Розробка та оформлення конструкторської документації на виготовлення гібридної інтегральної мікросхеми

АНОТАЦІЯ

Темою даного курсового проекту є розробка повної конструкторської документацiї, достатньої для виготовлення iнтегральної мiкросхеми згідно з ЄСКД по заданiй електричнiй принциповiй схемi. Причому, головним є не тiльки схемотехнiчне вирiшення даного завдання, але й оптимiзацiя розмiщення елементiв схеми з урахуванням їх реальних геометричних розмiрiв для досягнення необхiдного рівня iнтеграцiї. Важливiстю даного курсового проекту є набуття навикiв практичної реалiзації набутих теоретичних знань із схемотехнiки та вивчення правил оформлення технiчної документацiї на розробку друкованих плат та iнтегральних схем згiдно з єдиною системою конструкторської документацiї (ЄСКД).

ЗМІСТ

Вступ

Розширене технічне завдання

1 Аналіз схеми електричної прнципової, вибір елементної бази, складання комутаційної схеми

2 Розрахунок параметрів плівкових елементів

3 Розробка ескізу топології мікрозборки

3.1 Вибір матеріалу підкладинки

3.2 Орієнтовний розрахунок площі і вибір розміра підкладинки

3.3 Розробка топології

3.4 Розрахунок паразитних єностей і індуктивних зв'язків

3.5 Вибір корпуса мікрозборки

3.6 Розрахунок теплового режиму мікрозборки

4 Технологія виготовлення мікрозборки

5 Розрахунок параметрів надійності

Висновки

Література

ВСТУП

В сучасній радіоелектронній апаратурі широко використовуються різноманітні інтегральні мікросхеми, які виконують окремі функції перетворення і обробки сигналів, які мають високу густину упаковки електрично пов'язаних елементів.

Серед різних класів мікросхем важливе місце займають гібридні мікросхеми, які володіють рядом переваг порівняно з іншими. Так, можливість використання самих різноманітних активних елементів дозволяє створювати схеми з широким діапазоном виконуваних функцій. Номінальні значення пасивних елементів гібридних мікросхем можуть змінюватись в дуже широких межах, причому відтворення номіналу може бути досягнуто з високою точністю. Крім того елементи гібридних мікросхем характеризуються високою температурною і часовою стабільністю. Конструктор при проектуванні намагається зберегти швидкодію і надійність інтегральної мікросхеми, визначає оптимальну топологію, вибирає матеріали і технологічні методи, що забезпечують надійні електричні з'єднання, а також захист від навколишньго середовища і механічних впливів з урахуванням технологічних можливостей і обмежень.

1. РОЗШИРЕНЕ ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ

До розробки пропонується мікрозбірка стабілізатора напруги.

Електричні характеристики:

– напруга живлення, В 12

– споживаючий струм, мкА 50

Конструктивні обмеження: мікрозбірку виконати у корпусному варіанті на підкладці із стандартним розміром.

Мікрозбірка належить до 1 групи умов експлуатації:

– температура експлуатації; °С; –40 +100

– вологість, % 80

– частота вібрації, Гц 20

– лінійне прискорення, g 2

Технологія виготовлення – комбінований метод (фотолітографія і масочний).

Програма випуска, шт 1000

1 АНАЛІЗ СХЕМИ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ПРИНЦИПОВОЇ, ВИБІР ЕЛЕМЕНТНОЇ БАЗИ, СКЛАДАННЯ КОМУТАЦІЙНОЇ СХЕМИ

Стабілізатор напруги побудований по схемі складеного емітерного повторювача. Напруга опори встановлюється на колекторі транзистора VT3. Ця напруга має від'ємний коефіцієнт стабілізації: зі збільшенням вхідної напруги напруга опори зменьшується. За допомогою резистора R4 можна змінювати коефіцієнт стабілізації.

Проводим вибір елементної бази.

До складу схеми входять резистори R1–R5, транзистори VT1–VT3, діод VD1.

Проаналізувавши резистори, можна зробити висновок, що їх доцільно виконати у плівковому варіанті.

Транзистори необхідно проаналізувати по електричним параметрам і підібрати безкорпусні аналоги КТ 369

Рисунок 1.2 - Транзистор КТ369

Використовуючи схему електричну принципову, складаєм комутаційну схему.

Принципова електрична схема перетворюється з урахуванням конструктивних особливостей елементів, компонентів і міжз'єднань. Так, зменьшується по можливості кількість перетинів провідників, в відповідності з технічними вимогами до топології розташовуються зовнішні контактні площадки, вказуються місця розташування навісних компонентів, а для приєднання їх виводів передбачаються внутрішні контактні площадки.

2 РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ ПЛІВКОВИХ ЕЛЕМЕНТІВ

В мікрозборці застосовуються плівкові резистори. Конструктивний розрахунок тонкоплівкових резисторів полягає у визначенні форми, геометричних розмірів резисторів. При цьому необхідно, щоб резистори забезпечували розсіювання заданої потужності і відповідали вимогам точності φR в умовах існуючих технологічних можливостей.

Коефіцієнт форми визначає тип конструкції резистора. Якщо Кф³10, то резистор матиме вигляд “меандра”, якщо 1£Кф£10, то конструкція буде прямокутною, а якщо 0,1<Кф<1 то конструкція буде прямокутною, але довжина менша ширини. Якщо Кф<0,1 то такий резистор реалізувати у плівковому варіанті неможливо.

Аналізуючи схему електричну принципову і перелік елементів, видно, що в схемі використовуються резистори двох номіналів:

R1=R2=R3=R4=1 кОм, φR=10%, Р=25 мВт;

R5=5,1 кОм, φR =10%, P=25мВт

де φR - допуск на номінал,

Р - потужність розсіювання.

Розрахунок плівкових резисторів розпочинають з вибору матеріалу. В мікрозборці в якості матеріалу будем використовувати кермет К-50С з параметрами:

питомий поверхневий опір ρ0=1000 Ом/кв;

температурний коефіцієнт опору αR=+5*10-4 C -1;

питома потужність розсіювання ρ0=20 мВт/мм2.

Основним параметром плівкового резистора є коефіцієнт форми кф

кф=R/ρ0

Для R1-R4 кф1=1000/1000=1; для R5 кф2=5100/1000=5,1.

Визначаєм допустиму похибку коефіцієнта форми

φкф=φR - φ ρ0 - φRст - φRt - φRk

де φρ0=5% - відносна похибка відтворення питомого поверхневого опору,

φRст =0,3% - похибка, зумовлена старінням плівки,

φRt - температурна похибка,

φRk =1% - похибка перехідних опорів контактів.

φRt =αR*( Tmax-20 ),

де Tmax=60 С.

ΦRt=5*10-4 *(60-20)=2%,

φkф =10-5-0,3-2-1=1,7%.

Визначаєм ширину резисторів з умови

b розр>=мах{b техн, b точн, b р},

де bтехн=0,1 мм - мінімальна ширина резистора (визначається можливостями технологічного процесу),

bточн - мінімальна ширина резистора, обумовлена точністю відтворення,

bр - мінімальна ширина резистора, при якій забезпечується задана точність.

bточн =(Δb+Δl/Кф)/ φкф,

де Δb=Δl=0,1 мм - точність виготовлення лінійних розмірів плівкових елементів,

bр=

Для R1-R4 bточн=(0,01+0,01/1)/0,017=1,176 мм

bр= =1,12 мм

Приймаєм bрозр=1,2 мм.

Для R5 bточн=(0,01+0,01/5,1)/0,017=0,704 мм

bр= =0,495 мм

Приймаєм bрозр=0,8 мм.

Аналізуючи коефіцієнти форми, робим висновок, що резистори R1-R5 - прямокутної форми (1<=кф<=10).

Розраховуєм резистори прямокутної форми. Визначаєм довжину резистора

l=b*кф.

Для R1-R4 l=1,2*1=1,2 мм.

Для R5 l=0,8*5,1=4,08. Приймаєм l=4,1 мм.

Визначаєм повну довжину резисторів з урахуванням перекриття контактних площадок

lп=l+2e,

де e=0,1 мм - розмір перекриття резистора і контактних площадок.

Для R1-R4 lп=1,2+2*0,1=1,4 мм.

Для R3 lп=4,1+2*0,1=4,3 мм.

Площа, яку займають резистори на підложці

S=l п*b.

Для R1-R4 S=1,4*1,2=1,68 мм2

Для R5 S=4,3*0,8=3,44 мм2.

Рис 2 – Плівковий резистор

3 РОЗРОБКА ЕСКІЗУ ТОПОЛОГІЇ МІКРОЗОРКИ

3.1 Вибір матеріалу підкладинки

Підкладинка виконує ряд функцій:

являє собою конструктивну основу, на якій формуються і монтуються елементи;

забезпечує електричну ізоляцію елементів;

є теплопровідним елементом всієї конструкції.

До матеріалу підкладенки незалежно від конструкції і призначення мікрозборки висуваються вимоги:

1) висока якість обробки робочої поверхні, що забезпечує чіткість і міцність малюнка (топології) схеми, а також відтворюваність електричних параметрів схемних елементів;

2) висока механічна міцність при відносно невеликій товщині;

3) мінімальна пористість;

4) хімічна стійкість;

5) близькість коефіцієнтів термічного розширення підкладинки і нанесених на неї плівок;

6) низька вартість вихідного матеріалу і технології іі обробки.

В реальних умовах не вдається найти матеріал, який одночасно задовільняв би всім переліченим вимогам, тому в кожному конкретному випадку вибір підкладинки заснований на компромісному рішенні з урахуванням найбільшої можливості тих або інших властивостей.

Для виготовлення підкладинок застосовують матеріали: скло електровакуумне, глазур, керамічні матеріали, полікор, ситали та інші.

Скло має дуже гладку поверхню і володіє доброю адгезією зі всіма матеріалами. До вад підкладинки зі скла відносяться погана теплопровідність і невисока механічна міцність.

Кераміка є порівняно недорогим матеріалом, має низькі діелектричні втрати, високу діелектричну проникність, малі температурні зміни діелектричних параметрів. Серед керамічних матеріалів найкращим по параметрам є полікор. Керамічні підкладинки характеризуються підвищеною механічною міцністю і теплопровідністю. Основний недолік кераміки зумовлений порівняно високою шороховатістю її поверхні.

В нинішній час найбільше застосування для підложек знаходить ситал і фотоситал. Ситал є склокерамічним матеріалом, що отримується термообробкою скла. Ситал достатньо легко піддається обробці. В порівнянні зі склом ситал має в декілька раз більшу механічну міцність. Температура початку деформації ситала значно вище, ніж у скла. Ситал має високу опірність до стирання, високу хімічну стійкість до кислот, дуже малу пористість, даї незначну об'ємну усадку, газонепроникний і володії малою газовіддачею при високих температурах.

Фотоситал отримують кристалізацією світлочутливого скла. Фотоситал стійкий до кислот, володіє високою механічною і термічною стійкістю. Його теплопровідність в декілька раз перевищує теплопровідність ситалу.

В якості підложки будем використовувати ситал СТ50-1 з характеристиками:

теплопровідність - 1,2 Вт/м*к;

температура розм'якнення - 620 С ;

діелектрична проникність - 8,5;

електрична міцність - 40 кВ/мм;

питомий опір - 1015 Ом*см;

допустиме значення розсіюваної потужності на одиницю площі підложки - 6 Вт/см2

3.2 Орієнтовний розрахунок площі і вибір розміра підкладинки

Для подальшої розробки необхідно визначитись з розмірами підкладинки. В попередніх розділах був проведений розрахунок геометричних розмірів елементів, в результаті чого були визначені габарити і форми плівкових резисторів, а також габарити навісних елементів. На основі цих розрахунків можна встановити орієнтовану площу підкладки за формулою:

де К=2 3 – коефіцієнт використання площі підкладки (враховує зазори між елементами, а також площу, необхідну для розміщення міжз'єднань),

SRi,, SAi, SKi – відповідно площа і-го резистора, навісного компоненту і контактної площадки;

n, l, p ­– відповідна кількість резисторів, навісних елементів і контактних площадок.

SR= SR1+ SR2+ SR3+ SR4+ SR5 =3·6,39+6,75+6,28+6,56 =38,76мм2

SА= SVT1 +SVT2+SVT3+SVD1= 4+16+4+2· 4 =11,92 мм2

SK = 0,72мм2

S = 3·(38,76+11,92+32+0,72)=250,2 мм2

По розрахованій орієнтованій площі підкладки підбираємо необхідний типорозмір, виходячи з ряду рекомендованих. Для даної плати виберем типорозмір 8х10 мм.

3.3 Розробка топології

Головним етапом конструювання є розробка топологічного креслення мікросхеми і її оптимізація. Топологічне креслення – це є документ, який визначає оптимальне розміщення елементів мікросхеми на підкладці, а також забезпечує виготовлення мікрсхеми з заданими технічними і електричними параметрами.

При розробці топологічних креслень мікросхем необхідно врахувати слідуючи специфічні особливості.

Всі схемні елементі гібридних мікросхем, крім навісних компонентів, повинні виготовлятись за один технологічний цикл, що виключає попередню обробку і видалення дифектних елементів.

Безпосередньо перед розробкою топологїї мікросхеми розробляється комутаційна схема. При її розробці за основу приймається схема електрична принципова, яку перетворюють з врахуванням конструктивних особливостей елементів, компонентів і міжз’єднань.

Початковий етап розробки топології заключається в виготовленні ескіза, який виконується в масштабі 10:1. Спочатку вирішується задача оптимального розміщення елементів на підкладці. Після розміщення елементів здійснюють міжелементні і міжкомпонентні з’єднання чи, інакше кажучі, розводку. При цьому потрібно прийняти до уваги деякі загальні вимоги.

- Мінімальна відстань від края навісного елементу до края підкладки рекомендується обирати 0,4 мм;

- Рекомендується обирати мінімально допустимі розміри контактних площадок для під’єднання до них виводів навісних компонентів методом зварювання 0,2х0,25 мм, методом пайки 0,4х0,4;

- Для виміру номіналів плівкових елементів мікросхеми і контролю режимів її роботи на підкладенці повинні бути передбачені спеціадьні контактні площадки розміром не менше 0,2х0,2 мм;

- Кожна мікросхема повинна мати ключ, ключом обирається нижня ліва контактна площадка на більшій стороні плати;

-Допускається мінімадьна відстань проволочного вивода від відкритого плівкового чи навісного првідника 0.2 мм.

-Мінімальна ширина плівкового провідника повинна бути не менше 0,1 мм при виготовленні методом фотолітографії;

- Рекомендується довжина дротяних виводів не більше 5 мм;

З врахуванням перерахованих вимог здійснюється розміщення на підкладці елементів і компонентів проектованої мікрсхеми.

На топологічному кресленні плату зображують зі всіма нанесеними на неї шарами з вказанням позиційних позначень елементів в відповідності з схемою електричною принциповою. Кожен шар позначається відповідною штриховкою. Вид штриховки розшифровується в таблиці, яка поміщується разом з кресленням. Контактні площадки номеруються в напрямку проти часової стрілки.

На основі топологічного креслення виконується пошарові креслення (окреме креслення на кожен шар) в тому самому масштабі, що і топологічне креслення. Креслення кожного шара є основою для масок чи фотошаблонів.

Поскільки розроблена топологія мікрсхеми повинна забезпечувати нормальну роботу пристроя при задоному конструктивному виконанні і певних умов експлуатації, а також задовільняти всім вимогам, які пред’являються до електричних характеристик, то необхідно виконати розрахунки, які зв’язані з визначенням величини паразитних зв’язків і оцінкою теплового режиму мікросхеми.

3.4 Розрахунок паразитних ємностей ііндуктивних зв'язків

В мікросхемах відстань між окремими елементами набагато менше ніж в вузлах РЕА, а самі елементи розміщені на підкладенці, провідність і діелектрична проникність якої набагато більша відповідних параметрів повітря. Тому зв’язки між елементами гібридних мікросхем, в тому числі паразитні, які перешкоджають їх нормадьному функціюванню, стають дуже сильним.

Оцінка значень паразитних ємностних зв’язків в мікросхемах являєть собою досить скдадну задачу. З декількома припущеннями значення паразитних ємностних зв’язків, які виникають між провідними і резистивними плівками, можно оцінити для паралельних провідників, які знаходяться в оточенні інших паралельних провідників.

Ємність між паралельними провідниками підкладки, які знаходяться в оточенні інших паралельних провідників:

де eП і eСР – відносна діелектрична проникність підкладки і оточуючого середовища;

с – ємністний коефіцієнт провідника;

l – довжина провідника, мм.

З точністю не нижче 25% ємністний коефіцієнт для системи з двох провідників:

де b1, b2 – ширина плівкових провідників;

d1 – відстань між плівковими елементами.

Для розрахунку паразитних ємністних зв'язків на топологічному кресленні оберемо два паралельних провідника резистора R3 і резистора R1.

1,8

С12 =4,5·10-3·1,8·2·(8,5+1,2)= 0,14 Пф

Як видно з розрахунків, величина паразитної ємності між провідниками не перевищує значення 1 Пф.

Iндуктивнiсть провiдникiв круглого перерiзу, якi можна використати в якостi з'єднувальних провiдникiв, визначається

L=0,2*l*[ln(2*l/r)-0,75],

де l=1,1 мм - довжина провiдника,

r=0,025 мм - радiус перерiзу провiдника.

Данi взятi iз креслення топологiчної плати.

L=0,2*1,1*[ln(2*11/0,025)-0,75]=0,82 мкГн.

Iндуктивнiсть провiдника прямокутного перерiзу визначається

L=0,2*l*[ln(l/b+c)+b/3*l+1,19],

де l=4,6 мм - довжина провiдника,

b=0,2 мм - ширина провiдника,

с=0,001 мм - товщина провiдника.

L=0,2*4,6*[ln(4,6/0,2+0,001)+0,2/3*4,6]=3,99 мкГн,

при b=0,5 мм, l=2,15 мм маєм

L=0,2*2,15*[ln(2,15/0,5+0,001)+0,5/3*2,15]=2,053 мкГн.

Отриманi значення паразитної ємностi i iндуктивностi незначнi, тобто вони не будуть суттєво впливати на роботу мiкрозборки.

3.5 Вибір корпуса мікрозборки

Корпус необхідний для захисту мікросхеми від механічних, кліматичних та інших впливів. Необхідні вимоги, яким повинна задовольняти конструкція корпусу, зводяться до слідуючих:

-захист мікросхем від впливу зовнішнього середовища і механічних впливів;

- відвод тепла від мікрсхеми;

-забезпечення надійного електричного з’єднання контактних площадок мікросхем з виводами корпусу;

- забезпечення надійного кріплення корпусу при монтажі в апаратурі;

- забезпечення надійності монтажу.

Крім того, конструкція повинна мати високу надійність, мати коррозійну і радіаційну стійкість, а також бути простою та економічною в виготовлені.

Корпуса мікросхем класифікують по формі і розсташуванню виводів та по матеріалу, що використовується при виготовленні.

В залежностi вiд матерiалу корпуси мiкросхем подiляються на склянi, керамiчнi, пластмасовi, металосклянi, металокерамiчнi, металополiмернi, склокерамiчнi та iн.

Корпуси мiкросхем класифiкуються по формi i розташуванню виводiв i дiляться на 5 типiв (ГОСТ 17467-79).

Для даної мiкрозборки вибираєм прямокутний металокерамічний корпус з виводами, що розташованi в один ряд (І-тип ІІ-пiдтип згiдно з ГОСТ 17467-79) з розмірами 16х12 мм з 3 виводами. Ескіз даного корпуса приведено на рисунку 3.1.

Рисунок 3.1-Корпус мікросхеми

3.6 Розрахунок теплового режиму мікрозборки

Тонкоплівкова інтегральна мікросхема в загальному вигляді являє систему з внутрішніми джерелами тепла. Температурне поле такої системи залежить від багатьох факторів: розподілення і потужність джерел тепла конструкції і фізичних властивостей матеріалів, які використовуються, режимами роботи мікросхеми і умов її експлуатації.

Для оцінки теплового режиму мікросхеми повинні бути відомі слідуючі початкові дані: тип конструкції мікосхеми, для якої ведеться тепловий розрахунок. З врахуванням теплових властивостей мікросхеми, що розробляється оберемо І тип корпусу. Ця конструкція передбачає кріплення підкладки до металевої основи з використанням клею.

Для оцінки теплового режиму мікросхеми спочатку визначають тепловий опір rт. Ця величина залежить від типу корпусу.

де dп – товщина плати мікрозбірки, см. Найбільш широко в гібридних інтегральних мікросхемах використовуються ситалові підкладки, d11 = 0,5 см;

dК1 – товщина шару клею між підкладкою і основою корпусу мікрсхеми, dК1 = 0,01 см;

lП – коефіцієнт теплопровідності підкладки,

lП = 0,03 Вт/см*град [3];

lК1 – коефіцієнт теплопровідності клею,

lК1 = 0,003 Вт/см*град [3].

cм2·град/Вт

Максимально допустиму питому потужність розсіювання Р0’ на поверхні підкладки при довільному розміщенні на ній тепловиділяючих елементів можна оцінити, виходячи з співвідношення:

де tHmax - максимальна допустима температура навісних компонентів, °С;

tк – температура корпуса мікросхеми, tк = 40 °С;

де qнmax – максимально можливий перегрів навісного компоненту:

де РНі – потужність, яка розсіюється навісними елементами мікросхеми,Вт;

RT Вні – внутрішній тепловий опір навісного компоненту мікросхеми, град/Вт;

LXhi – ширина навісного компоненту, см;

lYhi – довжина навісного компоненту, см.

Розраховуємо температуру перегріву транзистора 2T127А1 РН=15 мВт [4], RT Вні – 500град/Вт[3], LXhi – 0.12cм; lYhi – 0.12см.

qНmax ТРАН = град

Отже максимальну температуру перегріву має транзистор 2Т137А1. Максимально допустима температура 85°С.

Р'0 = Вт/см2

Виходячи з технічного завдання потужність схеми дорівнює 0,25Вт, а площа мікрозбірки дорівнює 3,2 см2 Отже питома потужність що розсіюється в мікросхемі Ро = 0,32/4,56 = 0,070 Вт/см2

Умова Р0£Ро’ виконується, а отже забезпечується заданий тепловий режим мікросхеми з довільним розміщенням елементів на підкладці, і подальший тепловий розрахунок мікросхеми не потрібен.

4 ТЕХНОЛОГІЯ ВИГОТОВЛЕННЯ МІКРОЗБІРКИ

Методом термiчного напилення на ситалову пiдложку наносять резистивний шар (матерiал - кермет К-50С) i шар провiдникiв (мiдь).

Для отримання конфiгурацiї елементiв застосуєм метод фотолiграфiї, який характеризується високою точнiстю i густиною виконання контурiв елементiв, можливiстю отримання складних рисункiв елементiв.

Маршрутна карта технологiчного процесу має вигляд:

1) нанесення фоторезиста;

2) сушка i дублення фоторезиста;

3) сполучення i експонування;

4) проявлення фотошару;

5) сушка пiдложки в центрифузi;

6) перевiрка пiдложки пiсля проявлення;

7) сушка i дублення фоторезиста;

8) травлення мiдi;

9) знiмання фоторезиста;

10) сушка пiдложек в центрифузi;

11) нанесення фоторезиста;

12) сушка i дублення фоторезиста;

13) сполучення i експонування;

14) проявлення фотошару;

15) сушка пiдложек в центрифузi;

16) перевiрка пiдложек пiсля проявлення;

17) сушка i дублення фоторезиста;

18) травлення резистивного шару;

19) знiмання фоторезиста;

20) сушка пiдложек в центрифузi;

21) нанесення фоторезиста;

22) сушка i дублення фоторезиста;

23) сполучення i експонування;

24) проявлення фотошару;

25) сушка пiдложек в центрифузi;

26) перевiрка пiдложек пiсля проявлення;

27) термозадублювання захисної маски;

28) луження контактних плщадок;

29) вимiрювання i пiдгонка резисторiв на пiдложцi;

30) контроль плати;

31) скрайбування ситалових пiдложек i ломка;

32) контроль плати.

Виходячи з ТЗ наша мікрозбірка буде тонкоплівковою і виготовлена методом фотолітографії. Цей метод полягає в тому, що кожен шар (резистивний, шар провідників тощо) наноситься окремо. Тобто технологічний процес буде складатись з кількох фотолітографій, а саме з трьох.

За допомогою першої фотолітографії наноситься резистивний шар. В нашому випадку для виготовлення резисторів використовується кермет К50-С.

Цей процес складається з слідуючих операцій:

Сушка фоторезиста

В процесі другої фотолітограйфії здійснюється нанесення провідників. Основні етапи цього процесу такі самі, як іі в першій фотолітографії. Нанесення захисного шару здійснюється третьою фотолітографією.

5 РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ НАДІЙНОСТІ

Причинами вiдмов IМС можуть бути помилки, допущеннi при конструюваннi або розробцi технологiчного процесу виготовлення, дефекти процесу виробництва, порушення норм експлуатацiї i зберiгання, а також звичайнi процеси старiння. Основними причинами вiдмов є дефекти, що вносяться впроцесi виробництва (90%) i в процесi порушення правил експлуатацiї (10%).

В групi дефектiв, що виникають в процесi виробництва, приблизно 50% складають неякiснi з'єднання. Найбiльш часто дефекти утворюються в мiсцях контактних з'єднань в результатi неякiсно проведених технологiчних операцiй пайки або зварки.

Крiм неякiсних з'єднань, найбiльш характерними для ГIС є дефекти, зумовленнi наявнiстю навiсних компонентiв. Це пояснюється не лише додатковою кiлькiстю внесених ними контактних з'єднань, але i дефектами, що пов'язанi з їх неякiсним закрiпленням на платах ГIС.

Значна кiлькiсть вiдмов напiвпровiдникових IМС пов'язана з дефектами, що виникають в результатi неякiсного проведення фотолiтографiчних процесiв.

Розрахунок надійності проведемо по статичному методу. Виходячи з нього надійність і–того елементу можна розрахувати слідуючим чином:

lі = lо · aі ·Кі

де lо – базова інтенсивність відмов;

aі – коефіцієнт, що враховує температурні характеристики і коефіцієнти навантаження;

Кі – коефіцієнт, що враховує умови експлуатації:

Кі = К1 ·К2·К3

де К1 – коефіцієнт, що враховує дію механічного навантаження, К1 = 1,46

К2 – коефіцієнт, що враховує дію вологи; К2 =1;

К3 – коефіцієнт, що враховує атмосферний тиск К3 = 1.

Таблиця 5 - Пoказники lо і aі для кожного елементу

Сумарне значення інтенсивності відмов буде дорівнювати:

lS= [1lоПЛ· aПЛ+2lОТР·aТР+7·loРЕЗ·aРЕЗ+2·loКОНД·aКОНД+3·loНОВ·aН

·[12·loДР.ПР·aДР.ПР+18loКТ.ПЛ·aКТ.ПЛ +12·loДРІТ·aДРІТ+24·loз·aд] · Кі =

= 10.6·10-8 год-1

Т= год

Як видно з розрахунків наша мікрозбірка процює дуже довго, задовільняє умовам ТЗ.

ВИСНОВКИ

При виконаннi курсового проекту була розроблена конструкцiя i технологiя виготовлення мiкрозборки (стабiлiзатора). При проектуваннi були розробленi: комутацiйна схема по схемi електричнiй принциповiй; визначенi геометричнi розмiри плiвкових елементiв i розроблена топологiя плати з урахуванням технологiчних обмежень; наведенi перевiрочнi розрахунки (розрахунок паразитних ємностей i iндуктивних зв'язкiв, тепловий режим i параметри надiйностi). Розробленi пошаровi креслення i складальне креслення плати. Розроблена мікрозбірка відповідає всім вимогам, що приведені в технічному завданні. Підкладка розроблена відповідно ГОСТу з розмірами 16 х20 мм. Наробка на відказ згідно розрахунку з надійності складає приблизно 126 000 годин, що повністю відповідає всім термінам служби. Від зовнішних вливів мікросхему захищає металосклянний корпус.

ЛІТЕРАТУРА

1. Акимов Н.Н. и др. Резисторы, конденсаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА. Справочник. - Минск: Беларусь, 1994, 590с.

2. Волуевич Е.И. Конструирование и технология микроэлектронной аппаратуры. - Винница: ВГТУ, 1996.

3. Коледов Л.А.Конструирование и технология микросхем. - Москва: Высшая школа, 1984, 232с.

4. Коледов Л.А. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок. - Москва: Радио и связь, 1989, 400с.

5. Матсон Э.А., Крыжановский Д.В., Петкевич В.И. Конструкции и расчет микросхем и микроэлементов ЭВА. - Минск: Выща школа, 1979, 192с.

6. Матсон Э.А., Крыжановский Д.В. Справочное пособие по конструированию микросхем. - Минск: Выща школа, 1982, 206с.

7. Матсон Э.А. Конструкции и технологии микросхем. - Минск, Выща школа, 1985, 206с.

8. Николаев И.М., Филинюк Н.А. Интегральные микросхемы и основы их проектирования. - Москва: Радио и связь, 1992, 420с.

9. Парфенов Е.М. и др. Проектирование конструкций РЕА. - Москва: Радио и связь, 1989, 272с.

10. Преснухин Л.Н., Шахнов В.А. Конструирование электронных вычислительних машин и систем. - Москва: Высшая школа, 1986, 512с.

11. Терещук Р.М., Терещук К.М., Седов С.А. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства. Справочник радиолюбителя. - Киев, Наукова думка, 1989, 800с.