←предыдущая следующая→
1 2
Московский Государственный Авиационный Институт
(Технический Университет)
Пояснительная записка
к курсовому проекту по курсу
"Технология аппаратуры САУ".
Дифференциальный усилитель.
Выполнил студент
группы
Консультант: / /
Принял преподаватель: / /
Москва, 1995 год.
Содержание:
1. Техническое задание...............................................3
2. Анализ технического задания................................6
3. Выбор материалов, расчет элементов..................6
4. Выбор подложки......................................................8
5. Технологический маршрут.....................................8
6. Выбор корпуса ГИС................................................8
7. Оценка надежности.................................................9
8. Список литературы.................................................11
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).
Рисунок 1 : Схема электрическая принципиальная
Технические требования:
Микросхема должна соответствовать общим техническим требованиям и удовлетворять следующим условиям:
– повышенная предельная температура +85С;
– интервал рабочих температур -20С...+80С;
– 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:
Позиционное обозначение: Наименование: Количество: Примечание:
R1,R3,R5 резистор 4КОм10% 3 Р=3,4мВт
R2 резистор 1,8КОм10% 1 Р2=5,8мВт
R4 резистор 1,7КОм10% 1 Р4=2,2мВт
R6 резистор 5,7ком10% 1 Р6=2,6мВт
VT1,VT4 транзистор КТ318В 2 Р=8мВт
VT2 транзистор КТ369А 1 Р=14мВт
VT3 транзистор КТ354Б 1 Р=7мВт
Напряжение источника питания: 6,3 В10%.
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:
опт=[(Ri)/(1/Ri)]^1/2.
опт=3210(Ом/).
По полученному значению выбираем в качестве материала резистивной плёнки кермет К-20С. Его параметры: опт=3000 ОМ/, Р0=2 Вт/см^2, r=0.5*10^-4 1/С.
В соответствии с соотношением
0rt=r(Тmax-20C)
0rt=0.00325, а допустимая погрешность коэффициента формы для наиболее точного резистора из
0кф= 0r- 0- 0rt- 0rст- 0rк
равно 0кф=2.175. Значит материал кермет К-20С подходит.
Оценим форму резисторов по значению Кф из
Кфi=Ri/опт.
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: b=l=0.01мм, bтехн=0.1мм, lтехн=0.3мм, аmin=0.3мм, bmin=0.1мм.
Рассчитаем каждый из резисторов.
Расчётную ширину определяем из bрасчmax(bтехн, bточн,bр),
b+l/Кф Р
bточн------------, bр=(--------)^2.
0кф 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 Кф1, сначала определяют длину, а затем ширину. Расчётное значение длины выбирают из условий
l+b*Кф Р*Кф
lрасчmax(lтехн,lточн,lр), lточн------------, lр=(--------)^1/2.
0кф Р0
lточн2=0.736мм, lр2=0.417мм, значит l2=0.75мм.
bрасч=l/Кф, bрасч2=1.25мм, S=0.9375мм^2.
Аналогично рассчитываем R4/
lточн=0.72мм, lр=0.25мм, l4=0.75мм.
b4=1.35мм, S=1.0125мм^2.
Резисторы спроектированы удовлетворительно, т.к.:
1) удельная мощность рассеивания не превышает допустимую
Р01=Р/SР0;
2) погрешность коэффициента формы не превышает допустимую
0кф1=l/lполн+b/b0кф;
3) суммарная погрешность не превышает допуск
0r1=0+0кф+0rt+0rст+0rк0r.
3. Выбор подложки.
В качестве материала подложки мы уже выбрали ситалл.
Площадь подложки вычисляют из соотношения
Sr+Sc+Sk+Sн
Sподл=------------------, где
Кs
Кs-коэффициент использования платы (0.4....0.6);
Sr-суммарная площадь, занимаемая резисторами;
Sc-общая площадь, занимаемая конденсаторами;
Sk-общая площадь, занимаемая контактными площадками;
Sн-общая площадь, занимаемая навесными элементами.
Sподл=86.99мм^2.
Выбирем подложку 810мм. Толщина-0.5мм.
4. Последовательность технологических операций.
1. Напыление материала резистивной плёнки.
2. Напыление проводящей плёнки.
3. Фотолитография резистивного и проводящего слоёв.
4. Нанесение защитного слоя.
5. Крепление навесных компонентов.
6. Крепление подложки в корпусе.
7. Распайка выводов.
8. Герметизация корпуса.
Площадки и проводники формируются методом свободной маски.
Защитный слой наносится методом фотолитографии.
5. Выбор корпуса ГИС.
Для ГИС частного применения в основном используется корпусная защита, предусматриваемая техническими условиями на разработку. Выберем корпус, изготавливаемый из пластмассы. Его выводы закрепляются и герметизируются в процессе литья и прессования.
Размеры корпуса (габаритные) 19.5мм14.5мм, количество выводов–14, из них нам потребуется 10.
6. Оценка надёжности ГИС.
Под надёжностью ИМС понимают свойство микросхем выполнять заданные
←предыдущая следующая→
1 2