Каталог :: Технология

Курсовая: Конструирование микросхемы, разработка топологии

I. Анализ электрической схемы

Расчёт мощностей рассеяния Pi

Для упрощения расчётов Pi резисторов R4, R5, R 8, R9, R10, R12 и R19 преобра­зу­ем выделенную часть схемы рис.1 (только те ветви, на которых находятся вышеуказанные резисторы) в эквивалентную (рис.2). Рассчитываем токи в контурах эк­ви­валентной схемы рис.2 методом контур­ных токов.

Подпись: 330I111-147I222-33I444=0
-1470I111+1517I222-47I333=0
-47I222+67I333-10I444=0
-3300I111-100I333+3400I444=5

I111(R4+R19+R8+R12 )-I222(R19+R12)-I444R4=0

I222(R19+R12+R10)-I111(R 19+R12)-I333R10=0

I333 (R10+R5+R9)-I222R10-I 444R5=0

I444(R4+R5)-I 111R4-I333R5=E

= 111059850000 – 49237209000 – 11055924000 = 50766717000
= 345450 + 16405950 = 16751400 ; I111 = = 0,000329968 A = 775500 + 16250850 = 17026350 ; I222 = = 0,000335384 A = 25030500 – 10804500 + 11399850 = 25625850 ; I333 = = 0,00050478 A
= 164059500 – 72390150 = 91669350 ; I444 = = 0,0018057 A Зная контурные токи, мы можем рассчитать: I4 = I444 – I111 = 0,0018057 - 0,000329968 = 0,001475732 A I5 = I444 – I333 = 0,0018057 - 0,00050478 = 0,00130092 A

I8 = I111 = 0,000329968 A

I9 = I 333 = 0,00050478 A

I10 = I333 – I222 = 0,00050478 - 0,000335384 = 0,000169396 A

I12 = I1 9 = I222 – I111 = 0,000335384 - 0,000329968 = 0,000005416 A

Теперь рассчитываем токи на остальных резисторах:
Для расчёта тока на резисторах R11, R13 и R14 представим конденсатор на 9-ом выводе как резистор с самым большим сопротивлением, которое только имеем на схеме УПЧ и схеме его включения (Rдобавочное =22000+22000=44000 Om см. паспорт МС), т.е.:
Для более точного подсчёта I15 – I18 подробнее рассмотрим транзистор V1:
где b - коэффициент передачи тока (bКТ317А @ 70)

II. Разработка маршрутного технологического процесса изготовления микросхемы. Наиболее простым способом формирования рисунка микросхемы является напыление элементов через свободные маски. Если при этом зазор между маской и подложкой отсутствует, линейные размеры элементов строго соответствуют размерам щелей в маске (метод контактной маски). Наличие зазора между под­ложкой и маской, устранить который полностью невозможно, приводит к образо­ванию «зоны размытости» рисунка. Причём размер этой зоны, как показывает практика, увеличивается с ростом толщины маски и клинообразности профиля её вырезов. С уменьшением же толщины снижается жёсткость маски и увеличивает­ся её «провисание» над подложкой, что, в свою очередь, также приводит к росту зоны размытости. Напыление резистивных и проводниковых плёнок выполняется в одной вакуумной камере в непрерывном процессе. Для сублимации применяют резистивный испаритель, покрытый гальваническим слоем сублимируемого вещества либо стержень из спрессованного и спёченного порошка сублими­ру­емо­го вещества, а вещества, плохо взаимодействующие с тугоплавкими мате­риалами испаряют из жидкого состояния. Напыления ведут на подогретые под­ложки, температуру кото­рых регулируют изменением тока нагревателя. При достижении требуемой температуры подложек испаритель подводят на позицию испарения и подают на него напряжение. При нагреве испарителя вакуум в камере ухудшается, так как с поверхности испарителя происходит выделение газов. После окончания газовыделения и восстановления вакуума открывают заслонку и напыляют пленку сублимируемого вещества. При достижении требуемой толщины плёнки заслонку закрывают, на позицию переводят следую­щую подложку и так процесс продолжают для напыления плёнки на все подлож­ки. Нанесение Нанесение проводников резистивного слоя и контактных площадок
Маска
Подложка
III. Расчёт геометрических размеров плёночных элементов. Прежде всего, для расчёта геометрических размеров резисторов нужно найти мощность P, рассеиваемую каждым резистором. Рассеиваемая мощность на резисторе находится по формуле: (1), где i – номер элемента. Применяя формулу (1) найдём Pi для каждого резистора (см. таблицу 1). Так как резисторы R1, R5, R7, R9, R 10, R14, R15, R18 меньше 1000 Ом, то размещать их будем на другом слое.

Теперь, для того, чтобы выбрать материал, из которого будут изготав­ли­вать­ся резистивные плёнки, проводники и контактные площадки нужно найти удельное поверхностное сопротивление резистивной плёнки для каждого слоя по формуле (значения R опт см. таблицу 1):

Зная Rопт для каждого слоя, можем выбрать материал резистивной плёнки, контактных площадок и проводников, а также температурный коэффициент сопротивления a и допустимую удельную мощность рассеяния P0 соответствую­щий выбранному материалу:

I слой: резистивная плёнка – нихром, проволока Х20Н80 (ГОСТ 12766-67) Контактные площадки и проводники - медь a = 1×10-4 P0 = 2 Вт/см2 II слой: резистивная плёнка – кермет К-50С (ЕТО.021.013 ТУ) Контактные площадки и проводники - золото с подслоем хрома (нихрома) a = -4×10-4 P0 = 2 Вт/см2 Зная величину каждого резистора и Rо слоя, в котором он находятся, можно найти коэффициент формы для каждого резистора данного слоя: где Кф – коэффициент формы плёночного элемента (значения Кф см. в таб­ли­це 1).

Теперь рассчитаем погрешность коэффициента формы:

Таблица 1.

Номер

R

I

Pi

Резистор

Ri

1/Ri

Rопт

10,00345430,008113888R16800,0014706245,6362,76832341
20,0026510,007027801R210000,0014918,030,20333344
30,00080330,00212946R333000,0003034918,030,67100036
40,001475730,00718669R433000,0003034918,030,67100036
50,001300920,000169239R51000,01245,6360,40710638
60,000477550,002280587R6100000,00014918,032,03333441
70,000477550,000107188R74700,0021277245,6361,9134
80,000329970,001633183R8150006,667E-054918,030,20333344
90,000504782,54803E-05R91000,01245,6361,9134
100,00016941,34867E-05R104700,0021277245,6361,9134
113,4178E-061,16814E-08R1110000,0014918,030,20333344
125,416E-061,37865E-07R1247000,00021284918,030,95566717
130,000323080,00156571R13150006,667E-054918,033,05000161
140,000327235,03286E-05R144700,0021277245,6361,9134
150,001005835,15964E-05R15510,0196078245,6360,20762426
160,001005830,004754962R1647000,00021284918,030,95566717
171,4167E-053,01056E-06R17150006,667E-054918,033,05000161
181,4167E-051,24436E-07R186200,0016129245,6362,52405958
195,416E-062,93331E-07R19100000,00014918,032,03333441
1).Для резисторов с 1 £ K Ф £ 10

Рассчитываем ширину резистора:

Рассчитываем длину резисторов:
где h – длина перекрытия для плёночных элементов, расположенных в разных слоях (h ³ 0,2 мм). 2).Для резисторов с 0,1 £ KФ £ 1 Рассчитываем длину резисторов:

Рассчитываем ширину резисторов: Площадь резисторов равна: Значения ширины, длины и площади каждого резистора см. таблицу 2. Проверка:
1). Таблица 2.

Номер

R

Bточн/Lточн

Bp

Bрасч

Lp

Lрасчётн

Lполн

Sсм

Проверка P0'

Проверка Проверка
10,372939580,0380,372941,432420,0051,5188710,03379511,070295
21,095931525,389820,026731,095931,495930,0810,0871630,0085411,06254
30,461168920,687290,026730,461170,861170,0060,3597860,02616211,080162
40,461168920,687290,04910,461170,861170,0061,2142370,02616211,080162
50,946948062,326050,005870,946951,346950,0310,0054020,01172311,048223
60,276259820,0240,276260,961730,0030,8583740,04659611,100596
70,417158870,0050,417161,198190,0050,0214450,03231811,068818
81,095931525,389820,012891,095931,495930,0810,0202560,0085411,06254
90,417158870,0030,417161,198190,0050,0050980,03231811,068818
100,417158870,0020,417161,198190,0050,0026980,03231811,068818
111,095931525,389823,4E-051,095931,495930,0811,45E-070,0085411,06254
120,3789610,396540,000260,378960,778960,0034,46E-050,03805611,092056
130,245901610,0160,24591,150,0030,5536710,04936211,103362
140,417158870,0040,417161,198190,0050,0100690,03231811,068818
151,593532317,675080,002311,593531,993530,1530,0003370,00631911,042819
160,3789610,396540,047670,378960,778960,0031,5393720,03805611,092056
170,245901617E-040,24591,150,0030,0010650,04936211,103362
180,382517032E-040,382521,36550,0052,38E-050,03346611,069966
190,276259823E-040,276260,961730,0030,000110,04659611,100596
2). 3). Результаты проверки см. в таблице 2.