Глава 6 Особенности организации участка производства микросхем

Исходными данными для определения основных показателей специализированного участка (цеха) по производству микросхем и микросборок являются: номенклатура изделий; годовая программа выпуска изделий; технологический процесс изготовления изделий; трудоемкость по операциям; тип производства и значения пооперационного технологического выхода годных изделий.

Плановая величина выхода годных изделий используется для определения объема запуска изделий, величины брака, расчета норм расхода основных и вспомогательных материалов, а также для контроля над ходом производства. Важным моментом является группирование изделий участка и выбор типового изделия. Выбранное типовое изделие, изготовляемое на участке, приводится к условной единице, под которой понимается изделие с определенными конструктивно-технологическими параметрами. Применительно к типовым изделиям ведется разработка технологических процессов и их нормирование. При определении производственной структуры цеха (участка) закладывается технологический принцип специализации подразделений, причем необходимо предусматривать резервные мощности порядка 5—10% в подразделениях, где могут возникнуть «узкие места». В цехе такими подразделениями являются участки: изготовления оригиналов и фотошаблонов; вакуумного напыления; фотолитографии; окисления; прошивки отверстий; сборки и монтажа. При организации единого производства изделий (тонкопленочных и толстопленочных) в структуре предусматривают общие производственные подразделения: очистки подложек; измерения и доводки резисторов; резки плат; сборки, монтажа; функционального контроля; герметизации; маркирования и лакирования. Например, завод Красное Знамя:

1. Заготовительный участок
Назначение: Складирование, хранение и учет базовых материалов, нарезка и выдача заготовок.
Оснащение: Высотные стеллажи и гильотинные ножницы.

2. Участки фотолитографии
Назначение: Получение, хранение, контроль состояния и ретушь фотошаблонов.
Предварительный нагрев, ламинирование, нанесение сухого пленочного фоторезиста. Пробивка фиксирующих отверстий на ФШ. Экспонирование фоторезиста и защитной паяльной маски
Оснащение: Фотоплоттеры, проявочная машина, рабочие места ретушеров и шкафы для хранения ФШ, сушильные шкафы, ламинаторы и установки экспонирования, в том числе с автоматическим совмещением.

3. Участки механической обработки
Назначение: Сверление базовых и крепежных отверстий, отверстий под металлизацию.
Получение контура печатных плат фрезерованием и скрайбированием. Обработка кромок и углов заготовок. Определение и расчет компенсации рассовмещения. Промывка и продувка полученных отверстий.
Оснащение: Многошпиндельные скоростные сверлильно-фрезерные станки, установки сверления базовых отверстий с учетом рассовмещения, установки скрайбирования, продувки и промывки отверстий, получения фасок и снятия перемычек.

4. Участок лужения
Назначение: Подготовка поверхности меди перед горячим лужением, нанесение флюса, горячее лужение, оплавление покрытия олово-свинец, отмывка флюса.
Оснащение: Конвейерная линия подготовки поверхности, флюсователи, установки горячего лужения, оплавления и конвейерная линия отмывки от флюса.

5. Участок гальваники
Назначение: Металлизация отверстий и нанесение покрытия О-С перед оплавлением или в качестве металорезиста.
Оснащение: Автоматизированные химико-гальванические линии предназначенные для обработки поверхности заготовок и отверстий с дальнейшим нанесением токопроводящих покрытий меди и олово-свинца.

6. Участки мокрых процессов
Назначение: Травление рисунка по СПФ и металлорезисту, снятие и осветление покрытия ОС, подготовка поверхности, проявление СПФ и ЗПМ
Оснащение: Конвейерные линии мокрых процессов.

7. Участок нанесения жидкой паяльной маски
Назначение: Сушка, нанесение и отверждение маски
Оснащение: Сушильные шкафы, установки трафаретной печати (сеткография).

8. Участки электроконтроля
Назначение: Контроль правильности и качества топологии, качества металлизации отверстий, устранение обнаруженных дефектов топологии.
Оснащение: Установки автоматизированного электроконтроля с возможностью контроля проводимости («адаптерного» типа и с «летающими» щупами) и установки оптического контроля.

9. Участок получения слоев МПП
Назначение: Получение внутренних слоев МПП – подготовка поверхности, ламинирование, экспонирование, проявление СПФ, травление, удаление СПФ
Оснащение: Конвейерные линии мокрых процессов, установка предварительного подогрева, ламинатор и установка прямого экспонирования.

10. Участок сборки пакетов МПП и прессования
Назначение: Оксидирование слоев, сборка внутренних слоев в пакеты, сборка пресс-форм, высокотемпературное вакуумное прессование
Оснащение: Конвейерная линия оксидирования, установка обеспыливания, бондажирования, система сборки пресс-форм, вакуумные пресса.

11. Участок покрытий драгметаллами
Назначение: Получение таких финишных покрытий как иммерсионное золото, гальваническое золото, гальваническое серебро.
Оснащение: Вертикальные автоматизированные линии иммерсионного золочения и гальванического серебрения, установка гальванического золочения.

12. Участок маркировки
Назначение: Нанесение маркировочных знаков в соответствии с КД
Оснащение: Рабочие места ручной маркировки, сеткографические установки и установка автоматической маркировки.

13. Экспресс-лаборатория
Назначение: Аналитический контроль параметров технологических процессов, контроль качества металлизации и финишных покрытий.
Оснащение: Оборудование для выполнения хим. анализов, изготовления и изучения микрошлифов, установка рентгено-флуоресцентного анализа.

14. Инженерное обеспечение
Станция водоподготовки деионизованной воды
Станция водоподготовки воды 2 категории
Станция оборотной охлажденной воды
Системы кондиционирования и обеспечения чистых помещений

Расчетное количество оборудования определяется в основном исходя из производительности его работы (шт/ч), а при отсутствии таких данных — по трудоемкости изготовления изделий. Годовой фонд времени работы оборудования принимается в расчетах в соответствии в таблице 1.

(перепечатать в Word)

Табл. 1, действительный годовой фонд работы оборудования и рабочих мест

Численность основных рабочих определяется исходя из норматива годового фонда времени одного рабочего при продолжительности основного отпуска 18 и 24 дн. Перечень основных профессий в производстве микросборок представлен в таблице 2.

Табл. 2, Список лиц по профессиям, занятых в производстве интегральных схем и микросборок.

Планировку участка (цеха) разрабатывают на основе рассчитанной производственной и вспомогательной площади с учетом требований к помещениям, расположению оборудования и рабочих мест, специфичных для производства микросборок. Удельные нормы для расчета производственной площади и перечень подразделений с обоснованиями необходимости выделения их в отдельные помещения представлены в таблицах 3 и 4 соответственно.

Наименование оборудования	Площадь на единицу оборудования
Микрофотонаборные установки к фотолитографии	20-22
Микрофотонаборные установки и установки фотолитографии в чистых комнатах	40-45
Координатографы	12-15
Редукционные камеры	18-20
Оборудование для резки стекла, торцовки и снятия фасок	7-8
Оборудование для шлифовки и полировки стекла	5-6,5
Оборудование для ионно-плазменного напыления металлов	12-14
Комплект оборудования для изготовления копий фотошаблонов	18-20
Оборудование химической очистки	4,5-5,5
Установки ионно-плазменные	20-25
Оборудование изготовления пленочной части изделий	11-25
Электропечи автоматизированные диффузионные с комплектом сервисного оборудования	17-20
Электропечи конвейерные	18-20
Оборудование приготовления паст	5-6
Шкафы химические натяжные	8-10
Оборудование лужения	5-6
Оборудование подгонки резисторов до номинала	5-6
Оборудование для раздела пластин на кристаллы	4,5-5,5
Оборудование для сборки и монтажа	4,5-5,5
Установка контроля качества монтажа	4,5-5,5
Оборудование функционального контроля	5-6
Оборудование герметизации сваркой	4,5-6,5
Оборудование герметизации компаундами	6,0-6,5
Оборудование лакирования	6-7

Табл. 3, нормы площадей на единицу оборудования и рабочее место

Наименование подразделения	Данные по технологическому процессу
Изготовление сетчатых трафаретов	Изготовление сетчатых трафаретов на основе фоторезистов и металлических сеток
Химическая очистка подложек, полупроводниковых пластин и кварцевой оснастки	Химическая обработка подложек и полупроводниковых пластин
Подготовка паст	Корректировка паст
фотолитография	Нанесение фоторезиста Экспонирование фоторезиста Нанесение фоторезиста Удаление фоторезиста
Термические и диффузионные процессы	Термическая и диффузионная обработка пластин
Вакуумное напыление	Напыление пленочных структур
Высокотемпературная обработка	Вжигание паст
Резка пластин и подложек	Резка плат на модули и скрайбирование подложек и пластин
Сборка, монтаж и функциональный контроль	Установка и присоединение компонентов на платы, установка плат в корпуса. Контроль электрических параметров
Измерение и доводка резисторов	Лазерная корректировка сопротивления резисторов
лужение	Лужение плат и проводниковых элементов
Золочение (химическое)	Защита проводниковых элементов химическим и электролитическим осаждением
Маркирование и лакирование	Обезжиривание, нанесение маркировки сетко-графическим методом, защита лаком
герметизация	Герметизация микросборок в металлостеклянных корпусах лазерной сваркой
Изготовление оригиналов	Изготовление оригиналов комбинированным методом
Изготовление фотошаблонов	Изготовление эталонных, эмульсионных, металлизированных и транспарентных фотошаблонов

Табл.4, перечень подразделений которые необходимо помещать в отдельные помещения (производство микросборок)

Нормы расстояний между оборудованием, рабочими местами и элементами зданий и требования к обеспечению чистоты технологических сред регламентируются таблицей 5. Участки (цехи) по производству микросборок могут располагаться в одноэтажных и многоэтажных корпусах. Для укрупненного расчета рабочих площадей отдельных участков берутся нормы удельных площадей на единицу оборудования и на одно рабочее место:

Где S_y9i - удельная площадь единицы оборудования или рабочего места;

Кi - принятое количество единиц оборудования и рабочих мест.

Разрабатывая технологические планировки, необходимо учесть:

- категории помещений, в которых выполняются отдельные операции;

- рабочие места и оборудование располагаются в последовательности технологических процессов;

- обеспечение безопасности работы.

С этой целью рабочие места, на которых выполняются работы, связанные с вредными воздействиями на организм человека (лужение, пропитка и др.), должны размещаться в отдельных помещениях. Межоперационное транспортирование и хранение материалов, оригиналов, фотошаблонов и обрабатываемых изделий осуществляется только в специальной таре по всему технологическому циклу. Конструкция тары должна обеспечивать защиту изделий от механических повреждений, попадания влаги, пыли и других; загрязнений. Для подложек предусмотрены специальные кассеты, которые помещают в контейнеры соответствующей вместимости. Детали корпусов микросборок допускается хранить и транспортировать россыпью. Производственная тара изготовляется из гладкого, износоустойчивого, негигроскопичного материала, не выделяющего со временем загрязнений (полистирола, полиэтилена, алюминиевого сплава и др.)

Тип оборудования
№	Расстояние (мм)	Газо-термическое и вакуумное оборудование	Оборудование для изготовления фотошаблонов	Оборудование для фотолитографии и очистки подложки	Вытяжные шкафы
	Между оборудованием по фронту	1500-2000	1000-2000	100-200	500-1000
	Между тыльными сторонами оборудования	1200-1500	1000-2000	700-800
	Между оборудованием при поперечном расположении к проходу	1500-2000	1000-2000	1200-1500	1600-2000
	Между фронтами двух линий оборудования	2100-2500	1600-2000	1500-2000	1600-2000

Таблица 5.Нормы расстояний между оборудованием, рабочими местами и элементами здания в качестве примера мы можем увидеть планировку предприятия по изготовлению двухсторонних и многослойных печатных плат «дубна» http://www.si-pcb.ru/images/stories/photos/project_factory_plan_big.png

(самого примера нет)

Глава 7 Безопасность труда в производстве изделий микроэлектроники (2-3 листа)

Производство изделий микроэлектроники характеризуется наличием большого количества электрооборудования. Может произойти поражение электрическим током.

Поражение электрическим током может произойти:

· При прикосновении к металлическим частям оборудования, которые могут оказаться под напряжением при ненадежном заземлении;

· При механических или иных повреждениях электропроводки;

· При прикосновении к открытым токоведущим частям оборудования.

В подразделении находится необходимые для производства работ горючие и легковоспламеняющиеся жидкости (ацетон,толуол, спирт этиловый), лаки, статическое электричество.

Пожар может возникнуть:

· При проведении операции очистки подложек;

· При нанесении и снятие защитных составов с мест подложек, не подлежащих покрытию;

· От накопления зарядов статического электричества

Одним из опасных факторов при производстве изделий микроэлектроники является оборудование создающее ультразвуковое колебание. Вредное воздействие ультразвука может иметь место на операциях очистки подложек и ультрозвуковой прошивки отверстий.

Воздействие ультразвукового излучения (установки экспонирования) может иметь место при выполнении операции получения защитного рельефа рисунка из фоторезиста.

Еще одним опасным фактором является использование в производстве жидкого азота. Охлаждаемые жидким азотом детали установок вакуумного напыления, азотный писатель, сосуды Дьюара. Обморожение может произойти в случае прикосновени с охлажденными поверхностями перечисленного оборудования, а также в результате попадания жидкого азота на защищенные участки тела работающих.

Ниже приведены основные требования и необходимые меры для обеспечения безопасности

Для предупреждения поражения электрическим током предусмотреть:

· Подъемную изоляцию наружной электропроводки;

· Ограждение доступных для прикосновения токоведущих частей оборудования

Для предупреждения пожара предусмотреть:

· Вытяжную вентиляцию на операциях полировки и шлифовки подложек;

· Нанесение защитных составов или материалов снятия их с помощью растворителей, обеспечивающую необходимую кратность обмена воздуха;

· Отвод статического электричества.

 

для предотвращения термоожога предусмотреть:

· Теплоизоляцию стенок и дверей электропечей, сушильных шкафов обеспечивающую температуру их наружной поверхности не свыше 45⁰С.

Для предотвращения химических ожогов предусмотреть:

· Инструменты, приспособления, индивидуальные средства защиты (спецодежда, защитные очки, резиновые перчатки), исключающие непосредственный контакт при работе с химическими элементами.

для предотвращения вредного воздействия отравления токсичными веществами предусмотреть:

· Вытяжные шкафы на операциях травления, обезжиривания и сушки подложек и приготовления растворов;

· Оборудование рабочих мест вытяжной вентиляцией и бортовыми отсосами.

Для предотвращения вредного воздействия ультразвука предусмотреть:

· Индивидуальные средства защиты от шума при работе на ультразвуковых установках;

· Периодический контроль уровня шума на рабочих местах с ультразвуковыми установками.

Для предотвращения вредного воздействия ультрафиолетового излучения предусмотреть:

· Блокировку, исключающую включение ультрафиолетовых ламп при поднятых крышках оборудования.

Для сохранения высокой работоспособности в течении рабочего дня следует строго соблюдать рекомендуемый режим труда и отдыха.

· Через 1 ч 50 мин после начала работы, а затем через каждые 50 мин устанавливаются перерывы на 10 мин.

При работе с микроскопом необходимо регулярно выполнять гимнастику для глаз.

 

 

Список используемой литературы

1. Т.И. Данилина, «технология тонкопленочных микросхем»

2. В. Д. Дмитриев, М. Н. Пиганов, С. В. Тюлевин, «технология микросборок специального назначения»

3. http://www.bestreferat.ru/referat-206018.html

4. http://www.studfiles.ru/preview/2877370/page:5/

5. http://otherreferats.allbest.ru/radio/00094120_0.html

6. http://robvac.com/v_vsm.html

7. http://www.si-pcb.ru/manufacture.html