Пленочные конденсаторы. Толстопленочные катушки

Пленочные конденсаторы

Изготовление: одна из обкладок наносится на подолжку, на неё наносится диэлектрическая пленка, сверху ещё одна обкладка. в зависимости от толщины диэлектрика, бывают толсто- и тонкопленочными. Удельная емкость может быть от десятков до тысяч пикофарад на квадратный миллиметр, и соответственно этому при площади конденсатора в 25 мм2 достигаются номинальные емкости от сотен до десятков тыс пикофарад.

Подгонка: Для толстопленочных конденсаторов используют воздушно-абразивную подгонку удалением части верхней обкладки абразивом. Это сложная малопроизводительная операция, при осуществлении которой возможно повреждение диэлектрика и нижней обкладки, что снижает выход годных схем.

Достоинства:

Недостатки: Пленочные катушки делаются в виде плоских спиралей, чаще всего прямоугольной формы. Ширина проводящих полосков и просветов между ними составляет несколько десятков микрометров. Тогда создается удельная индуктивность 10‒ 20 мкГн/мм2. На площади 25 мм2 можно получить индуктивность до 0, 5 мГн. Обычно такие катушки изготавливают с индуктивностью не более нескольких микрогенри. Увеличить индуктивность можно нанесением на катушку ферромагнитной пленки, которая будет выполнять роль сердечника.

Толстопленочные катушки

Изготовление: делаются в виде плоский спиралей, чаще всего прямоугольной формы. Ширина проводящих полос и просветов между ними обычно составляет несколько десятков мкм.

Достоинства: небольшой размер в сравнении с навесными, добротность во время работы на высоких частотах (СВЧ)

Недостатки: низкая добротность на низких частотах, неудобство нанесения вывода

5. Определите величину скин эффекта dс пленочной катушки

индуктивности, если: k1= 0, 38; f = 5 МГц.

dc=0, 38*(3*10^8/5*10^6)=22, 8 (хз какая размерность)

6. Получение кремния полупроводниковой чистоты

Чистый полупроводниковый кремний получается двумя способами. В поликристаллическом виде его получают за счет восстановления SiHCl3 или SiCl4 водородом или цинком. В термическом виде кремний получается разложением SiH4 и SiI4. Монокристаллический способ предполагает бестигельную зонную плавку и «вытягивание» монокристалла из расплавленного кремния.

7. Определите величину скин эффекта dс пленочной катушки

индуктивности, если: k1 = 0, 38; f = 2 МГц.

dc=0, 38*(3*10^8/2*10^6)=150 (формулы см выше)

8. Гибридная ИС, совмещенная ИС. (достоинства и недостатки)

Гибридная ИС

Достоинства: наличие нескольких бескорпусных активных элементов, высокое качество пассивных элементов, более широкий частотный диапазон элементов, малые допуски, температурная стабильность.

Недостатки: необходимость ручных сборочных операций, большие габариты, меньшая надежность. Применяются в мелкосерийном производстве, (а полупроводниковые -в крупносерийном).

Совмещенные ИС

Достоинства: высокие номиналы и высокую стабильность сопротивлений и емкостей, а к недостаткам — более сложную технологию и связанную с этим высокую стоимость. Достоинствами ГИС являются относительная простота и доступность технологии, высокие параметры пассивных и активных элементов и существенно более низкая стоимость по сравнению с полупроводниковыми ИС при мелкосерийном изготовлении.

Недостатки: 1) невысокая надежность; 2) малая степень интеграции.

9. Определите число витков N пленочной катушки индуктивности, если: t

= 1 мм; Dвн = 4 мм; Dнар = 16 мм. (см выше)

10. Полупроводниковая ИС. (достоинства и недостатки).

Изготовление: Для изготовления используют кремниевые монокристаллические пластины диаметром не менее 30 — 60 мм и толщиной 0, 25 — 0, 4 мм. Элементы микросхемы — биполярные и полевые транзисторы, диоды, резисторы и конденсаторы — формируют в полупроводниковой пластине методами селективной диффузии, эпитаксии и др. Межсоединения выполняют напылением узких проводящих дорожек алюминия на окисленную (т. е. изолированную) поверхность кремния, имеющую окна в пленке окисла в тех местах, где должен осуществляться контакт дорожек с кремнием (в области эмиттера, базы, коллектора транзистора и т. д. ). Для соединения элементов микросхемы с ее выводами на проводящих дорожках создаются расширенные участки —контактные площадки. Методом напыления иногда изготавливают также резисторы и конденсаторы.

Достоинства: возможность широкой автоматизации производства и высокая плотность упаковки элементов, что обуславливает низкую стоимость этих. ИС; · высокое качество активных элементов.

Недостатки: относительно низкие параметры пассивных элементов

наличие заметных гальванических и емкостных связей между элементами

сложность и дороговизна технологического оборудования

11. Температурный цикл вжигания пасты. Нарисовать профиль и

объяснить, почему именно такой вид.

Типичный температурный цикл вжигания пасты приведен на рис (график = профиль). Режим первого этапа выбирают таким, чтобы органические связующие разлагались и выгорали раньше, чем полностью расплавится стеклянная фритта. Оптимальной считается скорость возрастания температуры 20 °С/мин. Температура достигает 300-400 °С.

12. Особенности приборов на основе карбида кремния. Достоинства и

недостатки технологии изготовления.

Достоинства:

Устойчивость к радиации
Высокое быстродействие (высокая эффективность преобразования энергии, низкие потери).
Высокая теплопроводность (в три раза больше, чем у кремния).
Высокая допустимая рабочая температура, вплоть до 600 °С.
Высокая критическая напряженность электрического поля пробоя (в 10 раз больше, чем у кремния).
Большая ширина запрещенной зоны, обеспечивающая меньший ток утечки диодов Шоттки.
Выключение SiC-диодов Шоттки не сопровождается процессом рассасывания заряда, а ток обратного восстановления отсутствует. Это существенно уменьшает потери в импульсных преобразователях энергии.
Карбидокремниевые MOSFET имеют сопротивление открытого канала на порядок меньше, чем у кремниевых транзисторов, — единицы мОм·см².

Недостатки: прозрачны (из за этого нельзя использовать фотолитографию), много дефектов структуры кристалла, образующихся в процессе эпитаксии, более сложный процесс легирования

13. Определите шаг спирали t пленочной катушки индуктивности, если:

K=0, 07; L=0, 33 мкГн; Dвн = 4 мм.

= 0, 07*sqrt(4^3/0, 33*10^-6)= 0, 0009 (возможно мм)

14. Преимущества кремния перед германием.

Преимущество кремния перед германием заключается в большей ширине запрещенной зоны. Поэтому кремниевые приборы могут работать при более высоких температурах. Если рабочая температура германиевых приборов не пре-вышает 60 – 80 º С, то кремниевые диоды могут работать вплоть до 200 º С.

15. Определите шаг спирали t пленочной катушки индуктивности, если:

K=0, 07; L=0, 5 мкГн; 𝐷 𝐷 вн = 2 мм. (см выше)

16. Шлифовка и полировка кремния

Нужны для получения нужной гладкости поверхности кремниевой пластины. Шлифуется с двух сторон в несколько этапов, с последующим уменьшением размера абразив (абразив – водные суспензии). Полировка нужна для рабочей стороны. (абразив – смеси на основе масле МВП, или алмазные пасты)

17. Пленочная ИС (Тонкопленочная, толстопленочная). Достоинства и

недостатки.

Преимущества толстопленочной технологии: высокая производительность, технологическая гибкость, простота процесса;

недостатки: более низкая разрешающая способность и точность воспроизведения геометрических размеров по сравнению с тонкопленочной технологией, трудность травления паст и т. д.

достоинства тонкопленочных: высокая температурная стабильность, возможность автоматизации процесса напыления пленок, получение резисторов и конденсаторов с точными параметрами и широким диапазоном их номинальных значений.

Недостатки тонкоплёночной технологии: небольшая мощность рассеивания элементов; сложность технологических операций; большие затраты на организацию производства;

18. Рассчитайте эквивалентный наружный диаметр круглой катушки, при

наличии у вас прямоугольной: A = 3 мм; B = 4 мм.

Dнар=(2/sqrt(pi))*sqrt(A*B)=3, 9 мм

19. Совмещенная ИС. Достоинства и недостатки.

Достоинства: высокие номиналы и высокую стабильность сопротивлений и емкостей

Недостатки: невысокая надежность; малая степень интеграции (количество элементов на схеме), сложная технология и связанная с этим высокая стоимость.

20. Определите величину скин эффекта dс пленочной катушки

индуктивности, если: K1 = 0, 38; f = 5 МГц. (см выше)

21. Определите шаг спирали t пленочной катушки индуктивности, если:

K=0, 07; L=0, 75 мкГн; Dвн = 2 мм. (см выше)

22. Маршрут технологических процессов изготовления толстопленочных

ИМС.

23. Типы корпусов микросхем BGA и LGA. (Описание)

LGA (Land Grid Array) — тип корпусов микросхем с матрицей контактных площадок. Чаще всего используются в компьютерной технике для процессоров. Самf микросхема, имеет просто металлизированные площадки. Для того, чтобы все работало, должно выполняться условие: микропроцессор должен быть плотно прижат к кроватке. Для этого используются разного рода защелки.

BGA ( B all G rid A rray) — матрица из шариков. Здесь выводы заменены припойными шариками. На одной такой микросхеме можно разместить сотни шариков-выводов. Экономия места на плате просто фантастическая. Поэтому микросхемы в корпусе BGA применяют в производстве мобильных телефонов, планшетах, ноутбуках и в других микроэлектронных девайсах.

24. МОП – транзисторы. Особенности.

Очень важно при работе с полевыми транзисторами, особенно с изолированным затвором, помнить, что они “смертельно” боятся статического электричества. Впаивать их в схему можно только предварительно закоротив выводы между собой тонкой проволокой. (гавно а не ответ, надо ещё)

25. Температурный цикл вжигания пасты. Нарисовать профиль и

объяснить, почему именно такой вид. (Вопрос 11)

26. Гибридная ИС. Достоинства и недостатки. (вопрос 8)

27. Типы корпусов микросхем QFP и SOIC. (Описание)

QFP плоский корпус с четырьмя рядами контактов. Представляет собой квадратный корпус с расположенными по краям контактами. В зависимости от материала корпуса выделяют два варианта исполнения: PQFP (Plastic QFP ) - имеет пластиковый корпус; CQFP (Ceramic QFP ) - имеет керамический корпус;

SOIC расшифровывается как интегральная схема с малым внешним контуром. Микросхемы с таким типом корпуса предназначены только для поверхностного монтажа на печатную плату. Корпус такого типа имеет форму прямоугольника с двумя рядами выводов по длинным сторонам.

28. Классификация ИМС по конструктивно-технологическому признаку

По конструктивно-технологическим признакам все ИС можно разделить на три группы: 1 - полупроводниковые и совмещенные ИС (ППИС); 2 - гибридные ИС (ГИС); 3 - пленочные и прочие ИС (к ним также относят вакуумные и керамические ИС)

29. Величина скин эффекта в пленочных катушках индуктивности.

Толщина скин слоя — это толщина слоя поверхности, углубившись на которую сигнал ослабевает в 2. 71 раз (константа е). Говоря проще — это полезная площадь проводника, через которую сигнал проходит без изменений.

30. Рассчитайте эквивалентный наружный диаметр круглой катушки, при

наличии у вас прямоугольной: 𝐴 𝐴 = 5 мм; 𝐵 𝐵 = 6 мм. (см выше)

31. Требования к полупроводниковым подложкам

К подложкам предъявляют ряд требований:

- высокая чистота. Количество примесей не должно превышать норму;

- качество обработки поверхности не ниже 14-го класса;

- отклонение ориентации кристаллической решетки от заданной не более 10' - 20';

- плоскостность рабочей поверхности должна быть не ниже 0, 1-1 мкм.

32. Определите шаг спирали t пленочной катушки индуктивности, если:

K=0, 07; L=0, 5 мкГн; 𝐷 𝐷 вн = 5 мм. (см выше)

33. Полупроводниковая ИС. (достоинства и недостатки) (вопрос 10)

34. Способы охлаждения ИС, примеры, плюсы – минусы

Воздушное охлаждение (вентилторы, теплоотводы)
Плюсы: небольшая стоимость
Минусы: высокое тепловое сопротивление, низкая температура окружающей среды, шум

Охлаждение с помощью тепловых трубок
плюсы: небольшой объём, нет шума
минусы: усложнение конструкции, сложное обслуживание

35. Тепловые процессы в интегральных схемах. хз

36. Толстопленочная ИС. Достоинства и недостатки. (вопрос 17)

37. Определите число витков N пленочной катушки индуктивности, если: 𝑡 𝑡

= 1, 1 мм; 𝐷 𝐷 вн = 5 мм; 𝐷 𝐷 нар = 25 мм. (см выше)

38. Определите величину скин эффекта 𝑑 𝑑 с пленочной катушки

индуктивности, если: 𝐾 𝐾 𝑙 𝑙 = 0, 38; 𝐹 𝐹 = 2 МГц. (см выше)

39. Определите число витков N пленочной катушки индуктивности, если: 𝑡 𝑡

= 1, 1 мм; 𝐷 𝐷 вн = 5 мм; 𝐷 𝐷 нар = 25 мм. (см выше)

40. Определите число витков N пленочной катушки индуктивности, если: 𝑡 𝑡

= 0, 9 мм; 𝐷 𝐷 вн = 2 мм; 𝐷 𝐷 нар = 4 мм. (см выше)

41. Тонкопленочная ИС. Достоинства и недостатки. (вопрос 17)

⇐ Предыдущая 1 2 34