Волчкевич Л.И. - Введение в специальность (1080704), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Вакуумные системы обо:рудования ионной имплантации используют диффузионные, турбомолекуляр:ные и криогенные насосы.484. СПЕЦИАЛЬНОСТЬ «ЭЛЕКТРОННОЕМАШИНОСТРОЕНИЕ»4.1. Направленность и содержание подготовки«Электронное машиностроение» — это научно:техническое направление,объединяющее разработку и использование электронных технологий и созда:ние для их реализации средств производства — электронно:ионного обору:дования (иногда применяют термин «вакуумно:технологическое оборудование»,подчеркивая этим, что все основные процессы происходят в вакууме).Наименование «Электронное машиностроение» носит и инженерная спе:циальность, по которой ведется подготовка специалистов в МГТУ им.
Н. Э. Баума:на и ряде других вузов страны. Направление подготовки «Электроника и микро:электроника». Квалификация выпускников — инженер электронной техники.Как было ранее сказано (см. § 2.1), длительное время электронные техноло:гии разрабатывались и применялись, прежде всего, в электронной промышленно:сти, при изготовлении электровакуумных приборов и особенно интегральных мик:росхем, ибо никакими другими методами не удается получить концентрированныеэнергетические воздействия в зонах, протяженность которых измеряется микро:метрами и даже долями микрометров.
Однако в последнее время, благодаря до:стигнутому прогрессу, электронные технологии и оборудование стремительно «выр:вались на широкий простор», находя все более широкое применение во всебольшем числе отраслей. Здесь можно назвать вакуумную плавку металла, ваку:умную электронно:лучевую сварку, ионную имплантацию направляющих и зуб:чатых колес вместо высокотемпературного легирования; вакуумную сушку и ваку:умную упаковку продуктов; вакуумное нанесение тонких пленок на стеклах окони автомобилей; микролитографическое нанесение художественных изображе:ний на стекло и металлы.Специальность «Электронное машиностроение» встала в один ряд с таки:ми технологическими специальностями, как сварочное, литейное, кузнечно:прес:совое производство.В МГТУ профилирующую подготовку по данной специальности выпол:няет кафедра МТ:11 «Электронные технологии в машиностроении»машиностроении».Научную основу специальности составляют: теория потоков заряженныхчастиц (электронов и ионов) и их взаимодействия с различными средами, физи:ка высокого вакуума, физические основы электронной техники, теория опти:мального проектирования машин:автоматов и их систем, теория автоматичес:кого управления.Общая фундаментальная подготовка МГТУ и знания в области научных ос:нов специальности могут использоваться выпускниками для профессиональнойдеятельности по направлениям:49– высокие технологии электроники (вакуумное осаждение тонких пле:нок, ионная имплантация, микролитография и др.) для широкого ассортиментапродукции — от электронных приборов до художественных изделий;– электронно:ионное оборудование (привод, базовые и функциональ:ные механизмы, общая компоновка и т.
п.) компетентно по всему процессу со:здания и ввода в эксплуатацию новой техники;– электронные микропроцессорные системы управления технически:ми объектами, а также системы сигнализации, диагностики и т. п. — разработка,пусконаладка, расширение возможностей;– высококвалифицированное использование средств вычислительнойтехникитехники, включая конфигурирование ПК, их комплектацию, монтаж и аттеста:цию, обслуживание и расширение; программирование, в том числе процессовуправления; автоматическое проектирование; работа с базами данных приме:нительно к задачам современной электроники.Рассмотрим более подробно эти направления подготовки во взаимосвязис учебными дисциплинами.Физические основы специальности изучаются на III курсе в двух дисцип:линах: «Физические основы электронных технологий» и «Основы вакуумнойтехники».
Студенты получают расширенное представление о современнойэлектронике, основных ее направлениях и перспективах развития: теорети:ческие знания по вопросам физических основ формирования потоков заря:женных частиц в вакууме и их взаимодействия с магнитными полями и поверх:ностями твердых тел. Одновременно они получают глубокие знания в вопросахфизики, высокого вакуума, методах и средствах его получения в замкнутыхобъемах с сочетанием откачки свободных газов и десорбированных в резуль:тате нагрева (термовакуумная обработка). Студенты знакомятся также с раз:нообразными процессами, выполняемыми в вакууме.По курсу «Основы вакуумной техники» студенты выполняют курсовой про:ект (первый проект по специальности), где решают как технологические зада:чи, связанные с получением вакуума (режимы откачки и нагрева, длительностьпроцесса, герметизация и натекание газов), так и конструкторские, связан:ные с разработкой вакуумных систем, вводов движения в вакуум, контрольно:диагностическим устройствами, вакуумными камерами и т.
д.Подготовка специалистов по первому из квалификационных направлений,т. е. по высоким технологиям электроникиэлектроники, осуществляется в основном на IVкурсе в рамках учебной дисциплины «Электронные технологии», с последующейсамостоятельной работой в рамках инженерного практикума, курсового и дип:ломного проектирования. Студенты изучают три группы базовых технологий:а.
Технология нанесения тонкопленочных покрытий в вакууме (см. § 3.4)) .Это комплексный процесс, который включает в себя, прежде всего, подготовкуповерхности к нанесению покрытий, что выполняется удалением верхнего слояматериала (в микронном диапазоне толщин) здесь же в вакуумной камере элект:50ронной или ионной бомбардировкой (см. рис. 18, в). Затем следует основнойпроцесс — собственно нанесение покрытий (см. рис. 18, а), для чего, например,нужный материал испаряют при высокой температуре посредством специальныхустройств — испарителей. Пары материалов (металлов, диэлектриков и т. д.), раз:летаясь в вакууме, осаждаются на поверхности изделий и конденсируются на них,формируя тонкопленочные покрытия заданной толщины, химического состава,физического состояния (кристаллические и аморфные пленки и т.
д.). Если необ:ходима коррекция и локальное удаление части материала, этого достигают высо:коэнергетической бомбардировкой ионами («ионное травление») (см. рис. 18, в).Подобным образом можно наносить как однослойные, так и многослойные плен:ки, в том числе из различных материалов.б. Технология микролитографических изображений (см. § 3.3) есть техно:логия получения микрорисунков на плоскости (планарная технология). Обрабаты:ваемую поверхность покрывают фоторезистом, далее сквозь фотошаблон произ:водят засветку поверхности с помощью оптических средств. После снятияфотошаблона последовательно производится проявление изображения, удале:ние засвеченных участков поверхности (травление), закрепление фоторезистана оставшихся участках.
Если далее на эту поверхность нанести тонкую пленку,например осаждением в вакууме, эта пленка ляжет как на засвеченные, очищен:ные, протравленные участки — напрямую на обрабатываемую поверхность изде:лия, так и на незасвеченные участки, поверх слоя фоторезиста. Если после этогоудалить фоторезист вместе с нанесенной пленкой покрытия, то обнажается пер:воначальная поверхность изделия.
Таким образом, на поверхность переводитсяизображение с фотошаблона. Проводя процесс многократно посредством комп:лекта фотошаблонов, можно получать многослойные изображения. Именно та:кой процесс с чередованием слоев проводников и диэлектриков позволяет полу:чать топологию современных микросхем (см. рис. 7), где величина отдельныхэлементов схемы и расстояния между соседними, в том числе изолирующих поло:сок между проводниками, составляет микрометры и даже доли микрометров.В настоящее время процессы микролитографии получили значительное распрост:ранение при производстве художественных изделий, ибо никаким иным способомне удается получить красочные изображения с такой проработкой подробностей.Концептуально процесс напоминает обычную фотографию, но несоизмеримпо степени проработки, по уровню разрешения.
Получение высококачественныхмикролитографических изображений — сложнейший и интереснейший процесс.Он опирается, прежде всего, на фундаментальные принципы физической, реаль:ной оптики; на теорию совмещения изображений и т. д. В последнее время техно:логические идеи, методы оснащения, разработанные для микролитографии при:менительно к интегральным схемам, все более используются при изготовлениипечатных плат.в.
Технология термовакуумных процессовпроцессов, т. е. одновременной откачкии нагрева замкнутых объемов (см. § 3. 2), которые также развивались первоначально51в основном при изготовлении электронных приборов. Так, в производстве цветныхкинескопов нагрев необходим при соединении конуса с экраном, при вваркев горловину конуса электронно:оптической системы, при откачке кинескопа дляудаления газов, сорбированных на внутренних поверхностях, для активации катода,для герметизации прибора.Весьма ответственными являются процессы нагрева при производстве полу:проводниковых приборов, включая высокотемпературный отжиг пластин, газовуюи жидкостную диффузию, нагрев при нанесении тонких пленок и так далее.Особенностью здесь является высокая точность управления процессами,как по температуре, так и во времени, активная обратная связь (см.
§ 2.5). Тер:мовакуумные процессы сейчас активно распространяются на такие задачи, каквакуумная сушка, обезгаживание материалов и т. д. Их научной основой явля:ются теоретические начала термодинамики и теплопередач в газах, в твердомтеле, в жидкости.Дополняет технологическую подготовку курс «Технология машинострое:ния», который дает не только квалификацию в области изготовления и сборкимашин, но и общие принципы любой производственной технологии.Подготовка специалистов по второму квалификационному направлениюпроектирование электронно:ионного оборудованияоборудования, материализующего со:ответствующие технологии, проводится на IV–V курсах. К этому времени студен:ты уже получили концептуальные основы расчета и конструирования в рамкахтаких дисциплин, как «Теория механизмов и машин», «Детали машин», «Метро:логия», «Материаловедение» и др., выполнили курсовые проекты по основампроектирования. Тем самым заложена инвариантная база, которая при под:креплении конкретным умением по одному из приложений должна сформиро:вать универсальную квалификацию инженера:конструктора, способного принеобходимости разобраться в частностях и конструировать машины самого раз:личного функционального назначения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
