Министерство образования Российской Федерации
Факультет ЭИУККафедра ЭИУ1-КФ «Конструирование ипроизводство электронной аппаратуры»
/>
РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯЗАПИСКА
к курсовомупроекту по курсу ТИМС
на тему:
“ПроектированиеГИС и расчет элементов узлов детектора СВЧ сигналов
Калуга, 2008 г.
Содержание
Введение
Задание
Конструирование и технологиятолстопленочных ГИС
Технологический процесс изготовленияГИС
Расчетная часть
Расчет резисторов первого типа
Расчет резисторов второго типа
Расчет резисторов третьего типа
Расчет конденсаторов
Выбор типа корпуса
Заключение
Список литературы
Приложение
Введение
Интегральнаямикросхема — этоконструктивно законченное изделие электронной техники, выполняющее определенную функцию преобразования информации исодержащее совокупность электрически связанных между собой электрорадиоэлементов (ЭРЭ), изготовленных в единомтехнологическом цикле.
По способу изготовленияразличают полупроводниковые ипленочные интегральные микросхемы. В полупроводниковых интегральныхмикросхемах всеЭРЭ и часть межсоединений сформированы в приповерхностном слоеполупроводниковой (обычно кремниевой) подложки. В пленочных интегральных микросхемах пассивные ЭРЭизготовлены в виде совокупности тонких (менее 1 мкм) или толстых (10-50 мкм)пленок, нанесенных на диэлектрическую подложку. Гибридные интегральные микросхемы (ГИС) представляет собой комбинациюпленочных ЭРЭ с миниатюрными безкорпусными дискретными приборами(полупроводниковыми интегральными микросхемами, транзисторами, диодами), расположенных на общей диэлектрической подложке.ЭРЭ, которые являютсянеотъемлемой составной частью интегральной микросхемы и не могут быть выделеныиз нее как самостоятельное изделие, называютэлементами интегральной микросхемы, а дискретные активные ЭРЭ ГИС – навесными компонентами(или просто компонентами), подчеркивая тем самым, что их изготавливаютотдельно в виде самостоятельных приборов, которые могут быть приобретены изготовителем ГИС как покупныеизделия. Вотличие от дискретных компонентов элементы интегральной микросхемы называют интегральными.
В совмещенных интегральныхмикросхемах, активные ЭРЭ выполнены в приповерхностном слое полупроводниковогокристалла (как у полупроводниковой интегральной микросхемы), а пассивные нанесены в виде пленокна покрытую диэлектриком поверхность того же кристалла (как у пленочной интегральноймикросхемы). Перечислим особенности интегральных микросхем как типаизделий электронной техники:
а) интегральнаямикросхема самостоятельно выполняет законченную, часто довольно сложную функцию. Она может быть усилителем, запоминающим устройством, генератороми т. д. Ни один из ЭРЭсамостоятельно таких функций выполнять не может, для этого его следует соединить сдругими дискретными ЭРЭ по отдельной схеме;
б) выпускиприменение интегральныхмикросхем сопровождаются существенным уменьшением массы, габаритов и стоимости радиоэлектронной аппаратуры, снижением потребляемой мощности иповышением надежности;
Задание
Произвести топологический расчет схемы принципиальнойэлектрической представленной на рис. 1 для толстопленочной ГИС.
/>
Рис.1
/>
Конструирование и технология толстопленочных ГИС
Платы толстопленочных ГИС
Платы толстопленочных ГИС должны быть дешевыми, иметь высокиемеханическую прочность, теплопроводность, термостойкость и химическуюстойкость.
Наиболее подходящимиматериалами для плат толстопленочных ГИС являются высокоглиноземистая керамика22ХС, поликор и керамика на основе окиси бериллия.
Высокая механическаяпрочность керамики позволяет использовать плату в качестве детали корпуса сотверстиями, пазами, а высокая теплопроводность дает возможность изготовлятьмощные микросхемы.
Самую высокуютеплопроводность имеет бериллиевая керамика, но в массовом производстве ее неиспользуют из-за высокой токсичности окиси бериллия. Керамику типа “поликор”применяют для создания многослойных толстопленочных БИС.
В условиях массовогопроизводства используют платы из керамики 22ХС, изготовляемые прессованиемпорошков или методом шликерного литья с последующим обжигом при температуре 1650С.
Пасты длятолстопленочных ГИС
Нанесение материала толстых пленок, в состав которых, какправило, входят металл, окисел металла и стекло, на пасту осуществляютпродавливанием через сетчатый трафарет, имеющий закрытые и открытые участки.Для трафаретной печати материал толстых пленок должен иметь консистенцию пасты.Пасты подразделяются на проводящие (для проводников, контактных площадок иобкладок конденсаторов), резистивные и диэлектрические (для конденсаторов,изоляционных и защитных слоев).
В состав паст входятосновные материалы, придающие пленкам необходимые для их функционированияфизические свойства и вспомогательные материалы, придающие пастам основныетехнологические и физико-химические свойства. В качестве основных материалов впроводящие и резистивные пасты входят металлы: Ag, Au, Pt, Pd, In, Os, Ro и сплавы Pt-Au, Pd-Ag, Pd-Au, и многокомпонентные системы Pd-PdO-Ag.
С целью экономиидрагоценных металлов для формирования резисторов применяют сплавы Ag-Ru, Bi-Ru, Ru-Ir и пасты наоснове рутения.
Основным материалом длядиэлектрической пасты служит размельченная керамика с высокой диэлектрическойпроницаемостью и тангенсом угла диэлектрических потерь, например керамика наоснове BaTiO3. Для межслойной изоляции используюткристаллизующиеся стекла с малым значением диэлектрической проницаемости. Дляхорошего сцепления пленки с пастой и связывания частиц основного материаламежду собой в состав паст вводят порошок стекла (чаше всеговисмутоборосиликатные стекла). Для придания пасте необходимых вязкости иповерхностного натяжения, позволяющих ей легко проникать через трафареты и, нерастекаясь, закрепляться на плате, вводят дополнительные органические веществаи растворители.
Основныетехнологические операции изготовления толстопленочных ГИС
Нанесение паст. Нанесение паст можно производитьдвумя способами: бесконтактным и контактным.
При контактном способеподложку, на которую нужно нанести пасту, устанавливают под сетчатым трафаретомс некоторым зазором; пасту подают поверх трафарета и передвижением ракеля черезотверстия в трафарете переносят на подложку в виде столбиков, копирующихотверстия в сетке. Растекаясь, столбики соединяются, образуя такой же рисунок,как на трафарете. Сетчатые трафареты изготавливают из капрона, нейлона илинержавеющей стали.
Качество трафаретнойпечати зависит от скорости перемещения и давления ракеля, зазора между сетчатымтрафаретом и платой, натяжения трафарета и свойств пасты. Необходимо строгособлюдать параллельность платы, трафарета и направления движения ракеля.
Для устранениянеравномерности толщины резисторов рекомендуется составлять топологию так,чтобы все резисторы располагались по длине в одном направлении по движениюракеля. По этой же причине не рекомендуется проектировать длинные и узкие, атакже короткие и широкие резисторы.
При контактном способетрафаретной печати плату устанавливают под трафаретом без зазора. Отделениеплаты от трафарета осуществляют вертикальным перемещением без скольжения воизбежание размазывания пасты. При контактном способе пасту можно наноситьпульверизацией с помощью распылителя. Точность отпечатка при контактном способевыше, чем при бесконтактном.
Термообработкапаст. Пастыпосле нанесения подвергают термообработке – сушке и вжиганию. Сушка необходимадля удаления из пасты летучих компонентов (растворителя). Сушку проводят притемпературе 80 – 150 С в течении 10 – 15 минут в установках с инфракрасным (ИК)нагревом. ИК – излучение проникает в глубь слоя пасты на всю его толщину,обеспечивая равномерную сушку без образования корочки на поверхности.
Вжигание производят впечах конвейерного типа непрерывного действия с постепенным повышениемтемпературы до максимальной, выдержкой при ней и последующим охлаждением. Рядпечей содержит приставки ИК – сушки, что позволяет объединить эти операции.
Если одна и та же пастананосится на обе стороны платы, то возможны раздельное нанесение и вжиганиепасты с каждой стороны, а также нанесение пасты с одной стороны, нанесение,сушка и вжигание с другой стороны при одновременном вжигании ранее нанесеннойпасты.
Зашитатолстопленочных ГИС. Ее осуществляют глазурованием поверхности сформированной пленочнойструктуры стеклами с низкой температурой размягчения, не превышающей 500 С воизбежание изменения параметров резисторов. Толщина защитного диэлектрическогослоя 30 – 60 мкм, сопротивление изоляции более 10000 МОм при постоянномнапряжении 100 В.
Если толстопленочная ГИСустанавливается в корпус, то защита с использованием глазуирования, какправило, не производят.
Сборка. После нанесения и вжигания всехслоев пассивной части схемы производят подгонку пленочных элементов, монтажнавесных компонентов, армирование (установку выводов) и герметизацию.
Для осуществленияконтроля в процессе подгонки контактные площадки элементов должны бытьоблужены. Армирование можно производить до и после подгонки. Выводы иконтактные переходы в виде проволочек устанавливают перед подгонкой, а рамочныевыводы, соединенные между собой на общей рамке, на заключительном этапе сборкиперед герметизацией. После герметизации рамку обрубают и выводы разъединяют.
Подгонкарезисторов. Вусловиях массового производства отклонение от номиналов сопротивленийрезисторов может достигать 50%, поэтому необходимо производить подгонку.Подгонка толстопленочных резисторов и конденсаторов принципиально не отличаютсяот тонкопленочных и производится изменением конфигурации элементов или отжигом.Используется лазерная подгонка удалением части резистивной пленки. Точностьизготовления резисторов с подгонкой в условиях массового производства около 2%.
Если при лазернойподгонке сопротивление резистора только увеличивается за счет уменьшения егоширины, то отжиг нагревом до температуры 400 – 500 С позволяет изменитьсопротивление в обе стороны, поскольку при этом меняются свойства резистивныхпленок.
Подгонкаконденсаторов.Для толстопленочных конденсаторов используют воздушно-абразивную подгонкуудалением части верхней обкладки абразивом. Это сложная малопроизводительнаяоперация, при осуществлении которой возможно повреждение диэлектрика и нижнейобкладки, что снижает выход годных схем.
В толстопленочных ГИСшироко применяют навесные малогабаритные конденсаторы. Монтаж навесныхкомпонентов производят теми же методами, что и для тонкопленочных ГИС.
Толстопленочные ГИСгерметизируют в металлополимерные, металлокерамические, керамические ипластмассовые корпусы или заливкой стеклоэмалью.
После очистки и отжигаплаты на нее наносят и вжигают поочередно с обеих сторон проводящую пасту дляформирования проводников, контактных площадок и нижних обкладок конденсаторов,после чего формируют диэлектрик для конденсаторов и пересечений проводников.Верхние обкладки и пленочные перемычки изготовляют из одной пасты. /> Технологическийпроцесс изготовления ГИСА/Б № операции Наименование и содержание операции А 005 Промывка чистых плат в деионизированной воде в УЗ поле с порошком Б Установка вибропромывки НО-2919; Магазин LP-Magazin Miko-Rack NKAJ 0525; О
1. Уложить платы в ванну с дистилярованной водой
2. Запустить УЗ – установку
3. Проводить процесс в течение 10 – 15 мин.
4. Промытые платы уложить в магазин. А 010 Термообработка плат Б Установка с ИК нагревом; О
1. Установить платы в магазин установки с ИК нагревом
2. Производить сушку плат при температуре 600 – 700 0С в течение 10-15 мин, в зависимости от степени влажности плат
3. Изъять платы из магазина установки после их остывания
4. Уложить в цеховую тару А 015 Нанесение пасты ПП – 3 с проверкой совмещения под микроскопом. Б
Автомат нанесения пасты DEK 260; Лупа RLL122/122Т; Линза с 3х увеличением; Трафарет 01. О
1. Включить автомат и настроить его согласно техническому описанию.
2. Установить трафарет, предварительно проверив его состояние (чистоту и качество поверхности).
3. Установить ракели, проверив их состояние. Механические повреждения поверхностей не допускаются.
4. Подать плату в зону нанесения пасты. Совместить ее с трафаретом. Проверить точность расположения платы относительно трафарета, при необходимости провести корректировку.
5. Нанести паяльную пасту ракелем и рисунком трафарета. Пасты должно быть достаточное количество. Шов из пасты должен выходить за пределы рисунка примерно на 20 мм.
6. Запустить плату на линию и нанести пасту.
Промежуточную очистку трафарета производить через 10-15 циклов. Для очистки использовать специальную бумагу, не оставляющую пыли и ворсинок, с использованием промывочной жидкости (спирт «Прозой»). Дополнительно провести очистку трафарета сжатым воздухом А 020 Вжигание пасты ПП — 3 Б Установка HOTFLOW 7; О
1. Включить и подготовить установку HOTFLOW 7 к работе согласно техническому описанию.
2. На управляющем компьютере выбрать и запустить программу оплавления пасты для данного собираемого блока. Установить температурный режим в диапазоне 780 – 800 0С, временной режим вжигания в течение 20 – 30 мин.
3. Настроить транспортную линию установки установить поддержку в соответствии с размером и конструкцией платы.
4. Пропустить плату через установку. Проверить качество оплавления.
5. Для всех последующих плат выполнить пункт 4. А 25 Нанесение пасты ПД – 1 с проверкой совмещения под микроскопом. Б
Автомат нанесения пасты DEK 260; Лупа RLL122/122Т; Линза с 3х увеличением; Трафарет 07. О
1. Включить автомат и настроить его согласно техническому описанию.
2. Установить трафарет, предварительно проверив его состояние (чистоту и качество поверхности).
3. Установить ракели, проверив их состояние. Механические повреждения поверхностей не допускаются.
4. Подать плату в зону нанесения пасты. Совместить ее с трафаретом. Проверить точность расположения платы относительно трафарета, при необходимости провести корректировку.
5. Нанести паяльную пасту ракелем и рисунком трафарета. Пасты должно быть достаточное количество. Шов из пасты должен выходить за пределы рисунка примерно на 20 мм.
6. Запустить плату на линию и нанести пасту.
Промежуточную очистку трафарета производить через 10-15 циклов. Для очистки использовать специальную бумагу, не оставляющую пыли и ворсинок, с использованием промывочной жидкости (спирт «Прозой»). Дополнительно провести очистку трафарета сжатым воздухом А 30 Вжигание пасты ПД – 1 Б Установка HOTFLOW 7; О
1. Включить и подготовить установку HOTFLOW 7 к работе согласно техническому описанию.
2. На управляющем компьютере выбрать и запустить программу оплавления пасты для данного собираемого блока. Установить температурный режим в диапазоне 730 – 750 0С, время вжигания в диапазоне 20 – 30 мин.
3. Настроить транспортную линию установки установить поддержку в соответствии с размером и конструкцией платы.
4. Пропустить плату через установку. Проверить качество оплавления.
Для всех последующих плат выполнить пункт 4. А Нанесение пасты ПК1000-30 с проверкой совмещения под микроскопом. Б
Автомат нанесения пасты DEK 260; Лупа RLL122/122Т; Линза с 3х увеличением; Трафарет 07. О
Включить автомат и настроить его согласно техническому описанию.
Установить трафарет, предварительно проверив его состояние (чистоту и качество поверхности).
Установить ракели, проверив их состояние. Механические повреждения поверхностей не допускаются.
Подать плату в зону нанесения пасты. Совместить ее с трафаретом. Проверить точность расположения платы относительно трафарета, при необходимости провести корректировку.
Нанести паяльную пасту ракелем и рисунком трафарета. Пасты должно быть достаточное количество. Шов из пасты должен выходить за пределы рисунка примерно на 20 мм.
Запустить плату на линию и нанести пасту.
Промежуточную очистку трафарета производить через 10-15 циклов. Для очистки использовать специальную бумагу, не оставляющую пыли и ворсинок, с использованием промывочной жидкости (спирт «Прозой»). Дополнительно провести очистку трафарета сжатым воздухом А Вжигание пасты ПК1000-30 Б Установка HOTFLOW 7; О
Включить и подготовить установку HOTFLOW 7 к работе согласно техническому описанию.
На управляющем компьютере выбрать и запустить программу оплавления пасты для данного собираемого блока. Установить температурный режим в диапазоне 730 – 750 0С, время вжигания в диапазоне 20 – 30 мин.
Настроить транспортную линию установки установить поддержку в соответствии с размером и конструкцией платы.
Пропустить плату через установку. Проверить качество оплавления.
Для всех последующих плат выполнить пункт 4 А 035 Нанесение пасты ПР – 3К с проверкой совмещения под микроскопом. Б
Автомат нанесения пасты DEK 260; Лупа RLL122/122Т; Линза с 3х увеличением; Трафарет 03. О
1. Включить автомат и настроить его согласно техническому описанию.
2. Установить трафарет, предварительно проверив его состояние (чистоту и качество поверхности).
3. Установить ракели, проверив их состояние. Механические повреждения поверхностей не допускаются.
4. Подать плату в зону нанесения пасты. Совместить ее с трафаретом. Проверить точность расположения платы относительно трафарета, при необходимости провести корректировку.
5. Нанести паяльную пасту ракелем и рисунком трафарета. Пасты должно быть достаточное количество. Шов из пасты должен выходить за пределы рисунка примерно на 20 мм.
6. Запустить плату на линию и нанести пасту.
Промежуточную очистку трафарета производить через 10-15 циклов. Для очистки использовать специальную бумагу, не оставляющую пыли и ворсинок, с использованием промывочной жидкости (спирт «Прозой»). Дополнительно провести очистку трафарета сжатым воздухом А 040 Вжигание пасты ПР – 3К. Б Установка HOTFLOW 7; О
1. Включить и подготовить установку HOTFLOW 7 к работе согласно техническому описанию.
2. На управляющем компьютере выбрать и запустить программу оплавления пасты для данного собираемого блока. Установить температурный режим в диапазоне 620 – 630 0С, временной режим вжигания в диапазоне 20 – 30 мин.
3. Настроить транспортную линию установки установить поддержку в соответствии с размером и конструкцией платы.
4. Пропустить плату через установку. Проверить качество оплавления.
Для всех последующих плат выполнить пункт 4. А 045 Нанесение пасты ПР – 100 с проверкой совмещения под микроскопом. Б
Автомат нанесения пасты DEK 260; Лупа RLL122/122Т; Линза с 3х увеличением; Трафарет 08. О
1. Включить автомат и настроить его согласно техническому описанию.
2. Установить трафарет, предварительно проверив его состояние (чистоту и качество поверхности).
3. Установить ракели, проверив их состояние. Механические повреждения поверхностей не допускаются.
4. Подать плату в зону нанесения пасты. Совместить ее с трафаретом. Проверить точность расположения платы относительно трафарета, при необходимости провести корректировку.
5. Нанести паяльную пасту ракелем и рисунком трафарета. Пасты должно быть достаточное количество. Шов из пасты должен выходить за пределы рисунка примерно на 20 мм.
6. Запустить плату на линию и нанести пасту.
Промежуточную очистку трафарета производить через 10-15 циклов. Для очистки использовать специальную бумагу, не оставляющую пыли и ворсинок, с использованием промывочной жидкости (спирт «Прозой»). Дополнительно провести очистку трафарета сжатым воздухом А 050 Вжигание пасты ПР – 100. Б Установка HOTFLOW 7; О
1. Включить и подготовить установку HOTFLOW 7 к работе согласно техническому описанию.
2. На управляющем компьютере выбрать и запустить программу оплавления пасты для данного собираемого блока. Установить температурный режим в диапазоне 610 – 620 0С, временной режим вжигания в диапазоне 20 – 30 мин.
3. Настроить транспортную линию установки установить поддержку в соответствии с размером и конструкцией платы.
4. Пропустить плату через установку. Проверить качество оплавления.
Для всех последующих плат выполнить пункт 4. А 055 Нанесение пасты ПР – 20К с проверкой совмещения под микроскопом. Б
Автомат нанесения пасты DEK 260; Лупа RLL122/122Т; Линза с 3х увеличением; Трафарет 06. О
1. Включить автомат и настроить его согласно техническому описанию.
2. Установить трафарет, предварительно проверив его состояние (чистоту и качество поверхности).
3. Установить ракели, проверив их состояние. Механические повреждения поверхностей не допускаются.
4. Подать плату в зону нанесения пасты. Совместить ее с трафаретом. Проверить точность расположения платы относительно трафарета, при необходимости провести корректировку.
5. Нанести паяльную пасту ракелем и рисунком трафарета. Пасты должно быть достаточное количество. Шов из пасты должен выходить за пределы рисунка примерно на 20 мм.
6. Запустить плату на линию и нанести пасту.
Промежуточную очистку трафарета производить через 10-15 циклов. Для очистки использовать специальную бумагу, не оставляющую пыли и ворсинок, с использованием промывочной жидкости (спирт «Прозой»). Дополнительно провести очистку трафарета сжатым воздухом А 060 Вжигание пасты ПР – 20К. Б Установка HOTFLOW 7; О
1. Включить и подготовить установку HOTFLOW 7 к работе согласно техническому описанию.
2. На управляющем компьютере выбрать и запустить программу оплавления пасты для данного собираемого блока. Установить температурный режим в диапазоне 600 – 610 0С, временной режим вжигания в диапазоне 20 – 30 мин.
3. Настроить транспортную линию установки установить поддержку в соответствии с размером и конструкцией платы.
4. Пропустить плату через установку. Проверить качество оплавления.
Для всех последующих плат выполнить пункт 4. А 065 Нанесение пасты ПП – 4 с проверкой совмещения под микроскопом. Б
Автомат нанесения пасты DEK 260; Лупа RLL122/122Т; Линза с 3х увеличением; Трафарет 09. О
1. Включить автомат и настроить его согласно техническому описанию.
2. Установить трафарет, предварительно проверив его состояние (чистоту и качество поверхности).
3. Установить ракели, проверив их состояние. Механические повреждения поверхностей не допускаются.
4. Подать плату в зону нанесения пасты. Совместить ее с трафаретом. Проверить точность расположения платы относительно трафарета, при необходимости провести корректировку.
5. Нанести паяльную пасту ракелем и рисунком трафарета. Пасты должно быть достаточное количество. Шов из пасты должен выходить за пределы рисунка примерно на 20 мм.
6. Запустить плату на линию и нанести пасту.
Промежуточную очистку трафарета производить через 10-15 циклов. Для очистки использовать специальную бумагу, не оставляющую пыли и ворсинок, с использованием промывочной жидкости (спирт «Прозой»). Дополнительно провести очистку трафарета сжатым воздухом А 070 Вжигание пасты ПП – 4 Б Установка HOTFLOW 7; О
1. Включить и подготовить установку HOTFLOW 7 к работе согласно техническому описанию.
2. На управляющем компьютере выбрать и запустить программу оплавления пасты для данного собираемого блока. Установить температурный режим в диапазоне 700 – 720 0С, временной режим вжигания в диапазоне 20 – 30 мин.
3. Настроить транспортную линию установки установить поддержку в соответствии с размером и конструкцией платы.
4. Пропустить плату через установку. Проверить качество оплавления.
Для всех последующих плат выполнить пункт 4. А 075 Подгонка плёночных резисторов. Б Лазерная установка «Темп»; О Производить подгонку номиналов всех резисторов начиная с R1, R2…R29 лазерным лучом согласно заданному номиналу и допуску резистора путем удаления части поверхности резистора. А 080 Измерение плёночных резисторов Б
Установка для тестирования микросхем фирмы Microcraft EMX – 5141; Магазин LP-Magazin Miko-Rack NKAJ 0525; Линза 8066 3х увеличение; Пинцет прецизионный антистатический 3CSA; Браслет антистатический с гарнитурой заземления; О
1. Проверить резисторы осмотром с помощью линзы на отсутствие трещин, отслоений
2. Установить ГИС на стенд установки
3. Замерить с применением щупов омического сопротивления, сопротивление должно совпадать с заявленным номиналом и иметь заявленный допуск
4. Снять ГИС со стенда уложить в тару. А 085 Подгонка плёночных конденсаторов. Б Установка для абразивной обработки; О Производить подгонку конденсаторов начиная с C1, C2, C3, C4 воздушно – абразивной обработкой согласно заданного номинала ёмкости и допуска на номинал; А 090 Измерение плёночных конденсаторов. Б
Установка для тестирования микросхем фирмы Microcraft EMX – 5141; Магазин LP-Magazin Miko-Rack NKAJ 0525; Линза 8066 3х увеличение; Пинцет прецизионный антистатический 3CSA; Браслет антистатический с гарнитурой заземления; О
1. Проверить конденсатор осмотром с помощью линзы на отсутствие трещин, отслоений
2. Установить ГИС на стенд установки
3. Замерить с применением щупов ёмкости, сопротивление должно совпадать с заявленным номиналом и иметь заявленный допуск
4. Снять ГИС со стенда уложить в тару. А 095 Пайка в электронагревательном устройстве в воздушной среде. Б Установка HOTFLOW 7, Автомат SIPLACE 80 F4; О
1. Производить пайку навесных компонентов с помощью паяльной станции на автоматической линии пайки.
2. Пасту наносить трафаретной печатью через трафарет.
3. Навесные элементы устанавливать автоматически путём захвата их из бункера и установки на место. Температура плавления 200 – 220 0С. Не допускается смещение ЭРЭ, неправильная ориентация ЭРЭ, прокрасы пасты. А 100 Промывка плат в органических растворителях и в УЗ поле. Б Установка вибропромывки НО-2919; Магазин LP-Magazin Miko-Rack NKAJ 0525; О
1. Промывку производить в 3 – х ваннах с предварительной замочкой в течение 3 – х минут с последующей обработкой в УЗ поле в течение 2 – 3 минут в каждой из 3 – х ванн.
2. Производить сушка плат вытяжкой. Высушенные платы уложить в магазин. Необходимо строгое выполнение инструкций по безопасности. Недопустимо соприкосновение ТХЭ с нагретыми металлическими предметами во избежание образования удушающих газов (фосген, дифосген). А 105 Промывка плат в горячей деионизированной воде. Б Установка вибропромывки НО-2919; Магазин LP-Magazin Miko-Rack NKAJ 0525; О
Дополнительная промывка от остатков флюсов и хлора (от ТХЭ) при температуре 85 0С при расходе воды 1,2 л/мин с последующей сушкой при температуре 80 – 120 0С. А 110 Стабилизация параметров термотренировкой. Б Магазин LP-Magazin Miko-Rack NKAJ 0525; Шкаф сушильный КП- 4506; Термостат ТС-80М; Т Халат х/б ГОСТ 621-73; Держатель плат; Перчатки трикотажные №10 ГОСТ 108-74; О
Подвергнуть плату термотренировке по следующему режиму:
1. При температуре (+ 85 ± 3) °С время выдержки 24 ч. А 115 Термоциклирование. Б Камера КТ04, камераКТХБ; О
Подвергнуть ГИС термоциклированию (10 циклов) по следующему режиму:
1. При температуре (- 65 ± 3) °С время выдержки 2 ч.
2. При температуре (+125 ± 3) °С время выдержки 2 ч.
Время переноса ГИС из камеры в камеру не более 3 минут. А 120 Электро-термотренировка. Б Испытательный комплекс «Вахта»; О
1. Установить ГИС в комплексе
2. Подать макс. питающие напряжение и входной сигнал.
3. Выдерживать ГИС при температуре 85 0С в течение 7 суток.
4. По истечении 7 суток изъять ГИС из комплекса
5. Проверить схемы по всем приёмо – сдаточным параметрам, предусмотренным ТУ. А 125 Разбраковка по электрическим параметрам. Б Установка для тестирования ГИС фирмы Microcraft EMX – 5141; О
1. Установить ГИС на стенд.
2. Проконтролировать электрические параметры, заявленные в ТУ(Iпотр).
3. Клеймить штамп регулировщика в месте согласно чертежу.
4. Снять ГИС со стенда уложить в тару. А 130 Разбраковка по внешнему виду. Б
Линза 8066 3х увеличение; Лупа RLL 122/122Т; Т Браслет антистатический с гарнитурой заземления; Матрица, ракель; Желатин, штемпель; Кисть КХЖК № 2 ТУ 17-1507-89; Пинцет прецизионный антистатический 3CSA; О
1. Проверить до 5% партии ГИС по внешнему виду на отсутствие трещин, сколов, непроваров.
2. Клеймить штамп регулировщика в месте согласно чертежу. А 135 ОТК контроль 10% Б
Линза 8066 3х увеличение; Лупа RLL 122/122Т; Т
Браслет антистатический с гарнитурой заземления; Пластина заземления
Матрица, ракель; штемпель; Кисть КХЖК № 2 ТУ 17-1507-89; Пинцет прецизионный антистатический 3CSA; О
1. Проверить до 10% ГИС внешним осмотром на соответствие чертежу.
2. Клеймить штамп ОТК в месте согласно чертежу.
Расчетнаячасть
R1, R11=2,2кОм ±5%
R2, R13=0,051кОм ±5%
R3, R6=20кОм ±5%
R4 =0,022кОм ±1%
R5 =5,1кОм ±5%
R7 =6,8кОм±5%
R8, R10=10кОм ±5%
R9 =100кОм ±5%
R12 =0,82кОм ±5%
Расчетрезисторов
Расчет толстопленочных резисторов.
Разбиваем резисторы на две группы в соответствии с ихноминалами:
- Первая группа: (R1 ,R5,R7 ,R11).
- Вторая группа: (R2 ,R4,R12 ,R13).
- Третья группа: (R3 ,R6,R8 ,R9 ,R10 ).
Разбивку производят на основании номиналов сопротивлений иоптимального удельного сопротивления резистивных паст.
Для каждой группы определяем оптимальное значение удельногосопротивления резистивной пасты по формуле:
/>
где n – количество резисторов.
/>
Для первой группы:
По рассчитанному значениюоптимального удельного сопротивления выбираем пасту с удельным сопротивлением,ближайшим к оптимальному:
- для первой группывыбираем пасту ПР – 3К с удельным сопротивлением 3000 Ом;
Оптимальное число пастопределяют из условия, чтобы площадь, занимаемая всеми резисторами на плате,была минимальной. Если окажется, что при увеличении числа паст выигрыш вплощади незначителен или размеры платы достаточны, то целесообразноостановиться на меньшем числе паст. При этом погрешность изготовлениярезисторов будет тем меньше, чем меньше отличается форма резистора от квадрата.
Определим коэффициентыформы резисторов по формуле:
/>
R1 ,R5 ,R7 ,R11
1) для резистора R1 ,R11: Кф1=2200/3000=0,73 (резистор прямоугольной формы (0.1
2) для резистора R5: Кф2 =5100/3000=1,7 (резисторпрямоугольной формы (1
3) для резистора R7 Кф3 =6800/3000=2,27 (резисторпрямоугольной формы (1
Осуществим расчёты:
Расчет резистора R1, R11
Резистивная паста: ПР-3К(rS= 3000 Ом/; P0= 50 мВт/мм2)
Принимаем для всех резисторовмощность рассеяния P=0,125 Вт.
Длина резисторапрямоугольной формы должен быть не меньше одной из двух величин:
где lтехн – минимальная длина резистора,обусловленная возможностями толстопленочной технологии; lтехн = 0,8 мм
Длина резистораопределяется из условия выделения заданной мощности:
/>
/>
где Кр – коэффициентзапаса мощности, учитывающий подгонку резистора:
Отсюда следует, что Кр =1.1.
/>
Согласно сказанному вышевыбираем длину резистора R1 равнойlрасч = 1.4 мм.
/>
Расчетная ширинарезистора определяется по формуле:
Длина резистора с учетомперекрытия с контактными площадками:
где е = 0,2мм –минимальный размер перекрытия,
Площадь резистора определяетсяпо формуле:
/>
Размеры резистора R11 аналогичны размерам резистора R1
Расчет резистора R5
Резистивная паста:
ПР-3К(rS= 3000 Ом/; P0= 50 мВт/мм2)
Принимаем для всехрезисторов мощность рассеяния P=0,125 Вт.
Ширина резисторапрямоугольной формы должна быть не меньше наибольшего значения одной из двухвеличин:
где bтехн – минимальная ширина резистора,обусловленная возможностями толстопленочной технологии; bтехн = 0,8
/>
Ширина резистора из условиявыделения заданной мощности:
/>
где Кр – коэффициентзапаса мощности, учитывающий подгонку резистора:
Отсюда следует, что Кр=1+0.1=1.1
/>
Согласно сказанному вышевыбираем ширину резистора R5равной bрасч = 1,3 мм.
Расчетная длина резистораопределяется по формуле:
/>
Для резистора R5 lиспр =2мм
Длина резистора с учетомперекрытия с контактными площадками:
где е = 0,2мм –минимальный размер перекрытия,
/>
/> />
Площадь резистора определяетсяпо формуле:
/>
Расчет резистора R7
Резистивная паста:
ПР-3К(rS= 3000 Ом/; P0= 50 мВт/мм2)
Принимаем для всехрезисторов мощность рассеяния P=0,125 Вт.
Ширина резисторапрямоугольной формы должна быть не меньше наибольшего значения одной из двухвеличин:
где bтехн – минимальная ширина резистора,обусловленная возможностями толстопленочной технологии; bтехн = 0,8
/>
Ширина резистора изусловия выделения заданной мощности:
/>
где Кр – коэффициентзапаса мощности, учитывающий подгонку резистора:
Отсюда следует, что Кр=1+0.1=1.1
/>
Согласно сказанному вышевыбираем ширину резистора R7равной bрасч = 1,2 мм.
/>
Расчетная длина резистораопределяется по формуле:
Для резистора R7 lиспр =2,4мм
Длина резистора с учетомперекрытия с контактными площадками:
/>
где е = 0,2мм –минимальный размер перекрытия,
Площадь резистора определяетсяпо формуле:
/>
Для второй группы:
/>
По рассчитанному значениюоптимального удельного сопротивления выбираем пасту с удельным сопротивлением,ближайшим к оптимальному:
- для второй группывыбираем пасту ПР – 20К с удельным сопротивлением 20000 Ом;
Определим коэффициентыформы резисторов по формуле:
/>
1) для резистора R8, R10: Кф3 = 10000/20000=0.5(резисторпрямоугольной формы (0.1
2) для резистора R3, R6: Кф4 = 20000/20000=1(резистор прямоугольнойформы (0.1
3) для резистора R9: Кф5 = 100000/20000=5(резисторпрямоугольной формы (1
Осуществим расчёты:
Расчет резистора R8 ,R10
Резистивная паста:
ПР – 20К (rS= 20000 Ом/; P0= 50 мВт/мм2)
Принимаем для всехрезисторов мощность рассеяния P=0,125 Вт.
Длина резисторапрямоугольной формы должен быть не меньше одной из двух величин:
где lтехн – минимальная длина резистора,обусловленная возможностями толстопленочной технологии; lтехн = 0,8 мм
Длина резистораопределяется из условия выделения заданной мощности:
/>
где Кр – коэффициентзапаса мощности, учитывающий подгонку резистора:
/>
Отсюда следует, что Кр =1.1.
/>
/> />
Согласно сказанному вышевыбираем длину резистора R8равной lрасч = 1.2 мм.
Расчетная ширинарезистора определяется по формуле:
Длина резистора с учетомперекрытия с контактными площадками:
где е = 0,2мм –минимальный размер перекрытия,
/>
Площадь резистора определяетсяпо формуле:
/>
Размеры резистора R10 аналогичны размерам резистора R8
Расчет резистора R3, R6,
Резистивная паста:
ПР – 20К (rS= 20000 Ом/; P0= 50 мВт/мм2 )
Принимаем для всехрезисторов мощность рассеяния P=0,125 Вт.
Длина резисторапрямоугольной формы должен быть не меньше одной из двух величин:
/>
где lтехн – минимальная длина резистора,обусловленная возможностями толстопленочной технологии; lтехн = 0,8 мм
Длина резистораопределяется из условия выделения заданной мощности:
/>
где Кр – коэффициентзапаса мощности, учитывающий подгонку резистора:
Отсюда следует, что Кр =1.1.
/>
Согласно сказанному вышевыбираем длину резистора R3равной lрасч = 1.7 мм.
/>
Расчетная ширинарезистора определяется по формуле:
/>
Длина резистора с учетомперекрытия с контактными площадками:
где е = 0,2мм –минимальный размер перекрытия,
Площадь резистора определяетсяпо формуле:
/>
Размеры резистора R6 аналогичны размерам резистора R3
Расчет резистора R9,
Резистивная паста:
ПР-20К(rS= 20000 Ом/; P0= 50 мВт/мм2)
Принимаем для всехрезисторов мощность рассеяния P=0,125 Вт.
Ширина резисторапрямоугольной формы должна быть не меньше наибольшего значения одной из двухвеличин:
где bтехн – минимальная ширина резистора,обусловленная возможностями толстопленочной технологии; bтехн = 0,8
Ширина резистора изусловия выделения заданной мощности:
/>
где Кр – коэффициентзапаса мощности, учитывающий подгонку резистора:
/>
Отсюда следует, что Кр=1+0.1=1.1
/>
Согласно сказанному вышевыбираем ширину резистора R9равной bрасч = 0,8 мм.
/>
Расчетная длина резистораопределяется по формуле:
Для резистора R9 lиспр =3,7мм
Длина резистора с учетомперекрытия с контактными площадками:
где е = 0,2мм –минимальный размер перекрытия,
/>
Площадь резистораопределяется по формуле:
/>
Для третьей группы:
/>
По рассчитанному значениюоптимального удельного сопротивления выбираем пасту с удельным сопротивлением,ближайшим к оптимальному:
- для второй группывыбираем пасту ПР – 100 с удельным сопротивлением 100 Ом;
Определим коэффициентыформы резисторов по формуле:
/>
1) для резистора R2 ,R13: Кф7 = 51/100=0.51(резистор прямоугольной формы (0.1
2) для резистора R4: Кф8 = 22/100=0.22(резисторпрямоугольной формы (0.1
3) для резистора R12: Кф9 = 820/100=8,2(резисторпрямоугольной формы (1
Осуществим расчёты:
Расчет резистора R2 ,R13
Резистивная паста:
ПР – 100 (rS= 100 Ом/; P0= 50 мВт/мм2)
Принимаем для всехрезисторов мощность рассеяния P=0,125 Вт.
Длина резисторапрямоугольной формы должен быть не меньше одной из двух величин:
где lтехн – минимальная длина резистора,обусловленная возможностями толстопленочной технологии; lтехн = 0,8 мм
Длина резистораопределяется из условия выделения заданной мощности:
/>
где Кр – коэффициентзапаса мощности, учитывающий подгонку резистора:
/>
Отсюда следует, что Кр =1.1.
/>
Согласно сказанному вышевыбираем длину резистора R2равной lрасч = 1.2 мм.
Расчетная ширинарезистора определяется по формуле:
/>
Длина резистора с учетомперекрытия с контактными площадками:
/>
где е = 0,2мм –минимальный размер перекрытия,
Площадь резистора определяетсяпо формуле:
/>
Размеры резистора R13 аналогичны размерам резистора R2
Расчет резистора R4
Резистивная паста:
ПР – 100 (rS= 100 Ом/; P0= 50 мВт/мм2)
Принимаем для всехрезисторов мощность рассеяния P=0,125 Вт.
Длина резисторапрямоугольной формы должен быть не меньше одной из двух величин:
где lтехн – минимальная длина резистора,обусловленная возможностями толстопленочной технологии; lтехн = 0,8 мм
Длина резистораопределяется из условия выделения заданной мощности:
/>
где Кр – коэффициентзапаса мощности, учитывающий подгонку резистора:
/>
Отсюда следует, что Кр =1.02.
/>
Согласно сказанному вышевыбираем длину резистора R4равной lрасч = 0,7 мм.
Т.к толстопленочнаятехнология не может позволить изготовление резистора такой толщины, то резисторR4 будет исполнен в виде навесного элемента.
Расчет резистора R12,
Резистивная паста:
ПР – 100 (rS= 100 Ом/; P0= 50 мВт/мм2)
Принимаем для всехрезисторов мощность рассеяния P=0,125 Вт.
Ширина резисторапрямоугольной формы должна быть не меньше наибольшего значения одной из двухвеличин:
/>
где bтехн – минимальная ширина резистора,обусловленная возможностями толстопленочной технологии; bтехн = 0,8
Ширина резистора изусловия выделения заданной мощности:
/>
где Кр – коэффициентзапаса мощности, учитывающий подгонку резистора:
Отсюда следует, что Кр=1+0.1=1.1
Т.к толстопленочнаятехнология не может позволить изготовление резистора такой толщины, то резисторR12 будет исполнен в виде навесногоэлемента.
Таблица:резистор Номинал КОм L мм L полн B мм
S
мм2 R1,R11 2,2 1,4 1,8 2 3,6 R2,R13 0,051 1,2 1,6 2,4 3,84 R3,R6 20 1,7 2,1 1,7 3,57 R5 5,1 2 2,4 1,3 3,12 R7 6,8 2,4 2,8 1,2 3,36 R8,R10 10 1,2 1,6 2,4 3,84 R9 100 3,7 4,1 0,8 3,28
Вывод: в данных расчетах были приведенырасчеты для трех групп резисторов, они должны наноситься по макс. габаритнымпараметрам для последующей подгонки. Если номиналы резисторов отличаются в однусторону, то следует сначала провести отжег ГИС.
Расчетконденсаторов
Рабочее напряжение 12В, относительнаяпогрешность изготовления конденсаторов 10%. Расчет конденсаторов на точность непроводят. Если точность изготовления конденсатора задана выше 15%, необходимопредусмотреть участок подгонки на верхней обкладке.
Выбираем диэлектрическуюпасту ПД-1 для C2
Удельная ёмкость: С0=160пФ/см2
Выбираем диэлектрическуюпасту ПК1000-30 для C6,C15
Удельная ёмкость: С0=3700пФ/см2
Расчет С2
1) Определяем площадьверхней обкладки конденсатора.
/>
2) Рассчитываемгеометрические размеры верхней обкладки конденсатора. Для обкладок квадратнойформы.
/>
3) Вычисляемгеометрические размеры нижней обкладки конденсатора.
/>,
где р=0.3 —перекрытие между нижней и верхней обкладками (по таблице 1.5)
4) Определяем геометрические размеры диэлектрика.
/>
где f=0.2 — перекрытие между нижней обкладкой идиэлектриком (по таблице 1.5).
5) Вычисляем площадь,занимаемую конденсатором на плате.
/>
Расчет С15
1) Определяем площадьверхней обкладки конденсатора.
/>
2) Рассчитываемгеометрические размеры верхней обкладки конденсатора. Для обкладок квадратнойформы.
/>
3)Вычисляемгеометрические размеры нижней обкладки конденсатора.
/>,
где р=0.3 —перекрытие между нижней и верхней обкладками (по таблице 1.5)
4) Определяем геометрические размеры диэлектрика.
/>
где f=0.2 — перекрытие между нижней обкладкой идиэлектриком (по таблице 1.5).
5) Вычисляем площадь,занимаемую конденсатором на плате.
/>
Расчет С6
1) Определяем площадьверхней обкладки конденсатора.
/>
2) Рассчитываемгеометрические размеры верхней обкладки конденсатора. Для обкладок квадратнойформы.
/>
3) Вычисляемгеометрические размеры нижней обкладки конденсатора.
/>,
где р=0.3 —перекрытие между нижней и верхней обкладками (по таблице 1.5)
4) Определяемгеометрические размеры диэлектрика.
/>
где f=0.2 — перекрытие между нижней обкладкой идиэлектриком (по таблице 1.5).
5) Вычисляем площадь,занимаемую конденсатором на плате.
/>
Вывод: в данных расчетах были приведенырасчеты для двух групп конденсаторов, они должны наноситься по макс. габаритнымпараметрам для последующей подгонки.Выбор корпуса
Корпус предназначен длязащиты микросхемы от механических и других воздействий дестабилизирующихфакторов (температуры, влажности, солнечной радиации, пыли, агрессивныххимических и биологических сред и т.д.)
Конструкция корпусадолжна удовлетворять следующим требованиям: надежно защищать элементы исоединения микросхемы от воздействий окружающей среды и, кроме того,обеспечивать чистоту и стабильность характеристик материалов, находящихся внепосредственном соприкосновении с кристаллом полупроводниковой микросхемы илиплатой гибридной микросхемы, обеспечивать удобство и надёжность монтажа исборки микросхемы в корпус; отводить от неё тепло; обеспечивать электрическуюизоляцию между токопроводящими элементами микросхемы и корпусом; обладатькоррозийной и радиационной стойкостью; обеспечивать надежное крепление,удобство монтажа и сборки корпусов в составе конструкции ячеек и блоковмикроэлектронной аппаратуры, быть простой и дешёвой в изготовлении, обладатьвысокой надёжностью.
Так как наша микросхемабудет использоваться в военной промышленности, то целесообразней выбратькорпус. Этот тип корпуса способен обеспечить работу микросхемы в широкомдиапазоне температур, а так же способен защитить от различного рода физическихи химических воздействий. Корпус будет заполнен инертным газом, дляпредотвращения коррозии. Корпус будет иметь прямоугольную форму, выводы будутрасполагаться по двум сторонам корпуса.
Заключение
В ходе выполнения курсовой работы были освещены вопросыконструирования и производства толстоплёночных гибридных интегральных схем(ГИС):
1. Порядок расчётатолстоплёночных пассивных компонентов, в частности: толстоплёночные резисторы итолстоплёночные конденсаторы.
2. Были изученыматериалы, с помощью которых изготавливаются толстоплёночные ГИС, в частностипасты (фритты) для получения: материалы для плат, проводящих слоёв, резистивныхэлементов, плёночных конденсаторов.
3. Технологическийпроцесс изготовления толстоплёночных ГИС, в частности: нанесение паст ихпоследующая термообработка, установка выводов, установка полученной платы свыводами в корпус. Также были изучены наиболее применяемые типы корпусов.
/>Список литературы
1. Коледов Л.А. — Конструирование и технология микросхем. М.: Высшая школа, 1984.
2. В.Г. Барышев, А.А.Столяров Методические указания. Издательство: КФ МГТУ 1987г.
3. А.В. Нефедов,В.И. Гордеева – Отечественные полупроводниковые приборы и их зарубежныеаналоги. М.: Радио и связь, 1990.
4. Диоды, тиристоры,транзисторы и микросхемы широкого применения. Справочник. / Б.Ф. Бессарабов,В.Д. Федюк, Д.В. Федюк – Воронеж: ИПФ “Воронеж”, 1994г.
5. Разработка иоформление конструкторской документации РЭА: Справ. пособие/ Э.Т.Романычева, А.К. Иванова, А.С. Куликова, Т.П. Новикова. – М.: Радио исвязь, — 1984. – 256 с., ил.
6. Березин А.С.,Мочалкина О.Р.Технология и конструирование интегральных микросхем. — М.: Радио и связь, 1983.
7. Пономарёв М.Ф. Конструкции и расчёт микросхем имикроэлементов ЭВМ. М.: Радио и связь, 1982.
8. Конструирование ирасчёт больших гибридных интегральных схем, микросборок и аппаратуры на ихоснове. Под ред. Б.Ф. Высоцкого, М.: Радио и связь, 1981.
9. http://www.fips.ru/