Расчет тонкопленочных резисторов
Лабораторная работа 1
Лабораторная работа 2
Лабораторная работа 3
Лабораторная работа 4
Анализ элементной базы
2 Цель работы: Изучение правил ЕСКД в обозначении электрорадиоэлементов
(ЭРЭ) в конструкторской документации (КД).
3 Теоретические сведения
Элементная база в конструкторских документах, например в перечне элементов и спецификации, описывается по правилам ЕСКД.
Описание резисторов в КД
В описание резисторов входят его тип, рассеиваемая мощность в ваттах, номинальное сопротивление в единицах сопротивления (Ом, кОм, МОм), отклонение от номинального сопротивления, выраженное в процентах, и нормативно-технический документ, по которому изготовлен резистор. Эти характеристики в обозначении отделены
тире.
Например, резистор типа C1 - 4 мощностью 0,125 Вт с номинальным сопротивлением 10 кОм с отклонением от номинального сопротивления 10 процентов, изготовленный по ГОСТ 25350-82, в КД будет обозначен:
C1-4 – 0,125 Вт – 10 кОм ± 10 % ГОСТ 25350-82
Отечественные резисторы имеют следующие градации мощности, которые на электрических схемах обозначают:
2 Вт; 1 Вт; 0,5 Вт; 0,250 Вт; 0,125 Вт.
На профессиональных электрических схемах, имеющих перечень элементов, мощность резисторов не проставляется.
Описание в КД электролитических конденсаторов
Электролитические конденсаторы на электрической схеме обозначены знаком «+», проставляемым возле одной из обкладок. В описание электролитических конденсаторов входят тип, напряжение в вольтах, номинальная емкость в микрофарадах или пикофарадах, отклонение от номинальной емкости, выраженное в процентах и нормативно-технический документ, по которому изготовлен электролитический конденсатор. Эти характеристики в обозначении отделены тире.
Например, конденсатор типа К50-3 с напряжением 16 В, номинальной емкостью
5 мкФ с отклонением от номинальной емкости в 10 процентов, изготовленный по ОЖО.462.012 ТУ, в КД будет обозначен:
К50-3 – 16В – 5мкФ ± 10 % ОЖО.462.012 ТУ.
Описание в КД неэлектролитических конденсаторов
У неэлектролитических конденсаторов в обозначение входят тип, группа ТКЕ (температурный коэффициент емкости), номинальная емкость, выражающаяся в абсолютных единицах, отклонение от номинальной емкости, выраженное в процентах, и нормативно технический документ, по которому изготовлен неэлектролитический
конденсатор. Эти характеристики в обозначении отделены дефисом.
Например, конденсатор типа КМ-4а с группой ТКЕ М1500, номинальной емкостью 0,5 мкФ с отклонением от номинальной емкости10 процентов, изготовленный по ОЖО.460.043, ТУ, в КД будет обозначен:
КМ-4а – М1500 – 0,5мкФ ± 10 % ОЖО.462.012 ТУ.
Наиболее применимы для резисторов и конденсаторов отклонения от номинальных размеров 5 и 10 процентов.
Описание в КД диодов
Описание в КД диодов состоит из типа и нормативно - технического документа, по которому изготовлен диод.
Например, диод типа КД 514А, изготовленный по ТТЗ.362.124.ТУ, в КД будет обозначен:
КД 514А ТТЗ.362.124.ТУ.
Описание в КД транзисторов
У транзисторов в обозначение входят тип и нормативно - технический документ, по которому изготовлен транзистор.
Например, транзистор типа КТ 363А, изготовленный по ЩТО.336.014.ТУ, в КД будет обозначен:
КТ 363А ЩТО.336.014.ТУ.
Описание в КД микросхем
У микросхем в обозначение входят серия, тип корпуса и нормативно-технический документ, по которому изготовлена микросхема.
Например, микросхема серии К140УД в корпусе 201.14-1 (это корпус прямоугольный пластмассовый с 14 выводами), изготовленная по ГОСТ 17467-79, в КД будет обозначена:
К140УД4 в корпусе 201.14-1 ГОСТ 17467-79.
Отечественные микросхемы по ГОСТ 17467–79 имеют 5 типов корпусов: 4 типа прямоугольные и 1 тип круглый. Корпуса, начинающиеся с цифр 1, 2, 4, 5, имеют прямоугольный контур; корпус, начинающийся с цифры 3 –круглый.
4 Порядок выполнения работы
4.1 Выписать электрорадиоэлементы (ЭРЭ), не устанавливаемые на печатной плате.
4.2 Выписать ЭРЭ, которые будут установлены на печатной плате, следующими группами:
– резисторы;
– конденсаторы электролитические;
– конденсаторы неэлектролитические;
– диоды;
– транзисторы;
– микросхемы.
4.3 Определить номинальные параметры всех характеристик элементов.
4.4 Обозначить все ЭРЭ, устанавливаемые на печатной плате, согласно правилам ЕСКД.
4.5 Определить для ЭРЭ нормативно-технический документ по приложению 1.
5 Содержание отчета
5.1 Название работы
5.2 Цель работы.
5.3 Выполненные пункты 4.1 – 4.5.
5.4 Выводы по проделанной работе.
6 Контрольные вопросы
6.1 Какую часть фарады составляют микрофарада и пикофарада?
6.2 Почему приставки «микро» и «пико» пишутся прописными буквами?
6.3 Почему единицы измерения емкости в фарадах, сопротивления в омах, напряжения в вольтах начинаются с заглавных букв?
6.4 Какие приставки к единицам измерения параметров электрорадиоэлементов начинаются с заглавных букв? Привести примеры.
6.5 Привести пример обозначения круглого корпуса микросхемы.
6.6 Как распознать электролитический конденсатор на электрической принципиальной схеме?
6.7 Как для простоты на любительских электрических схемах обозначается мощность резисторов?
Лабораторная работа 5
Лабораторная работа 6
Лабораторная работа 7
Лабораторная работа 8
Лабораторная работа 9
Лабораторная работа 10
Лабораторная работа 11
Лабораторная работа 12
Лабораторная работа 13
Основные правила ЕСКД выполнения чертежа печатной платы
2 Цель работы: Оформить чертеж печатной платы (ПП) в соответствии с требованиями ЕСКД.
3 Теоретические сведения
Оформление чертежа печатной платы (деталь)
Чертеж печатной платы является основным конструкторским документом. Он содержит графическую и текстовую части.
Текстовая часть в виде технических требований к чертежу располагается над рамкой (основной надписью).
Графическая часть состоит из двух видов:
- главного, на котором изображены контур платы, трасса (рисунок) проводников и отверстия;
- вида сверху или сбоку, на котором указывается толщина материала платы и способ обработки фронтальных поверхностей.
Чертеж на печатные платы выполнять в соответствии с требованиями ГОСТ 2.417-78 «ЕСКД. Правила выполнения чертежей, печатных плат» в масштабе 2:1; 4:1.
При оформлении главного вида чертежа печатной платы необходимо руководствоваться следующими основными рекомендациями:
1. На чертеже печатной платы в соответствии с требованиями ГОСТ 2.307-63 «ЕСКД. Нанесение размеров и предельных отклонений» необходимо указывать размеры одним из следующих способов:
– нанесением размерных и выносных линий с указанием размерных чисел;
– с помощью координатной сетки в прямоугольной системе координат;
– комбинированным способом, используя размерные и выносные линии и координатную сетку в прямоугольной системе координат.
При выполнении чертежей печатных плат лучше всего использовать комбинированный способ нанесения размеров.
2. Нумеровать линии сетки, нанося шаги координатной сетки. Шаг нумерации определять конструктивно с учетом насыщенности и масштаба изображения платы. Можно шаги нумеровать через два или пять.
3. Координатную сетку на главном виде чертежа ПП наноситьсплошными тонкими линиями. Допускается выделять на чертеже отдельные линии координатной сетки, чередующиеся через определенные интервалы, либо их не наносить. При этом на чертеже следует применять указания типа «Линии координатной сетки нанесены через
одну».
4. Принимать за нуль начало отсчета координатной сетки в прямоугольной системе координат на главном виде печатной платы:
– центр крайнего левого нижнего отверстия, находящегося на поле платы;
– левый нижний угол печатной платы.
5. Размерные линии на сборочных чертежах располагают на расстоянии не менее 10 мм от линии наружного контура ФУ.
6. Выносные линии должны выходить за концы стрелок размерной линии на 1–5 мм.
7. Указывать предельные отклонения для всех размеров, нанесенных на чертеже печатной платы.
8. Допуски на линейные размеры установить согласно СТ СЭВ 145-75, СТ СЭВ 144-78 для сопрягаемых размеров по12 квалитету, а для свободных – по 14 квалитету. Для поверхностей типа «вала» квалитет обозначается буквой h, а для поверхностей типа «отверстия» –буквой H. После буквы проставляют номер квалитета. Во всех других
случаях желательно проставить не квалитет, а отклонение от размера.
Для этого нужно воспользоваться приложением 40.
9. Печатные проводники на чертеже изображать одной линией, являющейся осью симметрии проводника (в технических требованиях указывать численное значение ширины проводника). Ширина линии должна быть больше в 2–3 раза ширины линии контура платы. Печатные проводники шириной более 2,5 мм изображают двумя линиями
со штриховкой под углом 45°. При этом, если они совпадают с линиями координатной сетки, численные значения ширины на чертеже не указывают.
10. Печатные проводники изображать в виде отрезков линий, проведённых параллельно линиям координатной сетки или по ним, при необходимости угол наклона проводника выполнять кратным 15°.
11. Те участки на печатной плате, которые нельзя занимать проводниками и контактными площадками, на чертеже выделить штрихпунктирной линией.
12. Допускаются элементы печатного рисунка изображать условно, а их размеры и конфигурацию оговаривать в технических требованиях чертежа, например, монтажные отверстия, близкие по диаметру, выполнять в виде окружности одного размера с обязательным показом условного обозначения диаметра отверстия. Пример условного обозначения представлен в лабораторной работе 9 (табл. 3.4).
13. Изображать в виде одной окружности круглые отверстия, имеющие зенковку, и круглые контактные площадки с круглыми отверстиями (в том числе и с зенковкой). Их формы и размеры оговаривать на поле чертежа в технических требованиях.
14. Выделять отдельные элементы рисунка печатной платы (проводники, экраны, изоляционные участки и т. п.) на чертеже штриховкой, зачернением, растиранием и т. п.
15. На чертеже показывать форму вырезов в широких проводниках и экранах с помощью выносного элемента на поле чертежа. Размеры вырезов и расстояния между ними обязательно указывать.
16. Значение диаметров отверстий, их условные обозначения, значения диаметров зенковки, наличие металлизации и количество отверстий сводить в таблицу. Пример ее заполнения приведен в таблице 3.1. Отдельные графы этой таблицы допускается не заполнять, если отверстия выполняются без зенковки или без металлизации.
Таблица 3.1 – Пример заполнения таблицы
17. Обозначать шероховатость поверхности на чертежах печатных плат в соответствии с ГОСТ 2.309–73 «ЕСКД. Обозначения шероховатости поверхностей» и ГОСТ 2.789–73 «Параметры и характеристики шероховатости».
Согласно ГОСТ 2.309–73 для обозначения шероховатости поверхности печатной платы применяют знаки, приведённые на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1.- Изображение знаков, обозначающих шероховатость поверхностей.
Знак используется в тех случаях, когда метод (вид) обработки данной поверхности печатной платы не устанавливают (допустим, печатную плату получают вырубкой на штампе, прессованием и т. д.).
Знак применяется в тех случаях, когда поверхность платы образована удалением слоя материала, например, точением, сверлением, фрезерованием, полированием и т. п.
Знак обозначает, что поверхность образована без удаления слоя материала, например, прокатом, волочением, объёмной штамповкой и т.п. Этим же знаком указывают поверхности, не обрабатываемые по данному чертежу печатной платы.
Высота h знака должна быть приблизительно равна применяемой на чертеже печатной платы высоте цифр размерных чисел.
Высота H знака равна (1,5-3) h. Толщина линий знаков приблизительно равна половине толщины сплошной основной линии, применяемой на чертеже печатной платы.
18. Располагать знак шероховатости печатной платы на линии контура платы или выносных линиях (по возможности ближе к размерной линии).
19. Для обозначения одинаковой шероховатости всех обрабатываемых поверхностей печатной платы в правом верхнем углу чертежа помещают знак одинаковой шероховатости ( ). Это означает, что все обрабатываемые поверхности печатной платы, на которых нет указания шероховатости или знака , имеют шероховатость, рас
положенную перед обозначением ( ). Размеры знака , взятого в скобках, изображают одинаковыми с размерами знаков шероховатости, нанесённых на чертеже печатной платы.
Размеры и толщина линий знака в обозначении шероховатости, вынесенном в правый верхний угол чертежа, должны быть приблизительно в 1,5 раза больше, чем в обозначениях, нанесённых на изображение печатной платы.
Параметры шероховатости (один или несколько) выбираются из приведенной номенклатуры:
Ra – среднее арифметическое отклонение профиля, мкм;
Rz – высота неровностей профиля по десяти точкам, мкм;
Rmax – наибольшая высота профиля;
Sm – средний шаг неровностей;
S – средний шаг местных выступов профиля;
tp – относительная опорная длина профиля, где р – значения уровня сечения профиля.
Параметр Ra является предпочтительным.
Числовые значения всех параметров приведены в ГОСТ 2.789–73.
20. Шероховатость проставлять для всех поверхностей: торцов, отверстий, самих плат. Состояние поверхности со знаком должно удовлетворять требованиям, установленным соответствующим стандартом, или техническим условиям, причём на этот документ даётся ссылка в виде указания материала печатной платы в графе 3 основной надписи чертежа.
21. Требования к маркировке печатных плат следующие:
– на свободном месте печатной платы указывают обозначение изделия;
– изображают на плате знак, являющийся ключом платы, при этом ключом может быть расположение обозначения платы в определённом месте, срезанный угол и т.п.;
– маркируют краской, устойчивой к воздействию спирто-бензиновой смеси или других растворителей (например, краской МКЭ чёрной или МКЭ белой по ОСТ 4.ГО.028.001); маркировку, выполненную краской, можно располагать на печатных проводниках;
– при маркировке способом, которым выполняется проводящий рисунок, допускается применять упрощённый шрифт; при этом в технических требованиях чертежа способ маркировки не указывают;
– обеспечивают наглядность маркировки в ФУ;
– на ДПП наносят знаки, указывающие сторону установки навесных элементов.
22. В технических требованиях чертежа печатной платы, помимо особых требований, вносимых разработчиком, необходимо указать следующие пункты.
- «Плату изготовить методом ….» (указать метод); это требование ставят первым в технических требованиях к чертежу, остальные группируют и записывают в последовательности, соответствующей указанной в ГОСТ 2.316–68 (например, как приведено ниже) или ОСТ 4.010.022–85. Метод изготовления платы выбрать согласно ла
бораторной работе 9.
- «Плата должна соответствовать ГОСТ 23752–79 (в этом стандарте устанавливаются общие технические требования, предъявляемые к печатным платам), группа жёсткости…»
Группу жесткости выбрать согласно лабораторной работе 6 (табл. 6.2).
- «Шаг координатной сетки …» (указать шаг координатной сетки в мм). Шаг выбрать согласно лабораторной работе 7.
- «Конфигурацию проводников выдержать по координатной сетке с отклонением от чертежа ± …» (указать величину отклонения: 1,5; 1,0; 0,5 мм).
- «Места, обведённые штрихпунктирной линией, проводниками не занимать» (этот пункт включать, если такие места обозначены на чертеже).
- «Параметры проводящего рисунка согласно табл.» В этом пункте записывают требования к параметрам элементов печатной платы в виде таблицы 3.2.
Таблица 3.2 Пример заполнения таблицы
Допускается параметры элементов записывать и без таблицы.
Данные по размерам печатного монтажа определить согласно выбранному классу точности ПП в лабораторной работе 8 (табл. 6.1).
- «Предельные отклонения расстояний между центрами отверстий, кроме оговоренных особо, в узких местах ± … мм, в свободных местах ± … мм» (указать величину). Предельные отклонения оценить по приложению 40.
- «Поверхности печатных проводников, контактных площадок, металлизированных отверстий покрыть сплавом Розе чистым МРТУ6-09-6708-70». В этом пункте перечислить те элементы рисунка печатной платы, которые требуют покрытия.
- «Маркировать краской МКЭ чёрной (МКЭ белой или какой либо другой) по ОСТ 4.ГО.028.001 … Шрифт … по Н0.010.007» (указать размер шрифта, выбранный по указанной нормали, например, 2,5; 3,0; 5,0 и т. п.). Сведения по маркировке приведены в лабораторной работе 7.
- «Размеры монтажных отверстий согласно табл.» (см. табл. 3.4 лабораторной работы 8 и табл. 3.1).
- «Форма контактных площадок произвольная. Допускается в узких местах занижение контактных площадок до … мм» (указать величину). «Остальные технические требования по ОСТ 4.ГО.070.014».
23. Указать единицы измерения для размеров и предельных отклонений, приводимых в технических требованиях и пояснительных надписях на поле чертежа печатной платы (требование ГОСТ 2.307–68).
24. Пункты технических требований нумеровать от единицы по мере возрастания (например, 1, 2, 3 и т. д.) и помещать под основной надписью (рамкой) чертежа. Каждый пункт технических требований записывать с новой строки.
25. Заголовок «Технические требования» на поле чертежа не приводить.
26. Нумеровать таблицы, помещённые на чертеже печатной платы, в пределах чертежа при наличии ссылок на них в технических требованиях. Над таблицей справа ставят слово «Таблица» с порядковым номером (без знака №). Если на чертеже только одна таблица, то
её не нумеруют и слово «Таблица» не пишут.
27. Чертёж детали платы в основной надписи должен иметь на именование «Плата» и обозначение АВСD 75ХХХХХ.XXX (см. лабораторную работу 5).
Пример оформления чертежа печатной платы приведен в приложении 41.
Если печатный узел рассчитан на автоматическую установку элементов, то к конструкции печатных плат и их чертежам предъявляется ряд дополнительных требований ОСТ 4.070.010, ОСТ 4.091.124.
4 Порядок выполнения работы
4.1 Познакомиться с правилами выполнения чертежа печатной платы.
4.2 Оформить чертеж печатной платы с помощью компьютерной программы.
5 Содержание отчета
5.1Предоставить чертеж печатной платы, выполненный в соответствии с правилами ЕСКД.
6 Контрольные вопросы и задания
6.1 Что такое ЕСКД?
6.2 В каком масштабе выполняют чертежи печатных плат?
6.3 В каком месте на чертеже печатных плат располагают текстовую часть?
6.4 Как наносится и обозначается координатная сетка на чертеже печатной платы?
6.5 Как указывают предельные отклонения размеров на чертежах печатных плат?
6.6 Как проставляют габаритные и установочные размеры на чертежах печатных плат?
6.7 Как изображают печатные проводники на чертеже печатной платы?
6.8 Каким образом изобразить отверстия различного диаметра на чертеже печатной платы?
6.9 Как проставить значение шероховатости всех поверхностей на чертеже печатной платы?
Лабораторная работа 14
Лабораторная работа 15
Практическая работа 16
Оценка технологичности конструкции по комплексному показателю технологичности
2 Цель работы: приобрести навыки в расчете комплексного показателя технологичности конструкции, оценки изделия на технологичность.
3 Краткие теоретические сведения
Количественная оценка технологичности конструкции изделия выражается показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требований к технологичности конструкции.
Количественная оценка технологичности конструкции изделия должны проводиться на стадиях разработки технической документации применительно к изготовлению опытной партии, установочной серии и серийного (массового) производства.
Изделия, изготавливаемые в единичном экземпляре или ограниченном количестве количественной оценке на технологичность конструкции, как правило, не подлежат.
Методика количественной оценки технологичности конструкции.
Суть количественной оценки технологичности конструкции согласно ГОСТа 14204 – 73 и ОСТ 4.ГО.091.219 заключается в определении комплексного показателя технологичности и сравнения его величины с величиной нормативного показателя технологичности Кн.
Это отношение должно удовлетворять условию:
Значения нормативных показателей технологичности конструкции (Кн) приведены в таблице 3.1 при этом изделие РЭА условно разбиваются по конструктивно-технологическим особенностям на 4 класса:
- радиотехнические (вторичные источники питания, передатчики и т.п.);
- электронные изделия (логические аналоговые блоки, блоки оперативной памяти, индикаторные, генераторы сигналов, приемо-усилительные блоки и пр.);
- электромеханические изделия (механизмы, приводы, отсчетные устройства, кодовые преобразователи);
- коммутационно-распределительные изделия (коммутаторы, распределительные коробки и пр.).
Приложение Г
Лабораторная работа 1
Расчет тонкопленочных резисторов
2. Цель работы: Приобрести навыки в расчете тонкопленочных резисторов.
3. Краткие теоретические сведения.
Пленочные элементы гибридных интегральных схем.
Пленочные элементы, такие как резисторы, конденсаторы, индуктивности, проводники и другие, находят широкое применение в конструкциях различных интегральных схем и микросборок.
Пленочные резисторы
Конструкция пленочных резисторов должна учитывать особенности топологической структуры функционального пленочного узла (размеры подложки, количество и расположение выводов и т.д.), величину номинала, характеристики используемых материалов, технологию производства, требуемую и возможную точность воспроизведения номинала, условия эксплуатации микросхем.
На рисунке 3.1 представлена конструкция тонкопленочного резистора.
Рисунок 3.1 - Конструкция пленочного резистора.
Введем конструктивные размеры резисторов: l – длина, b –ширина, d – толщина,
δ – величина перекрытия пленочных слоев, которая, в свою очередь, зависит от технологии изготовления (в работе примем δ=0,2 мм).
Тогда сопротивление резистора равно:
где ρ – удельное объемное электрическое сопротивление материала резистора, размерность которого [Ом · см].
Так как материал одновременно напыляемых резисторов и время напыления одинаковы (толщина пленки), для упрощения расчетов обозначим
и назовем этот параметр удельным поверхностным сопротивлением.Введем понятие коэффициента формы пленочного резистора kф:
Тогда, с учетом введенных обозначений, формулу сопротивления пленочного резистора запишем в виде:
R = ρ□ · kф.
Отсюда следует
Если резистор квадратной формы, то kф = l и R = ρ□.
Таким образом, получается, что размерность ρ□ есть [Ом] или [Ом/□, читается «Ом на квадрат»]. Последнее выражение размерности показывает, что ρ□ численно равно сопротивлению резистора квадратной формы и не зависит от размера квадрата.
Основными электрическими параметрами пленочного резистора являются: R, ρ□, kф, ∆R.
Важными параметрами являются также:
максимальная удельная мощность рассеяния W0 – это максимальная мощность, которую может рассеять резистор размером 1×1см2, не разрушаясь;
W – это максимальная мощность, которую может рассеять резистор, оставаясь в пределах ∆R.
Электрические характеристики и величины номинала зависят от конструкции резистора, материала подложки, резистивной пленки и контактных площадок, а также в сильной степени от технологии изготовления.
Наиболее распространенным является метод термического испарения в вакууме, основное достоинство которого заключается в высокой скорости получения
пленки.
При получении тонких пленок тугоплавких металлов, сплавов и окислов используются такие способы как катодное ионно-плазменное распыление, осаждение из газовой и паровой фазы.
Широкий диапазон изменения номиналов резисторов, используемых в пленочных микросхемах, вызывает необходимость применять материалы резистивных пленок с различными удельными поверхностными сопротивлениями, которые могут обеспечить хорошую адгезию кподложке, ТКЛР, близкий к ТКЛР подложки, относительно низкую температуру испарения, высокую температурную и временную температуру испарения, высокую температурную и временную стабильность пленочных резисторов, постоянство химического состава (стехиометрию), отсутствие взаимодействия резистивной пленки с подложкой и пленками других материалов (табл. 3.1 «Основныепараметры материалов тонкопленочных резисторов»).
Таблица 3.1. Основные параметры материалов тонкопленочных резисторов.
Каждый резистор кроме резистивной пленки содержит контактные площадки.
Конструкция и техпроцесс изготовленияконтактных площадок должны обеспечивать:
1. минимальное переходное сопротивление между резистивными
пленками и контактами;
2. хорошую адгезию контактной площадки к подложке;
3. равномерное распределение линий тока в контактном переходе;
4. отсутствие выпрямляющего контакта между материалами резистивной пленки и контактной площадкой;
5. химическую инертность материалов друг к другу;
6. хорошие условия для присоединения навесных проводников к тонкой пленке контактной площадки.
Перечисленным требованиям лучше всего удовлетворяют многослойные контактные площадки. В качестве первого слоя, называемого подслоем, способного образовывать прочное сцепление с подложкой и последующими слоями, используются очень тонкие (100 – 200 Ǻ) металлические пленки, чаще всего пленки хрома, нихрома, марганца.
Основной слой контактной площадки напыляется из материала с высокой проводимостью (алюминий, медь, золото) на подслой и имеет толщину в несколько тысяч Ангстрем.
Таблица 3.2. Характеристики пленочных контактных площадок и проводников
Выбор подслоя и слоя зависит от используемого материала резистивной пленки (табл. 3.2. «Характеристики пленочных контактных площадок и проводников»).
Расчет тонкопленочных резисторов.
Рекомендуется следующая последовательность проведения расчета.
1. Определяется оптимальное удельное поверхностное сопротивление
2. Выбирается материал резистивной пленки (см. табл. 3.1) с удельным электрическим сопротивлением ρ□, ближайшим к вычисленному ρ□опт. При этом необходимо, чтобы удельная мощность рассеяния W0была велика.
3. Определяется коэффициент формы kфiкаждого резистора
kфi = Ri / ρ□,
где Ri - номинал i-гo резистора.
Если 1 <kфi< 10, то резистор рекомендуется выполнять прямоугольной формы, длина l которого больше ширины b.
При 0,1 ≤ kфi<l – аналогично.l < b;
Если 10 ≤ kф ≤ 50, то резистору придают форму меандра.
Наиболее распространенные конструкции пленочных резисторов схематично показаны на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 – Конфигурации наиболее распространенных пленочных резисторов:
а – прямоугольной формы; б- в виде нескольких полосок, в- меандр.
4. Определяется ширина резисторов, имеющих kф< 10.
Расчетное значение ширины каждого резистора b принимается равным bточн,
здесь bточн определяется заданной точностью изготовления
Рассчитаем ширину полосы резистора, обеспечивающую необходимую мощность рассеивания:
где bW – значение ширины, обеспечивающее необходимую мощность рассеяния,
W0– удельная мощность рассеяния пленки,
W – мощность, рассеиваемая на резисторе.
Значение bW округляется в большую сторонукратно шагу координатой сетки Н. Рекомендуется выбирать Н = 0,1 мм.
Если рассчитанное значение ширины каждого резистора bw окажется больше принятого значения bточн., то необходимо принять значение ширины полоски резистора bwи дальнейший расчет производить с этим значением.
5. Определяется длина резисторов, имеющих kф< 10.
Расчетное значение lрасч для каждого резистора
За длину резистора принимают ближайшеек lрасчзначение, кратное шагу координатной сетки Н, но не менее 0,5 мм.
В этом случае, принимают lрасч = 0,5 мм и пересчитывают значение b.
6. Рассчитываются геометрические размеры резисторов с kф ≥ 10.
Исходя из ширины определяется длина резистора:
Длина резистора представляет собой длину средней линии резистивной полоски.
Рисунок 3.3 – Форма резистора типа «меандр».
Рассчитываются площади каждого резистора по формуле:
4. Порядок выполнения работы
4.1 Изучить принципиальную схему устройства заданного варианта.
4.2 Произвести расчет параметров резисторов заданной схемы устройства.
4.3 Привести данные расчета параметров резисторов в таблице 4.1.
Таблица 4.1.
| Поз. Обознач. | Номинал | Наименование материала | Удельное сопротивление ρ (Ом/кв) | Диапазон сопротивления (Ом) | Удельная мощность рассеивания W0 (Вт/см2 | Форма резистора | Площадь (мм2) |
| R1 |
5. Содержание отчета
5.1 Наименование работы.
5.2 Цель работы.
5.3 Таблица 4.1 с расчетными данными.
5.4 Выводы по проделанной работе.
5.5 Начертить в масштабе рассчитанные резисторы.
6. Контрольные вопросы
6.1 Приведите достоинства и недостатки метода термовакуумного испарения.
6.2 Что понимается под термином «удельная мощность рассеивания
пленочного резистора»?
6.3 Что понимается под термином «удельное поверхностное сопротивление пленочного резистора»?
6.4 Что понимается под термином «мощность рассеивания пленочного резистора»?
6.5 Что и как изменится, если длину и ширину пленочного резистора
увеличить в два раза?
6.6 Почему рассеиваемая мощность пленочного резистора зависит от
его ширины?
6.7 Что является источником неточности пленочного резистора?
Лабораторная работа 2