Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Московский институт электроники и математики Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики»
Факультет Электроники и телекоммуникаций
Программа дисциплины «Оборудование производства изделий
электронной техники»
для направления 210100 "Электроника и микроэлектроника" подготовки специалиста
по специальности 210107 “Электронное машиностроение”
Автор программы: , к. т.н., доц., *****@***ru
Одобрена на заседании кафедры "Элетроника и наноэлектроника" «___»___________2012 г.
Зав. кафедрой ______________
Рекомендована секцией УМС «Электроника» «___»___________ 2012 г.
Председатель __________________________
Утверждена УС факультета Электроники и телекоммуникаций «___»____________2012 г.
Ученый секретарь________________________
Москва, 2012
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина предусмотрена учебным планом с целью формирования у студентов знаний о конструктивных особенностях оборудования производства изделий электронной техники, которые необходимы при разработке и проектировании современных видов оборудования этой области.
Дисциплина является базовым профилирующим курсом, связующим общетеоретические, общеинженерные и специальные дисциплины и базируется на знании основ высшей математики, общей физики, общей и физической химии, материаловедения и физических основ электронной техники, теоретической механики, вакуумной техники и технологии производства изделий электронной техники.
Основной задачей дисциплины является изучение принципа действия и конструктивных особенностей оборудования производства изделий вакуумной электроники и микроэлектроники.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате изучения дисциплины студенты должны:
Знать основные принципы действия и конструктивные особенности оборудования производств изделий электронной техники;
Уметь применять полученные знания для разработки конструкторско-технологических схем оборудования для производства изделий электронной техники;
Иметь представление об областях применения и основных направлениях развития оборудования производства изделий электронной техники и о стандартах, распространяющихся на типовые механизмы, используемые в оборудовании производства изделий электронной техники.
3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |
Общая трудоемкость дисциплины | 191 | 8 |
|
Аудиторные занятия | 124 | 8 |
|
Лекции (Л) | 51 | 8 |
|
Практические занятия (ПЗ) | 34 | 8 |
|
Семинары (С) | - | 8 |
|
Лабораторные работы (ЛР) и (или) другие виды аудиторных занятий | 18* | 8 |
|
Курсовой проект (работа) | 35 | 8 |
|
Самостоятельная работа | 67 | 8 |
|
Расчетно-графические работы | - | - |
|
Реферат и (или) другие виды самостоятельной работы | 67 | 8 |
|
Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | зачет, экз. |
|
*При обучении используются ПЗ или ЛР.
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий.
№ п/п | Раздел дисциплины | Лекции | ПЗ | ЛР |
1 | Тема 1. Общие сведения о производстве изделий электронной техники | 2 | ||
2 | Тема 2. Виды нагрева в оборудовании производства изделий электронной техники | 2 | 4 | |
3 | Тема 3. Газовые системы оборудования производства изделий электронной техники | 2 | ||
4 | Тема 4. Оборудование для обработки металлов методом пластического деформирования | 2 | 3 | |
5 | Тема 5. Оборудование для технохимических процессов электровакуумного производства | 3 | 3,5 | |
6 | Тема 6. Оборудование для производства изделий из стекла и керамики | 3 | ||
7 | Тема 7. Термическое оборудование электровакуумного производства | 2 | ||
8 | Тема 8. Сборочное оборудование электровакуумного производства | 2 | 3 | |
9 | Тема 9. Особенности производства микроэлектронных приборов и ИМС. Оборудование заготовительной стадии МЭ пр-ва | 5 | 4 | |
10 | Тема 10. Оборудование для технохимической обработки в МЭ производстве | 2 | ||
11 | Тема 11. Термическое оборудование для процессов диффузии и окисления | 3 | 4 | 3,5 |
12 | Тема 12. Оборудование для наращивания эпитаксиальных слоев | 3 | ||
13 | Тема 13. Оборудование для процессов ионной имплантации | 3 | ||
14 | Тема 14. Оборудование для литографических процессов | 4 | 3 | 3,5 |
№ п/п | Раздел дисциплины | Лекции | ПЗ | ЛР |
15 | Тема 15. Оборудование для осаждения тонких пленок в вакууме | 4 | 4 | 3,5 |
16 | Тема 16. Оборудование для изготовления толстопленочных микросхем | 2 | 2 | |
17 | Тема 17. Оборудование для контроля структур и разделения пластин на кристаллы | 2 | 2 | |
18 | Тема 18. Оборудование для монтажно-сборочных процессов | 3 | 3 | 3,5 |
19 | Тема 19. Тенденции развития оборудования МЭ производства | 2 | 2 |
4.2. Содержание практических разделов дисциплины
Тема 1. Общие сведения о производстве изделий электронной техники - 2 часа
Электронные приборы как основные типы изделий электронной техники. Особенности технологии производства электронных приборов. Понятие технологической гигиены. Производственный процесс и его компоненты. Классификация оборудования. Основные требования к оборудованию производства электронных приборов; модульность, агрегатирование, унификация, уровень автоматизации, производственная гибкость оборудования.
Тема 2. Виды нагрева в оборудовании производства изделий электронной техники - 2 часа
Требования к системам нагрева. Огневой нагрев в электровакуумном производстве. Системы огневого оснащения, газовые горелки, смесительная аппаратура. Физические принципы резистивного, индукционного, электронно-лучевого, лучистого и лазерного нагрева.
Тема 3. Газовые системы оборудования производства изделий электронной техники - 2 часа
Классификация газовых систем и требования к ним. Аппаратура и элементы газовых систем (дозирующие, смесительные, регулирующие, нагревательные и измерительные устройства).
Тема 4. Оборудование для обработки металлов методом пластического деформирования - 2 часа
Физические основы обработки металлов методом пластического деформирования. Расчет основных параметров оборудования. Оборудование для изготовления проволоки и ленты из тугоплавких металлов. Оборудование для изготовления деталей из листового, ленточного материала и трубок (штампы, прессы, гибочные машины). Оборудование для изготовления изделий из проволоки (изготовление сеток, спиралей и подогревателей).
Тема 5. Оборудование для технохимических процессов электровакуумного производства - 3 часа
Классификация и теоретические основы методов получения исходных чистых материалов и очистки поверхности. Процессы и оборудование химической и электрохимической обработки деталей и изделий. Основы ионной и плазмохимической обработки. Оборудование для нанесения покрытий методами гальванического и электрофорезного осаждения и другими методами.
Тема 6. Оборудование для изготовления изделий из порошковых и термопластичных материалов, стекла и керамики - 3 часа
Оборудование для порошковой металлургии. Оборудование для формообразования стекла из жидкой стекломассы. Изготовление колб электровакуумных приборов. Резка стекла и изготовление деталей ножек. Оборудование для термопластической обработки стекла. Способы и оборудование для изготовления керамических деталей. Термообработка керамических полуфабрикатов.
Тема 7. Термическое оборудование электровакуумного производства - 2 часа
Расчет параметров и классификация термического оборудования производства изделий электронной техники. Вакуумные электрические печи. Конструкционные материалы вакуумных печей. Конструкция нагревателей и тепловая изоляция вакуумных печей. Газонаполненные электрические печи. Материалы и конструкции водородных электропечей.
Тема 8. Сборочное оборудование электровакуумного производства - 2 часа
Технологические особенности сборки электровакуумных приборов. Принципы создания сборочного оборудования. Получение спаев стекла с металлом. Сборка цоколей и монтаж арматуры.
Тема 9. Особенности производства микроэлектронных приборов и интегральных микросхем. Оборудование заготовительной стадии микроэлектронного производства - 5 часов
Особенности микроэлектронного производства и их влияние на конструкцию и параметры оборудования. Основные стадии производства и классификация оборудования.
Классификация кристаллизационных процессов выращивания монокристаллов полупроводников. Оборудование для выращивания монокристаллов методом Чохральского (основные узлы и конструкции установок). Выращивание монокристаллов методом бестигельной зонной плавки. Системы автоматического управления процессом выращивания монокристаллов.
Общие сведения о механической обработке полупроводниковых материалов. Оборудование для резки монокристаллов полупроводниковых материалов. Оборудование для шлифования и полирования пластин. Оборудование для химической и электрохимической обработки пластин. Оборудование для контроля полупроводниковых пластин.
Тема 10. Оборудование для технохимической обработки в микроэлектронном производстве - 2 часа
Особенности и место технохимической обработки в микроэлектронном производстве. Функциональные элементы оборудования для химической очистки и травления пластин. Оборудование для операций очистки и травления с помощью плазмы и ионов. Контроль качества обработки поверхности на субмикронном уровне.
Тема 11. Термическое оборудование для процессов диффузии и окисления - 3 часа
Требования к оборудованию для диффузии и окисления. Расчет основных параметров оборудования. Конструкции термических реакторов диффузионных печей. Системы автоматического регулирования температуры. Газовые блоки и устройства загрузки-выгрузки пластин. Устройства для контроля процессов диффузии и окисления.
Тема 12. Оборудование для наращивания эпитаксиальных слоев - 3 часа
Классификация методов эпитаксиального наращивания. Оборудование для жидко-фазной и газофазной эпитаксии. Реакторы установок газовой эпитаксии. Особенности оборудование для эпитаксиального наращивания полупроводниковых соединений. Молекулярно-лучевая эпитаксия. Оборудование для прецизионной локальной эпитаксии. Методы и устройства для стимуляции эпитаксии.
Тема 13. Оборудование для процессов ионной имплантации - 3 часа
Классификация и типы оборудования. Элементы установок ионной имплантации. Использование малоинерционного термического оборудования для отжига дефектов после ионной имплантации. Контроль параметров слоев с помощью электронных и ионных пучков. Типы оборудования для контроля.
Тема 14. Оборудование для литографических процессов - 4 часа
Задачи литографии в микроэлектронике. Методы и оборудование для изготовления шаблонов и масок. Методы и оборудование для формирования резистивных слоев. Оборудование для процессов экспонирования (использующее кванты фотонов, рентгеновского и синхротронного излучения, электроны, ионы). Особенности и оборудование технохимической обработки. Контроль качества процесса литографии. Электронно-лучевое оборудование для контроля качества литографических процессов.
Тема 15. Оборудование для осаждения тонких пленок в вакууме -
4 часа
Основные методы формирования тонких пленок в вакууме и классификация оборудования. Оборудование для осаждения пленок методом термического испарения в вакууме. Резистивные, индукционные и электронно-лучевые испарители, конструкции подложкодержателей. Устройства для ионного распыления материалов (катодное, ионно-плазменное и магнетронное распыление). Установки периодического, полунепрерывного и непрерывного действия. Тенденции развития вакуумного оборудования, модульный принцип компоновки установок. Контроль параметров тонких пленок и оборудование для контроля на субмикронном уровне. Показатели качества оборудования.
Тема 16. Оборудование для изготовления толстопленочных микросхем - 2 часа
Схема технологического процесса изготовления толстопленочных микросхем. Методы и оборудование для трафаретной печати элементов. Оборудование для термической обработки толстопленочных микросхем.
Тема 17. Оборудование для контроля структур и разделения пластин на кристаллы - 2 часа
Контрольно-измерительное оборудование в микроэлектронном производстве. Методы разделения полупроводниковых пластин на кристаллы. Установки алмазного и лазерного скрайбирования и разделения пластин абразивными кругами. Устройства для ломки пластин.
Тема 18. Оборудование для монтажно-сборочных процессов-3 часа
Требования к монтажно-сборочному оборудованию. Оборудование для монтажа кристаллов и присоединения выводов. Сборка кристаллов на ленту-носитель. Методы и оборудование для герметизации микроэлектронных приборов.
Тема 19. Тенденции развития оборудования микроэлектронного производства - 2 часа
Промышленные роботы микроэлектроники: сферы применения и классификация. Манипуляторы и системы управления промышленными роботами. Особенности комплексной автоматизации производства интегральных микросхем. Автоматизированное оборудование. Кластерные линии. Структурная и конструктивная компоновка автоматических линий. Перспективы автоматизированных и роботизированных производств. Сервисное обслуживание оборудования микроэлектронного производства.
4.3. Понедельный план проведения занятий лекционных и практических занятий
Нед. | Тема занятий | Лекции | П. З. |
1 | Тема 1. Общие сведения о производстве изделий ЭТ | 2 | |
1 - 2 | Тема 2. Виды нагрева в оборудовании пр-ва изделий ЭТ | 2 | 4 |
2 | Тема 3. Газовые системы оборудования производства ИЭТ | 2 | |
3 | Тема 4. Оборудование для обработки металлов методом пластического деформирования | 2 | 3 |
3 - 4 | Тема 5. Оборудование для технохимических процессов электровакуумного производства | 3 | |
4-5 | Тема 6. Оборудование для изготовления изделий из порошковых материалов, стекла и керамики | 3 | |
5 | Тема 7. Термическое оборудование электровакуумного производства | 2 | |
6 | Тема 8. Сборочное оборудование электровакуумного производства | 2 | 3 |
6-8 | Тема 9. Особенности производства МЭ приборов и ИМС. Оборудование заготовительной стадии МЭ пр-ва. | 5 | 4 |
8-9 | Тема 10. Оборудование для технохимической обработки в МЭ производстве | 2 | |
9-10 | Тема 11. Термическое оборудование для процессов диффузии и окисления | 3 | 4 |
10-11 | Тема 12. Оборудование для наращивания эпитаксиальных слоев | 3 | |
Нед. | Тема занятий | Лекции | П. З. |
11-12 | Тема 13. Оборудование для процессов ионной имплантации | 3 | |
12-13 | Тема 14. Оборудование для литографических процессов | 4 | 3 |
14-15 | Тема 15. Оборудование для осаждения тонких пленок в вакууме | 4 | 4 |
15 | Тема 16. Оборудование для изготовления толстопленочных микросхем | 2 | 2 |
16 | Тема 17. Оборудование для контроля структур и разделения пластин на кристаллы | 2 | 2 |
16-17 | Тема 18. Оборудование для монтажно-сборочных процессов | 3 | 3 |
17 | Тема 19. Тенденции развития оборудования микроэлектронного производства | 2 | 2 |
5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ.
№ п/п | № раздела | Наименование лабораторных работ |
1 | Тема 2-4 | Конструктивные элементы оборудования электровакуумного производства |
2 | Тема 14, 15, 18 | Изучение лазерной и электронно-лучевой установок для микрообработки материалов |
3 | Тема 11 | Изучение термической установки для процессов диффузии и окисления |
4 | Тема 15 | Изучение конструкции установки нанесения тонких пленок в вакууме |
5 | Тема 8, 18 | Изучение конструкции монтажно-сборочного оборудования |
6.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Рекомендуемая литература
а) основная литература:
1. , , Сейдман технология и оборудование для нанесения и травления тонких плёнок. – М.: Техносфера, 2007.-176 с.
2. Александрова основы расчёта и конструирования функциональных устройств и систем оборудования высоких вакуумных технологий на основе приводов управляемой упругой деформации: Учебное пособие. – М.: МИЭМ, 2003.- 48с.
3. Чернилевский приводов технологического оборудования: Учебное пособие. 3-е изд. – М.: Машиностроение, 2004.-560с.
4. Шелофаст проектирования машин. 2-е изд. – М.: Изд-во АПМ, 20с.
б) дополнительная литература:
1. Александрова электровакуумного производства. - М.: Энергия, 1974.
2. , , и др. Производство цветных кинескопов. Под общей ред. - М.: Энергия, 1978.
3. , Кожитов полупроводникового производства. - М: Машиностроение, 1986.
4. Онегин машиностроение для микроэлектроники. - М.: Радио и связь, 1986.
5. Готра микроэлектронных устройств: Справочник. - М.: Радио и связь, 1991.
6. Машиностроение. Энциклопедия / Ред. совет: (пред.) и др. – М.: Машиностроение. Технологии, оборудование и системы управления в электронном машиностроении. Т. III – 8 / , , и др.; Под общ. ред. , 2000.
7. , Шехмейстер операции в электровакуумном производстве. - М.: Высшая школа, 1974.
8. , Лапшинов полупроводниковых материалов. - М.: Высшая школа, 1988.
9. , , Цветков производства интегральных микросхем и промышленные роботы. - М.: Радио и связь, 1988.
10. Волчкевич производства электронной техники. - М.: Высшая школа, 1988.
11. Проектирование электроплазменных технологий и автоматизированного оборудования / , , – М.: Изд-во МГТУ им. , 2005.
12. , Степанчиков оборудование для молукулярно-лучевой эпитаксии. Методические указания. – М.: МИЭМ, 2006.
7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.
Учебная лаборатория кафедры «Электроника и наноэлектроника»
Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки (специальности) 210100 «Электроника и микроэлектроника», специальность 210107 «Электронное машиностроение».
Программу составил
к. т.н., доцент _______________/
