3 КОМПЛЕКТ КОНСТРУКТОРСЬКОЇ ДОКУМЕНТАЦІЇ НА ІНТЕГРАЛЬНУ МІКРОСХЕМУ

Загальні положення. Залежно від стадії розробки інтегральної мікросхеми (integrated microcircuits) на неї випускається сукупність конструкторських документів. В загальному випадку види та комплектність цих документів регламентуються стандартами єдиної системи конструкторської документації ЄСКД (common system for design documentation). Зокрема ГОСТ 2.102-68 встановлює таку комплектність конструкторських документів (design documents):

основний конструкторський документ (для деталей креслення деталей, для складальних одиниць специфікація);

основний комплект конструкторських документів, що включає конструкторські документи, складені на весь виріб в цілому;

повний комплект конструкторських документів, що включає основний комплект конструкторських документів на даний виріб і основні комплекти конструкторських документів на всі складові частини даного виробу.

Найчастіше зустрічаються в різних комплектах такі види документів:

креслення деталі документ, що містить зображення деталі та інші дані, необхідні для її виготовлення і контролю;

складальне креслення документ, що містить зображення складальної одиниці та інші дані, необхідні для її збирання і контролю;

габаритне креслення документ, що містить контурне зображення виробу з габаритними, встановлювальними та приєднувальними розємами;

схема електрична принципова документ, що визначає повний склад елементів виробу та електричні зв'язки між ними;

специфікація документ, що визначає склад складальної одиниці, комплексу або комплекту;

технічні умови документ, що містить вимоги до виробу, його виготовлення, контролю, приймання та постачання, які недоцільно вказувати в інших конструкторських документах;

карта технічного рівня і якості виробу документ, що містить дані, які визначають технічний рівень якості виробу та відповідність його технічних і економічних показників досягненням науки і техніки, а також потребам народного господарства;

патентний формуляр документ, який містить відомості про патентну чистоту об'єкта, а також про створені та використані при його розробці вітчизняні винаходи.

Конструкторська документація (design documentation), яка випускається в процесі розробки мікросхем, повинна відповідати вимогам не тільки державних стандартів ЕСКД, але й галузевих нормативних документів. Правила виконання конструкторської документації на інтегральні мікросхеми значною мірою конкретизує ОСТ 11 0.000.028-73.

Залежно від стадії розробки конструкторські документи поділяються на проектні (технічна пропозиція, ескізний проект і технічний проект) та робочі (робоча документація). Комплектність конструкторської документації на мікросхему на стадії розробки робочої документації подана в табл. 3.1. При цьому на мікросхему, яка не підлягає поставці, допускається не складати габаритне креслення, технічні умови, довідковий лист, патентний формуляр і етикетку.

Найменування мікросхеми в конструкторській документації повинно складатися зі слова Мікросхема та її умовного позначення відповідно до ГОСТ 1868273.

Порядок розробки конструкторських документів на мікросхему не збігається з тим порядком, в якому зазначені документи розташовуються у комплекті. В цьому посібнику конструкторські документи розглядаються в порядку їх розробки.

Схема електрична принципова. Процес конструювання мікросхеми починається з креслення схеми електричної принципової, яка є обов'язковим документом комплекту конструкторської документації. На електричній принциповій схемі повинні бути показані не тільки всі плівкові або напівпровідникові елементи, але і навісні компоненти, якщо вони є, а також зв'язки між ними.

 

Таблиця 3.1 Комплектність конструкторської документації на мікросхему

Шифр документа

Найменування документа

Відмітка про випуск

Креслення деталі

+

СК

Складальне креслення

+

ГК

Габаритне креслення

+

Е2

Схема електрична функціональна

Е3

Схема електрична принципова

+

Е5

Схема електрична підключення

Е7

Схема електрична розташування

Специфікація

+

ВС

Відомість специфікацій

ВД

Відомість документів

ВП

Відомість покупних виробів

ДП

Відомість власників оригіналів

ТУ

Технічні умови

+

КР

Карта технічного рівня і якості

+

ТБ

Таблиці

ДЛ

Довідковий лист

+

ПФ

Патентний формуляр

+

ЕТ

Етикетка

+

 

Кожен елемент виробу на схемі подається у вигляді умовного графічного позначення, яке встановлюється відповідним стандартом ЕСКД, наприклад умовні позначення загального застосування регламентуються ГОСТ 2.721-74, умовні позначення резисторів і конденсаторів ГОСТ 2.728-74, умовні позначення напівпровідникових приладів ГОСТ 2.730-73, умовні позначення двійкових логічних елементів ГОСТ 2.743-72 і т. д.

Кожен елемент, поданий на схемі електричній принциповій, повинен мати літерно-цифрове позиційне позначення. Таке позначення, як правило, складається з однієї або кількох букв та цифр, які проставляються після букв, причому цифри відповідають порядковому номеру елемента. Нумерація елементів схеми проводиться зверху вниз і зліва направо.

Всі елементи мікросхеми повинні бути занесені до переліку елементів. Перелік елементів оформлюється відповідно до вимог, встановлених ГОСТ 2.702-75, і розташовується переважно на полі креслення. Однак допускається перелік елементів виконувати й у вигляді окремого документа на аркушах формату А4.

Елементи до переліку записують групами в алфавітному порядку літерних позиційних позначень. Якщо на схемі застосовують позиційні позначення, складені з літер латинського та українського алфавітів, то в перелік спочатку записують елементи з позиційними позначеннями, складеними з літер латинського алфавіту, а потім з українського. В межах кожної групи, що має однакові літерні позиційні позначення, елементи розташовують за зростанням їхніх порядкових номерів. Для полегшення внесення змін допускається залишати кілька незаповнених рядків між окремими групами елементів.

Відомості про плівкові елементи (elements of the integrated microcircuit) та навісні компоненти (components of the integrated microcircuit) до переліку записують в такому порядку. В графі Поз. позначення вказують позиційне позначення елемента (компонента). У графі Найменування для плівкового елемента вказують найменування, розрахунковий номінал і допуск, а також величину максимальної потужності розсіювання (для резистора) та максимальної робочої напруги (для конденсатора); для навісного компонента записують його найменування відповідно до документа, на підставі якого цей компонент застосовано, і позначення (номер) даного документа. В графі Кількість вказується кількість однотипних елементів (компонентів).

При виконанні креслення схеми електричної принципової на напівпровідникову інтегральну мікросхему перелік елементів не складається. При цьому параметри елементів, допуски на них, а також інші дані рекомендується вказувати поряд з умовними позначеннями елементів або на полі креслення.

На схемі електричній принциповій позначення зовнішніх виводів повинні відповідати нумерації виводів корпуса мікросхеми.

Приклад виконання креслення схеми електричної принципової та переліку елементів для гібридної інтегральної мікросхеми зображено в додатках Б та В, відповідно.

За схемою електричною принциповою складається креслення комутаційних зєднань, приклад оформлення якого наведено в додатку Г.

Топологічне креслення. Це документ, що визначає орієнтацію та взаємне розташування всіх елементів і компонентів мікросхеми на підкладці. Він регламентує форму та розміри плівкових елементів і з'єднання між ними. Даний документ зумовлює оптимальне розміщення елементів на підкладці та забезпечує виготовлення мікросхеми із заданими технічними й електричними параметрами. Топологічне креслення є основним документом, за яким можна оцінити можливий характер і величину паразитних зв'язків у мікросхемі, розрахувати її теплові режими.

Оскільки топологічне креслення відноситься до креслень деталей, то на його оформлення повною мірою поширюються вимоги ГОСТ 2.109-73 (розділ Креслення деталей). Специфічні вимоги, що висуваються до топологічних креслень, регламентуються ОСТ 11 0.000.028-73.

Для достатньої наочності взаємного розташування елементів на підкладці топологічне креслення рекомендується виконувати в таких масштабах для гібридних інтегральних мікросхем 5:1, 10:1, 20:1 та в інших масштабах збільшення, кратних десяти.

Топологічне креслення, як правило, виконується на кількох аркушах, причому на першому аркуші завжди зображується підкладка з усіма нанесеними на неї шарами. Крім того, на цьому аркуші наводяться умовні позиційні позначення елементів відповідно до схеми електричної принципової, а також проставляються номери контактних площадок. Нумерація розташованих по контуру периферійних контактних площадок починається з одного з кутів плати (переважно з лівого нижнього) та ведеться в напрямку, протилежному напрямку руху годинникової стрілки. Характерно, що дана нумерація повинна відповідати нумерації аналогічних зовнішніх виводів схеми електричної принципової та складального креслення. Контактні пощадки, розташовані всередині контуру, обмеженого периферійними контактними площадками, нумеруються наступними порядковими номерами. Обхід їх здійснюється в напрямку зверху вниз і зліва направо.

На наступних аркушах топологічного креслення розташовують пошарове зображення елементів окремо для кожного шару. В випадку двостороннього розташування елементів на підкладці вигляд на одну з її сторін розміщується на другому аркуші топологічного креслення.

Іноді для зручності викреслювання елементів мікросхеми на топологічному кресленні використовується координатна сітка, яка може мати крок 0,01; 0,05; 0,1 або 0,2 мм. При нанесенні координатної сітки вершини фігур елементів необхідно розташовувати в точках перетину ліній сітки.

Крім основного вигляду, на першому аркуші топологічного креслення наводять технічні вимоги та таблиці, в яких містяться дані про виготовлення окремих шарів і величини електричних параметрів елементів мікросхеми.

Технічні вимоги викладаються в певній послідовності, наведеній нижче, та включають такі пункти:

вказівка про розміри для довідок;

специфічні вимоги до виготовлення підкладки та вказівки про можливу заміну її матеріалу;

вимоги до точності виготовлення плівкових елементів;

вказівка про те, в якому масштабі задано координати елементів, якщо вони задані не в натуральну величину;

вказівка про крок координатної сітки;

дані про площу нанесених коштовних матеріалів;

вимоги до зовнішнього вигляду підкладки з нанесеними на неї плівковими елементами;

посилання на таблицю, в якій наведено характеристики та дані з виготовлення окремих шарів і елементів;

посилання на таблицю, в якій містяться вказівки із перевірки величин електричних параметрів елементів мікросхеми;

вимоги до класу точності приладів, якими здійснюється контроль параметрів;

посилання на таблиці, в яких наведено координати вершин елементів, або посилання на документи, якщо таблиці координат виконано у вигляді самостійних документів (з шифром ТБ);

вказівка про те, що координатна сітка, а також позначення контактних площадок та елементів є умовними.

Таблиця, в якій наводяться дані з виготовлення окремих шарів, містить, як правило, такі графи: Умовне позначення шару, Найменування шару, Матеріал шару, Електричні характеристики, Метод нанесення шару та ін. Кількість граф в даній таблиці та їх порядок нормативними документами не регламентуються.

Друга таблиця, яка наноситься на перший лист топологічного креслення, містить величини електричних параметрів плівкових елементів мікросхеми, одержуваних за даним кресленням. Обов'язковими графами в цій таблиці є: Точки виміру та Перевірна величина й граничні відхилення. Допускається введення в таблицю й додаткових граф, наприклад: Позиційне позначення, Робоча напруга, Коефіцієнт електричного навантаження та ін, а також розбиття граф на частини. Штамп, наявний на топологічному кресленні, заповнюється відповідно до вимог ДСТУ ГОСТ 2.104-2006. При цьому в графі, в якій вказується найменування виробу, для гібридних інтегральних мікросхем записується найменування Плата.

На перших аркушах топологічних креслень гібридних ІМС елементи кожного шару штрихуються, причому вид штрихування розшифровують в таблиці, в якій наводяться дані з виготовлення цих шарів. Приклад виконання першого аркуша топологічного креслення гібридної ІМС наведено в додатку Д.

На наступних аркушах топологічного креслення наносять пошарове зображення елементів, причому над зображенням шару допускається розміщувати напис, що характеризує зображувані елементи, наприклад Вид на шар провідників і контактних площадок. Приклад оформлення креслення шару наведено в додатку Е.

Істотний вплив на оформлення креслення шару має спосіб задання розмірів елементів. Для цього, в основному, використовується спосіб прямокутних координат. При способі задавання розмірів елементів їх вершини нумеруються арабськими цифрами. Контур кожного елемента, починаючи з лівого нижнього кута, обходять за годинниковою стрілкою. У разі високої щільності розміщення елементів на підкладці та в зв'язку з відсутністю місця для вказання номерів їх вершин дозволяється не проставляти окремі координати. Координати вершин елементів поміщаються в таблицю, яка, як правило, розташовується на кресленні шару. Однак таку таблицю допускається оформляти у вигляді окремого самостійного документа (з шифром ТБ), приклад оформлення якого наведено в додатку Ж.

Складальне креслення. Складальне креслення мікросхеми виконується відповідно до вимог, що висуваються до таких креслень ГОСТ 2.109-73 (розділ Креслення складальні), та вимог, викладених в ОСТ 110.000.028-73, а також в ОСТ 4 ГО.010.043.

На складальному кресленні мікросхеми вказується стільки виглядів, розрізів і перерізів, скільки необхідно для повного уявлення про розташування та взаємний зв'язку її складових частин. Крім того, на такому кресленні проставляються розміри та граничні відхилення, які повинні бути витримані або проконтрольовані за даним кресленням. Вказується також і характер з'єднання складових частин мікросхеми та способи його здійснення (зварювання, паяння, склеювання та ін.) При цьому всі складові частини, що входять в мікросхему, на складальному кресленні нумеруються відповідно до номерів позицій, зазначених в специфікації. Номери позицій наносять на полицях ліній-виносок, що проводяться від зображень складових частин. Крім графічного зображення конструкції мікросхеми, на складальному кресленні наводяться технічні вимоги, в яких повинні бути вказані варіанти установлення безкорпусних компонентів, допустимі відхилення розташування підкладки відносно корпуса, вимоги технологічного порядку, вказівки про спосіб герметизації мікросхеми та ін.

Складальне креслення мікросхеми, як правило, повинно містити зображення встановленої в корпус плати з плівковими елементами та навісними компонентами. На основному вигляді складального креслення допускається зображати мікросхему зі знятою кришкою. Це робиться для того, щоб показати розміщення навісних компонентів на платі, а також з'єднання периферійних контактних площадок з виводами корпуса. Захисний шар на цьому вигляді дозволяється показувати непрозорим.

Штамп на складальному кресленні заповнюється відповідно до вимог ДСТУ ГОСТ 2.104-2006. В основному написі штампа записують Мікросхема Складальне креслення

Після слова Мікросхема вказують її умовне позначення відповідно до ГОСТ 18682-73. Децимальний номер, що присвоюється складальному кресленню, має вигляд 08-40.КП.3ХХ.00.000 СК.

Специфікація. На кожну мікросхему складають специфікацію, в яку вносять її складові частини, а також конструкторські документи, які стосуються цієї мікросхеми. Специфікацію оформляють на спеціальних бланках відповідно до вимог ГОСТ 2.108-68. В загальному випадку специфікація складається з розділів, які розташовуються у викладеній нижче послідовності: документація, складальні одиниці, деталі, стандартні вироби, інші вироби, матеріали та комплекти.

ГОСТ 2.108-68 регламентує порядок заповнення кожного з перерахованих розділів. Так, у розділ Документація записують спочатку документи на специфікований виріб, а потім документи на неспецифіковані складові частини. Документи в кожній частині записують в алфавітному порядку поєднання початкових знаків (букв) індексів організацій-розробників і далі в порядку зростання цифр, що входять у позначення. Приклад оформлення специфікації на гібридну інтегральну мікросхему наведено в додатку И.

Складальні одиниці і деталі, що безпосередньо входять в моновиріб, вносять відповідно до розділів Складальні одиниці, Деталі. При цьому запис зазначених виробів ведуть в алфавітному порядку поєднання початкових знаків індексів підприємств-розробників.

В розділі Стандартні вироби спочатку записують вироби, застосовувані за державними, далі за галузевими стандартами. В кінці розділу записують вироби, які відповідають стандартам підприємств. У межах кожної категорії стандартів вироби записують по групах, об'єднаних за функціональною ознакою, в межах кожної групи в алфавітному порядку найменувань виробів, в межах кожного найменування в порядку зростання позначень стандартів, а в межах кожного позначення стандарту в порядку зростання основних параметрів виробу.

В розділ "Інші вироби вносять вироби, які застосовуються за технічними умовами, каталогами, прейскурантами і т. п.

В розділі Матеріали спочатку записують чорні та кольорові метали, потім кабелі, проводи й шнури, далі пластмаси, паперові та текстильні матеріали. Далі записують лісоматеріали, гуму та шкіру, керамічні та скляні матеріали, лаки, фарби, хімікати. Матеріали, необхідна кількість яких не може бути визначена конструктором, в специфікацію не вносяться. До таких матеріалів відносяться: лаки, фарби, клеї та ін. Вказівку про застосування таких матеріалів дають в технічних вимогах на полі креслення.

В розділ Комплекти вносять відомість експлуатаційних документів, комплект монтажних, змінних та запасних частин, комплект інструменту й приладдя, комплект укладок, комплект тари та інші комплекти.

Решта не розглянутих в цьому розділі видів конструкторських документів, які складаються на мікросхему на етапі розробки робочої документації, оформляють з дотриманням вимог відповідних державних та галузевих стандартів. Наприклад, габаритне креслення оформляють, виходячи з вимог ГОСТ 2.109-73 (розділ Креслення габаритні), технічні умови за ГОСТ 2.114-95, карту технічного рівня й якості продукції за ГОСТ 2.116-84 і т. д.