Методика расчета тонкопленочных резисторов

       Конструктивный расчет тонкопленочных резисторов сводится к определению формы, геометрических размеров и минимальной площади, занимаемой резисторами на подложке.

Определяем оптимальное значение сопротивления квадрата резистивной пленки:

Для реализации пленочных резисторов выбираем резистивный материал с удельным сопротивлением, близким к расчетному.

Для резисторов R1..R3,R5..R9 (r_s.опт= 14.8 кОм/ð) наиболее целесообразно использовать резистивный материал кермет K50-C ЕТО.021.013 ТУ (r_s=10 кОм/ð, P₀=2 Вт/см², ТКR = -5 × 10^-4 ).

Для резистора R4 (r_{s опт} = 150 Ом/ð) – нихром Х20Н80 ГОСТ 2238-58 (r_s = 50 Ом/ð, P₀=2 Вт/см², ТКR = -2.25 × 10^-4)

       Проводим проверку правильности выбранного материала с точки зрения точности изготовления резисторов.

       Точность изготовления резистора зависит от погрешности K_ф (g_Кф), от темпрературной погрешности (g_Rt°), погрешности воспроизведения удельного сопротивления резистивной пленки (g_rs), от погрешности старения (g_ст) и от погрешности сопротивления на переходных контактах (g_Rпк):

g_R = g_Кф + g_rs + g_Rt° + g_Rст + g_Rпк

Погрешность Кф определяет точность геометрических размеров резистора:

g_Кф = g_R - g_rs - g_Rt° - g_Rст - g_Rпк

Погрешность Кф зависит от погрешности геометрических размеров:

Погрешность воспроизведения удельного сопротивления зависит от условий нанесения пленки. В условиях стандартной технологии и серийного производства, g_rs= 5%.

Температурная погрешность зависит от ТКR:

g_Rt° = a_R (T_max - 20°C)

Погрешность старения зависит от материала пленки, защиты и условий эксплуатации:

g_Rст = 3%

Погрешность переходных контактов зависит от геометрических размеров контактных площадок и площади перекрытия их и резистивной пленки.

g_Rпк = 1%

Погрешность Кф для первого материала (кермет):

g_Rt° = -5 × 10^-4 (55 - 20) = -1.75%

g_Кф = 30 - 5 + 1.75 -3 -1 = 22.75%

       Погрешность Кф для второго материала (нихром):

g_Rt° = -2.25 × 10^-4 (55 - 20) = -0.79%

g_Кф = 25 - 5 + 0.79 -3 -1 = 16.79%

       Определяем геометрические размеры резисторов по значению коэффициента формы.

       Так как коэффициент формы лежит в пределах от 1 до 10, то наиболее оптимальной будет прямоугольная форма резистора.

b_рассч ³ max íb_точн., b_min, b_рý

Для масочного способа получения конфигурации b_min = 200мкм.

b_рассч= 200 мкм

b_топ - ближайшее кратное шагу координатной сетки. При масштабе 20:1 шаг координатной сетки равен 50 мкм.

b_топ = 200 мкм

l_рассч = b_{рассч ×} К_ф= 200 × 2.2 = 440 мкм

l_полн = l_топ + 2e

e = 20 мкм

l_топ = 450 мкм

l_полн = 450 + 40 = 490

Определяем площадь, которую будет занимать резистор на подложке.

S = b × l_полн = 200 × 490 = 98000 мкм

       Результаты расчета резисторов при помощи программы представлены в таблице 3.

Таблица 3

Результаты расчета тонкопленочных резисторов