Лекция № 04-1 (фхомнт очень много лекций часть 1)

Доцент Резчикова Е.В.Лекция № 04-1Электрофизические 
и электрохимическиеосновы технологии ЭВСКонтроль качества жидкостнойхимической обработкиЧто такое «чистая» поверхность?В производстве чистой считается поверхность, на которойколичество загрязнений меньше или равно допустимомуЭти допустимые загрязненияопределяются видомдальнейшей обработки деталей,назначением, условиямиэксплуатации, условиямихранения и др.?•N3Условия надсистемыДля качественной очисткидеталей и достоверногоконтроля результатовнеобходимо обеспечитьчистоту технологическихсред:-атмосферыводырастворителейтравителейреагентоватмосферыКонтроль воздушнойсредыСедиментационныйФильтрационныйОпределениечисла пылинок,оседающих на 1кв.

см площадичистойполированнойповерхностиОптическийОпределениечисла пылинокна поверхностифильтра, черезкоторыйпродуваютвоздухОпределениечисласветовыхсигналов,рассеянныхпылинками•N5Контроль азота• Уровень загрязнения сжатого азотапарами воды определяют по "точкеросы" - температуре, при которойосаждается иней на никелированноезеркало, расположенное в потокеисследуемого газа.• Допускаемая "точка росы" (-65 °С) соответствуетсодержанию паров воды ~0,01 г/см³.•N6Контроль воды•Чистоту деионизованной воды, проверяют по ее удельномусопротивлению.• Вода марки Аимеет удельноесопротивление20 Мом · см.• Вода марки Бимеет удельноесопротивлениеоколо Мом · см.Наличие пылинок в воде проверяют лазерным анализатором частиц•N7Реактивы и растворителиСостав жидкихреактивов ирастворителейгарантируется заводомпоставщиком, нопериодическипроверяется насоответствиетребованиямтехнических условий.При составленииотмывочных смесей итравителей обычноконтролируют рН-методом ихводородный показатель,лазерным анализаторомчастиц - наличие пылинок, апри плохом качествеотмывки или травления и иххимический состав.•N8Идеальный конечный результат:• 1 вариантформулировки ИКР:• 2 вариантформулировки ИКР:• Поверхность деталисама … без всего …• Загрязнение надетали само … безвсего …•N9Основными методами контроля чистоты поверхности являютсяметоды, основанные на некоторых физических эффектах:на изменениисмачиваемостиповерхности при ееочисткемикроскопическиеметоды, основанные наотражении светачастицами грязиспектральные, основанные наанализе индивидуальногоэлектромагнитного излучения,присущего каждому химическомуэлементу.фотометрические,основанные на измерениифлюоресцентного свечениязагрязнений•N10Контроль чистоты поверхности послежидкостной обработкиНаиболее простым, но инаименее точнымявляется визуальныйконтроль качестваочистки.Метод используется присплошном контроле всерийном и массовомпроизводстве, еслипроцесс очистки хорошоотлаженБолее чувствительныеметоды используют длявыборочного контроля•N11Методы контроляочисткиПрямыеКосвенныеКондуктометрические«Косым» пучкомосветителяПо контактному электрическомусопротивлениюПосмачиваемостиСпектральный анализ сухогоостаткаТрибометрическиеФотометрическиеРадиоизотопныеВосстановления•N12Методы, основанные на отражении света(«косым» пучком осветителя)•СЧЁТЧИК ЧАСТИЦ НАПОВЕРХНОСТИ - этопортативный прибор, которыйнепосредственно определяетразмеры и количество частицна поверхности, невоздействуя на них.

Онпозволяет получитьдостоверные, повторяемые иточные данные, используяпараллельные пучки света•Просматривая поверхность врежиме реального времени,программа анализаизображения автоматическиподсчитывает количество иопределяет размеры частиц.Получаемые данные могутбыть сразу же просмотрены навстроенном 15- дюймовомжидкокристаллическоммониторе, распечатаны илисохранены для дальнейшегоиспользования.•N13Схема фотоэлектрического метода контроля• Непосредственное отражениесветового потока от поверхностидетали используется, например, вавтомате для контроля чистотыповерхности шариков.

Световойпоток Ф0 падает на поверхностьшарика и, отражаясь от нее,направляется на фотоэлемент ФЭ.Отраженный световой поток Ф1преобразуется фотоэлементом впропорциональный ему ток.•N14Чистоту поверхности пластин по смачиваемостипроверяют:Методом окунания в чистуюводуМетодомзапотеванияМетодомраспыленияводыМетодомконденсацииМетодом измеренияугла смачивания•N15Метод окунания в чистую воду••При окунании в чистую водуочищенная поверхность пластинвследствие адгезии способнаудерживать сплошную пленку воды(гидрофильная поверхность).Жировые загрязнения делаютповерхность пластин гидрофобной инарушают целостность пленки, чтообычно наблюдают визуально послестекания воды с поверхностиизвлеченной пластины.Вариант – введение пигмента враствор.

Тогда грязные и чистыеучастки окрашены по-разному.•N17Метод распылении чистой воды на сухуюповерхность очищенной пластины• Чистую поверхность водасразу же покрываетсплошным слоем, а нагрязной удерживается ввиде отдельных пятен.Метод распыления внесколько разчувствительнее методаокунания, так как позволяетобнаружить загрязнениямалых размеров.•N18Метод запотеванияПоверхность пластиныобдувается увлажненнымвоздухом.

Влага,конденсируемая наповерхности, образует"фигуры запотевания". Приналичии загрязненийповерхность покрытамелкими каплями воды("серая фигуразапотевания"), при хорошемкачестве ее отмывки сплошной пленкой воды("черная фигуразапотевания").•N19Метод конденсации• Пластину охлаждаютжидким азотом дотемпературы нижеточки росы.Смачиваниеповерхностиконденсатомнаблюдается послетаяния инея.N•N20Метод измерения угла смачиванияУгол смачивания очищеннойповерхности каплей водыопределяют теневым методом наустановке УКУС-1, на экранекоторой проецируетсяизображение капли иповерхности. На гидрофильнойповерхности капля растекается, иугол смачивания не превышает1-3°, на гидрофобной - остается ввиде шарика, причем уголсмачивания близок к 90°.

Припромежуточном состоянииповерхности капля растекаетсячастично.КраевойуголИзмерение краевого угласмачивания•N21Измерение краевых углов смачивания методомпроектирования капли на экран.Капля, нанесенная на исследуемуюповерхность, освещается лампой C,расположенной в верхней частиприбора, и проектируется объективомO на матовое стекло экрана Э. Лучисвета проходят через тепловойфильтр Ф и отражаются от зеркал З1 ,З2 и З3, помещенных в корпусеприбора.

Применяя сменныеобъективы (с различным фокуснымрасстоянием), можно изменятьвеличину изображения капли наэкране. На планшете экрана укрепленоприспособление для измерениякраевых углов смачивания.•N22В случае окуляра, снабженного линейной шкалой, краевые углыможно рассчитать с помощью линейных параметров капли. Дляэтого с помощью шкалы определяют диаметр основания капли dи ее высоту h и по формуле рассчитывают значение cos :При d/2 < h можно использовать более простое выражение:cosθ =(d/2h) - 1.•N23ИНДИКАТОР ИЧП-1 ДЛЯ ЭКСПРЕССКОНТРОЛЯ 
ЧИСТОТЫ ПОВЕРХНОСТИ ПОДЛОЖКИ••0,000,0050,010,1Используемая жидкость дистиллированная вода.Время измерения в режиме индикатора- не более 30 с.0,5ПроцентмаслаКраевойугол6163667478Пример зависимостикраевого угла оттолщины маслянойпленки•N24Трибометрические методы• Измеряют усилия Р,необходимые дляперемещения металлическойиглы специальной установкипо поверхности пластины.• Разновидностью этого методаявляется трение образцовдруг об друга – наличиезагрязнений изменяеткоэффициент трения.Р•N25Фотометрические методы контроля• Используется явлениефлуоресценциинекоторых веществпод действиемультрафиолетовогооблучения.

Такимивеществами являютсямасла, ПАВ.ПВ1+полеВ2• Для обнаружениядругих загрязненийв составтехнологическихсред вводятлюминесцентныедобавки(измерительныйвеполь).+ веществоСветящиеся загрязнения определяют визуально,фотографированием, с помощью фотоэлементов•N26Приборы экспресс-контроля чистоты поверхностиЛюминометр«Бертольд»Люминометр«Бертольд Джуниор»•N27123• 1- на исследуемую поверхность распыляют экстрагент, затемпротирают ее чистым тампоном;• 2 – переносят тампон в детекторную пробирку, в которойначинается биолюминесцентная реакция;• 3 – измеряют интенсивность люминесценции.•N28Метод радиоактивных изотопов• Применяют в научныхисследованиях процессовочистки.• Метод радиоактивныхизотопов обладаетнаибольшейчувствительностью.• Изотопы искусственно вводятв состав загрязнений.

Послеочистки поверхностьконтролируют с помощьюсчетчика ГейгераСчетчикГейгера•N29Кондуктометрические 
Методы основаны наудалении с поверхностизагрязнений растворителямиили стравливании их вместе стонким поверхностным слоем.Измеряют удельноесопротивление раствора илитравителя до и послепогружения в негоконтролируемой детали.ДоПосле•N30По контактному электрическому сопротивлениюВысокое сопротивление• Обнаружить остатки продуктовкоррозии можно измерениемконтактного электрическогосопротивления. Для очищеннойповерхности оно может составить0,014 Ом, в то время, каккоррозионная пленка повышаетпереходное сопротивление до2000 Ом.• Аналогичным является методизмерения контактной термо-ЭДСповерхности.Низкое сопротивление•N31Прибор «Поверхность – контроль чистоты поверхности»Прибор позволяет оценивать степень очистки от оксидов вдиапазоне толщин 5,0-300 Å и адсорбированных загрязненийповерхности стехиометрического состава, состоящей из металла,углеродсодержащих соединений и кислорода.Действие прибора основанона измерении величиныповерхностного потенциалаисследуемого образца.•N32Спектральный анализ сухого остатка 
Возможнопроведениеспектральногоанализа сухогоостатка послевыпариванияраствора•N33•N34Коррозионный метод•N35Сравнительные характеристики чувствительности различныхметодов контроля качества очистки поверхности весьмаотносительны.

Можно привести значения среднейчувствительности (в г/см2) различных методов испытаний.Наименование метода контроляСмачивание водой(напыление чистой воды)Распыление воды с пигментомКоличественнаяхарактеристикачувствительности(1÷3) ·10-78·10-8Метод флуоресценции(1÷3)·10-5Метод радиоактивных изотопов10-8÷10-9Коррозионный метод6·10-5Метод восстановления металлов9·10-6•N36Эксплуатационные методы контроля очисткиСуществуют методы,оценивающие качествоочистки по силесцепления специальнонанесенного покрытия сочищенной поверхностью.Наличие загрязнений наповерхностиполупроводниковыхприборов может понизитьпробивное напряжение p-nпереходов, создатьобедненные илиинверсионные каналы.При некачественной очистке поверхностей под пайку снижаетсяусилие разрыва паяных соединений и увеличивается переходноесопротивление “контактная площадка-проводник”.•N37•N38.