К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Современное технолопгчвское оборудование может иметь многоуровневые САУ. Кроме того, технологическая машина, как правило. состоит из четырех основных элементов: двигательного, передаточного, исполнительного механизмов и системы управления (рис. 1.2.5). Первые два элемента состаювпот привод мюпинм, а исполнительные механизмы делятся на механизмы и устройства рабочих (т.е. обеспечивающих технолопггеское воздействие на обрабатываемое изделие с целью изменения его размеров, формы, состоя- ния поверхности или обьема и т.п.) и холостых (вспомогательных) ходов. Вакуумное технологическое оборудование включает в себя еще один элемент - вакуумную систему. Главное отличие технологических машин друг от друга заключается в особенностях механизмов и Устройств рабочих ходов (вщнидющ, карусели, барабаны, координатные столы, электронные пушки, ионные и плазменные источники, горелки и тл.).
Механизмы и устройства вспомогательных ходов, системы автоматического управления и шкуумные системы идентичны. Критерии проектирования технологической машины следующие: качество, причем кзк хачество обрабатываемых изделий (равномерность толщины осалщаемой пленки; точность размеров микроструктур, сборки элекгронной оптики, приварки выводов и т.пл однородность струкгуры эпитахсиальных слоев; колич:ство неповрежденных привнесенной дефешностью кристаллов и др.), так и качество функционировашш самой машины (давление и состав остпочных газов в вакуумной камере, точность позиционирования координатного стола, плавность перемещения плавильного узла, температура печи термовакуумной обработки и т.д.); КРИТЕРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБОРУЛОВАНИЯ ЛЛЯ ПРОИЗВОЛСТВА ЭЛЕКТРОНИКИ 35 1.2.3.
Критерии яреектареввввя оборудования е элеятреввем мвшааостреевва Кратервй лрсеюировеиз в его характервспыа Предельное значеиве Вакуум: минимальное давление поток газовыделения 10'е Па 10 э мз Па/с МЛЭ, ЭОС МЛЭ, ЭОС Вибрация: амплитуда колебаний частота собственных колебаний резонансная частота УСЭ, ЭОС УСЭ, ЭОС УСЭ, ЗОС 0,01 мкм 0,5 Гц 40 Гц Перемещение: неравномерность минимальная скоросп погрешность позиционирования чистота вращения траектория 1% 2 мкм/с 0,1 мкм 2,104 м|щ-1 Сложная УВМ УВМ УСЭ УМО УВН Привносимая дефектность: размер микрочестнц доза микродефектностн поток микрочастиц 0,1 мкм 0,01 см з 10-4 см-з с ЧПП УСЗ, УВН УСЭ, УВН быстродействие, эавнапцее от степени непрерывности технологического процесса, рациональности выбора законов перемещения исполнительных механизмов и кинематических цепей, дифференциации и концентрации операций и др4 прочность: статическая, динамическая, ударная, устелостиэя и т.дл долговечносп, характеризуемая шммапроцентным и полным ресурсом работы машины, а тюске сроком службы.
Технологическое оборудование оценивается следующими технико-зкономическими показателям н: производительностью как характеристикой быстродействия технологической машины; выходом годных изделий; надежностью функционирования; мобильностью, т.е. способностью к быстрой перенаяадке на изготовление другого изделия; эстетическим совершенством, вюпочающим рациональность внешних форм, эргономичность, цвет, функциональную окраску, товарный ющ и т.пл экономической эффективностью, зависящей от прибыли, получаемой от реализации выпускаемой продукции, стоимости машины (капитальных затрат), технологичности конструкции н степени ее унификации и стандартизации, себестоимости продукции, энергоемкости (КПД) и т.п.
Одной из главных особенностей оборудования для производства ИЭТ является несиловой характер воздействия на обрабатываемые изделия и сверхжесткие требования к допустимым отклонениям от заданных режимов обработки, а тахже к стабильности и воспроизводимости параметров технологических процессов. По требованиям к чистоте исходных материалов, прецизионности механизмов и устройств, точности изпповления оборудования электронное машиностроение превосходит общее машиностроение на 2 - 3 порядка, а в ряде случаев превьппает точность оборудования часовой промьппленности. Массовый характер производства большинства типов ИЭТ предъявляет высокие требования по производительности, а, следовательно, и к уровню автоматизации оборудования.
Широкое применение химически активных реагентов, таких, как плавиковея, азотшш, серная и солянюг кислота, четырехфтористый углерод, выдвигает жесткие экологические требования. В табл. 1.2.3 приведены примеры критериев проектирования и предельные значения параметров оборудования в электронном машиностроении. Несиловой характер работы и жесткие допуски на отклонения параметров приводвт к тому, что причиной нерабстоспоссбности оборудования чаще бывают не поломки (отказы функционирования), а выход каких-либо параметров за пределы допускапараметрнческие оп4азы.
Таким образом, иа фактическую производительность оборудования в электронном машиностроении основное влияние оказывают не быстродействие и надежность функционирования, а процент выхода годных изделий как вероятность нахождения параметров технолопгюского процесса в вцюнных пределах. 36 Глава 1.2. ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ В ЭЛЕКТРОННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ Продолжение табл. 1.2. 3 йо о сг Р Рве. 1.2.6. Заввсювсть ватааа пзевмхелеввй (уз вмцтввай аввсре ст зврабстав а Я О) - фувхввв разброса значений (2 в момент времени Гк Я 7) — фувхцва разброса значений наработки на отказ Т с завэвней всроатнсстью безозхазвой рабаты - пзама-врсцсипав о ресурса; Т - сгмлввз наработка ва отказ Так, при проектировании вакуумного технологического оборудования по критерию "вакуум" выбирают и рассчитывают параметры вакуумной системы - давление р, аффективную быстроту откачки ЯШ допустимый поток ШЗОВЫДЕЛЕИИЯ '(Я < РЛ) И ДР.
ПРИ УВСЛИЧЕг нии наработки т реальный поток газовыделений Д, как правило, увеличивается (рис. 1.2.6) из-за старения или разрушения материала уплотнений, изнашивания трущихся поверхностей и т.п. Частный коэффициент выхода годных ИЭТ по критерию "вакуум" Ув можно представить как вероятность Р безотказной работы оборудования за время Л (при нормальном законе распределения случайной величины Д) Т' = Р~Д к Щ = 0,5 + Ф з-з — —, оО где Ф - нормированная функция Лапласа; йя и ад -соотвстспюнно математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение случайной величины Д в момент времени Гь Изменение во времени параметра Д определяет и тамма-процентный ресурс Т„работы вакуумной усыновил (см. рис.
1.2.6) т„- Т-Ь„ где Т - средняя наработка на отказ; Ь - кван- тиль заданной вероятности безотказной работы установки но критерию "вакуум"; ог - среднее ' АВФ - автомат вырезки и формовки деталей ИЭТ; ЛВО - линия вакуумной обработки ЭВП; МЛЭ - молекулярно-лучевая зпитаксия; РЗК - радиоэлектронные компоненты; СВО- свсрхвысоковакуумное оборудование; УВМ - установка кыращивания монокрисшллов; УВН- установка вакуумного напыления; УМО - усыновив механической обработки ИЗТ; УСЭ- установка совмещения и экспонирования; ЧПП - чистое производственное помещение; ЭОС- злектронная оже-спектроокопия. КРИТЕРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОНИКИ 37 [з,а х) 1-а х) Рве.
1гю7. Заевсвзюсгь аегревместв везвюехезреаавва зееаивизвеге стезе х ет аарабетзв у(х) - фуякявз разброса значений х з момент времени гг Р~- Ьх] < х < (+ Ах)) = = Ф(~ — ~ - Ф~ — ), квадратическое отклонение случайной величины Ф. При проектировании по хритерию "точность" необходимо учитывать, во-первых, разброс значений величины х (погрешность перемещения нли позиционирования) и, вовторых, - изменение этой величины во времени (рнс. 1.2.7). Вероятность нахоидения параметра х в допустимых пределах 1+Ах1 - [-Ах1 при нормальном законе распределения можно представить следующей зависимостью: где сгз - - среднее квадратическое отююнение случайной величины х в момент времени ф Допустимые значения погрешности перемещения или погрешности позиционирования могут назначаться исходя, например, из допустимых колебаний температуры расплава лри наплавном перемещении плавильного узла в установке волной плавки полупроводниковых материалов нли из допустимого искаженна размера и формы электронного луча при неточном позиционировании координатного стола в оборудовании злекцюннолучевой литографии.
Движущими факторами повышеюш эффективности производства ИЭТ яюшются постоянно растущие требования к следующим основным параметрам: качеству вьыпускаем ой продукции (выходу годных изделий, улучшению сортностн, получению новых вцяов продукции более высокого уровня н тш.); произвоюпельности машин (количеству годной продукции, выпусююмой технологическим оборудованием в единицу времени); трудоемкости обслуживания и количеству персонала (операторов, наладчиков, ремонтников и т.п.).
В различнью периодм развития электронного машиностроения значимость и весомость этих фазхоров неоднозначна. Так, требования к качеству имеют первостепенное значение, как правило, при переходе к изготовлению новых поколений изделий (от черно-белых к цветным кинескопам, от транзисторов к интегральным схемам и далее к большим (БИС) и сверхбольшим (СБИС) интегральным микросхемам; требования к "безлюдности" производспа - в ключевые периоды развития автоматизации, например, при крупномасштабном внедрении гибких производственных систем (ГПС) и т.д. Наиболее стабильным и постоянно действующим движущим фактором прогресса производства являются непрерывно растущие требования к производительности машин с учетом их номенклатуры и сменяемости во времени. Подавляющее большинспю технологического оборудования в элекцюнном машиностроении имеет дискретный характер работы с чередованием во времени рабочих и вспомогательных операций, при этом продукция выдается поштучно или партиями.
У машины при функционировании происходит регулярное чередование рабочих ходов длгпельностью Гг, (обработка, контроль, сборка) и вспомогательных (холоспкг) ходов гх (ицрузка и закрепление изделий, откачка технологических камер, транспортировка между позициями обработки и выдача готовых изделий и т.п.), суммарная длительно оп, которых состаюшет интервал времени, называемый рабочим циклом Т. При бесперебойной работе производительность машины 1г определяется тремя факторами - длитзльноспю рабочего цикла Т, числом единиц продукции р, выданных за цикл, и коэффициентом выхода годной продукгпш )г Р Р )г 7 1р+ 38 Глава 1.2 ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ В ЭЛЕКТРОННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ ггтис (1.2 2) Хр К~„+1 Рве.
1.2.8. Завасваееть вревзааытелыаюта аманам 6 аг ыпеасвавеста техвезначесин'о арешееа )Г В реальных условиях производства периоды бесперебойной работы неизбежно чередуются с простоями по техническим и организационным причинам (для пер еналадок и тж.), влияние которых на производгпельность выражается через так называемый коэффициент использования ~ию где Гг' - фактичесхая производительность, т.е. количество годной продукции, выданной машиной за некоторый период времени, напри- МЕР, За МИНУГУ, Чае, СУТКИ И т.Д., Ггц - ЦИХЛО- вая производительность машины, характеризующая ее быстродействие; )лс - коэффициент использования, численно равный доле времени, в течение которого машина в пределах планового фонда действительно работает, а не простаивает. Рост производительности оборудованы хвк действующего в процессе эксплуатации, так и нового (по сравнению с действующим), достигается следующими методами: интенсификацией технологического процесса, сокращением длительности рабочих ходов; сокращением длительности несовмещенных холостых ходов, вплоть до создания машин непрерывного действии (волочильных станов, диффузионных печей и 1Ф.); уменьшением простоев оборудования путем повьппения надежности его функционирования и улучшеник оршнлзалии обслуживаповышением качества выпускаемой продукции, прелле всего, сокращением брака.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
