Курсовая работа: Микросборка фильтра верхних частот

Определим площадь занимаемую резистором:

мм2 (84)

Определим коэффициент нагрузки резистора:

 (85)

Результаты расчета занесем в таблицу 2:

Таблица №2

резисторы		B, мм	В1, мм	В2,мм	S, мм2	P, мВт	КН
№	R,Ом
R8	200	5,053	1	4,953	25,53	125	0,2448

Конденсаторы

Конденсаторы являются широко распространенными элементами гибридных микросхем. Пленочный конденсатор представляет собой последовательно нанесенные на подложку и друг на друга пленки проводника и диэлектрика. Такая конструкция пленочных конденсаторов делает их более сложными элементами микросборок по сравнению с резисторами.

Применение многослойных конденсаторов с большим числом обкладок приводит к усложнению технологии, снижению надежности, электрической прочности конденсаторов и повышение их стоимости. Поэтому в пленочных микросборках в основном применяются лишь трехслойные конденсаторы. Все характеристики пленочных конденсаторов зависят от выбранных материалов. Диэлектрическая пленка должна иметь высокую адгезию к подложке и металлическим обкладкам, обладать высокой электрической прочностью и малыми диэлектрическими потерями и многими другими требованиями и характеристиками.

Под наши номиналы конденсаторов более подходит стекло электровакуумное С41-1 (НПО.027.600) с удельной емкостью 150…400 пФ/мм2, диэлектрической проницаемостью e0 = 5,2, tgdд=(0,2…0,3)·102, электрической прочностью ЕПР = 300…400 В/мкм, ТКЕ 104 Мaeд = 1,7, daeд = 0,2, коэффициентом старения 10-5 Мкeд = 2, dкeд = 1. Также имеем технологические ограничения на размеры обкладок: Dl = Db = 0,01мм. – максимальное отклонение размеров обкладок, Мсо = 5% – среднее значение производственной относительной погрешности удельной емкости, dсо = 1% – половина поля рассеивания производственной относительной погрешности удельной емкости.

Вычислим среднее значение относительной погрешности удельной емкости, Вызванной изменением температуры, Мcotb при верхней и Мcotn при нижней предельной температуре:

 (86)

 (87)

Среднее значение относительной погрешности емкости, вызванной изменением температуры (2.17; 2.18 [5]):

  (88)

%%

Половины полей рассеяния относительной погрешности предельной емкости, вызванной изменением температуры:

 

 (89)

Половины полей рассеяния относительной погрешности емкости, вызванной изменением температуры (2.20; 2.21 [5]):

 (90)

 %

Среднее значение относительной погрешности удельной емкости, вызванной старением диэлектрической пленки:

 (91)

Среднее значение относительной погрешности емкости, вызванной старением диэлектрической пленки (2.23; 2.24 [5]):

  (92)

%

Половина поля рассеяния относительной погрешности удельной емкости, вызванной старением диэлектрической пленки:

 (93)

Половина полей рассеяния относительной погрешности емкости, вызванной старением диэлектрической пленки (2.26; 2.27 [5]):

 (94)

%

Найдем сумму средних значений относительных погрешностей:

 (95)

 (96)

Введем коэффициент запаса на уход емкости под действием не учетных факторов:

Определим допустимое значение половины поля рассеяния, производственной относительной погрешности активной площади:

 (97)

 % (98)

 - минимальное значение двух предыдущих.

Допустимый коэффициент формы активной площади конденсатора:

 (99)

Коэффициент формы берем из условия 2.39 [5]:

 (100)

К = 1.

Определим максимальную удельную емкость, обусловленную заданным допуском на емкость по техническим параметрам:

пФ/мм2 (101)

Коэффициент запаса электрической прочности конденсатора принимаем равный 3:

Определим максимальную удельную емкость, обусловленную электрической прочностью межслойного диэлектрика и рабочим напряжением:

 пФ/мм2 (102)

мм. – минимальная толщина диэлектрика, тогда максимальная удельная емкость из допустимого уровня производственного брака:

 пФ/мм2 (103)

Определим минимальную удельную емкость, приняв значение максимальной толщины диэлектрика:

мм.

Тогда:

 пФ/мм2 (104)

Выберем удельную емкость из условия:

 (105)

 пФ/мм2

Определим соответствующую С0 толщину диэлектрика:

мкм. (106)

Определим расчетную активную площадь конденсатора:

мм2 (107)

Определим расчетное значение длины и ширины верхней обкладки конденсатора при выбираем коэффициенте формы:

мм.мм. (108)

С учетом масштаба фото оригинала:

мм (109)

h = 0,2 мм. – минимальное расстояние краем нижней и верхней обкладок, обусловленное выбранной технологией.

Определим расчетное значение длины и ширины нижней обкладки конденсатора:

мм. (110)

С учетом масштаба фото оригинала:

мм. (111)

мм. – минимальное расстояние между краем нижней обкладки и диэлектрическим слоем, обусловленное выбранной технологией.

Определим расчетное значение длины и ширины диэлектрического слоя конденсатора:

мм. (112)

С учетом масштаба фото оригинала:

мм. (113)

Определим площадь, занимаемую конденсатором:

мм2 (114)

Определим точность емкости сконструированного конденсатора. Для этого определим среднее значение относительной погрешности активной площади:

 (115)

Определим среднее значение производственной погрешности:

 (116)

Определим поле рассеяния относительной погрешности активной площади:

 (117)

Определим поле рассеяния производственной погрешности:

 (118)

Определим положительное и отрицательное значение предельного отклонения емкости:

 (119)

 (120)

Предельное отклонение емкости будет равно максимальному из этих значений:

Проверим условие: Þ

Как видно это условие выполняется, из этого следует, что выбранный материал нам подходит по своим характеристикам.

Занесем полученные результаты в таблицу №3:

Таблица №3

	L1, мм	B1, мм	L2, мм	B2, мм	Lд, мм	Bд, мм	S, мм2	SP, мм2
С1; C2	18,3	18,3	17,4	17,4	19	19	361	286

В связи с тем, что геометрические размеры конденсатора получились очень большие, то целесообразно выбрать навесной конденсатор марки К10-9 с параметрами:

длина L=5,5 мм; ширина В=2,5 мм;

Определим параметры для навесных конденсаторов емкостью 2,2 мкФ:

Конденсатор типа К53-16:

·          рабочее напряжение Uр=6,3В

·          длина L=5 мм

·          ширина В=2,3 мм

·          высота h=1,6 мм

·          площадь занимаемая конденсатором S=11,5 мм2

Расчёт площади платы. Выбор типа подложки и корпуса

Для определения минимально допустимой площади платы, необходимо произвести расчёт площади под каждый вид плёночных (резисторов, конденсаторов, контактных площадок) и дискретных элементов.

Число контактных площадок определяется исходя из заданной схемы соединений. Технологические и конструктивные данные и ограничения позволяют оценить минимально допустимые геометрические размеры контактных площадок в зависимости от способа формирования плёночных элементов. Общая площадь необходимая под контактные площадки:

 (121)

где Si – площадь i – й площадки;

m – число площадок.

Определим площадь контактных площадок под резисторы:

 мм2 (122)

Определим площадь контактных площадок под транзисторы :

мм2 (123)

мм2 (124)

Определим площадь резисторов:

мм2 (125)

Определим площадь транзисторов:

мм2 (126)

Определим площадь конденсаторов:

мм2 (127)

Определим площадь контактных площадок под конденсаторы :

мм2 (128)

Суммарная (площадь) минимальная площадь платы, необходимая для размещения элементов и компонентов находится по формуле:

 (129)

где Ки – коэффициент использования платы, обычно принимают Ки=2…3. Введение коэффициента использования связано с тем, что полезная площадь (площадь, занимаемая элементами и компонентами) несколько меньше полной, что обусловлено технологическими требованиями и ограничениями. Конкретное значение коэффициента использования зависит от сложности схемы и способа её изготовления.

мм2 (130)

Исходя из ориентировочного расчёта суммарной площади, проведённого выше, выбираем подложку с необходимыми размерами и выбираем типоразмер корпуса.

Данной площади платы соответствует размер подложки 20х16 мм. Геометрические размеры подложек стандартизированы. Выбираем подложку из ситалла СТ50-1. Этот материал очень широко используется для изготовления гибридных интегральных микросхем, так-так имеет очень хорошие электрофизические и механические характеристики. Минимальный габаритный размер подложки из данного материала 48х60 мм, поэтому на данной подложке изготавливается групповым методом несколько гибридных микросхем, потом эту подложку режут на заданное количество подложек, в данном случае на 9 подложек.

Данному размеру подложки соответствует корпус 156.15. Конструктивно–технологические характеристики этого корпуса даны в таблице № 4.

Таблица № 4

Условное обозначение корпуса	Тип корпуса	Кол–во выводов	Размер зоны крепления, мм	Максимальный размер платы, мм	Масса не более,гр.
156.15	металлостеклянный	15	16,7х23,2	16,5х22,5	8,7

Заключение

В ходе данного курсового проекта была разработана конструкция микросборки фильтра верхних частот. Проведен расчет топологии микросборки (расчет пассивных элементов схемы и их расположения на подложке). Разработана маршрутная технология микросборки. Сделан анализ конструкции микросборки. Таким образом, все требования технического задания были выполнены.

Список литературы

1.         Коледов Л.А. Конструирование и технология микросхем. Курсовое проектирование. М: «Высшая школа» 1984 г.

2.         Парфенов О.Д. Технология микросхем М:«Высшая школа» 1986 г.

3.         Сажин Б.Н. Конструирование пассивных элементов плёночных микросборок, Рязань РРТИ 1987 г.

4.         Сажин Б.Н. Фотолитография в технологии тонкоплёночных микросхем и микросборок, Рязань РРТИ 1993 г.

5.         Сёмин А.С. Конструирование пассивных элементов плёночных микросборок. Рязань РРТИ 1983 г.

6.         Сёмин А.С. Конструкция и технология микросхем, Рязань РРТИ 1978 г.

7.         Сёмин А.С. Конструкция и технология микросхем ч.1. Рязань РРТИ 1981 г.

8.         Сёмин А.С. Конструкция и технология микросхем ч. 2. Рязань РРТИ 1981г.

9.         Сёмин А.С. Оформление конструкторской документации на плёночные микросборки, Рязань РРТИ 1983 г.

10.      Сёмин А.С. Методические указания к курсовому проекту по курсу «конструирование и расчет микросхем», Рязань РРТИ 1971 г.