150000-36-СБИС (150000-36-СБИС.doc), страница 5

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

E₀ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E₀

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

E₁ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E₁

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

E₀ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E₀

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

E₁ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E₁

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

E₀ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E₀

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

E₁ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E₁

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

E₀ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E₀

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

62 мм

Рисунок 8. Схема корпуса и кристалла СБИС.

7.2. Крепление кристалла в корпусе СБИС.

Установка кристалла в корпус можно осуществить на клей марки ВК-32-2000 с последующей распайкой контактных площадок кристалла на соответствующие выводы корпуса, с применением микропроволоки и использованием автоматизированных средств.

7.3. Топология керамической подложки.

У кристалла на каждой стороне размещено по 226 выводов, которые расположены с шагом равным 55 мкм. Для того чтобы, развести такое большое количество выводов кристалла, необходимо применить многослойную структуру подложки.

Проведем оценку количества слоев. Исходя из того, что минимальное расстояние между двумя штыревыми выводами равно 1,25 мм, при толщине проводника 0,1 мм и минимальном расстоянии между ними равным 0,2 мм, можно провести не больше двух проводников. Получается, что на первый слой можно вывести 244 (61 * 4) вывода (см. рисунок 9), на последующие – по 176 (44 * 4) из-за крайних штырей. Получается, что 774 логических выводов можно разместить на 5 слоях, прибавим еще два слоя, т.к. выводы питания (65 штук) и земли (65 штук) разводятся отдельно. Получаем 7 слоев.

Рисунок 9. Чертеж разъемного соединителя.

7.4. Герметизация корпуса.

СБИС подвергается воздействию внешней агрессивной среды, которая может существенно снизить рабочие характеристики. Для предотвращения этого используют герметизацию корпуса, а именно запрессовку выводов, и запайки крышки, последующей откачкой воздуха.

8. Расчет параметров системного и функционального быстродействия СБИС.

Предназначен для оценки качества спроектирован­ной конструкции и базируется главным образом на расчете систем­ной задержки логического элемента в объеме всего устройства (т.е. с учетом собственной задержки и задержки в линиях связи цепи об­работки, приходящейся на 1 каскад ЛЭ). Расчет системной задержки ЛЭ, системного и функционального быстродействия устройства вы­полняется по определенной методике.

При выполнении расчета была использована инфор­мацией по числу каскадов ЛЭ и длинам цепей на каждом уровне ком­поновки, полученной на более ранних этапах проектирования.

Для определений значений схемной задержки (_лэ) и входного сопротивления (R_вых) ЛЭ типа КМОП используем эмпирические соотношения, полученные на основе «принципа масштабирования»:

_лэ= C₀*R_вых *^0,91 ; R_вых=961*^0,91 , где  в мкм, _лэ в нс, R_вых в Ом.

Результаты сведем в таблицу 11.

Таблица 11.

Конструктивная задержка ЛЭ по уровням компоновки (_свi) определялась по формуле или

Все цепи кристалла рассматривались применительно к КМОП – элементам как RC – цепи и время задержки сигнала в них (t_цi) определялась по формуле ,

, где средняя длина логической цепи рассчитывается по формуле

Результаты расчетов параметров системного быстродействия представлены в таблице 12:

Таблица 12.

9. Выбор и обоснование технических решений по конструкции разъемного соединителя для СБИС.

Условие монтажа в конструктивном модуле более высокого уровня является разъемный принцип установки. В следствии того, что наш СБИС имеет большое количество контактов, для этих целей уместно применить разъемный соединитель с нулевым усилием сочленения (НУС соединитель). Он позволяет без усилия вставить СБИС, при этом обеспечивает надежное фиксирование СБИС в разъеме, после применения фиксатора.

Одним из важным элементом конструкции соединителя является контактная пара, которая состоит из двух частей – штыря и гнезда. У нас штырь – вывод СБИС, а гнездо – отверстие в НУС соединителе.

Контактная пара характеризуется требованиями высокой надежности соединения при воздействии допустимых механических и климатических воздействий. Этот параметр зависит от: способа контактирования, материалов контактной пары и их покрытий, точности изготовления и частоты обработки, величины контактного усилия.

Помимо параметров надежности контактная пара характеризуется переходным сопротивлением (0,01-0,02 Ом), максимальным рабочим током, нестабильности переходного сопротивления (20-30%), максимальной частотой тока, усилием соединения и разъединения контактов, износоустойчивостью и допустимым условиям эксплуатации.

НУС соединитель имеет число контактов, равное числу выводов СБИС, и включает в себя так же ключ, необходимый для правильного соединения с СБИС, а также нумерацию контактов для правильной установки на МПП.

10. Технологическая часть.

Технология производства СБИС представляет собой результат развития технологии изготовления БИС, однако, в связи с увеличением степени интеграции и уменьшением размеров рисунка, необходимо обеспечить более высокую точность обработки.

В общем случае технологический процесс изготовления СБИС можно разделить на две составные части:

• Технологический процесс изготовления коммутационного элемента конструкции (кристалла)

• Технологический процесс сборки СБИС (корпусирование)

Технологический процесс изготовления кристалла СБИС включает в себя:

• экспонирование

• формирование рисунка

• изготовление шаблонов

• травление

• диффузии

• имплантации ионов

• химическое осаждение из газовой фазы

• термическое окисление.

Достижение высокой точности обработки сопряжено с решением сложных технических проблем. Точность горизонтальной структуры СБИС определяется точностью формирования рисунка на слое резиста в процессе экспонирования, совмещения слоев, а также точностью диффузии и травления. Точность вертикальной структуры определяется точностью изготовления пленок методом химического осаждения из газовой фазы, а также точностью определения глубины травления и процесса диффузии.

Технологический процесс сборки СБИС включает в себя:

• крепление коммутационного элемента на керамическое основание корпуса

• распайка микропроволокой соответствующих контактов кристалла на контактные площадки керамической подложки

• очистка паяных соединений и внутренних частей СБИС

• герметизация корпуса СБИС с откачкой воздуха из внутренних частей корпуса

• маркировка СБИС

• окончательный контроль

Заключение.

В данном курсовом проекте была выполнена разработка СБИС с интеграцией 150000 ЭЛЭ. Полученная на этапе проектирования СБИС удовлетворяет всем условиям заданным в ТЗ, что делает ее актуальной для использования в настоящие время.

22