К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы, страница 4

В данном томе собраны и систематизированы существующие электронные, ионные и другие технолопги, отражен достигнутый научно-технический уровень создания оборудования, реализующего эти технологии, которые применяют не только в электронном машиностроении, но и в разных отраслях промышленности. Часть 1 ЭЛЕКТРОННЫЕ И ИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ Раздел 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ Глава 1.1 ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ И ЭТАПЫ ЕГО РАЗВИТИЯ Г.ГЛ. ЗЯВВТРОННЫВ ТВХНОЛОГИИ И ТРЕБОВАНИЯ К ОБОРУДОВАНИЗО Зпэхпро нива является основой современного научно-технического прогресса, Оиа обладает самыми высокими темпами развития научных исследований, разработки технологий, расширения номенюитуры и обьемов промышленного выпуска ИЗТ. Научные исследования в ьиктронихв охватывают широкий круг явлений„авязанных с электронными и ионными процессами в вакууме, газовых и жидких средах, твердых телах и на границе раздела сред, а тюске озттиюктронными фотонными явлениями, глубоким изучением свойств вещества под действием сверхвысоких магнитных и электрических полей, электромагнитных палей сверхвысоких частот, квантово размерных дефектов, явлений сверхпроводимости н т.д.

Технологии электроники основаны на использовании процессов получения монокристалличесюпс и сверхчистых мшериапов, прецизионной размерной обработки нх в контролируемых технологических средах с обеспечением низкого уровня вносимых зюрязнений и дефекгов, последовательным формированием физической структуры ИЭТ с высокой воспроизводимостью характеристик, заданным уровнем качества и надежности. Специфика электронных технологий состоит в строгой детерминации последовательности технологических операций, необходимости вести высокоточную и бездефектную обработку, так как дпя большинства типов ИЭТ возникновение хотя бы одного случайного дефекта в процессе изготовлеюш ведет к неустранимому браку.

Технолопгиююш обработка, как прашшо, проводится в специальных технологических помещениях - чистых комнатах, что сюскает вероятность образования дефектов ипи загрязнений ИЗТ путем создания очищающих кондибио нных технологических сред, защиты обрабатываемого изделия от загрязюпощего воздействия оператора с помощью специального оборудования. Необходимость обеспечения массового производства ИЗТ требует создания высокопроизводишпьного надежного автоматизированного специального технологического оборудования (СТО), которое работает на самых Различных пРинципах в широком диапазоне измерения физических параметров: ат гелиевых температур до 1600 - 1700 К; от дюшений 10 Э до 10э Па; от перемещений на расстояния в несколько атомных слоев до десятков метров и т.д.

Высокие темпы развития электронных технологий (средний срок разработки приншгпиально новых технологий составляет около 5 - б лет, срок "иванн" технологий не превышает 15 лет) существенным образом сказываются и на темпах смены поколений технологического оборуловаюш. Существует довольно значительная рванина потребности в смене оборудования в ошепьных отраслях элекгроники, и она, в первую очередь, обусловлена сюпенью специализации оборудовании. Поддержание необходимого технолопгческого уровня, например, в микроэлектронном производстве, по опыту зарубежных фиРм, требует смены основного парка специальновз нлнологического сборудоваюш через 4 - 5 лет.

Технологический процесс создаюш ИЭТ характеризуется специфическими требованиями к оборудованюо, материалам, условиям проведения операций обработки и методам контроля. Несмотря на многообразие ИЭТ, можно вьшелить вполне определенные общие требования к СТО, которые необходимо неукоснительно выпапюпь при проектировании, изготовлении, экютлуатацин, наладке и ремонте: прецизионность (точность). СТО должно обеспечивать возможность точного установления режимов обработки и поддержания их в течение всего технологического цикла, смены ипи другого, оговоренного юпервала времени в течение всего срока эксплуатации. СТО, как правило, должно быть автоматизировано или иметь встроенное микропроцессорное управление работой основных исполнительных блоков и узлов; ОСОБЕННОСТИ БЛЕКТРОННБВГ ТЕХНОЛОГИЙ И ТРЕБОВАНИЯ К ОБОРУДОВАНИЮ 15 воспроизводимость режимов.

СТО должно обеспечивать тождественность обработки от изделия к изделию, от партии изделий - к партии в течение оговоренного срока без дополнкгельной регулировки или наладки, (автоматическое поддержание режимов обработки по заданной программе, если необходимо); инертность (стойкость) конструкционных материалов по отношению к обрабатывающим средам (реакционным газам, составам, потокам электронов, ионов, фотонов, плазмы и т.д.) и к материалу обрабатываемого изделия с целью минимизации разрушения рабочих узлов и снижения уровня загрязнения иэделий в процессе обработки. В случае необходимости следует предусматривать сменные блоки, вкладыши и другие защитные приспособления, а также вводить операции промежуточной очистки от продуктов обработки (желательно встроенные в технологический цихл обработки); низкое дефекго образование. Выбирают конструкционные решения, обеспечивающие минимизацию генерации загрязняющих частиц и веществ в реакционном обьеме и предотвращающие попадание частиц на поверхность обрабатываемого наделяя.

Конструкция должна предусматривгзь возможность встраивания в чистые производственные помещения. Для этого СТО должно быть модульного исполнения, обеспечивающего доступ к загрузочным и разгрузочным узлам, снабжено пультом управления технологическим процессом из чистой комнаты, основной корпус и вспомогательные узлы лолжны быть размещены вне чистой комнаты; минимизация переходных процессов. Кннематиче окне узлы и блоки, системы управления н энергетического воздействия на ищелие должны обеспечивать максимально возможное сокращение длительности переходных процессов, которые оказывают неконтролируемое воздействие на изделие в общем технологическом цикле обработки и ухудшают воспроизводимость параметров изделий; взаимозаменяемость.

СТО должно обеспечивать взаимозаменяемость отдельных единиц оборудования в лостаишемой партии или серии по основным техническим харакгеристикам с целью обеспечения возмакности параллельной обработки изделий в полном технолопггеском цикле массового производства и замены одной единицы оборудования др)чой' экологичность. СТО должно иметь встроенные блоки и узлы нейтрализации вредных реагентов и продуктов реакции, обеспечивать защиту окружающей среды, рабочего персонала и изделий от вредного влияния используемых в технологическом процессе опасных и вредных веществ. Системы нейтрализации должны обеспечивать раздельную обработку вредных веществ с целью повышении эффективности и последующей практической реализации отходов.

При использовании материалов и реагентов с содержанием драгметаллов СТО должно иметь автономную систему практически 100%-ного сбора и выделения драгметалла из отходов технологического процесса. СТО должно иметь эффективную систему защиты персонала от воздействия вредных факторов, возникающих при технологических операциях (пары вредных и ядовитых веществ, утечки реакционных швов; магнитные, элеитрические, СВЧ - поля и радиация; лазерное излучение, акустичесхий шум, вибрация и т.д.) Конструкция должна предусматривать защиту от несанкционированного проникновения в реакционные зоны и обьемьь автоматические сипюльные системы для контроля утечек вредных и ядовитых веществ; надежность. СТО должно обеспечивать длительные (не менее 200 - 300 ч) средние наработки на отказ, низкое среднее время восстановления (не более 1 - 1,5 ч) и коэффициент технического использования не менее 0,85 - 0,95 в течение всего срока эксплуатации; модульность конструкции.

Конструкция СТО далина предусматривать возможность (в случае выхода из строя) оперативной быстрой замены блоков и уэлен без дополнительной наладки и юстировки, нарушения работы чистых комнат и сопряженного оборудования; сопряженность, Отдельные единицы СТО, входящие в единый технологический комплект для выпуска определенного типа ИЭТ, должны сопрягаться по системе технологического транспорта, присос ным размерам, системам автом кого управления (интерфейсу); согласованность пронрводнгельности.

Отдельные единицы СТО, йспользуемые в технологическом цикле, должны быть согласовани по производительности и надежности, для чего следует применять миоготрековые групповые способы обработки в составе отдельных единиц СТО; эргономичность. СТО должно обеспечивать удобную позу оператора, низкую его утомляемость, систему защиты от вредных факторов; наложение оператора по отношению к иэделию должно обеспечивать предотвращение его загрязнения и дефектообразованна. Монотонные операции долхэгы быть автоматизированы, системы микроскопическогоо контроля, по возможности, заменены системами технического зрешш и автоматического контроли, системы контроля и задания программ должны быть удобны и способствовать уменьшению числа возможных ошибок.

1б Глава 1.1. ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ И ЭТАПЫ ЕГО РАЗВИТИЯ 1965 19тс 1975 1980 1965 1990 1995 2000 тел гис ис:ак пк аак звяк ги ам ши ааи гзан гг ег Рнс. 1.1.1. Тываив1ии раэвипш иэделий иылиылеатреввав: и - число элементов на однем хрисшлае; 1- мнннмааьный размер аэемыгш; о - площадь кристаэла; Р - диаметр полупроводниковой плеспшы; ШС- гибриднаа ннгеграхьнаа микросхема; НС юпеграаьные микросхемы Рвс. 1.1.2. Свврааь гиаавтва наделай алеатраиаай 1- амрхбсльшие юпеграаьние схемы; 2- интегральные схемы; 3 - транзисторы; 4- элехтрсннме лампы; у - реле; б — псзунрсводниксвьм ингеграаьные датчики; 7- фстсэлеюрснные умисжатели; р — цветные кинескопы; 9 - эаехтрсннс-лучевые трубюг 1.1.2. ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИВОРОГь ТЕХНОЛОГИИ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ОВОРУДОВАНИЕ Одним из важнейших этапов научнотехнического прогресса ХХ века яюгяется появление и развитие электронной техники.

Первыми были созданы электро вакуумные приборы (ЭВП): лампы накаливания и приемно-усилительные лампы (ПУЛ), затем более сложные ИЭТ: цветные электронно-лученью трубки (ЦЭЛТ) для телевизоров и дисплеев, различные СВЧ-приборы, фотоэлектронные и электронно-оптичесхие (ЭОП) преобразователи, жидкокристаллические газоразрядные индикаторные панели и экраны н т.д.