Уч. Пособие к лаб. раб. по ОКТРЭС 2005_ (Уч. Пособие к лаб. раб. по ОКТРЭС 2005), страница 3

1.7, в), предназначена для реализации конденсаторов повышенной емкости (сотни - тысячи пикофарад). Погрешность совмещенияконтуров обкладок не сказывается на воспроизведение емкости, араспространение диэлектрика за контуры обеих обкладок гарантируетнадежную их изоляцию при предельном несовмещении.Для конденсаторов небольшой емкости (десятки пикофарад)целесобразна конструкция в виде пересекающихся проводников одинаковойширины, разделенных слоем диэлектрика (рис.

1.7, б). Емкость конденсатораданной конструкции нечувствительна к смещению обкладок при неточности ихсовмещения.Значение емкости пленочного конденсатора определяется какС = 0.0885 ⋅ ε ⋅ S / dгде: ε - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика; S площадь перекрытия диэлектрика обкладками, d - толщина диэлектрика.Подобно материалу резистивной пленки слой диэлектрика с точкизрениятехнологичности,воспроизводимости,стабильностисвойствхарактеризуется оптимальным отношением ε/d для каждого материала испособа его нанесения. Поэтому емкость конденсатора удобно выражать черезудельную емкость:C = C 0Sгде : С0 = 0.0885ε/d - постоянная величина для каждого материала (см.

табл.П.7).Как следует из приведенного выражения, для изготовления конденсаторов с малой занимаемой площадью необходимо применять материалы, характеризующееся максимальным значением С0, т.е. материалы с максимальнойдиэлектрической проницаемостью и минимальной толщиной d. Однако минимизация толщины d даже в случае выполнения требований по технологичностии воспроизводимости ограничена значением рабочего напряжения Uр на конденсаторе.Электрическая прочность конденсатора определяется выражением:E п р = Uп р / dгде : Eпр - напряжение электрического пробоя диэлектрика (табл.

П.7).Минимальная толщина диэлектрика определяется при условии, чтоUп р = k з U рd = kз ⋅14Uп рEп ргде: k з =Uп рUр- коэффициент запаса, равный 2-3 для большинства структурпленочных конденсаторов.Погрешность воспроизведения удельной емкости зависит от технологических факторов нанесения слоя диэлектрика, а погрешность воспроизведенияплощади S кроме технологических факторов зависит от конструкции конденсатора и формы обкладок.Относительная погрешность активной площади конденсаторасущественно зависит от формы верхней обкладки конденсатора.

При∆а0 = ∆b0 =50 ... 100 мкмγS=∆а0 (1+Кc)/(КcS)где : КC = а0/b0 - коэффициент формы обкладок.Отсюда следует, что при выбранном из топологических соображенийзначении Kc площадь верхней обкладки( ∆a 0S=γ s ) ⋅ (1 + K c )Kc22Относительная погрешность изготовления емкостиγ C = γ C0 - γS - γ Ct - γCτЗдесь : γ C 0 =δC0C0- относительная погрешность удельной емкости в условияхконкретного производства (зависит от материала (табл.

П. 7) и погрешности воспроизведения толщины диэлектрика);γCτ - относительная погрешность, обусловленная старением пленкиконденсатора;γ Ct - относительная температурная погрешность, зависящая в основномот ТКС материала диэлектрика :γ Ct = α C (tmax – 20°C)Порядок расчета пленочных резисторов и конденсаторов представлен втаблице 1.2. При расчетах необходимо учесть, что за ширину b резистора, ширину b0 и длину а0 верхней обкладки конденсатора принимают ближайшее кbрасч, b0 расч, а0 расч большее значение, кратное шагу координатной сетки, принятому для чертежа топологии с учетом масштаба.

Для тонкопленочной технологии шаг координатной сетки обычно составляет 1.0 или 0.5 мм. Например,если шаг координатной сети 1.0 мм, масштаб 20:1, то округление производят довеличины, кратной ∆ = 0.05 мм, а при масштабе 10:1 - до величины, кратной ∆ =0.1 мм. Число звеньев n округляют до ближайшего целого.Таблица 1.2№п/НаименованиехарактеристикиФормула15п1Пленочный резистор c 1 ≤Оптимальноесопротивление квадратаρк в.opt = 1 − γ kрезистивной пленки(K ≤ 10ρк в.opt2345Сопротивление резисторапрямоугольной формы RКоэффициент формырезистора КПереходноесопротивление областейконтактов резистивной ипроводниковой пленокПогрешностькоэффициента формыnni =1i =1) ⋅ ∑ Ri ∑1 RiR = ρк в⋅ K + 2 ⋅ R кК=l/b,для масочного метода - 0,1<К<10,для фотолитографии - 0,1<К<100.R к << Rпри R>10 Омγ к = γ 2R − γ 2t − γ 2R k − γ 2с т − γ 2к в6Производственнаяпогрешность γ R7Температурнаяпогрешность γ tγ t = α R ⋅ t max − 20o C8Погрешность за счетстарения пленки γ с тγст=(0.01 ...

0.3)τ/1500, где τ - время наработки наотказ, час9Погрешность переходныхсопротивлений контактовγ R к = ( 0.01 ÷ 0.02)Погрешностьвоспроизведенияρк в резистивной пленки γ к вγк в=Технологическиреализуемая при изготовлении ширинаbтmin =200 мкм (масочный метод)bтmin = 100 мкм (фотолитография)∆R ⎛ ∆ρк в⎞ ⎛ ∆l ⎞ ⎛ ∆b ⎞=⎜⎟ +⎜ ⎟ +⎜ ⎟R ⎝ ρк в ⎠ ⎝ l ⎠ ⎝ b ⎠γ R = 0.1 ÷ 0.15 для масочного метода;γ R = 0.05 ÷ 0.10 для фотолитографииγR =()γ Rк1011резистора12Ширина резистора,определяемая точностьюизготовлениятоbmin16bтmin∆ρк вρк воb тmin= ∆b b∆b = ∆l ≥10мкм (масочный метод)∆b = ∆l ≥ 5мкм (фотолитография)13Ширина резистора, прикоторой обеспечиваетсязаданная мощностьPK ⋅ P0b Pmin =b Pmin, где P0 - удельная мощностьрассеивания резистивной пленки (табл.

П. 4)14Ширина резистора b15Длина резистора ll = K ⋅ b + 2 ⋅ e , где е - размер перекрытиярезистора и контактной площадки. Oкруглить l сучетом масштаба топологии ∆16Фактические нагрузка поP0ф = P SR , SR = lb,Pb = max{b Tmin ,b TOmin ,b min } , округлить b с учетоммасштаба топологии ∆фмощности P и0γ фк =погрешностькоэффициента формы17γ фкПроверка условий :P0ф18192021≤ P0 ,Пленочный резистор сТехнологическиреализуемая при изготовлении длиныДлина резистора,определяемая точностьюl TOminДлина резистора, прикоторой обеспечиваетсязаданная мощностьpl minВ случае невыполнения этих условийследует увеличить размер b: b=b+Dили расширить допуск≥ 10l ср = b ⋅ KγRt =a +bn=и т.д.a24t2+lcpt−K ≤1l тmin = 200 мкмl тminизготовления23≤ γкПленочный резистор c KВыполнить п. п.

1-14,длина средней линиимеандраШаг одного звенамеандра tЧисло звеньев меандра nиз условия минимизацииплощади, занимаемойрезисторомрезистора22γ фк∆l ∆b+bll тmin = 100 мкмa, a = b, или2ta =2(масочный метод)(фотолитография)∆ll TOmin =l∆b = ∆l ≥10мкм (масочный метод)∆b = ∆l ≥ 5мкм (фотолитография)pl min= PK P0 , где P0 - удельная мощностьрассеивания резистивной пленки (табл. П )1724Длина резистора ll=max{TTOPminminminl ,l ,l}, округлить l с учетоммасштаба топологии ∆b = l K , округлить b с учетом масштаба топологии25Ширина резистора b26Фактические нагрузка по∆P0ф = P SR , SR = lb,фмощности P и0γ фк =погрешностькоэффициента формыγ фк27Проверка условийP0ф≤ P0 ,γ фк∆l ∆b+lbВ случае невыполнения этих условий следует≤ γкувеличить размер l :допускγRl = l + ∆ или расширитьПленочный конденсатор28Толщина диэлектрика d29Относительнаяпогрешность изготов-d = U р K з E прK з = 2 ÷ 3,E пр - электрическая прочность материаладиэлектрикаления емкости30Относительнаяпогрешность удельнойемкости γ C3132330γ 2С = 0.

03 ÷ 0. 0500Относительнаятемпературная погрешность конденсатораОтносительнаяпогрешность обусловленная старением пленокконденсатораКоэффициент формыобкладок конденсатораKC18γC2γ C = γ 2С + γ 2S + γ ct+ γ 2стγ с t = α С t max − 20oγ СТ =KC =С(0.02 ÷ 0.03) τa0b0150034Относительнаяпогрешность активнойплощади конденсатораγ −γγS ==22CCo−γ −γ22ctСТ=∆a o l + Κ CKC Sао=50...100 мкм3536Удельная емкость,обусловленная электрической прочностьюC 0EУдельная емкость,обусловленная точностьюизготовления37C 0ПМинимальное значениеудельной емкостиC038Фактическое значениетолщины диэлектрика d39Площадь верхней(рабочей) обкладки40Размеры верхней(активной) обкладкиРазмеры нижнейобкладки41C 0E =2KC⎛ γ ⎞C = ⎜С s ⎟2⎝ ∆ao ⎠ 1 + KСПoРазмерыдиэлектрического слоя43Площадь, занимаемаяконденсаторомФактическое значениепогрешности рабочейплощади обкладки[C ≤ min CoE ,CoПo0.

0885εC0S= CC0a 0 = K CS, b 0 = S K CA = a + 2∆a + hB = b + 2∆b + h≥ooaooobo,0.1 ... 0.2 mm - припуски на совмещениеA = А + 2∆a + hB = В + 2∆b + hДД44]d=hao; hboслоев420. 0885εdooao,boS = A Д BДγ Sф = ∆a 0 a 0 + ∆b 0 b 0Если условиеγ Sф ≤ γ S не выполняется, то необходимо увеличитьd и провести расчеты по п. П.

28-441945Фактическое значениенапряженностиэлектрического поляEФEФ = U р dЕсли условиеE Ф ≤ E п р невыполняется, то необходимо увеличить d и провестирасчеты по п. п. 28-45Составление коммутационной схемы, определение геометрических размеров и выбор типоразмера подложки.Коммутационную схему МСБ получают преобразованием заданной ЭЗ,в которой все дискретные компоненты, а также электрические соединения повходу - выходу заменяются соответствующими контактными площадками (рис.1.8,а; б).На рис.