Разработка микросхемы генератора

Использование выводов из чистого алюминия марки А995 также ограничено из-за невысокой прочности ( для мягкой проволоки около 75 Н/мм2), что вынуждает увеличивать диаметр проволоки до 100 мкм. и приводит к увеличению площади проектируемых контактов. Лучшие характеристики имеет проволока из алюминий-кремниевого сплава А999К09 и АК09П, и алюминий-магниевого сплава АМ208, прочность которых, в отожженном состоянии достигает 450 Н/мм2. при относительном удлинении до 4%. Проволоку выпускают в диапазоне диаметров: 27-50 мкм. Проволока марки АК09П ("прецизионная") имеет допуск на диаметр 1 мкм. и повышенную равномерность механических свойств по длине [6].

6.6.4 Герметизация

Герметизацию проводят для полной изоляции элементов микросхемы и электрических соединений от контакта с окружающей средой, всегда содержащей влагу и другие химически активные компоненты, способные вызвать постепенные отказы.

Выбор способа герметизации практически однозначно определяется конструкцией корпуса микросхемы.

Технологические способы герметизации микросхем должны:

1) обеспечить механическую прочность в рабочем диапазоне температурных и механических воздействий при эксплуатации;

2) исключать в процессе герметизации чрезмерный нагрев активных элементов;

3) исключать выделение газов и паров металлов внутри корпуса;

4) выполняться в среде осушенного и очищенного воздуха, азота или инертного газа;

5) допускать механизацию и автоматизацию.

По конструктивно-технологическим признакам герметизация может быть трёх видов: корпусная, бескорпусная и комбинированная.

Для герметизации данной микросхемы будет использована корпусная герметизация. Корпусная герметизация предполагает предварительное изготовление элементов корпуса - основания с изолированными выводами, крышки и вспомогательных деталей. После монтажа платы на основание и присоединения выводов присоединяют крышку, в результате чего образуется полый замкнутый объём.

Присоединение крышки осуществляется различными способами, но целесообразней выбрать герметизацию сваркой. Существует два основных способа:

1) сварка давлением:

а) холодная сварка - соединение осуществляется за счёт пластической деформации;

б) контактная электросварка - процесс соединения основан на выделении теплоты в зоне контакта за счёт прохождения короткого импульса электрического тока;

2) сварка плавлением:

а) аргонодуговая сварка - для нагрева свариваемых деталей используется электрическая дуга;

б) микроплазменная сварка - это вид дуговой сварки;

в) лазерная сварка - соединение осуществляется за счёт оплавления детали по контуру лазерным лучом.

Из всех вышеперечисленных способов сварки для присоединения крышки данного корпуса рекомендуется использовать аргонодуговую сварку - одну из видов сварки плавлением. Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом. Сварка малоамперной дугой применяется при герметизации прямоугольных металлостеклянных корпусов со штырьковыми выводами. Сварку осуществляют в камере, заполненной инертным газом. Дугу дополнительно стабилизируют струёй защитного газа. Для исключения обрывов дуги при переходе в процессе сварки с одного корпуса на другой в ряде случаев используют дополнительную (дежурную) дугу, а иногда и две-три дуги. Мощность их не превышает 10..15% от мощности дуги во время импульса тока. При сварке материалов толщиной 0,3..1 мм проплавляющая способность импульсной дуги в 1,5..2 раза больше по сравнению с постоянно горящей дугой, а остаточные деформации снижаются почти вдвое [6].

Для неплавящегося электрода используют прутки вольфрама ВТ-10 или ВТ-15, содержащие 1,5..2% тория. Угол заточки электрода, определяющий рабочие размеры катода и катодное падение напряжения, в значительной степени влияет на вольтамперные характеристики дуги [6].

Для предупреждения блуждания сварочной дуги по поверхности свариваемого металла при аргонодуговой сварке используются весьма малые диаметры электродов (до 0,4 мм) и очень короткая (до 0,6 мм) дуга. При этом для получения стабильной глубины проплавления металла допустимое отклонение дуги не должно превышать ± 0,l мм. В качестве неплавящихся электродов применяют прутки вольфрама малого диаметра, конец которых заточен на конус с углом при вершине 15...30°. При герметизации аргонодуговой сваркой детали корпусов устанавливают кассеты с медными теплоотводами. Кассеты закрепляются в поворотных центрах и выставляются относительно электрода на расстоянии длины дуги. Горелка с электродом передвигается возвратно-поступательно вдоль кассеты с собранными деталями. После сварки одной из сторон микросхем кассету поворачивают на 180° и сваривают противоположные стороны. Для герметизации двух оставшихся сторон микросхемы должны быть перегружены в другие кассеты и сварены аналогичным образом [6].

Электронно-лучевая сварка. Осуществляется за счет превращения кинетической энергии ускоренных электронов в тепловую при торможении в свариваемых металлах. Электронный пучок образуется за счет эмиссии электронов с нагретого катода в вакууме, формируется и фокусируется на свариваемых кромках с помощью электростатических и электромагнитных линз.

Микроплазменная сварка является разновидностью малоамперной дуговой сварки, использующей сжатую дугу с низкотемпературной плазмой для сварки металлов малых толщин. В этом виде сварки локализация и стабилизация разряда достигаются сжатием его с помощью насадки с малым (менее 1 мм) диаметром выходного отверстия - сопла.

При герметизации корпуса 1203 (151.15-1) использоваться аргонодуговую сварку [1].

6.6.5 Термотоковая тренировка

Для ИМС в связи с возрастанием удельного воздействия температурных, механических и других факторов на микроэлементы характерен резко выраженный период приработки. Это приводит к необходимости введения в технологический процесс операции тренировки, как одного из методов, позволяющих выявить и отбраковать дефектные микромодули. Режим тренировки должен предусматривать воздействие на микромодули тех факторов, которые не снижают качество микромодулей, а лишь ускоряют выявление скрытых дефектов. Наибольшее распространение получили термотренировка, электротренировка , термотоковая тренировка и термоциклирование.

Термотренировка - выдержка при температуре окружающей среды 50С в течении 200 ч. Выбор температуры тренировки обосновывается предельной рабочей температурой ГИС (55 С).

Время тренировки (200 ч) соответствует примерно времени приработки большинства ИМС.

Электротермотренировка - выдержка при температуре окружающей среды 50 С в течении 200 ч под электрической нагрузкой, соответствующей рабочему режиму схемы. Электротермотренировка была введена в связи с малой эффективностью термотренировки для некоторых транзисторных схем (наличии отказов после двухсотчасовой термотренировки). Однако требуемое при электротермотренировке сложное и дорогостоящее оборудование (индивидульные стенды, измерительные приборы и т.д.) делает электротермотренировку экономически невыгодной и практически нереализуемой, за исключением отдельных наиболее ответственных типов схем.

Термотоковая тренировка - выдержка при температуре окружающей среды 50 С в течении 200 ч под унифицированной электрической нагрузкой : однополупериодное синусоидальное напряжение 9В. Термотоковая тренировка для транзисторных схем эффективнее термотренировки и в то же время не требует сложного оборудования. Герметизированные и прошедшие термотренировку ИМС проверяют на соответствие техническим условиям. Наиболее рационально начинать контроль ИМС с проверки на функционирование по наличию сигналов на выходе ИМС без измерения их параметров. Это позволит сразу же отбраковать ИМС, в которых в процессе сборки, герметизации и термотоковой тренировки вышли из строя микроэлементы или имеются нарушения монтажных соединений. Однако единственным надежным методом оценки качества ИМС является контроль по выходным параметрам, который позволяет учесть влияние всех звеньев технологического процесса и качество микроэлементов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения данного курсового проекта разработана конструкция ИМС и технологический маршрут ее изготовления в соответствии с заданной в техническом задании принципиальной электрической схемой.

Выбрана технология изготовления ГИМС исходя из анализа технического анализа. Метод напыления пленок - комбинированный.

Произведен расчет геометрических размеров тонкопленочных резисторов и конденсатора с учетом технологических ограничений.

Разработана топология и выбор корпуса ИМС. Разработка эскиза топологии ИМС и последующих вариантов топологии проведены согласно правилам проектирования. Также произведен выбор корпуса из числа унифицированных конструкций [1].

Произведена проверка качества топологии. В результате теплового расчета самым теплонагруженным элементом является транзисторы КТ359Б и КТ359В. Температура внешней среды 55 оС не является предельно допустимой и она может быть увеличена.

Произведен расчет паразитных связей из которого можно сделать вывод, что разработанная топология удовлетворяет конструктивным требованиям, и имеющиеся емкостные и индуктивные связи настолько малы, что не нарушают стабильную работу схемы при заданных условиях эксплуатации.

Вероятность рассчитанная по надежности показала, что микросхема не выйдет из строя, за время не менее 15000 часов с вероятностью P(t)=97,6%.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Конструирование и технология микросхем. Курсовое проектирование. / Л.А. Коледов, В.А. Волков, Н.И. Докучаев и др. Под ред. Л.А. Коледова. - М.: Высшая школа, 1984. 216 с.

2 Коледов Л.А., Ильина Э.М. и др. Конструирование и технология микросхем; «Высшая школа» 1984.

3 Николаев И.М., Филинюк Н.А.; Микроэлектронные устройства и основы их проектирования; «Энергия» 1979.

4 Блинов И.Г. Оборудование полупроводникового производства; «Машиностроение» 1986

5 Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и ИМС; «Энергия» 1976.

6 Матсон Э.А., Крыжановский Д.В. Справочное пособие по конструированию микросхем. - Мн.: Высш. школа, 1982. - 224 с., ил.

7 Парфенов О.Д. Технология микросхем: Учеб. пособие для вузов по спец. «Конструирование и производство ЭВА» - М.: Высш. шк., 1986. - 320 с., ил.

8 Ефимов И.Е., Козырь И.Я., Горюнов Ю.И. Микроэлектроника: Проектирование, виды микросхем, функциональная микроэлектроника: Учеб. пособие для приборостроит. спец. вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1987. - 416 с.: ил.

9 Булычев А.Л., Галкин В.И., Прохоренко В.А. Аналоговые интегральные схемы. Справочник, 2-е издание, перераб. и доп. - Мн.: Беларусь, 1993.

Размещено на Allbest.ru