Содержание:

1. Техническое задание

2. Анализ технического задания

3. Выбор материалов, расчет элементов

4. Выбор подложки

5. Технологический маршрут

6. Выбор корпуса ГИС

7. Оценка надежности

8. Список литературы

Задание

на разработку гибридной интегральной микросхемы (ГИС) частного применения.

Дифференциальный усилитель.

Дифференциальный усилитель предназначен для усиления сигналов постоянного тока или в качестве усилителя сигналов низкой частоты.

Схема электрическая принципиальная:

Смотрите на следующей странице (рисунок 1).

Технические требования:

Микросхема должна соответствовать общим техническим требованиям и удовлетворять следующим условиям:

– повышенная предельная температура +85°С;

– интервал рабочих температур -20°С .+80°С;

– время работы 8000 часов;

– вибрация с частотой до 100 Гц, минимальное ускорение 4G;

– линейное ускорение до 15G.

Исходные данные для проектирования:

1. Технологический процесс разработать для серийного производства с объёмом выпуска – 18000 штук.

2. Конструкцию ГИС выполнить в соответствии с принципиальной электрической схемой с применением тонкоплёночной технологии в одном корпусе.

3. Значения параметров:

Напряжение источника питания: 6,3 В±10%.

Сопротивление нагрузки не менее: 20 КОм.

1. Анализ технического задания.

Гибридные ИМС (ГИС) – это интегральные схемы, в которых применяются плёночные пассивные элементы и навесные элементы (резисторы, конденсаторы, диоды, оптроны, транзисторы), называемые компонентами ГИС. Электрические связи между элементами и компонентами осуществляются с помощью плёночного или проволочного монтажа. Реализация функциональных элементов в виде ГИС экономически целесообразна при выпуске малыми сериями специализированных вычислительных устройств и другой аппаратуры.

Высоких требований к точности элементов в ТЗ нет.

Условия эксплуатации изделия нормальные.

2. Выбор материалов, расчёт элементов, выбор навесных компонентов.

В качестве материала подложки выберем ситалл СТ50-1.

Транзисторы выберем как навесные компоненты.

VT1,VT4-КТ318В,

VT2-КТ369А,

VT3-КТ354Б.

По мощностным параметрам транзисторы удовлетворяют ТЗ. По габаритным размерам они также подходят для использования в ГИС.

Рассчитаем плёночные резисторы.

Определим оптимальное сопротивлениеквадрата резистивной плёнки из соотношения:

rопт=[(åRi)/(å1/Ri)]^1/2.

rопт=3210(Ом/).

По полученному значению выбираем в качестве материала резистивной плёнки кермет К-20С. Его параметры: rопт=3000 ОМ/, Р0=2 Вт/см^2, ar=0.5*10^-4 1/°С.

В соответствии с соотношением

d0rt=ar(Тmax-20°C)

d0rt=0.00325, а допустимая погрешность коэффициента формы для наиболее точного резистора из

d0кф= d0r- d0r- d0rt- d0rст- d0rк

равно d0кф=2.175. Значит материал кермет К-20С подходит.

Оценим форму резисторов по значению Кф из

Кфi=Ri/rопт™.

Кф1,3,5=1.333, Кф2=0.6, Кф6=1.9, Кф4=0.567.

Поскольку все резисторы имеют прямоугольную форму, нет ограничений по площади подложки и точность не высока, выбираем метод свободной маски. По таблице определяем технологические ограничения на масочный метод: Db=Dl=0.01мм, bтехн=0.1мм, lтехн=0.3мм, аmin=0.3мм, bmin=0.1мм.

Рассчитаем каждый из резисторов.

Расчётную ширину определяем из bрасч³max(bтехн, bточн,bр),

Db+Dl/Кф Р

bточн³------------, bр=(--------)^2.

d0кф Р0*Кф

За ширину резистора-b принимают ближайшее значение к bрасч, округлённое до целого числа, кратного шагу координатной сетки.

bр1,3,5=0.375мм, bтехн=0.1мм, bточн=0.8мм, значит b1,3,5=0.8мм.

Расчётная длина резистора lрасч=b*Кф. За длину резистора принимают ближайшее к lрасч, кратное шагу координатной сетки значение.

Полная длина напыляемого слоя резистора lполн=l+2*lк. Таким образом lрасч=1.066мм, а lполн=1.466, значит l1,3,5=1.5мм.

Рассчитаем площадь, занимаемую резистором S=lполн*b. S1,3,5=1.2мм^2.

Аналогичным образом рассчитываем размеры резистора R6.

b6=0.7мм, lполн=1.75мм, S=1.225мм^2.

Для резисторов, имеющих Кф<1, сначала определяют длину, а затем ширину. Расчётное значение длины выбирают из условий

Dl+Db*Кф Р*Кф

lрасч³max(lтехн,lточн,lр), lточн³------------, lр=(--------)^1/2.

d0кф Р0

lточн2=0.736мм, lр2=0.417мм, значит l2=0.75мм.

bрасч=l/Кф, bрасч2=1.25мм, S=0.9375мм^2.