Технічні вимоги: Мікросхема повинна відповідати загальним технічним вимогам і відповідати таким вимогам: підвищена гранична температура +85 ° С; інтервал робочих температур -20 ° С. .. +80 ° С; час роботи 8000 годин; вібрація з частотою до 100 Гц, мінімальне прискорення 4G; лінійне прискорення до 15G. Вихідні дані для проектування: Технологічний процес розробити для серійного виробництва з обсягом випуску - 18000 штук. Конструкцію ГІС виконати відповідно до принципової електричної схемою із застосуванням тонкоплівкової технології в одному корпусі. Значення параметрів:
| Позиційне позначення: | Найменування: | Кількість: | Примітка: |
| R1, R3, R5 | резистор 4ком ± 10% | 3 | Р = 3,4 мВт |
| R2 | резистор 1,8 КОм ± 10% | 1 | Р2 = 5,8 мВт |
| R4 | резистор 1,7 КОм ± 10% | 1 | Р4 = 2,2 мВт |
| R6 | резистор 5,7 ком ± 10% | 1 | Р6 = 2,6 мВт |
| VT1, VT4 | транзистор КТ318В | 2 | Р = 8мВт |
| VT2 | транзистор КТ369А | 1 | Р = 14мВт |
| VT3 | транзистор КТ354Б | 1 | Р = 7мВт |
Напруга
джерела живлення: 6,3 В ± 10%. Опір навантаження не менше: 20 КОм. 1. Аналіз технічного завдання. Гібридні ІМС (ГІС) - це інтегральні схеми, в яких застосовуються плівкові пасивні елементи і навісні елементи (
резистори,
конденсатори, діоди, оптрони,
транзистори), звані компонентами ГІС.
Електричні зв'язки між елементами і компонентами здійснюються за допомогою плівкового або дротяного монтажу. Реалізація
функціональних елементів у вигляді ГІС
економічно доцільна при випуску малими серіями спеціалізованих обчислювальних пристроїв та іншої апаратури. Високих вимог до точності елементів в ТЗ немає. Умови експлуатації виробу нормальні. 2.
Вибір матеріалів,
розрахунок елементів,
вибір навісних компонентів. В якості матеріалу підкладки виберемо ситалл СТ50-1.
Транзистори виберемо як навісні компоненти. VT1, VT4-КТ318В, VT2-КТ369А, VT3-КТ354Б. За потужносним параметрами
транзистори задовольняють ТЗ. За габаритними розмірами вони також підходять для використання в ГІС.
Розрахуємо плівкові
резистори. Визначимо оптимальне сопротівленіеквадрата резистивної плівки із співвідношення: rопт = [(еRi) / (е1/Ri)] ^ 1 / 2. rопт = 3210 (Ом /). За отриманого значення вибираємо як матеріалу резистивної плівки Кермет К-20С. Його параметри: rопт = 3000 ОМ / Ќ, Р0 = 2 Вт / см ^ 2, ar = 0.5 * 10 ^ -4 1 / ° С. У відповідності із співвідношенням d0rt = ar (Тmax-20 ° C) d0rt = 0.00325, а допустима похибка коефіцієнта форми для найбільш точного
резистора з d0кф = d0r-d0r-d0rt-d0rст-d0rк одно d0кф = 2.175. Значить
матеріал Кермет К-20С підходить. Оцінимо форму
резисторів за значенням Кф з Кфi = Ri / rопт ™. КФ1, 3,5 = 1.333, Кф2 = 0.6, Кф6 = 1.9, Кф4 = 0.567. Оскільки всі резистори мають прямокутну форму, немає обмежень щодо площі підкладки і точність не висока, вибираємо метод вільної маски. За
таблицею визначаємо технологічні обмеження на масочний метод: Db = Dl = 0.01мм, bтехн = 0.1мм, lтехн = 0.3мм, аmin = 0.3мм, bmin = 0.1мм. Розрахуємо кожен з резисторів.
Розрахункову ширину визначаємо з bрасчіmax (bтехн, bточн, BР), bточні (Db + Dl / Кф) / d0кф, BР = (Р / (Р0 * Кф)) ^ 2. За ширину
резистора-b приймають найближче значення до bрасч, округлене до цілого числа, кратного кроку координатної сітки. bр1, 3,5 = 0.375мм, bтехн = 0.1мм, bточн = 0.8мм, значить b1, 3,5 = 0.8мм.
Розрахункова довжина резистора Lрасч = b * Кф. За довжину резистора приймають найближче до Lрасч, кратне кроку координатної сітки значення. Повна довжина напилюваного шару резистора lполн = l +2 * lк. Таким чином Lрасч = 1.066мм, а lполн = 1.466, значить l1, 3,5 = 1.5 мм. Розрахуємо площу, займану
резистором S = lполн * b. S1, 3,5 = 1.2мм ^ 2. Аналогічним чином розраховуємо розміри резистора R6. b6 = 0.7мм, lполн = 1.75мм, S = 1.225мм ^ 2. Для резисторів, що мають Кф <1, спочатку визначають довжину, а потім ширину. lточн2 = 0.736мм, lр2 = 0.417мм, значить l2 = 0.75мм. bрасч = l / Кф, bрасч2 = 1.25мм, S = 0.9375мм ^ 2.
Аналогічно розраховуємо R4 / lточн = 0.72мм, lр = 0.25мм, l4 = 0.75мм. b4 = 1.35мм, S = 1.0125мм ^ 2.
Резистори спроектовані задовільно, так як: 1) питома потужність розсіювання не перевищує допустиму Р01 = Р/SЈР0; 2) похибка коефіцієнта форми не перевищує допустиму d0кф1 = Dl / lполн + Db/bЈd0кф; 3) сумарна похибка не перевищує допуск d0r1 = d0rЉ + d0кф + d0rt + d0rст + d0rкЈd0r. 3.
Вибір підкладки. В якості матеріалу підкладки ми вже вибрали ситалл. Площа підкладки обчислюють із співвідношення Sподл = (Sr + Sc + Sk + Sн) / Кs, де Кs-коефіцієнт використання плати (0.4 .... 0.6); Sr-сумарна площа, займана
резисторами; Sc-загальна площа, займана
конденсаторами; Sk-загальна площа, займана контактними майданчиками; Sн-загальна площа, займана навісними елементами. Sподл = 86.99мм ^ 2. Вибираючи підкладку 8ґ10мм. Товщина-0.5мм. 4.
Послідовність технологічних операцій. Напилювання матеріалу резистивної плівки. Напилювання провідної плівки.
Фотолітографія резистивного і яка проводить шарів. Нанесення захисного шару. Кріплення навісних компонентів. Кріплення підкладки в корпусі. Розпайка висновків. Герметизація корпусу. Майданчики і провідники формуються методом вільного маски. Захисний шар наноситься методом фотолітографії. 5. Вибір корпусу ГІС. Для ГІС приватного застосування в основному використовується корпусні захист, передбачена технічними умовами на розробку. Виберемо корпус, що виготовляється з пластмаси. Його висновки закріплюються і герметизуються в
процесі лиття й пресування. Розміри корпусу (габаритні) 19.5ммґ14.5мм, кількість висновків-14, з них нам буде потрібно 10. 6.
Оцінка надійності ГІС. Під надійністю ІМС розуміють властивість мікросхем виконувати задані
функції, зберігаючи в часі значення встановлених експлуатаційних показників у заданих межах,
відповідним заданим режимам та умовам використання, зберігання і транспортування. Розрахунок надійності ГІС на етапі їх розробки заснований на визначенні інтенсивності відмов-l (t) та ймовірності безвідмовної
роботи-Р (t) за необхідний проміжок часу. 1. Розрахуємо l за формулою: li = ai * Ki * l0i, де l0i-залежність від електричного режиму і зовнішніх умов, ai = f (T, Kн)-коефіцієнт, що враховує вплив навколишнього температури і електричного навантаження, Кi = K1-коефіцієнт, що враховує вплив механічних навантажень. Вплив вологості та
атмосферного тиску не враховуємо, оскільки мікросхема герметично корпусірована. Для
розрахунків рекомендуються такі середньостатистичні значення інтенсивностей відмов: навісні транзистори l0т = 10 ^ -8 1 / год;
тонкоплівкові резистори l0R = 10 ^ -9 1 / год; керамічні підкладки l0п = 5 * 10 ^ -10 1 / год; плівкові провідники та контактні майданчики l0пр = 1.1 * 10 ^ -91 / год; паяні з'єднання l0соед = 3 * 10 ^ -9 1 / ч. Коефіцієнти ai беремо з таблиць, наведених в довідкових матеріалах. Коефіцієнти навантаження визначаються зі співвідношень: -
транзисторів КHI = II / IIдоп, КНТ = max Кнu = Ui / Uiдоп, де I-струм колектора
відповідного транзистора, U-напруга колектор-еммітер відповідного транзистора, Iдоп, Uдоп-допустимі значення струмів і напруг; - резисторів КнR = Рi / Рiдоп, де Рi-розсіюється на
транзисторі потужність, Рiдоп-допустима потужність розсіювання. Для різних умов екплуатациі значення коефіцієнта в залежності від навантажень різні, виберемо літакові-К1 = 1.65. Після розрахунків маємо: Кнт1 = 0.0225 aт1 = 0.4 Кнт2 = 0.0018 aт2 = 0.4 Кнт3 = 0.045 aт3 = 0.4 Кнт4 = 0.11 aт4 = 0.4 КнR1 = 0.23 aR1 = 0.8 КнR2 = 0.062 aR2 = 0.7 КнR3 = 0.56 aR3 = 1.1 КнR4 = 0.37 aR4 = 0.95 КнR5 = 0.95 aR5 = 1.5 КнR6 = 1 aR6 = 1.6 lт1234 = 6.6 * 10 ^ -9 lR1 = 1.32 * 10 ^ -9 lR2 = 1.55 * 10 ^ -9 lR3 = 1.815 * 10 ^ -9 lR4 = 1.57 * 10 ^ -9 lR5 = 2.48 * 10 ^ -9 lR6 = 2.64 * 10 ^ -9 l0соед = 1.09 * 10 ^ -7 l0пр = 4.46 * 10 ^ -7 Величина інтенсивності відмов ГІС-lе визначається як сума всіх розрахованих інтенсивностей.
Розрахункове значення ймовірності безвідмовної роботи за час становить Р (t) = е ^-lеt і дорівнює 0.995 (за 8000 годин).
Список літератури. Н. Н. Ушаков "
Технологія виробництва ЕОМ". 1991р. Вища школа. Б. П. Цицин "Навчальний посібник для виконання курсового проекту з курсу" Технологія виробництва ЕОМ ". 1989р. МАІ.
