|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
страницы:
1
2
3
4
Текущая страница: 1
|
|
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛЕНОЧНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ
В некоторых типах гибридных ИМС наряду с резисторами наиболее распространенными пассивными элементами являются пленочные конденсаторы, которые во многом определяют схемо технические и эксплуатационные характеристики ИМС. Так, качество и надежность большинства линейных гибридных ИМС в значительной мере зависят от качества и надежности тонкопленочных конденсаторов, что определяется их конструкцией и технологией изготовления.
Конструктивно-технологические особенности и основные пара метры. В гибридных ИМС применяют тонкопленочные и толстопленочные конденсаторы с простой прямоугольной (квадратной) и сложной формами (рис. 1). Пленочный конденсатор представ ляет собой многослойную структуру, нанесенную на диэлектри ческую подложку (рис. 1, а). Для ее получения на подложку 1 последовательно наносят три слоя: проводящий 2, выполняющий роль нижней обкладки, слой диэлектрика 3 и проводящий слой 4, выполняющий роль верхней обкладки конденсатора.
в)
Рис. 1. Конструкции пленочных конденсаторов с обкладками прямоуголь ной формы (а) в виде пересекающихся проводников (б) и «гребенки» (в)
Пленочные конденсаторы характеризуются совокупностью следующих параметров: номинальным значением емкости С; допуском на емкость ±6С; рабочим напряжением Up; доброт ностью Q или тангенсом угла потерь ; сопротивлением утечки , коэффициентом остаточной поляризации , температурным коэффициентом емкости ТКС; коэффициентом старения ; диапазоном рабочих частот ; интервалом рабочих температур ; надежностью и др.
Конкретные значения этих параметров зависят от выбора используемых материалов для диэлектрика и обкладок, техноло гического способа формирования самой структуры и конструк ции. Конструкция конденсатора должна обеспечивать воспроиз водимость параметров при минимальных габаритах в процессе изготовления и совместимость изготовления с другими элемен тами.
Конструкция (рис. 1, а), в которой контур верхней обкладки вписывается в контур нижней обкладки, предназначена для реализации конденсаторов повышенной емкости (сотни - тысячи пикофарад). Ее особенностью является то, что несовмещение контуров обкладок не сказывается на воспроизведении емкости (для устранения погрешности из-за площади вывода верхней обкладки предусмотрены компенсаторы 5), а распространение диэлектрика за контуры обеих обкладок гарантирует надежную изоляцию обкладок при их предельном несовмещении.
Для конденсаторов небольшой емкости (десятки пикофарад) целесообразна конструкция (рис. 1, б) в виде пересекающихся проводников одинаковой ширины, разделенных слоем диэлектри ка. Емкость конденсатора данной конструкции нечувствительна к смещению обкладок из-за неточности их совмещения.
Для реализации высокочастотных конденсаторов применяют гребенчатую конструкцию (рис. 1, в), в которой обкладки име ют форму гребенчатых проводников, а диэлектрик является составным типа «подложка — воздух» или «подложка — диэлек трическое покрытие».
Значение емкости пленочного конденсатора определяют по известной формуле
где — относительная диэлектрическая проницаемость диэлек трика; S—площадь перекрытия диэлектрика обкладками; d— толщина диэлектрика.
Для конденсаторов многослойной структуры, состоящей из последовательно нанесенных диэлектрических и проводящих слоев, емкость
где п — количество диэлектрических слоев.
Подобно материалу резистивной пленки слой диэлектрика, параметры и d которого определяют емкость конденсатора, с точки зрения технологичности, воспроизводимости и стабиль ности свойств характеризуется оптимальным отношением для каждого материала и способа его нанесения. Поэтому ем кость С конденсатора удобно выражать через удельную емкость
где Co=0,0885 /d—постоянная величина для каждого мате риала.
Как следует из ( ), для изготовления конденсаторов с малой занимаемой площадью необходимо применять материалы, характеризующиеся максимальным значением Со, т. е. материалы с максимальной диэлектрической проницаемостью и минимальной толщиной d. Однако минимальная толщина d диэлектриче ского слоя даже в случае выполнения требований по технологич ности и воспроизводимости ограничена значением рабочего на пряжения на конденсаторе.
Известно, что электрическая прочность конденсатора опреде ляется выражением
где — напряженность электрического пробоя диэлектрика (постоянная величина для каждого материала).
Следовательно, для обеспечения нормальной работы конден сатора необходимо, чтобы
, что возможно при соответ ствующем выборе толщины диэлектрика. Минимальную толщину диэлектрика определяют из выражения ( ), если :
где —коэффициент запаса, принимаемый равным 2—3 для большинства структур пленочных конденсаторов.
Поэтому рабочее напряжение конденсатора обеспечивает ся выбором соответствующего материала диэлектрика с опреде ленным значением и необходимой толщиной диэлектрического слоя d.
Текущая страница: 1
|
|
|
|
|
 |
Предмет: Физика
|
 |
Тема: Расчет тонкопленочного конденсатора |
 |
Ключевые слова: Радиоэлектроника компьютеры и периферийные устройства, устройства, классификация, Расчет, классификация материалы технология изготовление, материалы, Расчет тонкопленочного конденсатора, изготовление, компьютеры, тонкопленочного, технология, Радиоэлектроника, конденсатора, периферийные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
