Разработка тонкоплёночной гибридной схемы

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 29 Ноября 2011 в 14:19, курсовая работа

Описание работы

Курсовой проект ставит своей целью разработку тонкоплёночной гибридной схемы. Разработанная гибридная схема позволит уменьшить массу и габариты разрабатываемого устройства, в котором будет применена эта схема.

Содержание работы

Введение 3
1 Задание на курсовую работу 4
2 Анализ технического задания 5
3 Выбор навесных компонентов 6
4 Расчёт геометрических размеров элементов 7
4.1 Конструктивный расчёт тонкоплёночных резисторов 7
4.2 Конструктивный расчёт тонкоплёночных конденсаторов 11
4.3 Конструирование тонкоплёночных контактов 14
4.4 Конструктивный расчёт межсоединений 16
5 Разработка конструкции микросхемы 17
6 Выбор материала подложки 18
7 Расчёт теплового режима 19
8 Расчёт надёжности 21
Заключение 22
Список литературы

Файлы: 1 файл

Пояснительная Записка.doc

— 287.00 Кб (Скачать файл)
 

    LВ = ВВ = .

    С учетом округления LВ = ВВ = 1 мм.

    Вычисляем размеры нижней обкладки конденсатора 

    LН = ВН = LВ + 2q, ( 26 )
 

    где q - размер перекрытия нижней и верхней обкладок конденсатора (q = 0,2 мм)

    LН = ВН = 1 + 0,4 = 1,4 мм.

    Находим размеры диэлектрика:

     

    LД = ВД = LН + 2f´, ( 26 )
 

    где f´ - размер перекрытия нижней обкладки и диэлектрика (f´ = 0,1 мм).

    LД = ВД = 1,4 + 0,2 = 1,6 мм

    Определим площадь, занимаемую конденсатором: 

    SД = LДВД ( 27 )
 

    SД = (1,6)2 = 2,56 мм2 

     Конденсатор С2 рассчитывается  аналогично. Результаты расчетов  представлены в таблице 3. 

    Таблица 3 – Параметры конденсаторов 

 
Параметр
 
С1
 
С2
 
Емкость С, пФ
 
1200
 
680
 
Размеры верхней обкладки Lв=Bв, мм
 
1
 
0,8
 
Размеры нижней обкладки Lн=Bн, мм
 
1,4
 
1,2
 
Размеры диэлектрика Lд=Bд, мм
 
1,6
 
1,4
 
Площадь конденсатора S, мм2
 
2,56
 
1,96

 

4.3 Конструирование  пленочных контактов 

    Элементы  пленочной гибридной микросхемы объединяются в единую систему с помощью системы пленочных коммутационных проводников, которые в местах соединения с другими пленочными элементами образуют контактные пары (контактные переходы). Контактные площадки в гибридной микросхеме  необходимы для присоединения внешних выводов микросхемы и выводов навесных компонентов.

    Расчет  контактных площадок начнем с определения  минимального сопротивления тонких систем по формуле: 

    Rkmin , ( 28 )
 

где ρsпов - поверхностное сопротивление резистивного материала;

      ρk - удельное поверхностное сопротивление (ρk = 0,05 – 0,25 Ом·мм2)

    Rkmin1 =

    Максимально допустимая величина контактного сопротивления  рассчитывается по формуле: 

    Rkдоп = ( 29 )
 

    Rkдоп1 =  

    Для остальных резисторов Rkmin и Rkдоп рассчитываются аналогично. Результаты расчетов сведены в таблицу 4.

    Проверяется условие: 

    Rkmin < Rkдоп. ( 30 )
 
 

    Условие Rkmin < Rkдоп не выполняется только у резисторов R2 и R5. У этих резисторов увеличивают ширину до величины b´, приняв Rkmin = Rkдоп и определяют b´ из условия : 

    b´ = ( 31 )

           
 
 
 
 
 
 

    Результаты  расчетов контактных площадок занесены в таблицу 4. 

    Таблица 4 - Параметры контактных площадок 

    Параметр Номер резистора
    R1 R2 R3 R4 R5
    Rkmin, Ом 36,64 10 21,48 14,1 10
    Rkдоп, Ом 351 6,6 57,5 16,7 6,6
    lk, мм 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
    B, мм 0,75 3,5 1,15 2 3,5

     

 

    4.4 Конструктивный расчёт межсоединений

 
 

    Материал  проводящего слоя выбираем исходя из:

    1) удельного поверхностного сопротивления;

    2) совместимости резистивного слоя и материала проводящего слоя;

    3) метода присоединения выводов навесных компонентов и внешних выводов. 

    Эти условия обеспечиваются при использовании  в качестве проводников и контактных площадок многослойных систем подслой - проводящий слой - защитный слой. В качестве подслоя обычно используют слой хрома, ванадия, нихрома толщиной 0,01…0,05 мм, если материалом резистивного слоя являются сплавы типа РС.

    В качестве защитного слоя используется никель толщиной 0,1…0,2 мм, если для присоединения внешних проводников используют пайку или микросварку расщеплённым электродом и золото, если метод присоединения пайка и все виды микросварки.

    Проанализировав описанную выше информацию, выбираем следующую многослойную систему, которая приведена в таблице 5. 

    Таблица 5 – Материал проводникового слоя 

Материалы подслоя, слоя и покрытия Толщина слоя, мм Удельное сопротивление, Ом/ڤ
Подслой – нихром Х20Н80 (ГОСТ 2238-58) 0,04…0,05 0,06
Слой - алюминий А99 (ГОСТ 11068-58) 0,25…0,35 0,06
Покрытие  – никель (МРТУ 14-14-46-65) 0,05 0,06
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    5 Разработка конструкции микросхемы 

          Технологические ограничения, накладываемые на минимальные размеры  и расстояния, приведены в таблице 6. 

          Таблица 6 – Конструктивные и технологические ограничения при проектировании тонкопленочных гибридных микросхем 

    
Содержание  ограничения Величина ограничения, мм
Минимальное расстояние между пленочными элементами

Минимальное расстояние от пленочного элемента до платы

Минимальное расстояние между контактными площадками

Минимальное расстояние от края навесного компонента до:

          Края платы

          Края другого компонента

          Края контактной площадки

          Края навесного элемента  

          Проволочного проводника

Минимальный размер контактных площадок

          Для приварки проволочных выводов

          Для припайки проволочных выводов

          Для контроля пленочных элементов

Минимальное расстояние от края диэлектрика до мест соединения выводов обкладок конденсатора с другими пленочными элементами

    Максимальная  длина гибкого проволочного проводника без дополнительного крепления

0,1

0,2

0,2 

0,4

0,3

0,4

0,6

0,3 

0,2Х0,25

0,4Х0,4

0,2Х0,2 
 

0,3 

3

    Выбираем  ориентировочную площадь подложки, которую будет необходимо уточнить при выборе корпуса или способе защиты от внешних воздействий.

    Необходимую площадь подложки рассчитываем по формуле 

    SΣ=k·(ΣSRi+ΣSC+ΣSН.К+ΣSК.П)                                            ( 32 ) 

Где k- коэффициент заполнения подложки (k=3)

     ΣSRi- площадь занимаемая всеми резисторами (10,2 мм2)

     ΣSC- площадь занимаемая конденсаторами (4,52 мм2)

     ΣSН.К- площадь занимаемая навесными компонентами (4 мм2)

     ΣSК.П- площадь занимаемая контактной площадкой (5,53 мм2) 

    SΣ=72,75 мм2 

    Выбираем  подложку 8х15 мм, S=120 мм2

    Микросборку защитим от внешних воздействий  конструкцией металлостеклянного корпуса 1203

    Характеристики  корпуса:

    - размер  монтажной площадки 8,3х17

    - масса,  не более 2,0 г

    - мощность  рассеиваемая при температуре  20 °С; 2Вт

 

    6   Выбор материала подложки 

    По  сравнению с корундовыми материалами  и керамикой ситаллы имеют  ряд достоинств:

    -   легко поддаются обработке;

    -   высокая химическая стойкость  к кислотам;

    -   малая пористость;

    -   выдерживает резкие перепады  температур.

    Исходя  из вышеописанного, выбираем материал для подложки ситалл СТ 50-1, толщиной 0,6 мм

    Он  имеет наиболее широкое применение, потому что обладает характеристиками, удовлетворяющими основным требованиям к подложкам [1].

 

    7  Расчет теплового  режима 

    Для нормальной работы микросборка должна быть сконструирована так, чтобы мощность, рассеиваемая на элементах, не вызывала разогрев конструкции до температуры выше допустимой, а также, чтобы тепло, выделяющееся при ее работе не приводило к отказам из-за перегрева. Основными источниками тепла являются резисторы и транзисторы.

    Крепление платы в корпусе осуществляется с помощью клея ТКЛ 2 [4].

    Тепловое  сопротивление микросборки рассчитывается по формуле: 

     , ( 33 )
 

Информация о работе Разработка тонкоплёночной гибридной схемы