Раздел 3. Производство неразъемных соединений

    Изучая учебный материал данного раздела необходимо уяснить для себя, с какой целью создаются неразъемные соединения в авионике. Какое место отводится при этом сварке, а какое пайке. Какие требования предъявляются к материалам и инструментам для создания этих соединений.

Необходимо изучить технологические основы и области применения важнейших методов сварки плавлением и сварки давлением, обратив внимание на варианты их использования в микроэлектронике. Уяснить суть различных вариантов пайки. Ознакомиться со способами контроля качества сварных и паяных соединений различных материалов.

     Изучить технологические основы склеивания изделий и элементов авионики, применяемые при этом материалы, а также контроль качества склеивания.

Тема 3.1. Сварочное производство [2,8]

 

    Физико-химические основы получения сварных соединений. Электрическая дуговая сварка. Электронно-лучевая сварка. Контактная электрическая сварка. Диффузионная сварка в вакууме. Ультразвуковая сварка. Сварка лазерным лучом. Особенности технологии сварки различных металлов.

 

Тема 3.2. Пайка материалов. Получение неразъемных соединений склеиванием [2,8]

 

    Физико-химические основы получения паяных соединений. Способы пайки и области их применения. Подготовка деталей к пайке. Припои и флюсы. Контроль качества паяных соединений.

      Физико-химические основы склеивания. Виды склеивания и применяемые при этом клеи. Технологические особенности склеивания различных материалов. Контроль качества склеивания.

 

Центральные вопросы раздела

 

o Классификация методов сварки и области их применения при эксплуатации и ремонте авиационного радиотехнического оборудования.

o Физический принцип и разновидности сварки плавлением. Достоинства и недостатки основных способов сварки, относящихся к этому классу.

o Физические основы сварки давлением и возможные варианты использования разновидностей этого вида сварки при производстве электромонтажных работ.

o Основы пайки, припои и флюсы, технологический инструмент, применяемый при выполнении электромонтажных работ в ходе эксплуатации и ремонта радиотехнического оборудования.

o  Физические основы склеивания, применяемые материалы и области использования в авионике.

 

Вопросы для самоконтроля

3.1. Какие требования предъявляются к неразъемным соединениям в авиационном радиоэлектронном оборудовании?

3.2. В чем состоят достоинства и недостатки сварки плавлением с использованием энергии электрической дуги?

3.3. Какими достоинствами и недостатками обладают методы электроконтактной сварки и где они применяются?

3.4. Какие задачи решаются с использованием сварки электронным или лазерным лучами?

3.5. Какими способами решаются проблемы защиты сварного соединения от воздействий окружающей атмосферы?

3.6. Какими путями можно решать проблему создания неразъемных соединений металлов, на поверхности которых образуются тугоплавкие или химически стойкие окисные пленки?

3.7. Какие методы сварки применяются в микроэлектронике и почему?

3.8. Какими свойствами металлов определяется качество сварки или свариваемость металлов?

3.9. Чем отличается по физическому принципу пайка от сварки?

3.10. Какое назначение при пайке имеют припои и флюсы? Какие требования предъявляются к ним в интересах получения высокой надежности паяного соединения?

3.11. В каких случаях используются при производстве и ремонте радиотехнического оборудования низкотемпературные и в каких случаях высокотемпературные припои?

3.12. Почему при производстве электромонтажных работ должны применяться только бескислотные флюсы?

3.13. Какие процессы могут протекать в паяном соединении в процессе эксплуатации радиоэлектронного оборудования?

3.14. Какие существуют методы контроля неразъемных соединений, выполненных методом сварки и пайки?

3.15. В каких случаях применяются в радиотехническом оборудовании клеевые соединения, и какие материалы и инструменты при этом применяются?

 

Раздел 4. Технология микроэлектроника

 

       Изучение технологических процессов, которые имеют место в микроэлектронике, ставит перед собой цель познакомить обучающихся с самыми современными технологиями создания различного класса интегральных микросхем.

       В этом разделе прежде всего следует усвоить требования, предъявляемые к полупроводниковым материалам, применяемым для производства полупроводниковых интегральных микросхем (ИМС) с высокой плотностью монтажа и большой степенью интеграции элементов. Далее в разделе изложены возможные пути реализации указанных требований путем применения технологий получения сверхчистых полупроводниковых материалов и выращивания из них монокристаллов. Центральное место в разделе занимает описание технологий формирования основных элементов ИМС – транзисторных структур.

       В разделе также изложены широко применяемые в микроэлектронике пленочные технологии; рассматривается технология производства пленочных (гибридных) ИМС.

 

Тема 4.1. Технология производства пленочных (гибридных) интегральных микросхем [1, ч. II]

 

      Технология получения подложек пленочных ИМС. Технология производства тонко- и толстопленочных ИМС методами фотолитографии и шёлкографии.

 

Тема 4.2. Технология получения полупроводниковых материалов [1, ч. II]

 

      Технологические процессы получения сверхчистых полупроводниковых элементов и химических соединений. Способы выращивания полупроводниковых монокристаллов и их легирования. Получение полупроводниковых пластин и их поверхностная обработка.

 

Тема 4.3. Технология формирования транзисторных структур в полупроводниковых ИМС. Роль современных технологий в функциональной микроэлектронике [1, ч. II]

 

      Сравнительная оценка способов формирования p-n переходов и транзисторных структур. Основы планарной технологии создания структур в полупроводниковых ИМС на базе диффузионного легирования, ионной имплантации и эпитаксиального наращивания. Роль современных технологий в функциональной микроэлектронике.                                                                                          

 

Центральные вопросы раздела

 

o Обоснование требований, предъявляемых к теплофизическим свойствам материалов и качеству обработки поверхности при производстве подложек пленочных интегральных микросхем.

o Технология нанесения тонких пленок разного функционального назначения при изготовлении тонкопленочных ИМС.

o Основы фотолитографии, как процессы формирования элементов тонкопленочных ИМС.

o Основы шёлкографии (трафаретной печати) в производстве толстопленочных ИМС.

o Обоснование требований, предъявляемых к исходным полупроводниковым материалам для производства полупроводниковых ИМС.

o Технология получения сверхчистых полупроводниковых материалов.

o Технология промышленного выращивания полупроводниковых монокристаллов.

o Процесс приготовления пластин из полупроводниковых материалов.

o Основы планарной технологии при производстве полупроводниковых ИМС.

o Основные технологические процессы формирования транзисторных структур и их сравнительная оценка.

 

Вопросы для самоконтроля

 

4.1. Приведите классификацию современных микросхем в зависимости от применяемых в них материалов и технологии их производства? 

4.2. Перечислите основные технологические требования, предъявляемые к материалам подложек пленочных интегральных микросхем?

4.3. Какими технологическими свойствами должны обладать тонкие пленки, применяемые при производстве тонкопленочных интегральных микросхем?

4.4. Назовите основные этапы формирования элементов тонкопленочных интегральных микросхем при создании их методом фотолитографии?

4.5. Изложите технологические основы нанесения на подложку тонких пленок методом вакуум-термического напыления?

4.6. В чем состоят основы технологии нанесения на подложку тонких пленок способом ионно-плазменного распыления? В каких случаях применяется этот метод и почему?

4.7. С какой целью и каким образом проводится стабилизация свойств тонких пленок?

4.8. С какой целью полупроводниковые материалы для производства из них интегральных микросхем тщательно очищают от примесей, а затем выращивают полупроводниковые монокристаллы?

4.9. На каком принципе основана технология зонной плавки при очистке полупроводниковых материалов от примеси и в каких вариантах она может быть реализована?

4.10. Из каких двух этапов состоит процесс очистки полупроводниковых материалов от примесей?

4.11. На каких принципах основана современная технология получения полупроводниковых монокристаллов?

4.12. С какой целью при производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем необходимо полупроводник легировать донорными или акцепторными примесями?

4.13. Какие методы легирования полупроводниковых материалов применяются при формировании транзисторных структур при планарной технологии производства интегральных микросхем?

4.14. Приведите сравнительные технические возможности методов формирования транзисторных структур при производстве полупроводниковых интегральных микросхем?

4.15. В чем состоят принципиальные различия в технологиях производства толстопленочных и тонкопленочных интегральных микросхем?

 

Методические указания по самостоятельному изучению части II - «Технология конструкционных материалов»

        

    В ходе изучения технологии конструкционных материалов студентам рекомендуется следующая последовательность работы над учебным материалом:

· при изучении дисциплины следует руководствоваться программой и методическими указаниями к изучению разделов и тем, приведенными в данном пособии;

· перед началом изучения каждого раздела необходимо прочитать абзац, посвященный целям изучения данного раздела. Обратить внимание на требуемый уровень усвоения изложенного в разделе материала;

· пользуясь программой найти в рекомендуемой литературе учебный материал, соответствующий содержанию тем раздела;

· при изучении учебного материала следует руководствоваться рубрикой «Центральные вопросы раздела»;

· завершив изучение раздела, чтобы развить у себя способность к обобщению и творческому мышлению, необходимо обратиться к вопросам для самоконтроля, ответы на которые можно дать, если вами изучено все содержание темы.

    В итоге самостоятельного изучения темы нужно подвести итог. С помощью [2] студент должен усвоить главное, что нужно осмыслить, обязательно запомнить и использовать в своей будущей деятельности.