждой группы
Значения удельного сопротивления резистивной пасты определяют по формуле
для каждой группы отдельно
Выбор резистивной пасты для каждой группы
Из таблицы электрофизических характеристик резистивных паст выбирают пасту с удельным сопротивлением, ближайшим к :
Коэффициент формы для каждого резистора вычисляется по формуле:
Расчет геометрических размеров
Для начала рассчитаем коэффициент формы для каждого резистора по формуле:
Группа 1
|
№ R |
Kф |
|
|
4 |
1,3 |
|
|
5 |
1,3 |
|
|
6 |
0,86 |
|
|
7 |
0,86 |
|
|
8 |
0,63 |
|
|
9 |
1,94 |
|
|
10 |
0,234 |
Группа 2
|
№ R |
Кф |
|
|
1 |
1 |
|
|
2 |
2,2 |
|
|
3 |
0,13 |
|
|
11 |
0,33 |
Начинают расчет ширины bрасч, значение которой выбирается как наибольшее из трех величин bрасч?max{bmin, bточн, bp}, где bmin - минимальная ширина пленочного резистора, равная 0,1 мм; bточн - минимальная ширина резистора, при которой точность его изготовления равна заданной:
- погрешности размеров длины l и ширины b.
- ширина резистора из условия выделения заданной мощности
За ширину b принимают ближайшее к bрасч большее значение, кратное шагу координатной сетки. При масштабе 20:1 шаг округления составляет 0,05 мм.
Расчетное значение длины определяется по формуле:
Здесь так же производится округление, и за длину l принимают ближайшее к значение, кратное шагу координатной сетки.
Полная длина:
,
Где е-величина перекрытия проводника, для данной технологии.
е=0,1мм.
площадь резистора
Определение ширины
Ширина резистора должна быть не меньше наибольшего значения одной из двух величин
bp и bтехн, т.е.
- ширина резистора из условия выделения заданной мощности, где
КР - коэффициент запаса мощности, учитывающий подгонку резистора:
|
R |
гR, % |
KP |
KФ |
Pi, мВт |
P0, мВт/см2 |
bP, мм |
Bmin, мм |
bрасч, мм |
|
|
R1 |
10 |
1,2 |
1 |
14,40 |
2000 |
0,512 |
0,1 |
0,52 |
|
|
R2 |
2 |
1,04 |
2,2 |
6,55 |
0,249 |
0,25 |
|||
|
R4 |
10 |
1,2 |
1,3 |
57,11 |
1,073 |
1.1 |
|||
|
R5 |
1,3 |
57,11 |
1,073 |
1.1 |
|||||
|
R9 |
1,94 |
168,62 |
1,509 |
1.51 |
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проектирование топологии гибридных микросхем, тонко- и толстопленочных, их тепловой режим и характер паразитных связей. Конструкции пленочных конденсаторов и используемые при их изготовлении материалы. Пример расчета параметров конденсатора данного типа.
курсовая работа [158,5 K], добавлен 30.01.2014Технология изготовления платы фильтра. Методы формирования конфигурации проводящего, резистивного и диэлектрического слоя. Выбор установки его напыления. Расчет точности пленочных элементов микросхем и режимов изготовления тонкопленочных резисторов.
контрольная работа [359,2 K], добавлен 25.01.2013Проектирование пленочных элементов. Конструктивный расчет тонкопленочных резисторов, значения ширины, длины. Нахождение средней линии меандра. Коэффициент запаса электрической прочности. Особенности монтажа навесных компонентов, бескорпусных транзисторов.
контрольная работа [105,2 K], добавлен 30.12.2014Топологический расчет схемы принципиальной электрической для толстопленочной гибридной интегральной микросхемы (ГИС). Конструирование, технология толстопленочных ГИС. Расчет толстопленочных резисторов и конденсаторов. Выбор корпусов для микросхем.
курсовая работа [260,5 K], добавлен 03.02.2010Выбор резистивного материала, проводников, подложки. Расчет размеров плёночных резисторов. Выбор конструкции корпуса, навесных компонентов, оборудования. Разработка топологии платы, схемы коммутации. Технология изготовления платы и сборки микросхемы.
курсовая работа [610,8 K], добавлен 26.11.2014Конструирование микросхемы по электрической принципиальной схеме. Обоснование выбора материала подложки. Расчет тонкопленочных конденсаторов, резисторов. Диапазон рабочих температур. Выбор навесных элементов. Расчет показателя надежности микросхемы.
контрольная работа [48,2 K], добавлен 28.09.2012Классификация резисторов. Обозначения и типы резисторов. Резисторы, выпускаемые промышленностью. Маркировка резисторов с проволочными выводами и SMD-резисторов. Дополнительные свойства резисторов. Зависимость сопротивления от температуры. Шум резисторов.
лекция [131,5 K], добавлен 19.11.2008Изучение требований, предъявляемых к тонкопленочным резисторам. Физическая природа удельного электрического сопротивления пленок. Изучение методов осаждения пленок. Способы конструирования тонкопленочных резисторов. Выбор геометрии и площади резистора.
реферат [3,2 M], добавлен 07.11.2010Выбор и обоснование элементной базы, унифицированных узлов, установочных изделий и материалов конструкций. Выбор конденсаторов и резисторов. Расчет конструктивно-технологических параметров печатной платы. Обеспечение электромагнитной совместимости.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 17.10.2013Расчёт относительной погрешности сопротивления резисторов. Оценка математического ожидания относительной погрешности сопротивлений резисторов, дисперсии относительных погрешностей сопротивлений резисторов, отклонения измеренного значения величины.
контрольная работа [22,5 K], добавлен 29.04.2009Описание конструкции амплитудного модулятора. Выбор и обоснование схемы электрической принципиальной. Определение коэффициентов нагрузки для транзисторов, резисторов, конденсаторов, общей интенсивности отказа прибора. Расчет площади печатной платы.
курсовая работа [179,3 K], добавлен 01.06.2015- Построение и расчет статических характеристик электропривода системы генератор-двигатель системы Г-Д
Расчет статических характеристик электропривода системы генератор-двигатель. Определение динамических параметров и коэффициента форсировки. Расчет резисторов в цепи обмотки возбуждения генератора. Определение сопротивления резисторов R1, R2, R3 и R4.
лабораторная работа [538,8 K], добавлен 14.12.2010 Широкое применение проволочных переменных резисторов в электронной аппаратуре и их основные достоинства. Резистор переменного сопротивления с круговым вращением подвижной системы. Расчет резистивного элемента, контактной пружины, частотных характеристик.
курсовая работа [56,0 K], добавлен 14.03.2010Разработка конструкции, топологии и технологического процесса интегральной микросхемы по заданной электрической схеме. Топологический расчет транзистора и полупроводникового кристалла. Расчет геометрических размеров резисторов и конденсаторов.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 18.02.2010Общие сведения о переменных резисторах, их основные параметры, классификация и области применения. Технические характеристики проволочных резисторов. Правила выбора материала резистивного элемента, подвижного контакта, расчет переменного резистора.
курсовая работа [609,6 K], добавлен 26.04.2015Техника электроэрозионной и токовой подгонки тонкопленочных резисторов. Обработка пленок в тлеющем разряде. Подгонки тонкопленочных конденсаторов. Анодирование и анодное оксидирование. Электронные и ионные методы подгонки. Лазерная обработка пленки.
лабораторная работа [465,5 K], добавлен 01.02.2014Основные параметры и характеристики, выбор режима работы транзистора. Расчет малосигнальных параметров. Определение основных параметров схемы замещения. Расчет основных параметров каскада. Оценка нелинейных искажений. Выбор резисторов и конденсаторов.
курсовая работа [964,4 K], добавлен 01.10.2014Классификация, конструкции, характеристики и применение резисторов. Цветовая маркировка и обозначение резисторов в перечне элементов отечественных и зарубежных фирм; их параметры, эквивалентные схемы замещения. Физическая природа электросопротивления.
презентация [4,5 M], добавлен 29.04.2014Пассивные пленочные элементы схем. Номинальное сопротивление резистора. Сосредоточенные пленочные резисторы. Проектирование тонкопленочных резисторов. Наиболее применяемые в технике топологии резисторов. Параллельные и последовательные конденсаторы.
реферат [1,5 M], добавлен 15.12.2015Разработка принципиальной схемы, статический и динамический расчет. Выбор электронных элементов схемы (операционного усилителя, конденсаторов, резисторов) и конструирование печатной платы. Расчёт надёжности устройства и области его нормальной работы.
курсовая работа [393,0 K], добавлен 22.12.2010
