Расчет пленочных элементов гибридных интегральных микросхем

МИНОБРНАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет автоматизированных информационных технологий

Кафедра «Программирование»

Дисциплина

«Конструкторское и технологическое обеспечение производства ЭВМ»

Отчёт по лабораторной работе №8

Вариант №11

Выполнил:  

студент группы 20ИВ1б Козлов Н.И.

Принял:  

к.т.н., доцент кафедры П

Покровский В.Г.

Пенза  

2022   

Расчет пленочных элементов гибридных интегральных микросхем

1. Проектирование тонкопленочного резистора

Необходимо рассчитать геометрические размеры резистора с R=260 кОм при допустимой погрешности ±20% (±ΔR/R=0,20), рассеиваемая мощность P=150 мВт, диапазон температур 20-93оС (ΔТ=73оС). Резистор изготавливается фотолитографическим методом и имеет форму меандра.

Технологические и конструктивные ограничения:

• ширина резистора bmin=0,15 мм;
• погрешность линейных размеров резистора – ΔbT=±0,015 мм;
• результирующая погрешность проектируемого резистора ΔRS/RS=±0,02;
• коэффициент формы резистора КФ=51.

Определим резистивный материал исходя из RS=R/КФ=5,098 кОм/□. Для полученного RS возьмем кермет с ТКС=-4·10-4 оС-1, Р0=2 Вт/см2. Будем рассматривать наихудший случай. Определим относительную погрешность изготовления резистора:

[pic 1]

Тогда

[pic 2]

Минимальная эффективная ширина резистора:

[pic 3]

Или

[pic 4]

Тогда

[pic 5]

bэф.р.=0,42 мм.

Площадь меандра рассчитывается по формуле:

[pic 6]

Значение меандра примем равным 100 мкм. Тогда

[pic 7]

Примем, что меандр – квадрат, тогда L=√SM=√9,3024≈3,04998 мм. Длина должна быть кратна шагу меандра m=a+b=0,5 мм, поэтому положим L/m=7, а L=3,5мм.

Уточненную площадь меандра определим по формуле:

[pic 8]

где Кизл = 0,55 – эквивалентное число квадратов, определяющее сопротивление области излома.

Тогда

[pic 9]

При этом высота меандра H=L+2b≈4,3 мм.

Тонкопленочный резистор с сопротивлением R=260 кОм при рассеиваемой мощности Р=150 мВт занимает площадь не более 10,1494 мм2. Линейные размеры резистора не превышают 4,3 мм.

1. Проектирование подстраиваемого тонкопленочного резистора

Для резистора, рассмотренного в п.1, δ’0=±0,2; b=260 мкм; КФ=51, необходимо определить число секций и их длину для обеспечения погрешности изготовления δ0=±0,02.

Рассчитаем длину области подстройки

[pic 10]

Тогда

[pic 11]

Число секций подстройки вычисляется в соответствии с выражением:

[pic 12]

Тогда получим необходимое число секций

[pic 13]

[pic 14]

Примем n=3. Длину секций найдем делением ΔlП на 3, 6. Округляя с точностью ±5 мкм, получаем следующие длины секций: Δl1=1773 мкм; Δl2=889 мкм. При правильном определении длины секций погрешность, вносимая последней секцией (Δl2), не должна превышать |δ’0|.

[pic 15]

[pic 16]

При проектировании подстраиваемого тонкопленочного резистора количество секций n=3 обеспечивает технологическую погрешность изготовления ≤0,2.