本篇中,假设chip中,用到的metal为铝材料,以此为计算基础,来计算以下
所要讲述的情况。
铝的相关常量:
比重 : 2.7g/cm3
电阻率 : 2.7uO.cm
导电率 : 61.8% (20oC)
比热 : 0.211 cal/oC.g
融点 : 660oC
溶解潜热: 93 cal/g
热传导率:0.487 cal/oC.cm.s
计算:
V(体积)=长*宽*高
=100um*0.5um*0.25um
=12.5um3
G(质量)=比重*体积
=2.7g/cm3*V
=33.75E-12g
C(卡)=比热*融点*质量
=0.211 cal/oC.g * 660oC*G
=0.47E-8cal
(这里计算,烧断所需的热量,不知道是否正确)
J(焦耳)=卡路里*4.185J/cal
=1.97E-8J
J1(焦耳)=热传导率*温度*长度*时间*4.185J/cal
=0.487cal/oC.cm.s*660oC*100um*10ns*4.185J/cal
=0.013E-8J
(J1为在这段时间内所消耗的热量,如何产生和消耗相同即,
J=J1 s=1462ns,也就是说,烧断铝线是瞬间的,一般小于1462ns)
以下假定时间为10ns
W(瓦特)=(J-J1)/s
=J/10ns
=1.96E+3W
如下,假定一段长100um的铝线,宽0.5um,厚度设定为0.25um
R(电阻)=电阻率*长度/面积
=2.7 uO.cm*100um/(0.25um*0.5um)
=21.6欧
(通常metal1 1square=0.06欧,metal2 1square=0.03欧,这样下来
电阻值应为 12欧 和 6欧)
Q=Pt=I*IRt
I*I=P/R
=1.96E+3w/21.6O
=0.09E+3A2
I(电流)=9.49A
U(电压)=IR=204.9V
如上计算,即要将这段铝线在10ns内烧断,要有9.49A的电流的流过。
计算,要保证铝线不被烧断,铝断要有多宽
J=I*IR
(在这里,并没有漏掉时间(t),而是因为在计算时,用卡来计算,1卡是1克水升
高1oC所需的热量,这里隐含了时间)
C*0.4185J/cal=I*I*电阻率*长/(高*宽)
比热*融点*质量*0.4185J/cal=I*I*电阻率*长/(高*宽)
比热*融点*比重*长*宽*高= I*I*电阻率*长/(高*宽)
宽*宽=I*I*电阻率/(比热*融点*比重*高*高)
宽=I*0.87mm/A
由此可知,线宽取决于流过的电流,因为其它值为常量。
如果I=1mA,宽度应为0.87um,相对而言,要更加保险一点,线宽应大于0.87um.
(通常线宽 1um 能够承载 0.5mA 电流)
上述,是本人一厢情愿的计算,其结果也可能不科学,暂且放在这里,希望大家指正!!
待以后有机会,对文章作调整和修正!!(文中计算取了很多近似值)
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