Разработка топологии гибридно-интегральной микросхемы
Требования к тонкопленочным резисторам и конденсаторам, особенности и исходные данные для их расчета. Подбор навесных компонентов. Расчет площади подложки. Выбор материала диэлектрика. Бескорпусные аналоги транзисторов. Принципиальная электрическая схема.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.09.2015 |
| Размер файла | 300,6 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/
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
"СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
Институт инженерной физики и радиоэлектроники
Кафедра "Приборостроение и наноэлектроника"
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Основы проектирования электронной компонентной базы
Разработка топологии гибридно-интегральной микросхемы
Красноярск 2014
Содержание
- Расчет тонкопленочных резисторов
- Расчет тонкопленочных конденсаторов
- Подбор навесных компонентов
- Расчет площади подложки
- Приложение А. Схема принципиальная
- Приложение Б. Транзисторы
Расчет тонкопленочных резисторов
К пленочным резисторам предъявляются следующие основные требования: стабильность во времени, малая занимаемая площадь на подложке, низкий температурный коэффициент сопротивления, требуемая мощность рассеяния, низкий уровень шумов, малые значения паразитных параметров.
Исходные данные для расчета резисторов приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Исходные данные
|
№ |
Обоз. |
R, Ом |
гR |
Рmax, Вт |
tmax,°С |
Предполаг. длит. Работы, ч |
гс0 |
?l, ?b, мм |
|
|
1 |
R1 |
3300 |
0.15 |
0.02 |
50 |
10000 |
0.05 |
10-3 |
|
|
2 |
R2 |
3300 |
|||||||
|
3 |
R3 |
3300 |
|||||||
|
4 |
R4 |
100000 |
|||||||
|
5 |
R5 |
100000 |
|||||||
|
6 |
R6 |
100000 |
|||||||
|
7 |
R7 |
4700 |
|||||||
|
8 |
R8 |
100000 |
|||||||
|
9 |
R9 |
4700 |
Все резисторы разобьём на две группы: R1, R2, R3, R7, R9 - первая группа; R4, R5, R6, R8 - вторая группа.
Расчет первой группы.
Для первой группы выбираем хром:
удельное поверхностное сопротивление с0=100 Ом/?
удельная мощность рассеяния Р0= 1 Вт/смІ
ТКС бR=-2.5·10-4
Температурная погрешность зависит от ТКС материала пленки и диапазона рабочих температур: гt=бR (tmax - 20) = - 2.5*10-4 (50-20) = - 75*10-4.
Допустимая погрешность коэффициента формы:
гкфдоп=гR-гс0-гст-гt-гк,
где гст=0,03 - погрешность, обусловленная старением пленки; гк=0,02 - погрешность переходных сопротивлений контактов.
гкфдоп=0,15-0,05-0,03+0,0075-0,02=0,0575
Находим коэффициент формы Кф=R/с0:
Кф (R1) = 33; Кф (R2) = 33; Кф (R3) = 33; Кф (R7) = 47; Кф (R9) = 47.
Рассчитываем ширину по точности:
мм;
мм;
Рассчитываем ширину по мощности:
мм;
мм;
Находим максимальную ширину с учетом bтех = 100 мкм, bmax = 0.3 мм.
Полная длинна и площадь резисторов:
Lполн (R1,R2,R3) = 0.3*33 + 2*4*0.1 = 10.7 мм;
S (R1,R2,R3) = 0.3*10.7 = 3.21 мм2;
Lполн (R7,R9) = 0.3*47 + 2*5*0.1 = 15мм;
S (R7,R9) = 0.3*15= 4.53 мм2;
Расчет второй группы.
Для второй группы выбираем Кермет-50С:
удельное поверхностное сопротивление с0=5000 Ом/?
удельная мощность рассеяния Р0= 2 Вт/смІ
ТКС бR= (-3ч3) ·10-4
Температурная погрешность зависит от ТКС материала пленки и диапазона рабочих температур: гt=бR (tmax - 20) = - 2*10-4 (50-20) = - 60*10-4.
Допустимая погрешность коэффициента формы:
гкфдоп=гR-гс0-гст-гt-гк,
где гст=0,03 - погрешность, обусловленная старением пленки; гк=0,02 - погрешность переходных сопротивлений контактов.
гкфдоп=0,15-0,05-0,03+0,006-0,02=0,056
Находим коэффициент формы Кф=R/с0:
Кф (R4) = 20; Кф (R5) = 20; Кф (R6) = 20; Кф (R8) = 20.
Рассчитываем ширину по точности:
мм;
Рассчитываем ширину по мощности:
мм;
Находим максимальную ширину с учетом bтех = 100 мкм, bmax = 0.3 мм.
Полная длинна и площадь резисторов:
Lполн (R4,R5,R6,R8) = 0.3*20 + 2*2*0.1 = 6.4 мм;
S (R1,R2,R3) = 0.3*6.4 = 1.92 мм2;
Расчет тонкопленочных конденсаторов
К материалу обкладок пленочного конденсатора предъявляются требования: высокая электропроводность, обеспечивающая малые потери энергии, хорошая адгезия, малая миграционная подвижность атомов. Диэлектрик, применяемый в тонкопленочных конденсаторах, должен обладать малыми диэлектрическими потерями, высокой электрической прочностью, хорошей адгезией к подложке и обкладкам, малым ТКЕ, стабильностью физических параметров в диапазоне рабочих температур, высокой диэлектрической проницаемостью.
Исходные данные для расчета конденсаторов приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Исходные данные
|
Схемное обозначение |
С, пФ |
гс |
Uраб, В |
tmax,°C |
Предельная длител. работы, ч |
гс0 |
?l,?b, мм |
|
|
С1 |
10000 |
0,2 |
8 |
50 |
10000 |
0,05 |
10-3 |
|
|
С2 |
10000 |
|||||||
|
С3 |
50000 |
Выбираем материал диэлектрика - оксид алюминия, материал обкладок - алюминий. Оксид алюминия имеет следующие параметры:
диэлектрическая проницаемость на частоте 1 кГц е=8;
тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 1 кГц tgд=0.3ч1;
электрическая прочность Е=5*106 В/см;
ТКЕ= (3ч4) *10-4 гр-1
Найдем минимальную толщину диэлектрика:
d? (8*2) / (5*106) = 3.2*10-6 см = 0,032 мкм;
d = 0.1 мкм;
C0U= (8*0.0885*10-12) / (0.1*10-6*10-2) = 7.08 Ф/м2;
гсt=0,0004 (50-20) =0,012
гs=гс - гс0 - гсст - гсt=0,2-0,05-0,03-0,012=0,108
С0точн=С (гs/?l) І=10000*10-12 (0.108/0,001) І=29Ф/мІ
Таким образом, выбирая наименьшую удельную емкость, получаем:
С0=7,08*10-4 Ф/мІ.
Sb (C1,C2) = 10000*10-12/ (7.08*10-4) = 14.12 мм2;
Sb (C1,C2) = 50000*10-12/ (7.08*10-4) = 70.6 мм2.
Размеры верхних обкладок:
Lв (C1,C2) = 14,121/2 = 3,75 мм;
Lв (C3) = 70,61/2 = 8,4 мм.
Размеры нижних обкладок:
Lн (C1,C2) = 3,75 + 2*0,2 = 4,15 мм;
Lн (C3) = 8,4 + 2*0,2 = 8,8 мм.
Размеры диэлектрика:
Lд (C1,C2) = 4,15 + 2*0,1 = 4,15 мм;
Lд (C3) = 8,8 + 2*0,1 = 9 мм.
Подбор навесных компонентов
Чертежи транзисторов приведены в приложении Б.
Таблица 3 - Бескорпусные аналоги транзисторов
|
Навесные элементы |
Бескорпусной аналог |
|
|
КТ3107К |
2Т360А-1 |
|
|
КТ3102К |
2Т385А-2 |
|
|
КТ315Б |
КТ319Б |
Расчет площади подложки
Площадь подложки проектируемой ГИС вычисляется по формуле:
мм2;
мм2;
мм2;
мм2;
мм2.
Исходя из найденной площади выбираем типоразмер подложки:
16х20 мм, корпус 1207.
SK = 320 мм2.
топология интегральная микросхема транзистор
Приложение А. Схема принципиальная
Рисунок 1 - Схема электрическая принципиальная
Приложение Б. Транзисторы
Рисунок 2 - Транзистор 2Т360А-1 (аналог КТ3107К)
Рисунок 3 - Транзистор 2Т385A-2 (аналог КТ3102К)
Рисунок 4 - Транзистор КТ319Б (аналог КТ315Б)
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Разработка усилителя слабых сигналов в виде интегральной микросхемы (ИМС) в корпусе. Выбор технологии изготовления. Расчет геометрических размеров и топологии элементов интегральной микросхемы. Выбор навесных компонентов, типоразмера платы и корпуса.
курсовая работа [381,0 K], добавлен 29.10.2013Выбор 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 28.09.2012Использование параметрических феррорезонансных стабилизаторов напряжения. Конструктивно-технологическое исполнение интегральной микросхемы. Расчет интегрального транзистора и его характеристики. Разработка технических требований и топологии микросхемы.
курсовая работа [140,6 K], добавлен 15.07.2012Основные принципы построения АМ-ЧМ приемников. Анализ схемы электрической принципиальной ИМС TA2003. Разработка физической структуры кристалла, технологического маршрута изготовления и топологии интегральной микросхемы. Компоновка элементов и блоков.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 01.11.2010Разработка 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 18.02.2010Упрощенная модель кремниевого биполярного транзистора. Частичная схема для расчета тока при комбинации заданных входных сигналов "1110". Максимальные мощности резисторов. Разработка топологии интегральной микросхемы, рекомендуемые размеры подложек.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 15.01.2015Электрические параметры интегральной микросхемы (ИМС). Расчет параметров модели полевого транзистора с управляющим p-n-переходом. Моделирование схемы включения истокового повторителя. Разработка топологии и технологического маршрута изготовления ИМС.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 29.09.2010Конструктивные и технологические ограничения, которые учитываются при разработке топологии интегральной микросхемы на биполярных транзисторах, схемотехнические параметры. Порядок расчета полупроводниковых резисторов, общие сведения об их изготовлении.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 26.05.2010Конструкции МДП-транзисторов (металл - диэлектрик – полупроводник) в микросхемах с алюминиевой металлизацией. Материалы, используемые в качестве диэлектрика. Применение поликремниевых затворов транзисторов. Преимущество диэлектрической подложки.
реферат [915,7 K], добавлен 22.02.2009Анализ исходных данных и выбор конструкции. Разработка коммутационной схемы. Расчет параметров элементов. Тепловой расчет микросхемы в корпусе. Расчет паразитных емкостей и параметров надежности микросхемы. Разработка технологии изготовления микросхем.
курсовая работа [150,4 K], добавлен 12.06.2010Основные технические показатели электронного усилителя: коэффициент усиления, входное и выходное сопротивления, диапазон усиливаемых частот, динамический диапазон, нелинейные, частотные и фазовые искажения. Разработка гибридной интегральной микросхемы.
курсовая работа [772,0 K], добавлен 08.04.2014Изучение 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 07.11.2010Разработка структурной, принципиальной и интегральной микросхем аналогового устройства на основе биполярных и полевых транзисторов. Выбор типов и структур биполярных и полевых транзисторов, навесных элементов и расчёт конфигурации плёночных элементов.
курсовая работа [241,0 K], добавлен 29.08.2014Расчет радиовещательного приемника двухполосных АМ сигналов диапазона СВ. Выбор интегральной микросхемы для работы в приемном тракте портативных и переносных АМ. Схема радиовещательного приёмника, принципиальная схема функциональных узлов устройства.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 03.05.2011Электрическая принципиальная схема устройства автоматической тренировки аккумулятора. Выбор элементной базы. Разработка схемы электрической принципиальной. Размещение компонентов на печатной плате. Разработка алгоритма программы микроконтроллера.
дипломная работа [670,2 K], добавлен 20.10.2013Разработка структурной и принципиальной схемы устройства. Расчет двухкаскадной схемы усилителя низкой частоты с использованием полевого и биполярного транзисторов. Выбор навесных элементов и определение конфигурации пленочных элементов усилителя частоты.
курсовая работа [220,7 K], добавлен 22.03.2014Анализ электрической принципиальной схемы. Конструктивный расчет платы: исходные данные для расчета шага размещения, размеров зоны расположения интегральной схемы и платы. Интерактивное размещение и трассировка. Создание графического начертания элементов.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 11.12.2012Разработка топологии изготовления бескорпусной интегральной микросборки на основе тонкопленочной технологии. Схемотехнические данные и используемые материалы. Разработка коммутационной схемы соединений. Расчет тонкопленочных элементов микросборки.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 07.08.2013Топологический 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 03.02.2010
