【正文】 器的微調(diào)是通過減小電容器電極的有效面積，即一般減小上電極的面積來實現(xiàn)，所以要求電容器的容量要比標稱值大。它是由一個主電容器和五個小的指形電容器組成。利用切斷個別指形上電極的方法可以把容量調(diào)整到 %。在這些設計中，除了考慮到工藝、材料、圖形的選擇以外，還與整個電路的布局設計密切相關(guān)。(c)導電帶與其它的元件的邊緣重部分一般大于 。焊接區(qū)面積大，其焊接強度自然也大。若用微焊接技術(shù)，如超聲波焊，焊區(qū)邊長可減小至 交叉區(qū)的設計設計導電帶時盡量避免交叉，在無法避免時，可在交叉處淀積一層絕緣層把它們彼此隔開，但這會產(chǎn)生附加的寄生電容和交叉處的“ 臺階” 效應（容易使導電帶失效）等問題。(b)絕緣層電阻盡量大，要大于 Ω，耐壓大于 。為了減少交叉區(qū)的附加電容，介質(zhì)膜應適當厚一些，并選用 ξ 小的材料，用較窄的導電帶交叉以減小容量，但太窄又會使導電帶的電阻增加。在布線復雜時，避免交叉的有效辦法是多層布線技術(shù)。 基 片 材 料 概 述按材料的晶體狀態(tài)可將基片分為四種類型：單晶基片、多晶基片、無定形玻璃基片和介于晶體與無定形二者之間的玻璃陶瓷基片。其次是多晶 Al2O BeO 陶瓷基片，其中上釉的 Al2O3是薄膜電路廣泛應用的材料之一。總性能介于玻璃和陶瓷之間的一種基片叫做玻璃陶瓷又叫微晶玻璃 。在混合集成電路中，薄厚膜元件都是直接制作在基片上，這樣，基片本身的性質(zhì)對混合集成電路的性能，特別是可靠性和生產(chǎn)中的可重復性關(guān)系非常密切。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，基片的材料也越來越廣泛，除了玻璃、陶瓷、半導體之外，還有復合基片、有機材料基片、多層基片及各種印刷版基片。 基片的要求 一般來說，混合集成電路使用的基片要求具備如下的性能：(a)良好的表面光潔度。厚膜基片對光潔度也有一定的要求，因為過于光潔的基片會使厚膜元件對基片的附著力降低，而過于粗糙又要增加電阻噪聲(b)化學穩(wěn)定性好?；旧淼幕瘜W組份要有長期穩(wěn)定性。(c)機械強度高，以保證基片在復雜的制造過程中和在惡劣的機械振動環(huán)境中不致?lián)p壞。若相差過大，將使基片與膜層之間產(chǎn)生應力，對膜層產(chǎn)生破壞作用。(f)成本低。除此以外，還有無氣孔、無吸水性、劃片分隔性能好、外框尺寸公差小等要求。 薄膜材料在薄膜電路中主要有四種薄膜：導體、電阻、介質(zhì)和絕緣薄膜。電阻薄膜形成各種微型電阻。絕緣薄膜用作交叉導體的絕緣和薄膜電路的保護層。 薄膜導體材料薄膜導體的作用：連接電阻器端頭；薄膜電容器的上、下電極；膜式元件之間的互連和外帖元器件的連接；制作高頻電感器、微帶線和制作接地線。cm。（3）能承受較大電流密度，而不出現(xiàn)明顯的點遷移。（5）可以電鍍加厚，能經(jīng)受高溫處理。薄膜導體材料除了經(jīng)濟性能外，主要是導電率大，附著牢靠，可焊性好和穩(wěn)定性高。常用的是二至四層結(jié)構(gòu),如鉻 金(CrAu)、鎳鉻 金(Ni CrAu)、鈦鉑 金(TiPtAu) 、鈦鈀金(TiPdAu) 、鈦銅 金(TiCuAu)、鉻銅鉻金(CrCuCrAu)等。但對于一些難熔金屬，塊電阻率較高，可達 10μΩ鉭膜是目前混合電路中應用最為廣泛的材料。最常用的是鉻硅系和鉭基系。屬于鉭基系的有鉭(Ta)、氮化鉭 (Ta2N)、鉭 鋁氮(Ta－Al－N) 、 鉭硅(TaSi)、鉭 氧氮(TaON)、鉭 硅 氧(TaSiO)等。(3) 金屬陶瓷材料所謂金屬陶瓷材料是一種由金屬和氧化物兩種成分組成的一種電阻膜，目前最常用的是鉻 一氧化硅。即氧化硅(SiO) 、二氧化硅(SiO 2)、氧化鉭(Ta2O5)和它們的雙層復合結(jié)構(gòu)：Ta 2O5SiO 和 Ta2O5SiO2。用一氧化硅做介質(zhì)的電容器，由于制作工藝簡單，其性能基本能滿足一般場合的需要，所以成為國內(nèi)外制作電容器的首選材料。3．3 薄膜工藝薄膜則是利用半導體采用已久的物理氣相沉積技 術(shù)(PVD)，包括濺鍍(Sputter Deposition)、蒸鍍 (Evaporation)等制程和化學氣相沉積技術(shù)(CVD) 來生成薄膜?？蛇x用的基板可涵蓋硅芯片、氧化鋁陶瓷基板、玻璃基板， 甚至CB 等基板上，都可制作薄膜被動組件，這種特性也使得薄膜型的集成被動組件可應用的范圍相當廣泛。要綜合各種因數(shù)加以權(quán)衡，需要反復修改和比較，才能最后確定一種比較合理的平面圖和具體的細節(jié)尺寸。推薦尺寸代表目前大量生產(chǎn)中的工藝水平，這樣的尺寸可以保證產(chǎn)品能夠進行高成平率的生產(chǎn)。薄膜混合集成電路（雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）的尺寸限制如表（41）：表(41)：薄膜工藝尺寸限制及受制因素 單位：mm序號 內(nèi) 容 薄膜電路（蒸發(fā)） 限制最小尺寸的主要因數(shù)1 互連導體線寬和間寬 圖形分辨率、導體寄生串聯(lián)電阻、寄生分布電容2 互連導體離基片邊緣 避免封裝損傷與短路、圖形對準精確 3 外引出線焊接區(qū)邊長 焊接區(qū)與基片的附著強度、引出線鍵合強度 4 外引出線焊接區(qū)間距 焊接工藝操作、寄生分布電容、避免短路 5 焊接區(qū)離基片邊緣 避免封裝損傷與短路、圖形對準精確 6 片狀外貼件焊接區(qū)間距元件長度的最小值減1 元件尺寸、圖形對準精確、避免倒焊元件局部焊接短路 7 半導體芯片焊接區(qū)邊長芯片邊長最大值加芯片尺寸、芯片鍵合強度8 帶引線外貼件焊接區(qū)邊長引線直徑（～3）元件鍵合強度 9 電阻器線寬和間寬 ～ 圖形分辨率 10 電阻膜與引出端重疊 圖形對準精確、寄生串聯(lián)電阻 11 引出端對電阻膜外側(cè)留邊 圖形對準精確 12 電阻器離基片邊緣 圖形對準精確、避免封裝短路、電阻器散熱 13 電阻器間距離 圖形分辨率、電阻微調(diào)工藝 14 電容器電解質(zhì)留邊 圖形對準精確、避免電極短路 15 電容器電極與引出端重疊 圖形對準精確、圖形分辨率、鍵合強度 電路平面圖的粗略布局電路平面圖形粗略布局的目的，是為了給電路的最差條件分析﹑安裝和評價電路模擬實驗板和電路設計定型提供結(jié)構(gòu)依據(jù)。先將輸入﹑輸出及其它各種外引出線表清楚，再將模式元件及互連導體﹑外貼元件和絲狀連線用不同的顏色筆畫出。大面積元件應分布得較為松散，小面積的較密集，它們各自占據(jù)與其平面圖形相對應的位置。最后，驗證所取的方案能否滿足電路功能﹑尺寸﹑體積和重量方面的要求。為了區(qū)別，外引出線的焊區(qū)用數(shù)字表示，內(nèi)部外貼元件器件的絲狀焊區(qū)用字母表示。(c)初步安排膜式元件和焊接區(qū)的平面布局，應該盡量避免膜導體的交叉，在交叉不能避免時，可設計膜交叉區(qū)或絲狀連接。實際上，不能簡單地認為膜式電阻器是純電阻元件。在這里，我們只作定性的介紹，以便在實際設計時注意到它們的影響，并使寄生效應降低到最小。膜電阻的串聯(lián)電感通?？梢赃@樣考慮：圖 42 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可實現(xiàn)薄膜化的電路部分(a)彎曲形電阻器比直線形串聯(lián)電感??；(b)減少電阻膜的長度可以減少串聯(lián)電感；(c)增加間隙和線寬比，同時保持長度不變，則串聯(lián)電感增加；(d)縮小電阻圖形，可減小串聯(lián)電感。串聯(lián)電阻主要是導電帶的電阻和導電帶與電阻膜層之間的接觸電阻。接觸電阻是由于電阻膜層和導體膜層之間的氧化，污染或引入雜質(zhì)等所引起的，在嚴格工藝條件下，接觸電阻可控制在毫歐姆級范圍內(nèi)。但是，對于 10Ω 以下精密電阻，串聯(lián)電阻就比較明顯地影響電阻體的特性，因為它占總電阻的相當大的一部分，而且對電阻溫度系數(shù)，電壓系數(shù)，噪聲和穩(wěn)定性都有較大的影響。(3)分布電容：薄膜電阻的分布電容與電阻的幾何圖形和基片材料有關(guān)。由于基片的介電常數(shù)遠大于空氣，所以分布電容主要來自基片。在設計中，可以從以下幾點考慮減?。?a)基片的介電系數(shù)?。?b)加大電阻帶之間的間距，減小電阻帶的寬度。(4)分流電阻：分流電阻包括流經(jīng)基片表面和內(nèi)部的兩部分電流所對應的電阻。分流電阻對高祖特別是 108Ω 以上的高阻電阻器影響是十分嚴重的，因此，在設計時要注意以下幾點：(a)努力提高基片的清潔狀態(tài)以增大表面電阻率(b)采取適當?shù)拇胧┫虮M可能的減小環(huán)境濕度的影響。 HIC 的熱設計隨著混合集成電路集成度的提高和體積的日益減小，混合集成電路實現(xiàn)了基板布線的細化，多層化，組裝高密度化及封裝的薄型化，這樣，電路內(nèi)部演期間占有的空間越來越小，發(fā)熱程度日益增加?；旌霞呻娐窡嵩O計包括兩方面的內(nèi)容：首先通過元器件自身結(jié)構(gòu)設計及散熱器的合理配置，在熱源與環(huán)境之間提供散熱同通路，將電路內(nèi)部產(chǎn)生的熱量有效地散發(fā)到外部空間中去；其次，通過合理的布局元件避免大功率元件的過分集中，消除或消弱電路在基板上的過熱點，使集成電路內(nèi)部所有電子元器件的溫度，在所處的工作環(huán)境下，不超過所允許的最高溫度。在基片上配置的元器件要考慮到溫度分布均勻，發(fā)熱源（電阻、晶體管或半導體集成電路芯片）盡可能靠近引出線或散熱片。（3）裝配與封裝 ：要求集成電路垂直放置或發(fā)熱面向上。封裝外殼應盡量涂黑。（4）散熱器 ：對于大功率或比功率 400nW/cm2 以上的集成電路，要安裝散熱器。散熱器的表面積盡量大。在通常情況下熱傳導約占 60％，熱對流約占 30％，熱輻射約占 10％，可見，傳導散熱是最有效的。 電路平面化布局的設計和計算為制作雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成電路，所選用的主要材料有：（1）基片材料：微晶玻璃基片，尺寸為：17mm；選擇微晶玻璃做基片材料的原因是：微晶玻璃總性能介于玻璃和陶瓷之間，表面光潔度和機械強度較好，化學穩(wěn)定性好，有利于確保薄膜混合集成電路的可靠性。（3）電容器材料：Al/SiO/Al，Cp=40pF/mm 2；電容： = =16pF = =50pF 選擇一氧化硅做介質(zhì)材料的原因：用??1??2 ??3??4一氧化硅做介質(zhì)的電容器，制作工藝簡單，其性能基本能滿足一般場合的需要。其他器件均用外貼形式。利用計算公式得出電阻的尺寸大小。為防止 BG2長時間導通，使 R4過熱，故 P4應取為最大值。見表（42） 表（42）各電阻的長寬列表 單位：mm元件符號 阻值 薄膜電阻的長 薄膜電阻的寬 KΩ KΩ KΩ KΩ 24 KΩ 24 KΩ KΩ KΩ 計算電容 的有效面積：??1 = / =16/40= mm2??1??1????同理得， 的有效面積：??3 = / =50/40= mm2??3??3????整理得電路中各電容的有效面積如表（43）： 表（43）各電容有效面積列表元件符號 電容量（pF ） 有效面積（mm 2）16 ??2 16 50 1．2550 1．25根據(jù)以上數(shù)據(jù)放大 10 倍后畫出雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的平面設計圖。在設計過程中，要確定各個元件的材料、尺寸和形狀。在具體布圖中，要考慮整體體積和裝配形式的要求。按薄膜電路設計規(guī)范，對電路圖形進行粗略布圖，要保證完成電路要求的各項功能及電路的各項參數(shù)。最后根據(jù)元件平面化設計數(shù)據(jù)，按各項要求利用 AutoCAD 畫出薄膜平面化總體布局圖。最終得出電路的薄膜工藝平面設計總圖。在設計過程中，我溫習了很多已學的知識，收集了很多相關(guān)的資料，學習到了新知識。 致 謝歲月的秋風掠過，留下碩果滿枝頭。在此，要對所有曾經(jīng)關(guān)心過、幫助過我的人致以誠摯的謝意。在論文設計過程給我了很多具有指導性意義的意見；在電路設計過程中給了我很多布圖的建議，并多次幫我修改。再次，向所有幫助過我的人