Розробка і оформлення конструкторської документації гібридних інтегральних мікросхем

Кількість квадратів

a) Розрахуємо ширину b резистора за формулою [4]:

, (2.2)

і беремо з таблички (оскільки схема не потребує високої точності і `не розсіює багато тепла, то беремо кермет).

Тому Вт/см2, Ом/мм2.

б) Розрахуємо довжину резистора R1 знаходимо за формулою [4]:

, (2.3)

в) Тепер за формулою визначимо площу резистора R1

R2, R3 (плівковий).

Кількість квадратів

a) Розрахуємо ширину b резисторів за формулою [4]:

, (2.4)

;

б) Визначимо довжину резисторів за формулою [3]:

, (2.5)

в) Тепер розрахуємо площу резисторів [2]:

.

Розрахуємо геометричні розміри конденсаторів C1, С2

Розрахуємо площу конденсатора С1, він буде плівковим

(2.6)

де С0 питома ємність

Для того щоб знайти питому ємність С0 підберемо матеріал діелектрика. Виберемо моноокис кремнію в таблиці основних електричних і експлуатаційних властивостей плівкових конденсаторів [5]. Випишемо його параметри е=5 (діелектрична проникність діелектрика), tgд=0,03 (тангенс кута втрат), Eпр= 2* В/см (напруженість електричноо поля)

З формули пробивної напруги знайдемо товщину конденсатора

Епр= => d= (2.7)

d= =7.5

Далі знайдемо питому ємність конденсатора

С0=0.0885 (е/d) (2.8)

C0=0.0885(5/7.5)=59 (пФ/)

Підставимо знайдену питому ємність у формулу (1.6) та знайдемо його площу

S= =3.7

Розрахуємо площу навісного конденсатора С2

.

Розрахуємо площу мікросхеми D1

2.3 Розрахунок орієнтовної площі плати та вибір її типорозміру

Розрахуємо орієнтовану площу плати.

Для визначення мінімально допустимої площі плати ГІМС, необхідно провести площі під кожний вид плівкових і навісних елементів: резисторів, конденсаторів, контактних площадок, дискретних компонентів. Площу плати визначають по формулі:

(2.9)

Для цього:

1) Розрахуємо площу резистивного шару [5]:

2) Розрахуємо площу контактних площадок:

Отже,

2.4 Розробка топології плати ГІМС

Основною особливістю конструювання напівпровідникових інтегральних схем являється необхідність врахування взаємозв'язку між параметрами елементів, що створюються тим чи іншим способом, з яких створюються елементи, фізичними процесами в них і технологією виготовлення. Розміри і форму кожного елементу мікросхеми задають фотошаблоном і режимом локальної дифузії, тобто підбираючи розміри фотошаблону, концентрацію домішок, режими дифузії і т.п., можна створювати елементи параметрами, що вимагаються.

Розробка топології - основний етап в проектуванні напівпровідникових інтегральних схем, на якому вирішуються питання компоновки елементів мікросхеми і з'єднань між ними. Для цього попередньо аналізується принципова електрична схема, вибрана для інтегрального виконання.

Розробку топології проводимо від третьої особи в такій послідовності: складання комутаційної схеми з'єднання елементів на платі; розрахунок конструкцій плівкових елементів; визначення необхідної площі плати і узгодження з типорозміром корпуса, вибраного для ГІМС; розробка ескізу топології; оцінка якості розробленої топології і при необхідності її коректування.

Для складання схеми з'єднань на принциповій електричній схемі плівкові елементи і навісні компоненти, послідовність їх розташування і проводить спрощення схеми з'єднань з метою зменшення кількості перетинів провідників і зменшення їх довжини.

Далі приступають до розробки ескізу топології. На цьому етапі розв'язують задачу оптимального розміщення на платі плівкових елементів, навісних компонентів і з'єднань між ними, а також між зовнішніми контактними площадками на платі і виводами корпуса.

Для розробки ескізних топологічних креслень необхідно знати: схему електричну принципову і схему з'єднань елементів; форму і геометричні розміри плівкових елементів і навісних компонентів; орієнтовні розміри і матеріал плати, попередньо вибраний метод індивідуальної герметизації, вид і розміри корпуса чи метод встановлення плати в блоці при груповій герметизації.

Загальними принципами проектування топологічної структури є:

-мінімізація площі, яку займають елементи і схема в цілому;

-мінімізація кількості перетинів міжелементних з'єднань;

-рівномірне розміщення елементів по площі підкладки;

-мінімізація кількості матеріалів, які застосовуються для реалізації плівкових елементів;

-підвищення ступеня інтеграції елементів і технологічних процесів.

Початковий етап розробки топології полягає в виготовленні ескізних креслень, виконаних на міліметровому папері в масштабі 10:1 чи 20:1.

Обравши масштаб 10:1, розрахувала своє креслення на міліметровці.

Далі необхідно усунути недоліки цього варіанту, тобто креслить топологічне креслення з урахуванням всіх стандартних умов, вказую матеріали виготовлення, оформляю таблиці та пишу технічні вимоги. В якості резистивного шару обирає кермет, оскільки схема не потребує високої точності і не розсіює багато тепла; в якості провідників та приєднань конденсаторів обираю мідь, а контактні площадки припайки ніжок мікросхеми з алюмінію

2.5 Топологічне креслення окремих шарів

При переробці першого варіанту топології звичайно не вдається отримати досконалу конфігурацію шарів, тому робота над наступними варіантами топології зводиться до усунення недоліків першого варіанту для того, щоб креслення відповідало всім конструктивно-технологічним вимогам і обмеженням.

Після того, як остаточно вибраний варіант топології, приступають до виконання креслень шарів мікросхеми по елементам (резистори, провідники, контактні площадки і т.д.).Наприклад, для резистивного шару виконується таблиця координат, в якій приводяться координати всіх вершин кожного із резисторів. Відповідно цим координатам виконуються всі плівкові резистори. Окрім резистивного шару більше нічого не зображується. Також приведені розміри для довідок.

2.6 Розробка складального креслення плати ГІМС

Розробку складального креслення починаємо з розмітки, місць для виводів основного надпису і специфікації. Складальне креслення поєднує в собі плату, плівкові елементи, навісні елементи, які клеяться та припаюються з дротяними виводами, тобто це плата на якій вже повністю установлені, припаяні та приклеєні всі елементи схеми. Подальша робота включає елементи конструювання: розміщуємо плівкові елементи у відповідності з завданням, надаючи їм належні форми та розміри, а також - навісні елементи. Навісні елементи підбирає по типу, вказаному в таблиці завдання. Плівкові елементи - резистори.

При встановленні резисторів і діодних матриць дотримуємось послідовності розташування виводів. Ці елементи можна повертати в одній площині на 90, 180 і 270.

Провідники і контактні площадки умовно виділені штриховкою під 45 не позначуючи розріз. Виводи мікросхеми необхідно пронумерувати і написати позиційні позначення елементів. В якості матеріалу моїх елементів, таких як конденсатор обираємо мідь, у якості резестивного шару - ніхром. Після цього креслення оформлюємо специфікацію.

Специфікацію (перелік складових частин виробу) виконуємо на окремих аркушах з особливими формами основних надписів для першого і слідуючих аркушів.

Специфікація складається з наступних складових:

Документація-записують найменування і позначення складального креслення специфіруємого виробу та інших схем. В специфікацію складальної одиниці записують її найменування та позначення.

Складальні одиниці записують позначення і найменування вхідних складальних одиниць, послідовності зростання позначень.

Деталі-записують позначення і найменування деталей, які не ввійшли в складальні одиниці, в порядку зростання їх позначень.

Стандартні вироби-записують вироби, які застосовуються по ГОСТам, в алфавітному порядку.

Матеріали-записують спочатку дроти, потім стрічку поліхлорвінілову, і трубку поліхлорвінілову, також по зростанню розмірів і інших параметрів із вказанням кількості.

2.7 Розробка складального креслення ГІМС в корпусі

Відповідно принциповій схемі, на плату ГІМС встановлюють навісні елементи і компоненти і оформляють такі плати як складальні креслення. В даному випадку мікросхему 740 УД5-1 приклеюють до плати, а її виводи приварюють. Навісний конденсатор К10-17-1В припаюється до плати мікропаяльником. На складальному кресленні зображені всі шари та їх технічні дані, а також технічні вимоги до виконання креслення, тобто зображення плати після всіх складальних операцій, способи встановлення компонентів на плату, технологічні вимоги, а також додається специфікація.

Корпус необхідний для захисту мікросхеми від механічних, кліматичних та інших впливів. Необхідні вимоги, яким повинна задовольняти конструкція корпусу, зводяться до наступних:

-захист мікросхем від впливу зовнішнього середовища і механічних впливів;

- забезпечення надійного електричного з'єднання контактних площадок мікросхем з виводами корпусу;

- забезпечення надійного кріплення корпусу при монтажі в апаратурі;

-забезпечення надійності монтажу.

Крім того, конструкція повинна мати високу надійність, мати корозійну і радіаційну стійкість, а також бути простою та економічною у виготовлені.

Висновки

В курсовому проекті виконано розробку конструкторської документації гібридної інтегральної мікросхеми. При цьому розраховано геометричні розміри елементів, площу плати і вибраний її типорозмір. Для даного варіанту площа становить 51,381 мм2. отже розмір плати було взято 15,312,9 мм.

Також розроблено топологію для якої був обраний варіант з найменшою площею, та мінімальною кількістю перетинів і рівномірним розміщенням елементів по площі плати.

Виконано креслення резистивного шару, під час виконання якого було визначено координати чотирьох кутів кожного з резисторів, розробку складального креслення плати гібридної інтегральної мікросхеми і розробку.

Також для завершення розробки гібридної інтегральної мікросхеми було виконано специфікацію до складального креслення.

Поєднання плівкових та навісних елементів на одній основі явно спрощує розробку мікросхеми, і зменшує її площу. Отже розміщувати елементи на платі необхідно з мінімальними затратами площі цієї плати, тоді це призведе до покращення плати шляхом мінімізації, а складність її збирання не впливає на швидкодію.

ГІМС відрізняються малою площею та високою надійністю, потребують небагато енергії, тому вони набувають широкого використання у сучасних електронних пристроях.

Список використаних джерел

1. Александров, Є.Г. Кузьмина Електротехнічні креслення і схеми - М.: Енерговидавництво. - 1990. - 288с.

2. А.М. Хаскін Креслення - К.: Вища школа. - 1976. - 436с.

3. В.Н. Дулин Электрические приборы - М.: Энэргоиздательство, 1989. - 303с.

4. Методичні вказівки до виконання курсової роботи з курсу „Нарисна геометрія та машинна графіка” на тему: „Розробка та оформлення конструкторської документації ГІМС”. Частина 1. Уклад. Кормановський С.І., Колесницький О.К., Вітюк О.П., Пащенко В.Н.- Вінниця, ВДТУ, 1997. - 32с.

5. Р.М. Терещук, К.М. Терещук, С.А. Сєдов Справочник радиолюбителя - К.: Наукова думка, 1981. - 671с.

6. Г.Д. Дорощенков, О.К. Колесницький, С.Є. Тужанський Радіо компоненти та мікроелектронна технологія: навчальний посібник - В.:ВНТУ, 2006. - 147с.

Додаток А

Таблиця 1

Додаток Б

Таблиця 2

1. * Розміри для довідок.

2. Поверхня А полірована.

3. Конфігурацію плівчастих елементів виконувати по координатам, вказаним в Табл.. 3-7.

4. Елементи шарів виконуються через маску по ОСТ4 ГО.054.238.

5. Опір R і ємність С повинні відповідати значенням Табл..2.

Додаток В

Таблиця 3

1. * Розміри для довідок

Додаток Г

1. *Розміри для довідок

2. Установку без корпусних компонентів виконувати по ОСТу ТО.010,220

3. Компоненти поз. 2,6 клеїти до плати поз.1 клеєм ВК-9ОСТ ГО.029.204 по ОСТу.054.21С.

4. Виводи елементів поз. 2 варити на установці „Контакт-3А” по ОСТу ГО.054.242.

5. Довжина вільних кінців дротяних виводів компонентів в місцях приєднання до контактних доріжок 0,5 мм max в границях контактних доріжок.

6. Позначення без корпусних елементів і контактних доріжок показано умовно.

Додаток Д

1. *Розміри для довідок

2. Плату поз.2 клеїти до деталі поз.1 клеєм ВК-9 по ОСТ4.ГОО54.210. Орієтировку провести по плівкових елементах.

3. Герметизацію схем проводити методом лазерного зварювання по ОСТ4.ГО.054.241

4. Контроль герметичності схем проводити вакумно рідинним методом по ОСТ4.ГО054.241

5. Маркірувати надписи емаллю ЕП-578,чорна ТУ6101559714 шрифтом 1 по НО.010.007. Нанести клеймо ВТК.

6. Після нанесення маркіровки поз.3 покрити лаком УР-231 ТУ6-10-В53-76Ж по ОСТ4.ГО.054.205

7. Загальні вимоги по ОСТ4.ГО.005.21

АНОТАЦІЯ

В даному курсовому проекті розроблено конструкторську документацію гібридної мікросхеми з заданими параметрами, а також розраховано її оптимальні розміри за відповідними правилами. Виконано креслення резистивного шару, розробка складального креслення плати гібридної інтегральної схеми і специфікація до складального креслення.

АННОТАЦИЯ

В данном курсовом проекте разработана конструкторская документация гибридной микросхемы с заданными параметрами, а также рассчитано ее оптимальные размеры по соответствующим правилам. Выполнено чертеж резистивного шара, разработка сборочного чертежа платы гибридной интегральной схемы и спецификация к сборочному чертежу.

ABSTRACT

In the given academic year project the design documentation of a hybrid microcircuit with the set parametres is developed, and also calculation of its optimum sizes by respective rules is executed. It is executed plotting of a resistive sphere, working out of assembly plotting of a payment of a hybrid integrated microcircuit and the specification to assembly plotting.

Страницы: 1, 2, 3