Курсовая работа: Конструкционные расчёты резисторов

Металлостеклянные корпуса обеспечивают длительную работу в условиях повышенной относительной влажности (до 98%) и в диапазоне температур -60…+125⁰ С, поэтому они наиболее рекомендованы для герметизации гибридных микросхем.

Подложка гибридных интегральных микросхем является диэлектрическим и механическим основанием для расположения плёночных элементов и компонентов, а также служит для теплоотвода. Материал подложки должен обладать :

· высоким удельным электрическим сопротивлением, никой диэлектрической проницаемостью;

· высокой механической прочностью в малых толщинах;

· высоким коэффициентом теплопроводности для эффективной передачи теплоты от тепловыделяющих элементов и компонентов корпусу;

· высокой физической и химической стойкостью к воздействию высокой температуры;

· стойкостью к воздействию химических реактивов;

· способность к хорошей механической обработке.

Для изготовления подложек в основном используют: стекло, керамику, ситалл. Стекло и ситалл легко режется алмазным резцом. Резка керамических подложек на производстве не желательна, поэтому их сразу изготавливают нужных размеров.

Наиболее перспективными для гибридных больших интегральных схем и микросборок являются металлические подложки, поверхность которых покрывается относительно тонким (40 – 60 мкм) слоем диэлектрика. Для этой цели используют алюминиевые платины с анодированной поверхностью, стальные пластины, покрытые стеклом или полиамидным лаком.

Резисторы являются самыми распространёнными элементами гибридных интегральных микросхем. Плёночные резисторы формируются на диэлектрической подложке в виде резистивных полос различной конфигурации, заканчивающихся низкоомными контактными переходами и выводами. В гибридных интегральных микросхемах используются тонкоплёночные (d2 мкм) и толстоплёночные (d2мкм) резисторы различной конфигурации с простой прямолинейной и сложной формой.

Наиболее распространённой является конструкция резисторов прямолинейной формы рис.4.3а, как наиболее простая в конструктивном и технологическом решении. Прямолинейная форма обеспечивает большую чёткость контура, высокую механическую жёсткость масок, более простую топологию, поэтому лучше отдавать предпочтение этому типу резисторов. Если расчётная длина резистора оказывается большой и не может быть размещена на подложке в одну линию, то его выполняют сложной формы в виде меандра рис.4.3б . Резисторы типа «меандр» применяют для получения высокоомных резисторов. Для изготовления низкоомных сопротивлений, применяют резисторы типа квадрат рис.4.3в.

рис.4.3

Материалы, применяемые для изготовления плёночных резисторов должны обеспечивать возможность получения широкого диапазона стабильных во времени сопротивлений, коррозийной стойкостью, адгезии, технологичности. Для изготовления плёночных резисторов используют разные материалы: чистые металлы и сплавы с высоким удельным электрическим сопротивлением, а также специальные резистивные материалы – керметы, которые состоят из частиц металла и диэлектрика. При выборе материала резистивной плёнки рекомендуется исходить из того, что все резисторы, расположенные на одной плате, составляли один слой и имели одинаковое удельное сопротивление.

Сопоставляя физические свойства плёнок с техническими требованиями к параметрам резистора, выбирают подходящий материал. При этом руководствуются следующими соображениями: необходимо, чтобы резистор занимал, возможно, меньшую площадь, а развиваемая в нем температура не должна нарушать стабильность параметров, ускорять процессы старения. По возможности стараются применить более толстые пленки, т.к. у очень тонких ухудшается стабильность сопротивления.

Расчёт резисторов

Расчёт мощности резисторов

Из сказанных выше соображений выбираем кермет К-20 С, у которого имеются следующие характеристики: диапазон сопротивлений 100…30000 Ом, Удельное сопротивление 1000…3000 Ом/, Удельная мощность 20 мВт/мм² , ТКС M_{a r} = 0,5*10^-4 , d_{a r} = 0,05*10^-4 , коэффициент старения M_КСТ = 0,0 ч^-1 , d_КСТ = 0.6*10^-6 .

Так же имеются конструкционные и технологические ограничения: минимальная длинна резистора l₀ = 0.1 мм, минимальная ширина резистора b₀ = 0.05 мм, минимальная длинна контактного перехода l_к = 0.1 мм, минимальное расстояние между краями перекрывающих друг друга пленочных элементов h = 0.05 мм.

Для дальнейшего расчета резисторов необходимо знать их рассеиваемую мощность. Для этого все элементы в схеме, кроме резисторов заменим эквивалентами данных элементов, кроме диодов, учитывая их внутреннее сопротивление их PN – перехода, т.е. электрическая схема после замены элементов будет выглядеть следующим образом Рис 5.1:

Рис.5.1

Необходимые для расчета номиналы R₁ =6,5 кОм, R₂ =R₈ = 120Ом , R_{VD 1} = R_{VD 2} =486 Ом , допустимое относительное отклонение сопротивления от номинального значения для всех резисторов составляет .

Для дальнейшего расчета мощности можно воспользоваться следующей формулой:

P=R*I² (2)

а для расчета тока в цепи воспользуемся законом Ома:

(3)

Определим входное сопротивление:

Ом (4)

Ом (5)