1 Теоретический раздел
1.1 Принцип работы микросхемы
В курсовом проекте разрабатывается микросхема усилителя. Схема электрическая принципиальная и типовая схема включения микросхемы приведены на рис. 1 и рис. 2.
Приведенная на рис. 1 схема представляет собой усилитель на двух транзисторах VT1 и VT2, включенных по схеме с общим эмиттером. Резисторы эмиттерных цепей R1 и R4 обеспечивают отрицательную обратную связь по току и выполняющие функцию стабилизации рабочей точки и выпрямления линейной характеристики. Резисторы R2 и R3 вместе с дополнительными резисторами, согласно типовой схеме включения (см. рисунок 2), образуют базовые делители для создания необходимых потенциалов на базах транзисторов. Резисторы R5 и R6 ограничивают ток в коллекторных цепях транзисторов. Конденсаторы С1 и C2 выполняют роль частотной коррекции.
1.2 Технические условия на микросхему
Комплекс основных требований к микросхеме определяют ее выходные параметры, условия эксплуатации и хранения. Согласно ГОСТ 18725-73, ОТУ содержат требования к электрическим параметрам, конструкции, устойчивости к механическим и климатическим воздействиям, надежности, долговечности.
Требования к конструкции. Габаритные и присоединительные размеры, внешний вид и масса ИМС должны соответствовать требованиям, установленным в технической документации на ИМС конкретных типов. Выводы ИМС должны выдерживать растягивающие усилия, и изгибы, легко паяться и свариваться.
Требования к устойчивости при механических повреждениях. ИМС должны сохранять параметры в пределах норм, установленных технической документацией в соответствии с группой жесткости согласно ГОСТ 16962-71. Разрабатываемое устройство будет использоваться в аппаратуре широкого применения, поэтому выбираем следующие условия: Тmax=+55оС, Тmin= −25оС; относительная влажность 98% при температуре +35оС.
Требования к надежности. Минимальная наработка ИМС в указанных режимах и условиях должна быть не менее 10000 ч. Интенсивность отказов ИМС в режимах и условиях работы, не должна превышать 3,7∙10-5(ч-1) для микросхем первой и второй степени интеграции.
Маркировка. На каждом корпусе ИМС должны быть отчетливо нанесены: товарный знак предприятия-изготовителя, условное обозначение типа ИМС, месяц и две последние цифры года изготовления, обозначение первого вывода, если он не указан другими способами. Маркировка должна оставаться прочной и разборчивой при эксплуатации ИМС в режимах и условиях, оговоренными в ТУ.
Упаковка. Все ИМС должны быть упакованы в потребительскую тару, исключающую возможность их повреждения и деформацию выводов, и уложенных в картонные коробки, куда вкладывают паспорт.
1.3 Выбор и обоснование технологии имс
Одним из важнейших факторов при выборе конструктивно-технологического варианта изготовления микросхемы является соотношение количества активных и пассивных элементов. В нашем случае имеем два транзистора, два конденсатора и шесть резисторов. Так как число пассивных элементов (8) больше чем активных элементов (2) то, исходя из этого, выберем гибридную технологию.
Преимущества и недостатки гибридной технологии. Недостатком гибридных технологий является то, что при наличии большого числа контактных узлов и сварных соединений надежность гибридных интегральных микросхем (ГИМС) снижается.
Преимуществом является:
- возможность использования при производстве ГИМС пленочных элементов, активных и пассивных навесных компонентов, что определяет целесообразность и перспективность применения гибридных технологий при производстве небольших партий микросхем частого применения;
- возможность обеспечения высокой точности изготовления пассивных элементов, по сравнению с полупроводниковой технологией.
- стоимость оборудования для производства микросхемы по гибридной технологии меньше, чем для производства той же микросхемы с применением полупроводниковой технологии, что повышает рентабельность производства.
Гибридные микросхемы имеют и другие преимуществ над полупроводниковыми микросхемами:
- возможность использования широкого диапазона номиналов пассивных элементов, меньше пределы допусков на номиналы и лучшие электрические характеристики;
- широкая номенклатура применяемых навесных компонентов разнообразных по конструкции и характеристикам;
- более простая технология и комплект оборудования для производства гибридных микросхем позволяют значительно сократить сроки подготовки производства;
- более легкая и быстрая подготовка персонала;
- меньшая стоимость при серийном и мелкосерийном производстве.
Несмотря на то, что толстоплёночные микросхемы имеют некоторые преимущества перед тонкоплёночными (большая механическая прочность, более высокая коррозионная и тепловая устойчивость, большая перегрузочная способность, меньшие паразитные ёмкости соединений и меньшее взаимное влияние элементов) – для схемы усилителя они не так существенны, как точность и стабильность.
Исходя из вышесказанного, для изготовления выбрана тонкопленочная гибридная технология, которая по сравнению с толстопленочной имеет следующие преимущества:
- возможность получения без дополнительной подгонки точные номиналы пассивных элементов;
- более высокая плотность размещения элементов на подложке;
- возможность задания более сложных конфигураций элементов микросхемы;
- возможность реализации пленочных катушек индуктивности;
- отсутствие ограничений на взаимную ориентацию пленочных резисторов;
- подложки тонкопленочных микросхем обладают меньшими высокочастотными потерями и имеют более высокую радиационную стойкость.