Большая База Данных Рефератов - Розробка і оформлення конструкторської документації гібридних інтегральних мікросхем

Рус Укр Eng

Розробка і оформлення конструкторської документації гібридних інтегральних мікросхем

Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

Інститут автоматики, електроніки та комп'ютерних систем управління

Факультет ФЕЛТ

Кафедра ЛОТ

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з дисципліни: “Радіокомпоненти та мікроелектронна технологія”

Розробка і оформлення конструкторської документації гібридних інтегральних мікросхем

Вінниця 2010

Зміст

Вступ

Розділ 1. Теоретичний аналіз існуючих технологій ГІМС

1.1 Особливості конструювання інтегральних мікросхем

1.2 Позначення параметрів інтегральних мікросхем

1.3 Вибір матеріалу підкладки

1.4 Вибір корпуса інтегральної мікросхеми

1.5 Переваги і недоліки гібридних інтегральних мікросхем

1.6 Технології виробництва ГІМС

Розділ 2. Розробка КД ГІМС

2.1 Розробка комутаційної схеми

2.2 Розрахунок плівкових та навісних елементів

2.3 Розрахунок орієнтовної площі плати та вибір її типорозміру

2.4 Розробка топології плати ГІМС

2.5 Топологічне креслення окремих шарів

2.6 Розробка складального креслення плати ГІМС

2.7 Розробка складального креслення ГІМС в корпусі

Висновки

Список використаних джерел

Додатки

Вступ

Інтегральні мікросхеми перетворюють і обробляють сигнал, а також мають високу щільність розміщення електрично з'єднаних елементів і компонентів. У напівпровідникових мікросхемах всі елементи і міжелементні з'єднання виконані в об'ємі і на поверхні напівпровідника [1].

Гібридними називаються ті мікросхеми, які складаються з елементів, компонентів і кристалів. Зараз гібридні інтегральні мікросхеми набули широкого застосування в електроніці і мікроелектроніці.

Особливістю конструювання ІМС є тісний зв'язок конструктивних рішень з технологією виготовлення елементів мікросхем. Для розробки ГІМС використовують метод плівкової технології, тобто радіоелементи одержують на підкладці у вигляді плівок напівпровідників, діелектриків, різних металів та їх оксидів, які послідовно наносять одна на одну. При розробці ГІМС враховується також геометрична форма плівкових елементів, бо чим простіша форма елемента, тим легше їх виробництво, більша точність виготовлення і надійність. Використання плівкових елементів у мікросхемі підвищує якість та зменшує економічні витрати на неї, а велика щільність розташування елементів і компонентів робить її економічно вигідною в виробництві і простою в застосуванні до приладу, а також сприяє збільшенню попит на неї [1].

Використання засобів мікроелектроніки - основа сучасного етапу розвитку усіх галузей радіо - та електронного приладобудування.

Застосування інтегральних схем в радіоелектронних системах дозволяє якісно покращити параметри апаратури та відкрило довгочасну перспективу її поетапного вдосконалення [1].

Основними конструктивними елементами ГІМС є:

підкладка, на якій розміщуються пасивні і активні елементи;

плівкові резистори, конденсатори, провідники, контактні площадки;

навісні без корпусні напівпровідникові прилади;

навісні мініатюрні пасивні елементи (конденсатори з ємностями великих номіналів), дроселі, трансформатори;

корпус для герметизації мікросхем і закріплення її виводів.

Оптимальна конструкція ГІМС визначається факторами й суцільністю упаковки елементів, потужністю розсіювання, номіналами елементів і допускали на них, відсотком виходу придатних виробів, ціною та інше.

В даному курсовому проекті представлено розробку даної схеми, зокрема здійснено її розведення, топологію, вибір оптимальних розмірів за всіма відповідними правилами.

Розділ 1. Теоретичний аналіз існуючих технологій ГІМС

1.1 Особливості конструювання інтегральних мікросхем

Інтегральна мікросхема (ІМС) - електронний виріб, який виконує певні функції перетворення і обробки сигналу, який має високу густину розташування елементів, електрично з'єднаних, виготовлених в єдиному технологічному циклі [2].

Гібридна мікросхема - це електротехнічний виріб, який представляє елементи, електрично з'єднаних, виготовлених в єдиному технологічному циклі [2].

Гібридна мікросхема - це електротехнічний виріб, який представляє собою герметично закритий корпус з виводами, в середині якого міститься підкладка з розміщеними на ній плівковими та навісними елементами.

Особливістю конструювання ІМС є тісний зв'язок конструктивних рішень з технологією виготовлення елементів мікросхем.

Технологія виготовлення напівпровідникових інтегральних схем забезпечує одночасну групову обробку відразу великої кількості схем. Це визначає в значній мірі ідентичність схем по характеристиках. Напівпровідникові інтегральні схеми мають високу надійність за рахунок використання планарного процесу виготовлення й значного скорочення числа мікросполук елементів у процесі створення схем [2].

Напівпровідникові інтегральні схеми розвиваються в напрямку все більшої концентрації елементів у тому самому об'ємі напівпровідникового кристала, тобто в напрямку підвищення ступеня інтеграції інтегральної схеми. Розроблені інтегральні схеми, що містять в одному кристалі сотні й тисячі елементів. У цьому випадку інтегральна схема перетворюється в більшу інтегральну систему (БІС), що неможливо розробляти й виготовляти без використання електронних обчислювальних машин високої продуктивності [2].

В процесі розробки топологічної структури ІС розв'язують такі задачі: визначення геометричних розмірів елементів, які отримують методом плівкової технології; розробка схеми взаємного розміщення і з'єднання елементів на підкладці, визначення метода виготовлення плівкових елементів і способів під'єднання виводів плівкових і навісних елементів до контактних площадок і зовнішніх виводів; вибір кінцевої форми і розміщення плівкових елементів; оформлення креслень; оцінка якості топології мікросхеми і внесення коректив [2].

Інтегральна мікросхема (ІС) - електронний виріб, який виконує певні функції перетворення і обробки сигналу, який має високу густину пакування елементів, електрично з'єднаних, виготовлених в єдиному технологічному циклі [2].

Особливістю конструювання ІМС є тісний зв'язок конструктивних рішень з технологією виготовлення елементів мікросхем [2].

В процесі розробки топологічної структури ІС розв'язують такі задачі: визначення геометричних розмірів елементів, які отримують методом плівкової технології; розробка схеми взаємного розміщення і з'єднання елементів на підкладка, визначення метода виготовлення плівкових елементів і способів під'єднання виводів плівкових і навісних елементів до контактних площадок і зовнішніх виводів; вибір кінцевої форми і розміщення плівкових елементів; оформлення креслень; оцінка якості топології мікросхеми і внесення коректив [2].

Створення інтегральних схем розвивається по декількох напрямках: гібридні інтегральні схеми з дискретними активними елементами; напівпровідникові інтегральні схеми, виконані в монолітному блоці напівпровідникового матеріалу; сполучені інтегральні схеми, у яких активні елементи виконані в монолітному блоці напівпровідникового матеріалу, а пасивні елементи нанесені у вигляді тонких плівок; плівкові інтегральні схеми, у яких активні й пасивні елементи нанесені на підладку у вигляді тонких плівок [3].

Широке поширення одержали гібридні ІС, у яких пасивні елементи -- плівкові, а активні елементи (діоди, транзистори) -- навісні. Навісними елементами в мікроелектроніці називають мініатюрні, звичайно безкорпусні діоди і транзистори, що представляють собою самостійні елементи, що приклеюються («навішуються») у відповідних місцях до підкладки і з'єднуються тонкими провідниками з плівковими елементами схеми. Іноді в гібридних ІМС навісними можуть бути і деякі пасивні елементи, наприклад мініатюрні конденсатори з такою великою ємністю або котушки з такою індуктивністю, що їхній неможливо зробити у вигляді плівок. Це можуть бути і мініатюрні трансформатори. У деяких випадках у гібридних ІМС навісними є цілі напівпровідникові ІМС [3].

Плівкові ІМС мають підкладку (плату) з діелектрика (скло, кераміка й ін.). Пасивні елементи, тобто резистори, конденсатори, котушки і сполуки між елементами, виконуються у виді різних плівок, нанесених на підкладку. Активні елементи (діоди, транзистори) не робляться плівковими, тому що не вдається досягти їх кращої якості. Таким чином, плівкові ІМС містять тільки пасивні елементи і являють собою Кс-цепи (наприклад, Кс-фільтри) або які-небудь інші схеми [3].

Прийнято розрізняти ІМС тонкоплівкові, у яких товщина плівок не більш 2 мкм, і товстоплівкові товщина плівок яких значно більша. Різниця між цими ІМС полягає не стільки в товщині плівок, скільки в різній технології їхнього нанесення. Тонкоплівкові резистори по точності і стабільності краще товстоплівкових, але виробництво їх складніше і дорожче.

В основі виготовлення тонкоплівкових мікросхем лежить процес одержання тонких плівок (не більш як 1 мкм) методами термічного осадження (випари з наступним осадженням) у високому вакуумі або катодного розпилення іонним бомбардуванням у середовищі розрідженого інертного газу. Рисунок тонко-плівкової інтегральної мікросхеми одержують нанесенням плівки на певні ділянки підкладки за допомогою маски або видаленням за допомогою фотолітографії плівки, що покриває всю поверхню підкладки, яка являє собою платівку зі скла, ситалу, поликору та іншого діелектричного матеріалу, виготовленого з високим класом чистоти робочої поверхні [3].

1.2 Позначення параметрів інтегральних мікросхем

Максимальна вхідна напруга - найбільша вхідна напруга інтегральної мікросхеми, при якій вихідна напруга відповідає заданій. Мінімальна вхідна напруга - найменша вхідна напруга інтегральної мікросхеми, при якій вихідна напруга відповідає заданій. Чутливість - найменша вхідна напруга, при якій електричні параметри інтегральної мікросхеми відповідають заданим [4].

Діапазон вхідних напруг - інтервал напруг від мінімальної вхідної напруги до максимальної. Вхідна напруга спокою - напруга на вході інтегральної мікросхеми при відсутності вхідного сигналу. Вихідна напруга спокою - напруга на виході інтегральної мікросхеми при відсутності вхідного сигналу. Вхідна напруга обмеження - найменша вхідна напруга інтегральної мікросхеми, при якій наступає обмеження вихідної напруги. Вхідна напруга - напруга на вході інтегральної мікросхеми в заданому режимі. Напруга зсуву - напруга постійного струму на вході інтегральної мікросхеми, при якій вихідна напруга дорівнює нулю. Синфазні вхідні напруги - напруги між кожним із входів інтегральної мікросхеми й спільним виводом, амплітуди й фази яких збігаються. Максимальні синфазні вхідні напруги - синфазні вхідні напруги, при яких параметри інтегральної мікросхеми змінюються на задане значення. Максимальна вихідна напруга - найбільша вихідна напруга, при якій зміни параметрів інтегральної мікросхеми відповідають заданим. Мінімальна вихідна напруга - найменша вихідна напруга, при якій зміни параметрів інтегральної мікросхеми відповідають заданим. Вихідна напруга балансу - напруга постійного струму на кожному виході інтегральної мікросхеми щодо спільного виводу при напрузі між виводами, рівній нулю. Приведена до входу напруга шумів - відношення напруги власних шумів на виході інтегральної мікросхеми при закороченому вході до коефіцієнта підсилення напруги [4].

Нижня гранична частота смуги пропускання - найменша частота, на якій коефіцієнт підсилення інтегральної мікросхеми зменшується на 3 дБ щодо заданої. Верхня гранична частота смуги пропускання - найбільша частота, на якій коефіцієнт підсилення інтегральної мікросхеми зменшується на 3 дБ щодо заданої частоти. Смуга пропускання - діапазон частот між верхньою й нижньою граничними частотами смуги пропускання.

Вхідний струм - струм, що протікає у вхідному ланцюзі інтегральної мікросхеми в заданому режимі. Різниця вхідних струмів - різниця струмів, що протікають через входи інтегральної мікросхеми в заданому режимі. Вихідний струм - струм, що протікає в ланцюзі навантаження інтегральної мікросхеми в заданому режимі. Максимальний вихідний струм - найбільший вихідний струм, при якому забезпечуються задані параметри інтегральної мікросхеми. Мінімальний вихідний струм - найменший вихідний струм, при якому забезпечуються задані параметри інтегральної мікросхеми. Струм споживання - струм, споживаний інтегральною мікросхемою від джерел живлення в заданому режимі. Струм холостого ходу - струм, споживаний інтегральною мікросхемою при відключеному навантаженні [4].

Коефіцієнт підсилення напруги - відношення вихідної напруги мікросхеми до вхідної. Коефіцієнт підсилення струму - відношення вихідного струму до вхідного. Коефіцієнт підсилення потужності - відношення вихідної потужності інтегральної мікросхеми до вхідної. Коефіцієнт нелінійності амплітудної характеристики - найбільше відхилення крутості амплітудної характеристики щодо крутості амплітудної характеристики, що змінюється за лінійним законом. Коефіцієнт прямокутності амплітудно-частотної характеристики - відношення смуги частот на рівні 0,01 або 0,001 до смуги пропускання на рівні 0,7. Коефіцієнт нерівномірності амплітудно-частотної характеристики - відношення максимального виходу напруги до мінімального в заданому діапазоні частот смуги пропускання, виражене в децибелах [4].

Вхідна ємність - відношення ємнісного реактивного складового вхідного струму до добутку кругової частоти на синусоїдальну вхідну напругу мікросхеми при заданій частоті сигналу. Вихідна ємність - відношення ємнісного реактивного складового вихідного струму до добутку кругової частоти на викликану ним вихідну напругу при заданій частоті сигналу.

Вхідний опір - відношення приросту вхідної напруги до приросту активної складової вхідного струму при заданій частоті сигналу. Вихідний опір - відношення приросту вихідної напруги до активного складового вихідного постійного або синусоїдального струму при заданій частоті сигналу [4].

1.3 Вибір матеріалу підкладки

Важливим складовим елементом гібридної мікросхеми є підкладка, яка одночасно виконує декілька функцій:

- відводить тепло, яке виділилось на елементах і компонентах;

- служить основою для кріплення всіх елементів і компонентів;

- ізолює елементи один від одного.

Тому до матеріалу, з якого виготовляється підкладка, незалежно від конструкції та призначення мікросхеми ставлять слідуючи вимоги:

- матеріал, з якого виготовляють підкладки повинен мати чисту, гладку поверхню, яка дозволяє отримати чіткий малюнок, та відтвореність електричних параметрів;

- матеріал повинен мати високу механічну міцність, при відносно малій товщині;

Страницы: 1, 2, 3

Меню

Розробка і оформлення конструкторської документації гібридних інтегральних мікросхем

Розробка і оформлення конструкторської документації гібридних інтегральних мікросхем