ПЗ-3 Расчет пленочных резисторов. Расчет пленочных резисторов гибридных интегральных схем Гибридные интегральные микросхемы (гис)
 Скачать 1.07 Mb.
|
Расчет пленочных резисторов гибридных интегральных схемГибридные интегральные микросхемы (ГИС)Пленочные резисторыПленочные резисторы - наиболее распространенные элементы ГИС.Толщина тонкопленочных резисторов не превышает 1 мкм.Пленочные резисторы – узкие резистивные пленки, нанесенные на диэлектрическую подложку, на концах которых имеются контактные площадки, обладающие высокой электропроводностью.Тонкопленочные резисторы изготовляются преимущественно методами вакуумного напыления и осаждения.Типовые конфигурации пленочных резисторовlк – область взаимного перекрытия резистивной и проводящей пленок Пленочные прямоугольные резисторыИсходные параметры пленочных резисторовКонструктивный расчет тонкопленочных резисторов заключается в определении геометрических размеров и минимальной площади, занимаемой на подложке.Rном – номинальное сопротивление, ОмδR – относительная погрешность сопротивления, %Р – мощность рассеивания, ВтαR – температурный коэффициент сопротивления, град-1kcтR – коэффициент старенияР0 – удельная мощность рассеивания, Вт/см2Δl, Δb – абсолютные погрешности изготовления, ммСопротивление пленочного резистораR = ρv[l/(bd)] + 2Rкρv – удельное объемное сопротивление, Ом; Rк – переходное сопротивление, Ом; d – толщина пленки, мм; b – ширина резистора, мм; l – длина резистора, ммУ высокоомных резисторов Rк значительно меньше сопротивления резистивной пленки, поэтомуR = ρv/d·l/b = ρ□ Кфρ□ = ρv/d – удельное поверхностное сопротивление, Ом/□; Кф = l/b – коэффициент формыРасчет удельного поверхностного сопротивления и выбор материала пленкиМатериал резистивной пленки подбирают по таблице по полученному значению ρ□опт При этом αR материала → min, Р0 материала → max Для того, чтобы в технологическом процессе изготовления резисторов иметь наименьшее количество операций при одинаковой допустимой геометрической составляющей погрешности, расчет ρ□опт проводится с учетом всех резисторов, входящих в схему ρ□опт – удельное поверхностное сопротивление квадрата пленки (Ом/□) Характеристики материалов тонкопленочных резисторовСуммарная относительная погрешность изготовления резистораδR = δКф + δρ□ + δRt + δRст + δRкδКф – погрешность коэффициента формы;δρ□ – погрешность воспроизведения удельного поверхностного сопротивления квадрата пленки;δRt – температурная погрешность;δRст – погрешность, обусловленная старением пленки;δRк – погрешность от переходного контактного сопротивления.Проверка обеспечения заданной точностиδКф = δR – δρ□ – δRt – δRст – δRкδRt = αR (Тmax – 20 С),где Тmax – максимальная температура, заданная в технических условияхδρ□ ≤ 5 % (для серийного производства)δRст ≤ 3 %δRк = 1–2 %δR – задано в технических требованиях (в варианте задания)Все погрешности рассчитываются не в %, а в сотых доляхЕсли получается δКф < 0, то нужно выбрать другой материал пленкиВыбор формы резистораКфi = Ri/ρ□Кф ≤ 10 – расчет резисторов прямоугольной конфигурации Кф > 10 – расчет резисторов сложной геометрической формы Кфi < 0,1 – конструировать пленочный резистор не рекомендуется Расчет прямоугольных резисторов Кф ≥ 1 Расчет ширины резисторовbрасч ≥ max (bтехн, bточн, bР)bтехн = 0,1 – минимальная ширина резистора, определяемая возможностями технологического процесса, мм;bточн ≥ (Δb + Δl/Kф)/δКф – минимальная ширина резистора, при которой обеспечивается заданная точность, мм;Δb = 0,01; Δl = 0,03 – погрешности ширины и длины резистора, зависящие от метода изготовления, мм– минимальная ширина резистора, при которойb = bрасч, округленное до числа, кратного шагу координатной сетки с учетом масштаба, ммРасчет длины области взаимного перекрытияДля обеспечения минимального контактного сопротивления Rк необходимо обеспечить длину lк области взаимного перекрытия резистивной и проводящей пленокRк = 0,25 Ом – сопротивление квадрата переходного контактного слоя току, протекающему перпендикулярно его поверхности Размерность квадрата пленки □ см2 Расчет длины резисторовlрасч = b Кфlполн = lрасч + 2lкl = lполн, округленное до целого числа, кратного шагу координатной сетки, ммРасчет прямоугольных резисторовРасчет прямоугольных резисторовКф < 1Расчет длины резисторовlрасч ≥ max (lтехн, lточн, lР)lтехн = 0,3 – минимальная длина резистора, определяемая разрешающей способностью выбранного метода формирования конфигурации, мм;lточн ≥ (Δl + Δb/Kф)/δКф – минимальная длина резистора, при которой обеспечивается заданная точность, мм;Δb = 0,01; Δl = 0,03 – погрешности ширины и длины резистора, зависящие от метода изготовления, мм– минимальная длина резистора, при которой рассеивается заданная мощность, ммl = lрасч + 2lк, округленное до числа, кратного шагу координатной сетки с учетом масштаба, мм Расчет lк см. слайд 15. Расчет ширины резисторовbрасч = l/Кфb = bрасч, округленное до числа, кратного шагу координатной сетки с учетом масштаба, ммРасчет площади, занимаемой резисторомS = l bДля двух указанных в задании резисторов. Проверка расчетов1. Удельная мощность рассеивания Р′0 не превышает допустимую мощность Р0Р′0 = Р/S ≤ Р02. Погрешность коэффициента формы δ′Кф не превышает допустимую погрешность δКфδ′Кф = Δl/ l + Δb/b ≤ δКф3. Суммарная погрешность δ′R не превышает допуск δRδ′R = δКф + δρ□ + δRt + δRст + δRк ≤ δRТопологические чертежи резисторов Ri и RjRi Rj Выводы Материал резисторов устройства Кермет К-50С Размеры резистора Ri – длина 2,05 мм, ширина 0,25 мм, площадь 0,5125 мм2 Размеры резистора Rj – длина 0,85 мм, ширина 1,05 мм, площадь 0,8925 мм2 Порядок расчета пленочных резисторов1. Расчет удельного поверхностного сопротивления ρ□опт [слайд 8]2. Выбор материала пленочного резистора по таблице [слайд 9]3. Проверка правильности выбора материала с точки зрения обеспечения заданной точности (расчет δКф) [слайд 11]4. Расчет коэффициента формы Кф для двух заданных резисторов схемы [слайд 12]5. Выбор масштаба округления размеров резистора (целое число, равное масштабу координатной сетки) [1 : 20 = 0,05 мм]6. Расчет размеров пленочного резисторапри Кф ≥ 16.1. Расчет ширины резистора [слайд 14, 15]6.2. Расчет длины резистора [слайд 16]при Кф < 16.1. Расчет длины резистора [слайд 18]6.2. Расчет ширины резистора [слайд 19]7. Расчет площади резисторов [слайд 20]8. Проверка расчетов [слайд 21]9. Топологические чертежи резисторов и выводы [слайд 22] |