Разработка топологии интегральной микросхемы

Разработку топологии интегральной микросхемы для данного курсового проекта производим с применением САПР AutoCAD и Altium Designer Summer 09. Эскиз топологии интегральной микросхемы для данного курсового проекта представлен на рисунке 6.

Рисунок 6 - Эскиз топологии интегральной микросхемы.7 Расчет теплового режима интегральной микросхемы

Функционирование ИМС связано с выделением тепла в разной степени элементами и компонентами, что может приводить к нежелательным и недопустимым перегревам. На это обстоятельство обращается внимание на всех стадиях проектирования (равномерное распределение тепловыделяющих элементов и компонентов, обеспечение путей выводов тепла и др.). Однако этот анализ теплового режима носит больше качественный характер и, безусловно, требует количественной оценки. В этой связи оцениваются наиболее нагреваемые места платы. К ним относятся резисторы, активные элементы и компоненты. Конденсаторы и индуктивности вносят в нагрев явно меньший вклад. Пленочная коммутация из-за малого сопротивления и высокой теплопроводности наоборот способствует отводу тепла от наиболее нагретых участков.

Считается, что нормальный режим ИМС обеспечивается, если температура самого тяжело нагруженного элемента ИМС (или компонента для ГИМС) не превышает его максимально допустимой рабочей температуры.

Перегрев элемента или компонента ИМС - разность между их собственной температурой и средней температурой поверхности корпуса (обычно обозначается И, °С).

Максимально допустимая температура Tmax доп - максимальная температура элемента или компонента ИМС, при которой обеспечиваются требования к их надежности.

Удельная мощность рассеяния (P0, Вт/°С) - плотность теплового потока от элемента ИМС, кристалла или платы ИМС.

Внутреннее тепловое сопротивление элемента, кристалла или компонента ИМС (Rт. вн, °С/Вт) - тепловое сопротивление самого элемента (кристалла, компонента) и тепловое сопротивление контакта между элементом (компонентом) и платой (кристаллом или корпусом) с учетом теплового сопротивления клеевой прослойки.

Величина теплового сопротивления существенно зависит от характера тепловыделяющего объекта. Если источник тепла сосредоточенный, то тепловой поток от него может быть направленным в сторону подложки в той или иной мере. В основном это зависит от размеров тепловыделяющего элемента. Если его размеры не соизмеримы с толщинами слоев, на которых он располагается (условие - l, b >> h), то тепловой поток можно считать плоскопараллельным. В этом случае тепловое сопротивление Rт определится выражением:

где лп и лк - коэффициенты теплопроводности материалов подложки и клея соответственно, Вт/(м·°С); п и hк - толщины соответственно подложки и клея; и l - размеры места контакта тепловыделяющего элемента с подложкой; общая толщина учитываемого слоя определяется как h = hп + hк .Т=(0,0005/1,5 + 0,0001/0,3)1/0,004=0,25 °С/Вт

Таким образом, ориентировочный расчет теплового режима сводится к определению температуры всех навесных компонентов и резисторов и сравнению ее с их максимально допустимой рабочей температурой.

Нормальный тепловой режим элементов и навесных компонентов обеспечивается при выполнении следующих условий:

Тэ = Tс max + Ик + Иэ ≤ Tmax доп ,

Тнк = Тс max + Qк + Qнк + Qвн ≤ Tmax доп ,

где Тэ - температура элемента, °С;

Тнк - температура навесного активного компонента, °С;

Тс max - максимальная температура окружающей среды, °С, в процессе эксплуатации, заданная ТУ; max доп - максимально допустимая рабочая температура элемента и навесного компонента, заданная ТУ;

Ик -перегрев корпуса ИМС;

Иэ - перегрев элемента ИМС; нк - перегрев навесного активного компонента; вн - перегрев области p-n-перехода навесного активного компонента.

Читайте также

Разработка лабораторного стенда Измерение опасных акустических сигналов
Для человека слух является вторым по информативности после зрения. Поэтому одним из довольно распространенных каналов утечки информации является акустический канал. В акустическом канал ...

Одномодовые оптические волокна
В одномодовых оптических волокнах (SM ОВ) диаметр сердцевины соизмерим с длиной волны, и за счет этого в нем существует только одна основная направляемая мода LP01. Рис. 1. Р ...

Проектирование усилителя напряжения
Прежде чем начать рассчитывать усилитель, выберем некоторые его элементы и условия моделирования. В качестве транзисторов будем использовать нашедшие широкое применение в прак ...