Файл: Лекции полупроводниковая электроника лекция 1 Полупроводники и их электрофизические свойства. Элементы зонной теории твердого тела. Все материалы можно поделить на проводники, полупроводники и диэлектрики.pdf

33 Проверка эскиза топологии сопровождается уточнением и корректировкой, в результате этого разрабатывают окончательный вариант топологии. Завершающим этапом проектирования гибридных микросхем является разработка комплекта конструкторской документации. Основным комплектом конструкторской документации ни гибридную микросхему называется совокупность графических и текстовых сведений, относящихся ко всей микросхеме.В основной комплект входят спецификация микросхемы принципиальная электрическая схема сборочный чертеж микросхемы ее топологический чертеж топологические чертежи отдельных слоев пассивной части таблицы координат конфигурации элементов каждого слоя технические условия ведомость покупных изделий. Проектирование топологии толстопленочных гибридных микросхем. Первым этапом процесса разработки топологии толстопленочной гибридной микросхемы является преобразование принципиальной электрической схемы к виду, близкому к тому, какой она будет иметь на подложке, добиваясь минимального числа пересечений линий связи. Иногда размеры подложки задаются в техническом задании, и если размеры подложки оказываются меньшими, чем требуется по расчету для однослойного размещения элементов, то используют вторую нижнюю поверхность подложки. Если и такое распределение выходит за рамки размеров подложки, то производится многослойное размещение элементов. Решение вопроса о числе слоев требует учета как технических, таки экономических факторов.После решения задачи о размерах подложки и числа слоев приступают к рациональному размещению элементов. Эта задача допускает большое число решений. Лучший вариант расположения элементов определяется путем прикидок. При этом должны быть приняты во внимания следующие положения:1)резисторы на плате рекомендуется ориентировать одинаково;2)толстопленочные резисторы проектировать в виде меандра не следует;3)близкие по номинальным сопротивлениям резисторы изготовляют из одной пасты и располагают на одной стороне подложки;4)навесные компоненты рекомендуется располагать на одной стороне платы;5)навесные компоненты допускается устанавливать на резисторах, защищенных диэлектриком;6)проводники, расположенные в нижнем слое при многослойной разводке межсоединений, не должны находиться под резисторами, подгоняемыми лучом лазера;7)место расположения навесных элементов с гибкими выводами рекомендуется указывать на плате различными знаками, выполненными резистивными или диэлектрическими пастами.Разрабатывая эскиз топологии микросхем, следует учитывать технологические ограничения и конструктивные требования. Тепловой режим гибридной микросхемы. Для нормальной работы микросхема должна быть сконструирована так, чтобы мощности, рассеиваемые на ее элементах, не вызывали ее разогрев до температуры выше допустимой. В гибридной микросхеме основными источниками тепла являются резисторы. Мощности, рассеиваемые конденсаторами и индуктивностями, сравнительно невелики, а элементы коммутации благодаря своей высокой теплопроводности способствуют снижению температуры. Источником тепла являются также активные элементы. Так как температурному воздействию подвергаются не только сами источники тепла, но и все элементы микросхемы, задача теплового расчета сводится к определению распределения температур по всей поверхности подложки. В качестве введения к решению таких задач целесообразно рассмотреть некоторые основные физические явления.Существуют три механизма теплопередачи теплопроводность,конвекция и излучение. Теплопроводность - передача тепла путем непосредственного контакта между молекулами без значительного их смещения.Теплопередача осуществляется в пределах какой-либо определенной среды газа, жидкости или твердого тела. Это единственно возможный механизм теплопередачи в непрозрачных твердых телах. Конвекция является основным видом теплопередачи между поверхностью твердого тела и окружающей газообразной средой. Термин конвекция характеризует совместное действие явлений теплопроводности газа, аккумулирования энергии в нем и перемешивания. Тепловое излучение - передача энергии с помощью электромагнитного излучения в диапазоне волн 0,1-100 мкм. Это единственно возможный вид теплопередачи между телами, разделенными вакуумом. Почтив каждом реальном случае действуют по меньшей мере два из указанных механизма теплопередачи. Как правило, приданной разности температур теплопроводностью можно передать большее количество тепла, чем каким-либо другим механизмом теплопередачи. Поэтому при разработке методов конструирования и самих конструкций, которые должны быть наиболее эффективны сточки зрения отвода тепла, обычно в качестве основного способа теплопередачи стремятся использовать

34 теплопроводность. Для каждого вида теплопередачи при любой разности температур скорость передачи тепла зависит от определенных свойств материалов и конфигураций деталей, причем определяющее значение имеет коэффициент теплопроводности. При рассмотрении задачи о теплопроводности часто пользуются электрической аналогией. При этом электрическим потенциалом ставят в соответствие температуры, а токам - скорости тепловых потоков. Следуя этой же аналогии, отношение разности температур к скорости теплового потока называют тепловым сопротивлением Как правило, при анализе пользуются сосредоточенным сопротивлением, представляющим собой результирующее действие всех последовательных и параллельных цепей теплопередачи. Паразитные связи в гибридных микросхемах. В микросхемах расстояния между отдельными элементами намного меньше, чем в узлах РЭА, асами элементы размещены на подложке, проводимость и диэлектрическая проницаемость которой много больше соответствующих параметров воздуха. Поэтому связи между элементами гибридных микросхем, в том числе паразитные, мешающие их нормальному функционированию, становятся очень элементов необходимо учитывать при синтезе электрической принципиальной схемы, а также при оптимизации конструкции гибридной микросхемы. Все виды связей и взаимосвязей можно классифицировать следующим образом.)связи электромагнитной природы, которые, в свою очередь, подразделяются на гальванические, емкостные и индуктивные. Эквивалентные проводимости, отражающие указанные типы связей, являются пассивными связи, обусловленные тепловыми процессами, включающие связи, возникающие за счет термоэлектрических эффектов, изменения проводимости при изменении температуры, тепловой инжекции носителей связи, обусловленные магнитоэлектрическими эффектами. Элементы гибридной микросхемы могут быть связаны друг с другом одним из указанных видов связей или их совокупностью. При расчетах такие связи удобно представлять в виде проводимости yij, которая в общем случае является комплексной и определяется конструкцией гибридной микросхемы, режимом ее работы, используемыми физическими явлениями и эффектами, параметрами исходных материалов.