Розробка і оформлення конструкторської документації гібридних інтегральних мікросхем (стр. 4 из 6)
Далі розрахуємо компоненти ГІМС, розведемо схему. Компонентами ГІМС є діоди та діодні матриці, транзистори, конденсатори, трансформатори та ін. Компоненти можуть мати жорсткі та гнучкі виводи і спосіб монтажу компонентів на плату повинен забезпечити фіксацію положення компонента і виводів, збереження його цілісності, параметрів і якостей, стійкість до вібрацій та ударів. Перейдемо до розрахунку конкретної схеми.
Користуючись заданими параметрами (U=5 В, табл. 1), розрахуємо площі плівкових резисторів.
Почнемо розрахунки з визначення потужності P і сили струму I, за формулами [4]:
; 
; (2.1)Напруга U для схеми дорівнює 9 В
Для R1
(Вт)Для R2, R3:
(Вт)Таблиця 2-Параметри елементів схеми
| Поз.позначення | Тип елементу і його номінал | Кількість | Примітки |
| С2 | Конденсатор К10-17-ІВ...0,01 мкФ (навісний елемент) | 1 | В=1,4 мм; L=1,9 ммРис.6 |
| С1 | 220 пФ 15%(плівковий елемент) | 1 | |
| D1 | Мікросхема 740 УД-5-І (навісний елемент) | 1 | Рис.5 |
| Резистори (плівкові елементи) | |||
| R1 | 6кОм 10% | 1 | |
| R2, R3 | 26кОм 10% | 2 |
(mА)Розрахуємо геометричні розміри резисторів:
R1: (плівковий)
Кількість квадратів
a) Розрахуємо ширину b резистора за формулою [4]:
, (2.2) 
і 
беремо з таблички (оскільки схема не потребує високої точності і `не розсіює багато тепла, то беремо кермет).Тому
Вт/см2, 
Ом/мм2. 
б) Розрахуємо довжину
резистора R1 знаходимо за формулою [4]: 
, (2.3) 
в) Тепер за формулою
визначимо площу резистора R1 
R2, R3 (плівковий).
Кількість квадратів
a) Розрахуємо ширину b резисторів за формулою [4]:
, (2.4) 
;б) Визначимо довжину резисторів за формулою [3]:
, (2.5)в) Тепер розрахуємо площу резисторів [2]:
.Розрахуємо геометричні розміри конденсаторів C1, С2
Розрахуємо площу конденсатора С1, він буде плівковим
(2.6)де С0питома ємність
Для того щоб знайти питому ємність С0 підберемо матеріал діелектрика. Виберемо моноокис кремнію в таблиці основних електричних і експлуатаційних властивостей плівкових конденсаторів [5]. Випишемо його параметри ε=5 (діелектрична проникність діелектрика), tgδ=0,03 (тангенс кута втрат), Eпр= 2*
В/см (напруженість електричноо поля)З формули пробивної напруги знайдемо товщину конденсатора
Епр=
=> d= 
(2.7)d=
=7.5 
Далі знайдемо питому ємність конденсатора
С0=0.0885
(ε/d) (2.8)C0=0.0885
(5/7.5 )=59 (пФ/ )Підставимо знайдену питому ємність у формулу (1.6) та знайдемо його площу
S=
=3.7 Розрахуємо площу навісного конденсатора С2
.Розрахуємо площу мікросхеми D1
2.3 Розрахунок орієнтовної площі плати та вибір її типорозміру
Розрахуємо орієнтовану площу плати.
Для визначення мінімально допустимої площі плати ГІМС, необхідно провести площі під кожний вид плівкових і навісних елементів: резисторів, конденсаторів, контактних площадок, дискретних компонентів. Площу плати визначають по формулі:
(2.9)Для цього:
1) Розрахуємо площу резистивного шару [5]:
2) Розрахуємо площу контактних площадок:
Отже,
2.4 Розробка топології плати ГІМС
Основною особливістю конструювання напівпровідникових інтегральних схем являється необхідність врахування взаємозв’язку між параметрами елементів, що створюються тим чи іншим способом, з яких створюються елементи, фізичними процесами в них і технологією виготовлення. Розміри і форму кожного елементу мікросхеми задають фотошаблоном і режимом локальної дифузії, тобто підбираючи розміри фотошаблону, концентрацію домішок, режими дифузії і т.п., можна створювати елементи параметрами, що вимагаються.
Розробка топології – основний етап в проектуванні напівпровідникових інтегральних схем, на якому вирішуються питання компоновки елементів мікросхеми і з’єднань між ними. Для цього попередньо аналізується принципова електрична схема, вибрана для інтегрального виконання.
Розробку топології проводимо від третьої особи в такій послідовності: складання комутаційної схеми з’єднання елементів на платі; розрахунок конструкцій плівкових елементів; визначення необхідної площі плати і узгодження з типорозміром корпуса, вибраного для ГІМС; розробка ескізу топології; оцінка якості розробленої топології і при необхідності її коректування.
Для складання схеми з’єднань на принциповій електричній схемі плівкові елементи і навісні компоненти, послідовність їх розташування і проводить спрощення схеми з’єднань з метою зменшення кількості перетинів провідників і зменшення їх довжини.
Далі приступають до розробки ескізу топології. На цьому етапі розв’язують задачу оптимального розміщення на платі плівкових елементів, навісних компонентів і з’єднань між ними, а також між зовнішніми контактними площадками на платі і виводами корпуса.
Для розробки ескізних топологічних креслень необхідно знати: схему електричну принципову і схему з’єднань елементів; форму і геометричні розміри плівкових елементів і навісних компонентів; орієнтовні розміри і матеріал плати, попередньо вибраний метод індивідуальної герметизації, вид і розміри корпуса чи метод встановлення плати в блоці при груповій герметизації.
Загальними принципами проектування топологічної структури є:
-мінімізація площі, яку займають елементи і схема в цілому;
-мінімізація кількості перетинів міжелементних з’єднань;
-рівномірне розміщення елементів по площі підкладки;
-мінімізація кількості матеріалів, які застосовуються для реалізації плівкових елементів;
-підвищення ступеня інтеграції елементів і технологічних процесів.
Початковий етап розробки топології полягає в виготовленні ескізних креслень, виконаних на міліметровому папері в масштабі 10:1 чи 20:1.
Обравши масштаб 10:1, розрахувала своє креслення на міліметровці.
Далі необхідно усунути недоліки цього варіанту, тобто креслить топологічне креслення з урахуванням всіх стандартних умов, вказую матеріали виготовлення, оформляю таблиці та пишу технічні вимоги. В якості резистивного шару обирає кермет, оскільки схема не потребує високої точності і не розсіює багато тепла; в якості провідників та приєднань конденсаторів обираю мідь, а контактні площадки припайки ніжок мікросхеми з алюмінію