Расчёт и проектирование гибридных микросхем. Дикарев Ю.И. - 34 стр.

UptoLike

Составители: 

34
определенными значениями ε и E
ПР
малыми значениями ТКЕ , tgδ и К
ст
(если
они не заданы).
2. Из условия d
min
(η⋅U
P
)/Е
ПР
определяют минимальную толщину
диэлектрика , обеспечивающего необходимое значение U
P
.
Обычно выбирается η равным 2-3.
3. Определяют удельную емкость конденсатора исходя из условия
электрической прочности :
С
0U
= 0,0885(ε /d).
4. Оценивают относительную температурную погрешность
СТ
исходя из
условия (1.39) и допустимую погрешность активной площади конденсатора
S доп
(из условия 1.42). Если получиться , что
S доп
0, то изготовление
конденсатора с заданной точностью невозможно. Нужно выбрать другой
диэлектрик с меньшим ТКЕ и
С ст
.
5. Используя выражение (1.44) или (1.45), определяют удельную емкость C
0
ТОЧН
с учетом точности его изготовления.
6. Выбирают минимальное значение удельной емкости из условия
C
0
min {C
0u
, C
0точн
} (1.46)
которое обеспечивает заданное U
P
и требуемое
С
.
7. По заданному значению С
Н
и полученному из (1.46) значению С
0
определяют коэффициент К , учитывающий краевой эффект.
8. С учетом коэффициента К по (1.31) определяют площадь перекрытия
обкладок конденсатора. При этом, если окажется S < 1 мм
2
, то выбирают
диэлектрик с меньшим ε или большей толщиной. Если это не дает желаемых
результатов , то изменяют конструкцию конденсатора.
9. Определяют толщину d, соответствующую выбранному значению С
0
.
10. Рассчитывают размеры обкладок и диэлектрика конденсатора. Для этого
выбирают форму и определяют коэффициент K
Ф
.. Если выбрана
прямоугольная форма , то геометрические размеры верхней обкладки
;=;⋅=
Ф
B
ВФВ
К
A
ВК S А
Если K
Ф
= 1, то A
B
= B
B
=
S
. Полученные размеры A
B
и B
B
округляют до
значений, кратных шагу координатной сетки с учетом масштаба
51
разработке эскиза топологии и его корректировке с учетом рационального
расположения элементов на плате , тепловых режимов и паразитных
взаимодействий.
2.1.5. Определение площади платы и типоразмеров корпуса.
Вначале определяют ориентировочную площадь подложки по формуле
,
++++=
∑∑
=====
p
i
Ki
n
i
Hi
m
i
Li
l
i
Ci
k
i
Ri
SSSSSk S
11111
где k - коэффициент использования площади платы , учитывающий зазоры
между элементами , а также площадь, необходимую для размещения
межсоединений (для ориентировочных расчетов = 2-3); S
Ri
, S
Ci
, S
Li
, S
Ki
, -
соответственно площадь пленочных i-го резистора, конденсатора,
индуктивного элемента , контактной площадки ; S
Hi
, - площадь i-го навесного
компонента (транзистора, диода, конденсатора, катушки индуктивности и .
т. д .);
k, l, т, п, р - число резисторов , конденсаторов , катушек индуктивности,
навесных компонентов и контактных площадок соответственно.
Затем по вычисленной ориентировочной площади подложки выбирают ее
типоразмер из ряда рекомендуемых. Одновременно выбирают способ
защиты ГИМС и типоразмер корпуса. Рекомендуемые размеры плат
приведены в табл .2.1, а типоразмеры и характеристики корпусов - в [4,5].
2.1.6. Разработка эскиза топологии.
Топологический чертеж ГИМС является чертежом, определяющим
ориентацию и взаимное расположение всех элементов и компонентов
микросхемы на плате . Он регламентирует форму и размеры элементов и
компонентов , предопределяет их оптимальное размещение на плате и
обеспечивает изготовление микросхемы с заданными характеристиками .
Начальный этап разработки топологии состоит в изготовлении эскизных
чертежей, выполненных на миллиметровке в масштабе 10:1 или 20:1.
Масштаб выбирают исходя из удобства работы , наглядности и точности .
опр ед ел енными знач ениями ε и EП Р мал ы ми знач ениями ТКЕ , tgδ и К ст (е сл и     р азр аботк е э ск иза топол огии и его к ор р ек тир ов к е с уч етом р ационал ьного
они не зад аны ).                                                                       р аспол оже ния э л е ме нтов на пл ате , те пл ов ы х р е жимов и пар азитны х
                                                                                        в заимод ейств ий.
2. Из усл ов ия dmin ≥ ( η⋅ U P )/Е П Р опр е д е л яют минима ль ную толщ ину
диэлектр ика , обе спеч ив ающего необход имое знач ение UP.                                  2.1.5. О п ред елени е п лощ ад и п лат ы и т и п оразм еров корп уса.
Обы ч но в ы бир ается η р ав ны м2-3.
3. Опр е д е л яют удель ную емкость конденса тор а исход я из усл ов ия                В нач ал е опр ед ел яютор иентир ов оч ную пл ощад ь под л ожк и по фор мул е
э л ек тр ич е ск ой пр оч ности:
                                                                                                              k          l      m         n        p
                                                                                                                                                         
                                  С0U = 0,0885⋅(ε /d).                                                 S = k  ∑ S Ri + ∑ SCi + ∑ S Li + ∑ S Hi + ∑ S Ki ,
                                                                                                              i =1     i =1    i =1     i =1     i =1   
4. Оценив аютотноситель ную темп ер а тур ную п огр еш ность ℵСТ исход я из
                                                                                        гд е k - коэф ф ициент исп оль зова ния п лощ а ди п ла ты , уч иты в ающийзазор ы
усл ов ия (1.39) и допустимую погр еш ность а ктивнойп лощ а ди конденса тор а
                                                                                        ме жд у э л е ме нтами, а так же пл ощад ь, не обход имую д л я р азме ще ния
ℵS д оп (из усл ов ия 1.42). Е сл и пол уч иться, ч то ℵS д оп ≤ 0, то изготов л ение   межсоед инений (д л я ор иентир ов оч ны х р асч етов = 2-3); SRi, SCi, SLi, SKi, -
к онд енсатор а с зад анной точ ностью нев озможно. Н ужно в ы бр ать д р угой
                                                                                        соотв е тств е нно п лощ а дь п леночны х i-го р езистор а , конденса тор а ,
д иэ л ек тр ик с меньшимТКЕ и ℵС ст.
                                                                                        индуктивногоэлемента , конта ктнойплощ а дки; SHi, - площ а дь i-гона весного
5. Испол ьзуя в ы р ажение (1.44) ил и (1.45), опр ед ел яютудель ную емкость C0
                                                                                        комп онента (тр анзистор а, д иод а, к онд енсатор а, к атушк и инд ук тив ности и.
       с уч етомточ ности его изготов л ения.
Т ОЧ Н                                                                                  т. д .);
6. В ы бир аютминима ль ное зна чение удель нойемкости изусл ов ия
                                                                                         k, l, т, п , р - числор езистор ов, конденса тор ов, ка туш ек индуктивности,
                              C0 ≤ min {C0u, C0точн}                          (1.46)
                                                                                         на весны х комп онентов и конта ктны х п лощ а док соотв етств енно.
к отор ое обе спеч ив аетзад анное UP и тр ебуемое ℵС .
                                                                                        Затем по в ы ч исл енной ор иентир ов оч ной пл ощад и под л ожк и в ы бир аютее
7. П о зад анному знач е нию СН и пол уч е нному из (1.46) знач е нию С0
                                                                                        типор азме р из р яд а р е к оме нд уе мы х. Од нов р е ме нно в ы бир ают способ
опр ед ел яюткоэф ф ициент К , уч иты в ающий к р аев ой э ффек т.
                                                                                        защиты ГИМ С и типор азме р к ор пуса. Ре к оме нд уе мы е р азме р ы пл ат
8. С уч етом к оэ ффициента К по (1.31) опр ед ел яютп лощ а дь п ер екр ы тия
                                                                                        пр ив ед ены в табл .2.1, а типор азмер ы и хар ак тер истик и к ор пусов - в [4,5].
обкла док к онд енсатор а. П р и э том, е сл и ок ажется S < 1 мм2, то в ы бир ают
д иэ л ек тр ик с меньшимε ил и бол ьшейтол щиной. Есл и э то не д аетжел аемы х                             2.1.6. Р азработ ка эски за т оп ологи и .
р е зул ьтатов , то изменяютк онстр ук цию к онд енсатор а.
9. Опр ед ел яюттолщ ину d, соотв етств ующую в ы бр анномузнач ению С0.                      Топол огич е ск ий ч е р те ж ГИМ С яв л яе тся ч е р те жом, опр е д е л яющим
10. Рассч иты в аютр а змер ы обкла док и диэлектр ика к онд енсатор а. Д л я э того     ор ие нтацию и в заимное р аспол ожение в сех э л е ме нтов и к омпоне нтов
в ы бир ают фор му и опр е д е л я ют к оэ ффицие нт K Ф .. Е сл и в ы бр ана            мик р осхемы на пл ате. Он р егл аментир уетфор му и р азмер ы э л ементов и
пр ямоугол ьная фор ма, то геометр ич е ск ие р азмер ы вер хнейобкла дки                к омпоне нтов , пр ед опр ед ел яе тих оптимал ьное р азмеще ние на пл ате и
                                                    AB                                   обе спеч ив аетизготов л ение мик р осхемы с зад анны ми хар ак тер истик ами.
                      АВ = S ⋅ К Ф ;         ВВ =      ;
                                                    КФ                                  Н ач ал ьны й э тап р азр аботк и топол огии состоитв изготов л ении э ск изны х
                                                                                        ч е р те же й, в ы пол не нны х на мил л иметр ов к е в масштабе 10:1 ил и 20:1.
Е сл и KФ = 1, то AB = BB = S . П ол уч енны е р азмер ы AB и BB ок р угл яютд о        М асштаб в ы бир аютисход я изуд обств а р аботы , нагл яд ности и точ ности.
знач е ний, к р атны х ш агу к оор д инатной се тк и с уч е том масш таба

                                        34                                                                                       51