Курсовки СБИС-174240-36-НУС, страница 3

на каждом уровне компоновки получаем величину средней длины связей и длину логических цепей. Результаты сведены в таблицу 4.

Таблица 4. Результаты расчета средних длин связей и логических цепей.

10.4. Расчет трассировочной способности.

Произведем расчет суммарной длины связей, которая определяется отдельно для каждого уровня компоновки (L_свi), а затем суммируются по кристаллу в целом (L_св^мкм), при этом для кристалла СБИС суммирование длин связей имеет свои особенности:

L_свi=l_свi  N_свi – для внешнего уровня СБИС (i=4).

Результаты расчетов сведены в таблицу 5:

Таблица 5.

Определим трассировочную способность. При расчетах используем ранее рассчитанные значения параметров, а также то, что кристалл СБИС является симметричным (квадратная форма, а значит K_Li=1) и внешние контакты расположены равномерно по всему корпусу (C_xi=C_yi=1/4).

Результаты расчетов сведены в таблицу 6.

Таблица 6.

Определим начальные значения проводников в конструкции кристалла:

• ширина W_пр=A_тр/2,5…3

• толщина h_пр=W_пр/8…9

Принимаем значение коэффициентов 3 и 8 соответственно.

Результаты расчетов сведены в таблицу 7:

Таблица 7.

10.5 Расчет слойности, структуры и выбор числа потенциальных слоев.

Число потенциальных слоев задано и составляет 4 слоя. Шаг размещения трасс по направлениям Х, У составляет A_{тр x} = A_{тр y} = 7 мкм, тогда на четырех слоях может быть размещено: 4*13,7*10^-3/7*10^-6=3836 трасс, при этом их средняя длина равна: 3836*13,7*10^-3 = 52,5 м.

Для экранирования будем использовать слои питания и земли.

Окончательная структура кристалла имеет вид, представленного на рисунке 5.

11. Выбор и обоснование общей конструкции СБИС.

11.1. Расчет числа выводов и определение типа корпуса СБИС.

Большое число внешних выводов приводит к необходимости применения корпуса СБИС со штырьковыми выводами. Для увеличения плотности располагаем выводы в шахматном порядке с шагом 2,5 мм.

При таком расположении выводов площадь кристалла с отступом от слоев займет 181 вывод (10х10 + 9х9 выводов). Таким образом, при расчете габаритов корпуса как прямоугольной модели с равномерным расположением выводов, общее число контактов можно определить как 975 + 181 = 1166.

Таким образом, реализуем корпус с 1201 (25 х 25 + 24 х 24) выводом и прямоугольным окном под кристалл (минус 181 вывод). Тогда длина корпуса будет равна 24*2.5+2 = 62 мм

Итак, окончательно, получили корпус 62 х 62 мм со штырьковыми выводами, расположенными в шахматном порядке с шагом 2,5 мм. Количество выводов 1020.

В качестве материала для изготовления корпуса используем керамику, которая дает возможность выполнить разводку выводов кристалла, а также обеспечивает, заданные в задание механические и тепловые характеристики.

Рисунок 3. Схема расположения выводов на корпусе

11.2. 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.

11.3. Топология керамической подложки.

У кристалла на каждой стороне размещено по 244 вывода, которые расположены с шагом равным 60 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 200 (50 * 4) выводов, а на последующие – по 144 (36 * 4) из-за крайних штырей. Получается, что 835 логических вывода можно разместить на 6 слоях.

11.4. Герметизация корпуса.

СБИС подвергается воздействию внешней агрессивной среды, которая может существенно снизить рабочие характеристики. Для предотвращения этого используют герметизацию корпуса: запайку выводов и крышки, что исключает возможность физического воздействия среды на внутренности СБИС.

12. Расчет параметров системного и функционального быстродействия СБИС.

Проведем оценку качества спроектирован­ной конструкции.

Для определений значений схемной задержки (_лэ) и входного сопротивления (R_вых) ЛЭ типа КМОП используем эмпирические соотношения, полученные на основе «принципа масштабирования» [1]:

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

Результаты сведены в таблицу 8.

Таблица 8.

Таблица 9. Результаты расчетов параметров системного быстродействия

13. 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.