– высококачественные стали.

5) По способу выплавки:*в мартеновских печах; кислородных конверторах;*в электрических печах: электродуговых, индукционных и др.

6)По назначению:*конструкционные – применяются для изготовления деталей машин и механизмов; *инструментальные – применяются для изготовления различных инструментов; *специальные – стали с особыми свойствами: электротехнические, с особыми магнитными свойствами и др.Маркировка сталей. Принято буквенно-цифровое обозначение сталей  Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380). Стали содержат повышенное количество серы и фосфора маркируются Ст.2кп., БСт.3кп, ВСт.3пс, ВСт.4сп.Ст – индекс данной группы стали. Цифры от 0 до 6 - это условный номер марки стали. С увеличением номера марки возрастает прочность и снижается пластичность стали. По гарантиям при поставке существует три группы сталей: А, Б и В. Для сталей группы А при поставке гарантируются механические свойства, в обозначении индекс группы А не указывается. Для сталей группы Б гарантируется химический состав. Для сталей группы В при поставке гарантируются и механические свойства, и химический состав.Индексы кп, пс, сп указывают степень раскисленности стали: кп - кипящая, пс - полуспокойная, сп - спокойная.Конструкционные качественные углеродистые стали маркируются двухзначным числом, указывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента. Указывается степень раскисленности, если она отличается от спокойной. Инструментальные качественные углеродистые стали маркируются буквой У (углеродистая инструментальная сталь) и числом, указывающим содержание углерода в десятых долях процента.(Сталь У8, сталь У13. Маркируются аналогично качественным инструментальным углеродистым сталям, только в конце марки ставят букву А, для обозначения высокого качества стали. (Сталь У10А.) 

8.Легированные стали: состав, маркировка, области применения

В состав легированной стали, кроме железа, углерода и неизбежных примесей, входят легирующие элементы. Они вводятся в металл для улучшения эксплуатационных или технологических свойств. Легирующие элементы вводятся в сталь в различных количествах и в разных сочетаниях – по 2, по 3 и более. Если сталь содержит в сумме до 2,5% легирующих элементов, её называют низколегированной. Сталь, содержащая 2,5-10% легирующих элементов, считается среднелегированной, более 10% – высоколегированной.

Легированная сталь отличается высокой пластичностью и повышенной прочностью, что позволяет снизить вес металлических конструкций. Область применения легированных сталей определяется также их подразделением на группы: нержавеющие, кислотостойкие, окалиностойкие, жаропрочные.

Некоторые подгруппы сталей по стандарту имеют особую маркировку. Марки электротехнических тонколистовых кремнистых сталей начинаются с буквы Э, например сталь Э42. Марки сталей, используемых для изготовления постоянных магнитов, начинаются с буквы Е, например ЕХЗ. Марки быстрорежущих сталей начинаются с буквы Р, шарикоподшипниковых — с буквы Ш.

Кроме стандартной маркировки легированных сталей, распространена маркировка завода «Электросталь». Опытные и не стандартизованные стали маркируют буквами ЭИ и ЭП (электросталь исследовательской или поисковой плавки) и порядковым номером. Например, сталь 4Х14Н14В2М маркируется ЭИ69.

9. Сплавы на основе алюминия, их маркировка и области применения

Алюминий (Al) - серебристо-белый металл. В природе встречается в виде минералов, преимущественно алюмосиликатов. Наиболее распространенными минералами являются боксит, алунит, нефлин, содержащие глинозем Al2O3.

Дуралюминный: Al + Cu +Mg (Д 16, Д18)

высокопрочн: Al +Zn +Mg + Cu (В 93, В95)

Литейные: Al + Si, Al + Si + Mg (Ал4, Ал9)

Маркировка алюминиевых сплавов

дюралюминий обозначается буквой «Д» с последующим указанием процентной чистоты сплава в процентах. Для поковки и штамповки используют стандартный дюралюминий, обозначаемый АК1, и аналогичные алюминиевые сплавы, маркируемые аббревиатурой АК5, АК6 и АК8. Дюралюминиевые Высокопрочные маркируют буквой «В», например, В95, В96, В93 и активно используют в самолётостроении. В этих металлах преобладают цинковые включения (до 7% от общего объёма), что обеспечивает необходимый запас твёрдости внутренней структуры и поверхности.

Литейные сплавы имеют маркировку «АЛ» с последующей цифрой, обозначающей номер марки в ГОСТе.

Алюминий и его сплавы широко применяются как в производственной сфере, так и в быту каждого человека.

Алюминий широко применяется в сфере производства, а именно в машиностроении, авиастроении, приборостроении, радиоэлектронике. Из алюминиевых сплавов изготавливают обшивку фюзеляжа самолетов, что позволяет делать его более легким. Из алюминия и его сплавов изготавливают различные детали машин, например перемычки, поршни. Алюминий широко применяют для изготовления труб. В сфере производства изготавливают из алюминия листы, профили, прутки, проволоки. Сплавы алюминия с магнием применяют для изготовления деталей, подверженных значительным ударным нагрузкам или работающих при высоких температурах.

10. Сплавы на основе меди, их маркировка и области применения

МЕДНЫЕ СПЛАВЫ— сплавы на основе меди, в к-рых легирующими элементами являются олово, цинк, свинец, никель, алюминий, марганец, железо, серебро, золото, фосфор, кремний и др..

Латунь: Л96 (96% Cu)

Бронза: Бр ОЦ 4-3 (Sn -4%, Zn -3%, Cu 93%)

Маркировка медных сплавов

Маркировку медных сплавов, за исключением бронзы и латуни, можно опознать по первой букве «М». Первичная (чистая) медь обозначается одной буквой М, после которой идет цифра обозначающая степень чистоты металла. Широко известны такие чистые марки как медь М2 и М3. В соответствии с цифрой, идущей за буквой «М» в маркировке, обозначается уровень содержания меди, то есть чистота сплава.

Область применения меди и медных сплавов

Благодаря своим свойствам, чистая медь и сплавы на ее основе получили широкое применение в различных отраслях промышленности, строительстве и отделке интерьеров.

Электротехника, теплотехника,создание инженерных коммуникаций. Гальванотехника.

11.Точность выполнения размеров детали,нормирование точности(квалитеты)

+Под точностью обработки понимается степень соответствия изготовленной детали заданным размерам, форме и взаимному расположению ее поверхностей, их шероховатости, а также механическим и физическим свойствам. Точность обработки определяется суммарной результативной погрешностью, вызванной совместными действиями всех факторов, возникающих в процессе получения детали.

Различные производственные факторы могут вызывать систематические (постоянные и переменные) и случайные погрешности. Постоянной систематической погрешностью является, например, погрешность всех отверстий, обработанных разверткой, имеющей отклонение размера от заданного. Случайными называются такие погрешности, которые в объеме заданной задачи имеют различные значения, момент появления которых и точную величину определить заранее невозможно.

Для нормирования погрешности существуют квалитеты точности. Каждому квалитету соответ-ет определённый свой придел погрешности. Существует 19 квалитетов точности(1Т-international tolerans-1Т 01; 0;1;2…17), каждый из которых устанавливает совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров. Чем ниже квалитет точ-ти, тем меньшая погрешность допускается. По первымым трём -0,1;0;1-метод измерения, по последним трём - применяют для деталей, которые работают отдельно.

12.Шероховатость поверхности. Оценка шероховатости.( есть график лк 4)

+Шероховатость поверхности- совокупность микронеровностей на обработанной поверхности. Для оценки шероховатости применяют 3 парам-ра: Ra-средняя величина выступов и впадин, измеренная на базовой длине.(применяют от 0,008 до 10 мкм); Rz-высота выступов и впадин, измеренном из 10 точек(применяют для оценки шерох-ти от 0,025 до 320мкм);Rmax-высота максимального выступа.

Где,Х-расстояние по поверхности , У-глубина;

Качество поверхности детали характеризуется не только степенью чистоты обработки, но и физическим состоянием поверхностного слоя металла, из которого сделана деталь.

13.Обработка металлов давлением, осн. Виды

Обработка металлов давлением – это технологический процесс, при котором изменяется форма заготовки без нарушения её сплошности за счет использования пластических свойств металлов. Обработка металлов давлением является исключительно важным технологическим процессом в металлообрабатывающем производстве, при котором обеспечивается возможность влияния на механические и физические свойства металлов в целях получения наилучших эксплутационных характеристик заготовок и деталей.

Основными видами обработки металлов давлением являются: ковка, объемная штамповка (горячая, холодная), листовая штамповка, прокатка, прессование, волочение.

Схемы обработки заготовок

а – точением; б – шлифованием на круглошлифовальном станке; в – сверлением

14. Литье, осн. Виды. Обл. Прим.

Литьё — технологический процесс изготовления заготовок (реже — готовых деталей), заключающийся в заполнении предварительно изготовленной литейной формы жидким материалом (металлом, сплавом, пластмассой и т. п.) с последующим его затвердеванием.

Виды литья

• в песчаные формы (ручная или машинная формовка);

• в многократные (цементные, графитовые, асбестовые формы);

• в оболочковые формы;

• по выплавляемым моделям;

• по замораживаемым ртутным моделям;

• центробежное литье;

• в кокиль;

• литьё под давлением;

• по газифицируемым (выжигаемым) моделям;

• вакуумное литьё;

• электрошлаковое литьё;

• литьё с утеплением.

Литьём называют также продукцию литейного производства, художественные изделия и изделия народных промыслов, полученные с помощью литья.

15.Литьё по выплавляемым моделям.Сущность технологии литья по выплавляемым моделям состоит в том, что по неразъемной легкоплавкой модели изготавливают неразъемную разовую форму. В пресс-формы (обычно металлические) запрессовывают модельный состав, который после затвердевания образует модели деталей и литниковой системы. Модельный состав удаляют, чаще всего выплавляя его в горячей воде (отсюда и название способа — литьё по выплавляемым моделям). Полученные оболочки прокаливают при температуре 800—1000°С и заливают металлом.Литье по выплавляемым моделям обеспечивает получение сложных по форме отливок массой от нескольких грамм до десятков килограмм, со стенками толщиной от 0,5 мм и более, с поверхностью, соответствующей 4—6-му классам чистоты, и с высокой точностью размеров по сравнению с другими способами литья. Размеры отливок, полученных литьем по выплавляемым моделям, максимально приближены к размерам готовой детали, вследствие чего за счёт сокращения механической обработки снижается стоимость готового изделия.Виды продукции, изготавливаемой литьем по выплавляемым моделям:

• Точное литье.

• Бронзовое литье. Центробежное литье бронзы.

• Жаропрочное литье. Жаропрочное стальное литье.

• Чугунное литье. Литье чугуна.

• Стальное литье. Стальные отливки.

16. Обработка материалов. Резанием..

Обработка резанием — это технологический процесс, который осуществляется на металлорежущих станках путём внедрения режущего инструмента в тело заготовки с последующим выделением стружки и образованием новой поверхности.

Обработка деталей резанием возможна только при наличии формообразующих движений.

Виды обработки резанием

• Точение (обтачивание, растачивание, подрезание, разрезание).

• Сверление (рассверливание, зенкерование, зенкование, развёртывание, цекование).

• Строгание, долбление.

• Фрезерование.

• Протягивание, прошивание.

• Шлифование

• Отделочные методы (полирование, доводка, притирка, хонингование, суперфиниширование, шевингование).

• Деформирующее резание

17.Пластмассы: виды, технологические свойства, области применения.

Пластмасса-искуств-е материалы, которые получают из полимеров. Полимеры-соединения,состоящие из большого кол-ва молекул. Эти вещества состоят в основном из углерода (C), водорода (H), кислорода (O) и азота (N).

По технологическим свой-м различ-ют пласт-сы: + термопластичные – пласт-сы из которых можно получать форму изделия неоднократно: полителен, полестерон. ;+термореактивные-такие плас-сы которые применяют фотму при обработке необратимо,при нагреве не приобретают платичное состояние,при высоких температурах разогреваются:смолы-эпосидная,полиэфирная; +резина-особый вид пласт-сы основой которой явл. каучук-натуральный НК,синтетический СК.

Области применения:Пластические массы очень разнообразны, а перспективы использования практически не ограниченны. Их применяют судо-,автомобиле- строении, электротехнике, в строительстве культивационных сооружений, дражирования семян, упаковки и хранения с/х-й продукции и т.д.

18.Технология изготовления деталей из пластмасс компрессорного прессования

1.выталкиватель;

2.матрица; 3.обойма;

4.нагреватель; 5.деталь;

6.пуансон.

Оснастка с помощью которой получают заданную форму наз. пресс-форма. В оснастке исходный материал доводится до пластичного состояния и под действием давления приоб-ет необход-ю форму. После охлаждения деталь извлекается из пресс-формы. Форма детали обеспечивается формой рабочей поверхности матрицы и пуассона.

19.Технология изготовления деталей из пластмасс методом литьевого прессования.

Литьевое прессование отличается от компрессорного тем, что исходный материал разогревается в дополнительной камере, которая расположена над матрицей.

Рис. 42. Схема литьевого прессования:

1 — дно матрицы; 2 — матрица; 3 — оснований матрицы; 4 — верхний вкладыш с литниковыми каналами; 5 — литьевой пуансон; 6 — выталкиватель; 7 — арматура детали; 8 — деталь

Литьевое прессование (рис. 42) заключается в том, что прессовочный материал загружают в загрузочную камеру, отделенную от оформляющей полости прессформы. Нагретый до пластичного состояния материал под давлением пуансона через литниковый канал подается из загрузочной камеры в прессформу и заполняет ее. Пуансон, в отличие от обычного прессования, не участвует в оформлении детали.

Этим методом можно перерабатывать материалы с повышенной пластичностью. Метод литьевого прессования по сравнению с обычным имеет ряд особенностей: процесс формования деталей происходит быстрее; на деталях практически не образуется грата; пресс-формы для литьевого прессования сложнее и дороже; при прессовании расходуется больше материала из-за заполнения литниковых каналов и остатка в загрузочной камере.

20. Резины. Методы формаобразования деталей из резины

Рези́на — эластичный материал, получаемый вулканизацией каучука. По степени вулканизации резины разделяются на мягкие (1—3 % серы), полутвёрдые и твёрдые (30 % серы)

21. Порошковая металлургия как перспективное направление снижения материало- и -энергоемкости производства

Порошковая металлургия позволяет создавать сплавы любого состава из металлических или смеси металлических и неметаллических порошков, которые практически взаимно не растворяются при плавлении или могут разлагаться при высоких температурах. Например, железо и свинец, алюминий и никель, медь и графит, металлы и оксиды, металлы и бориды и др. Методом порошковой металлургии можно получить сплавы с заранее заданными свойствами. Использование этого метода обеспечивает значительное снижение потерь металла. Производство изделий из вольфрама и тантала, которые обладают высокой температурой плавления, осуществляется преимущественно методами порошковой металлургии. Порошковая металлургия позволяет изготовить некоторые конструкционные детали (кулачки, втулки и др.) без последующей механической обработки. Изделия из металлокерамических сплавов нашли применение для металлорежущего инструмента, для волок и фильер при производстве проволоки, для подшипников скольжения и тормозных устройств, для металлических фильтров, для постоянных магнитов, электрощеток, электроконтактов, нагревателей электропечей и др. К недостаткам порошковой металлургии следует отнести высокую стоимость металлических порошков, значительные расходы на изготовление пресс-форм и другой оснастки, низкие показатели вязкости и пластичности. Существуют следующие основные способы получения металлических порошков: восстановление металлов из их оксидов или солей; электролитическое осаждение; распыление струи расплавленного металла; термическая диссоциация; механическое дробление. Способ восстановления металлов наиболее распространен. Процесс восстановления может быть представлен следующим уравнением: МеОn mX = Me ХmОn

22.Порошковые материалы и их маркировка(на примере стали). Технология изготовления изделий методами порошковой металлургии

Порошковыми  называются  материалы,  изготавливаемые  путем  прессования  металлических  порошков  в  изделия  необходимой  формы  и  размеров  и  последующего  спекания  сформированных  изделий  в  вакууме  или  защитной  атмосфере  при  температуре  0,75-0,8 Тпл..

Примеры маркировки:

ШХ6

шарикоподшипниковая сталь, содержащая 1% углерода и 0,6% хрома;

Р18 - быстрорежущая сталь состава: 0,7-0,8% С; 3,8-4,4% Сг; 17,0 - 18,5% V; 1,0 - 1,4% V;

Процесс изготовления деталей из порошковых материалов заключается в получении порошка исходного материала, составлении шихты, прессовании и спекании изделий. Каждая из указанных операций вносит свой существенный вклад в формирование конечных свойств порошковых изделий. На практике возможны отклонения от приведенной типовой технологической схемы получения порошковых материалов, которые могут выражаться в совмещении операций прессования и спекания (горячее прессование), спекании свободно насыпанного порошка (отсутствует операция уплотнения), проведении дополнительной обработки (калибрование, механическая и химико-термическая обработка) и др.

Методами порошковой металлургии получают:

твердые сплавы для изготовления режущего, бурового, волочильного инструмента, а также деталей, подвергающихся интенсивному изнашиванию;

высокопористые материалы для изготовления фильтров, используемых для очистки жидкостей от твердых включений, воздуха и газа, от пыли и т. д.;

антифрикционные материалы для производства подшипников скольжения, втулок, вкладышей и других деталей, работающих в тяжелых условиях эксплуатации;

фрикционные материалы для получения деталей узлов трения, сцепления и тормозных систем машин;

23. Классификац. Электрофизич. Методов обработки, их особенности и достоинства.

под действием электрического тока, для удаления материала или изменения формы заготовки.

Основным преимуществом электрофизических методов обработки металлов является возможность их использования для изменения формы заготовок из материалов, не поддающихся обработке резанием, причём обработка этими методами происходит в условиях действия минимальных сил или при полном их отсутствии.

Важным преимуществом электрофизических методов обработки металлов является независимость производительности большинства из них от твёрдости и хрупкости обрабатываемого материала. Трудоёмкость и длительность этих методов обработки материалов повышенной твёрдости (НВ>400) меньше, чем трудоёмкость и длительность обработки резанием.

24. Основы электроэрозионной обработки, варианты ее реализации

Электроэрозионная обработка- основана на вырывании частиц материала с поверхности импульсом электрического разряда. Если задано напряжение (расстояние) между электродами, погруженными в жидкий диэлектрик, то при их сближении (увеличении напряжения) происходит пробой диэлектрика - возникает электрический разряд, в канале которого образуется плазма с высокой температурой.

Температура в месте воздействия её электрических разрядов достигает 5000—10 000° С. Электроэрозионная обработка позволят обрабатывать заготовки из материалов с высокими механическими свойствами (твердые сплавы, алмаз, кварц и др.), которые трудно или практически невозможно обрабатывать другим методом. В основе электроэрозионной обработки металлов лежит процесс электроэрозии, т.е. разрушения поверхностей электродов при электрическом разряде между ними . Электроэрозионную обработку производят на специальных (электроискровых, электроимпульсных) станках.

Инструментом для обработки служит электрод, изготовленный из меди, латуни, бронзы, алюминия или некоторых других материалов.

25. Техника и технология электронно-лучевой обработки.

Электронно-лучевая обработка металлов основана на тепловом воздействии потока движущихся электронов на обрабатываемый материал, который в месте обработки плавится и испаряется. В качестве оборудования для проведения электронно-лучевой обработки используют специальные электровакуумные устройства, называемые электронными пушками. Они генерируют, ускоряют и фокусируют электронный луч. Высокая концентрация энергии при электронно-лучевой обработке в сочетании с импульсным воздействием обеспечивают условия обработки, при которых поверхности заготовки, находящиеся на расстоянии 1 мкм от кромки электронного луча, разогреваются до 300˚С. Это позволяет использовать электронно-лучевую обработку для резки заготовок, изготовления сеток из фольги, вырезания пазов и обработки отверстий диаметром 1 – 10 мкм в деталях из труднообрабатываемых материалов.

26. Ультразвуковые методы в машиностроении и приборостроении

Ультразвуковая абразивная размерная обработка (УЗАО) заключается в изменении размеров, формы, шероховатости и свойств поверхности обрабатываемых заготовок за счет съема материала припуска хрупким скалыванием микрообъемов при импульсном ударном силовом воздействии частиц свободного абразива с ультразвуковой частотой 16—30 кГц. При обработке хрупких материалов используется энергия ультразвуковых колебаний. Главное движение при ультразвуковой обработке — продольные колебания торца инструмента с ультразвуковой частотой и амплитудой. По кинематике процессы УЗАО полностью идентичны ЭЭО. Все схемы обработки делятся на три группы.

1. Получение поверхности заготовки копированием формы профильного инструмента.

2. Формирование поверхности заготовки взаимным перемещением заготовки и непрофилированного инструмента.

3. Формирование поверхности путем взаимного перемещения профильного инструмента и заготовки

27. Лазерная технология.

Технология резки и раскроя материалов, использующая лазер высокой мощности и обычно применяемая на промышленных производственных линиях. Сфокусированный лазерный луч, обычно управляемый компьютером, обеспечивает высокую концентрацию энергии и позволяет разрезать практически любые материалы независимо от их теплофизических свойств. В процессе резки, под воздействием лазерного луча материал разрезаемого участка плавится, возгорается, испаряется или выдувается струей газа. Из-за повсеместного и масштабного применения особое значение имеет резка металла. По причине отсутствия непосредственного механического воздействия, и достаточно локальной зоне нагрева, металлические изделия не теряют своей прочности и не деформируются. Использование лазера позволяет вырезать самые сложные контуры, при этом, впоследствии, места распила не требуют дополнительной обработки, так как края не имеют шероховатостей и неровностей.

28.Плазма как особое состояние вещества

Плазмой называется ионизованный газ, в котором атомы потеряли по одному или по несколько принадлежавших им электронов и превратились в положительные ионы.

В общем случае плазма представляет собой смесь трех компонент и содержит свободные электроны, положительные ионы и нейтральные атомы (или молекулы).  

Плазма в зависимости от способа создания может иметь различную температуру. Тепловую энергию частицы можно оценить произведением постоянной Больцмана на температуру . Если

плазма считается низкотемпературной. (При этом температура может быть К!). В плазме есть примесь нейтрального газа.

При

плазма считается высокотемпературной. Примесей нейтрального газа практически нет. Плазма состоит из электронов и ионов.

29.Основы плазменной технологии

Плазму для обработки материалов получают в электрическом (дуговом, высокочастотном) разряде. С этой целью струю рабочего газа пропускают через столб дугового разряда (постоянного или переменного тока) в специальных устройствах — плазмотронах. Необходимыми элементами плазматрона для обработки являются торцовый электрод и сопло. По характеру действия такие плазматроны делятся на два типа: с дугой косвенного действия и с дугой прямого действия.

В первом случае дуга горит между электродом и соплом, а газ, нагревающийся в столбе дуги, выходит из сопла в виде плазменной струи, отделяющейся от дуги. Во втором случае дуга горит между электродом и изделием, а струя плазмы совпадает со столбом дуги.

30.Взаимодействие плазмы и ускоренных ионов с твердым телом

При взаимодействии ускоренных ионов с поверхностью твердых тел наблюдается целый комплекс процессов, связанных с эмиссией различного рода вторичных частиц, рассеянием бомбардирующих ионов поверхностью, проникновением ионов вглубь твердого тела и т.д. Особое место в этом ряду занимает явление эмиссии атомов твердого тела, получившее название распыления и играющее основную роль в разрушении поверхности. Экспериментальные и компьютерные исследования пространственных распределений частиц, распыленных из одно- и многокомпонентных мишеней, изучение процессов формирования нанорельефа на поверхности различных материалов, создание наноструктур как с помощью распыления, так и путем ионного внедрения, направлены на разработку физических основ новых нанотехнологий.

31. Плазмохимические процессы.

Особенностью является то, что энергия вводится реагирующую систему с помощью плазмы и, таким образом, необходимым элементом технологической схемы является генератор плазмы. В квазиравновесных плазмохимических технологиях, протекающих при высоких температурах одним из основных этапов технологической схемы является закалка - процесс, связанный с резким охлаждением продуктов химических превращений и, тем самым смещением химического равновесия в сторону стабилизации продуктов. Характерное время снижения температуры должно быть существенно меньше характерного времени реакций и скорость охлаждения обычно находится в пределах 10⁶-10⁸ К/с. Это достигается несколькими способами:

• закалкой при взаимодействии продуктов реакций с твердой фазой;

• закалкой при взаимодействии продуктов реакций с жидкой фазой;

• закалкой при взаимодействии с газовой фазой;

• газодинамическая закалкой.

32. Электрохимическая обработка. Расчет параметров

Электрохимическая обработка (ЭХО) — способ обработки электропроводящих материалов, основанный на анодном растворении материала при высоких плотностях электрического тока.-обработка, заключающаяся в изменении формы, размеров и (или) шероховатости поверхности заготовки вследствие растворения ее материала в электролите под действием электрического тока.

Разновидности электрохимической обработки

В основе электрохимической обработки (ЭХО) металлов и сплавов лежит принцип анодного растворения обрабатываемой заготовки в растворе электролита. Для осуществления процесса необходимо иметь два электрода, из которых один - заготовка (анод), другой -инструмент (катод), электролит между ними, а также источник питания. Совокупность двух электродов (анода, катода) и электролита между ними назыв. электролитической ячейкой.

33. Повышение качества поверхности термической обработки

Термическую обработку стальных деталей проводят в тех случаях, когда необходимо либо повысить прочность, твердость, износоустойчивость или упругость детали или инструмента, либо, наоборот, сделать металл более мягким, легче поддающимся механической обработке.В зависимости от температур нагрева и способа последующего охлаждения различают следующие виды термической обработки: закалка, отпуск и отжиг. Закалка придает стальной детали большую твердость и износоустойчивость. Отпуск закаленных деталей Отпуск закаленных деталей уменьшает их хрупкость, повышает вязкость и снимает внутренние напряжения. В зависимости от температуры нагрева различают низкий, средний и высокий отпуск. Низкий отпуск применяют главным образом при обработке измерительного и режущего инструмента. Средний отпуск применяют в тех случаях, когда хотят придать детали пружинящие свойства и достаточно высокую прочность при средней твердости. Высокому отпуску подвергают детали, у которых необходимо полностью снять все внутренние напряжения..Отжиг стальных деталей Чтобы облегчить механическую или пластическую обработку стальной детали, уменьшают ее твердость путем отжига.

34. Повышение качества поверхности химико – термич обработки

Химико-термическая обработка (ХТО) - нагрев и выдержка металлических (и неметалл.) материалов при высоких температурах в химически активных средах (твердых, жидких, газообразных).В подавляющем большинстве случаев химико-термическую обработку проводят с целью обогащения поверхностных слоев изделий определенными элементами. Их называют, насыщающими элементами или компонентами насыщения.В результате ХТО формируется диффузионный слой, т.е. изменяется химический состав, фазовый состав, структура и свойства поверхностных слоев. Изменение химического состава обуславливает изменения структуры и свойств диффузионного слоя.В зависимости от насыщающего элемента различают следующие процессы химико-термической обработки: однокомпонентные и многокомпонентные

35.Лазерная химико-термич. Обработка

Целью химико-термической обработки является получение поверхностного слоя стальных изделий, обладающего повышенными твердостью, износоустойчивостью, жаростойкостью или коррозионной стойкостью. Для этого нагретые заготовки подвергают воздействию среды, из которой путем диффузии в поверхностный слой заготовок переходят нужные для получения заданных свойств элементы: углерод, азот, алюминии, хром, кремний и др. Наиболее распространенными видами химико-термической обработки стали являются цементация, азотирование, цианирование.

Цементации подвергают такие изделия, которые работают одновременно на истирание и удар.

Цель азотирования -- придание поверхностному слою деталей высокой твердости, износостойкости и коррозионной стойкости

Цианирование -- насыщение поверхностного слоя одновременно углеродом и азотом; оно бывает жидкостным и газовым

Диффузионная металлизация

Наиболее распространенными видами диффузионной металлизации являются алитирование, хромирование, силицирование.

36. Пайка: физико-химич. Основы

Пайкой называется процесс соединения материалов в твердом состоянии путем введения в зазор легкоплавкого металла -- припоя, взаимодействующего с основными материалами и образующего жидкую металлическую прослойку, кристаллизация которой приводит к образованию паяного шва.

Для образования качественного паяного соединения необходимо:

• Подготовка поверхностей деталей к пайке включает механическую, химическую или электрохимическую очистки от оксидов, загрязнений органического и минерального происхождения, а также нанесение покрытий, улучшающих условия пайки или повышающих прочность и коррозионную стойкость паяных соединений.

• Активация паяемых поверхностей необходима для физико-химического взаимодействия атомов основного металла и припоя.

• удалить оксидные пленки в зоне контакта;

• обеспечить взаимодействие на межфазной границе раздела;

• создать условия для кристаллизации жидкой металлической прослойки.

37.Особенности применения методов пайки

Пайка — технологическая операция, применяемая для получения неразъёмного соединения деталей из различных материалов путём введения между этими деталями расплавленного материала (припоя), имеющего более низкую температуру плавления, чем материал (материалы) соединяемых деталей.

Спаиваемые элементы деталей, а также припой и флюс вводятся в соприкосновение и подвергаются нагреву с температурой выше температуры плавления припоя, но ниже температуры плавления спаиваемых деталей. В результате, припой переходит в жидкое состояние и смачивает поверхности деталей. После этого нагрев прекращается, и припой переходит в твёрдую фазу, образуя соединение.

38.Основы создания сварных соединений

В зависимости от расположения свариваемых деталей сварные швы подразделяются на стыковые, внахлестку, тавровые, угловые, с отбортовкой кромок и др. Причем соединение встык производят без скосов кромок свариваемых деталей и со скосами, которые бывают V-образные, Х-образнйе и др., так как форма скоса зависит от толщины свариваемого металла и способа сварки.

Как подразделяются сварные швы (соединения) по положению в пространстве?

По положению’ в пространстве сварные швы (соединения) подразделяются на нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные, а по отношению к действующим на шов усилиям — фланговые, лобовые (или торцовые), комбинированные и др.

39. Методы сварки в машиностроении

Все способы сварки в зависимости от состояния металла в зоне соединения можно разделить на две большие группы:

- сварка давлением (в твёрдой фазе

- сварка плавлением (в жидкой фазе), Технологии сварки плавлением:

В зависимости от источника нагрева металла способы сварки плавлением делятся на следующие:

-электрическая

электрошлаковая , - электронно-лучевая

- лазерная ,

Технологии сварки давлением:

-Магнитно-импульсная сварка – сварка с применением давления, при которой соединение осуществляется в результате соударения свариваемых частей, вызванного воздействием импульсного магнитного поля. Ультразвуковая сварка – сварка давлением, аналогичная сварке трением, но осуществляемая при воздействии ультразвуковых колебаний. Классифицируется по форме сварного соединения.

- Термокомпрессионная сварка позволяет присоединять к поверхности многих полупроводниковых кристаллов любые металлы.

40.Технология сварных соединений в электронике

Методы сварки в твердом состоянии в последние годы находят все более широкое применение в электронной технике. Причем наибольшее предпочтение отдается методам, которые позволяют получать вакуумноплотные термостойкие соединения разнородных материалов при малых макропластических деформациях соединяемых деталей. Холодная сварка применяется для герметизации корпусов полупроводниковых и медных штенгелей электровакуумных и газоразрядных приборов после откачки. Магнитоимпульсная сварка широко применяется для изготовления электродов, катодов и других элементов, в основном мощных электровакуумных и газоразрядных приборов.

Ультразвуковая сварка применяется в основном в микротехнике достаточно широко: для сварки круглых (диаметром 0,03-0,1 мм) и плоских (не более 0,05 мм) выводов проводников из алюминия, золота и меди к металлическим пленкам из золота, алюминия, меди, тантала толщиной не менее 0,1 мкм, напыляемым на диэлектрические и полупроводниковые подложки; для сварки перевернутых кристаллов к контактным площадкам тонкопленочных схем и т.д.

41. Понятие о тонкопленочных покрытиях, классификация, область применения

Основу Тонкоплен. технологий составляют методы получения плёнок толщиной 0,01—1,0 мкм. Эти методы можно подразделить на 3 класса: физ., хим. и комбинационные. К физ. методам получения тонких плёнок относятся: испарение в вакууме ,ионное распыление

Хим. методы объединяют: электрохим. осаждение, осаждение из газовой фазы с помощью хим. реакций, термич. выращивание, анодирование. Комбинацион. методы получения плёнок сочетают в себе как физ., так и хим. процессы В качестве подложек обычно применяют пластинки из стекла, керамики, ситаллов, органич. материалов и др.

Классификация:

• по состоянию вещества для получения покрытий (твердое, жидкое, атомарное или ионизованное);

• по способу получения вещества для нанесения покрытий (CVD, PVD и комбинированные);

• по составу транспортной, защитной или реакционной атмосферы (вакуум, инертный газ, плазма, реактивный газ);

• по способу активации процесса формирования покрытий (термический, плазменный, ионная бомбардировка, электронная или фотонная стимуляция);

• по характеру процессов, протекающих в зоне формирования покрытий (физическая конденсация, химические или плазмохимические реакции, диффузионное насыщение и т.п.).

Область применения: Зеркальные покрытия для различных отраслей оптического приборостроения, охранных систем и других применений; полупроводниковая электроника, системы обработки информации;

42. Основные характеристики тонкопленочных покрытий. Адгезия.

В мировой практике известны три основных наиболее часто применяемых метода нанесения покрытий – это технологии наплавки, напыления и осаждения. Основным отличительным признаком метода нанесения является толщина покрытия: для процессов наплавки – это более 1 мм, для напыления – менее 1 мм, для осаждения – менее 10 мкм.

Технологии наплавкиНаплавка – нанесение покрытий слоями толщиной в несколько миллимет­ров из расплавленного присадочного материала на оплавленную металлическую поверхность изделия. Технологии напыления Напыление – процесс, заключающийся в нагреве распыляемого материала высокотемпературным источником, образовании двухфазного газопорошкового потока и формировании покрытия на поверхности изделия толщиной менее 1 мм.Технологии осаждения Осаждение – это методы нанесения защитных покрытий микронной толщины (менее 10 мкм), характеризующиеся конденсацией на поверхности изделий компонентов паровой или газовой фазы в условиях обработки частицами высоких энергий в вакууме или плазменными струями при атмосферном давлении.

Адгезия - слипание поверхностей двух разнородных твёрдых или жидких тел. Адгезия обусловлена теми же причинами, что и адсорбция. Количественно Адгезия характеризуется удельной работой, затрачиваемой на разделение тел. Эта работа рассчитывается на единицу площади соприкасающихся поверхностей и зависит от того, как производится их разделение: сдвигом вдоль поверхности раздела или отрывом в направлении, перпендикулярном поверхности.

43. Понятие об удельном поверхностном сопротивлении пленок.

Удельное поверхностное сопротивление тонких пленок для наиболее широко применяемых материалов составляет 100 — 10 000 Ом/квадрат, толстых пленок толщиной 15 - 25 мкм соответственно 10 Ом/квадрат - 1 МОм/квадрат.

Для расчета сопротивления тонких пленок пользуются понятием удельного поверхностного сопротивления ρ_s под которым понимают сопротивление тонкой пленки, имеющей в плане форму квадрата. Величина ρ_s связана с величиной ρ и легко может быть получена из (2.1), если принять в ней S = δw где w — ширина резистивной пленки. δ — толщина резистивной пленки.Тогда

  Где  - удельное поверхностное сопротивление, зависящее от толщины пленки δ. Если l=w, то R=ρ_S, причем значение сопротивления не зависит от размеров сторон квадрата.

44. Технология химических покрытий.

Отличительной особенностью химических покрытий является высокая равномерность их осаждения по всей поверхности. Благодаря низкой пористости такие покрытия обладают высокой защитной способностью, что имеет важное значение при их эксплуатации. Оно применяется для защиты от коррозии хирургических инструментов и деталей часов.

В последние десятилетия химический способ нанесения покрытий находит применение для металлизации диэлектриков, придавая поверхности электропроводящие свойства. В частности, металлизированные пластмассы обладают химической устойчивостью, износостойкостью, теплостойкостью и механической прочностью, имеют декоративный вид и устойчивы к свету. Благодаря этим свойствам металлизированная пластмасса широко используется в автомобиле- и приборостроении. Из декоративно-металлизируемых пластмасс изготавливают фурнитуру для мебели, бижутерию, игрушки и другие бытовые изделия. Существуют несколько способов химического осаждения металлических покрытий из водных растворов: 1) контактный; 2) контактно-химический; 3) метод химического восстановления.

45. Технология гальванических покрытий.

Гальваническое покрытие – это металлическая пленка толщиной от долей микрона до десятых долей миллиметра, наносимые на поверхность не металлических и металлических изделий методом гальваники для придания им твердости, износостойкости, антикоррозийных, антифрикционных, декоративных свойств. Изменение характеристик поверхностных слоев не металлических и металлических изделий приобретает все большую актуальность. Современные требования к надежности оборудования при увеличении нагрузок на него, необходимость в защите металлических деталей от агрессивных сред и очень высоких или, наоборот, низких температур приводят к возрастающему интересу всех областей промышленности к применению гальванических покрытий. Более всего гальванические покрытия находят применение в автомобилестроении, строительстве , авиационной, радиотехнической и электронной промышленности. Тонкие (от 2-6 до 12-20 микрон) и прочные слои хромовых и никелевых гальванических покрытий увеличивают срок службы и улучшают качество бытовых,медицинских, штамповочных и прессовых инструментов, деталей узлов трения.

46. Вакумная технология получ тонких пленок

Термическое испарение в вакууме широко используется для изготовления пленочных микроэлементов и схем. Получение требуемого рисунка того или иного слоя пленочной микросхемы производится напылением испаряемого вещества через трафарет, плотно прижатый к подложке. Термическое испарение в вакууме основано на свойстве металлов и некоторых других материалов в условиях высокого вакуума перемещаться прямолинейно и оседать на поверхности, расположенной на пути их движения. Осаждаемый материал нагревается до тех пор, пока давление его паров не превысит давление остаточных газов. При этом происходит испарение материала и конденсация его на поверхности подложки с образованием пленки. На качество пленок значительное влияние оказывает величина остаточного давления в рабочем пространстве.

Термическое испарение в вакууме основано на том, что все вещества при температуре выше абсолютного нуля, способны испаряться. Термическое испарение в вакууме позволяет получать наиболее чистые пленки. Степень их загрязнения контролируется давлением в камере остаточных газов. Термическое испарение основано на нагреве исходного материала или композиции материалов в вакууме до температуры, при которой возрастающая с нагревом кинетическая энергия атомов и молекул вещества становится достаточной для их отрыва от поверхности и распространения в окружающем пространстве.

Термическое испарение является результатом разрыва связей между поверхностными атомами испаряемого вещества. Термическим испарением в вакууме получают пленки на установках типа УВН, которые состоят из трех основных узлов: пульта управления процессом ( электрическая часть), системы откачки с вакуумными агрегатами, рабочей камеры с подколпачным устройством для крепления и перемещения подложек и масок, а также для нагрева подложек и исходного вещества.

47. Вакуумные методы получ пленок

Ионное распыление (ИР) – метод вакуумного напыления, в котором осаждаемый атомарный поток получают в результате бомбардировки ускоренными ионами поверхности исходного напыляемого материала и последующей инжекции распыленных атомов в паровую фазу.

Характер взаимодействия бомбардирующих ионов с поверхностью твердого тела определяется их энергией. При энергиях меньших 5 эВ, взаимодействие ограничивается физически и химически адсорбированными слоями, вызывая их десорбцию и обуславливая протекание различных химических реакций.

Характеристикой процесса ИР служит коэффициент распыления, определяемый количеством атомов, выбитых с бомбардируемой поверхности падающим ионом. Распыление вызывается, в основном, передачей импульса энергии от бомбардирующей частицы атомам кристаллической решетки в результате серии последовательных столкновений. Передача импульса от падающих ионов происходит в первых атомных слоях решетки, например, при бомбардировке поверхности поликристаллической меди ионами аргона с энергией 1000 эВ глубина проникновения равнялась трем атомным слоям.

Энергия распыления атомов значительно превышает кинетическую энергию испаренных атомов и составляет 0,1-100 эВ. Распыление сопровождается эмиссией вторичных электронов, которые ускоряются в электрическом поле, вызывая дополнительную ионизацию.

Коэффициент распыления определяется энергией и направлением падения ионов, природой взаимодействующих материалов, кристаллографической структурой и атомным строением бомбардируемой поверхности.

48. Реактивное ионное распыление

Реактивное распыление применяют для нанесения пленок химических соединений (оксидов, нитридов). Требуемое химическое соединение получают, подбирая материал распыляемой мишени и рабочий газ.

При этом методе в рабочую камеру в процессе распыления вводят дозированное количество так называемых реактивных (химически активных) газов. Причем для нанесения пленок оксидов и нитридов в рабочий газ - аргон - добавляют соответственно кислород и азот. Основными условиями при получении требуемых соединений является тщательная очистка реагентов и отсутствие натекания, а также газовыделения в камере.

Недостаток реактивного распыления - возможность осаждения соединений на катоде, что существенно уменьшает скорость роста пленки.

При реактивном распылении реакции могут протекать как на мишени, так и в растущей пленке, что зависит от соотношений реактивного газа и аргона.

При нанесении реактивным распылением диэлектрических пленок нитрида кремния Si3N4 происходит аналогичный процесс. В рабочую камеру напускают тщательно осушенный и очищенный от кислорода аргон с добавкой азота. Ионы этих газов, бомбардируя кремниевый катод, выбивают из него атомы кремния и на подложке вследствие большой химической активности ионизированных атомов азота образуется пленка нитрида кремния Si3N4, отличающаяся высокой химической стойкостью.

Так как условия реакции при нанесении диэлектрических пленок существенно зависят от постоянства в рабочем газе процентного содержания напускаемого реактивного газа, необходимо строго следить за его подачей. Напуск газов в рабочую камеру обычно производят двумя способами:

· вводят оба газа (аргон и реактивный) из магистралей или баллонов, контролируя расход реактивного газа микрорасходомером и поддерживая постоянное давление;

· вводят заранее подготовленную определенного состава рабочую смесь газов из резервуара.

49. Формирование конфигурации тонкопл. Элементов

Свободная маска представляет собой трафарет, изготовленный из металлической фольги.В трафарете предусмотрены щели и отверстия согласно топологии наносимых на подложку элементов.Маска называется свободной из-за наличия неустранимого зазора между ней и подложкой в процессе осаждения слоя.При отсутствии зазора на подложке должна сконденсироваться пленка, линейные размеры которой( рисунок) будут строго соответствовать линейным размерам вырезов в маске.Наличие зазора приводит к образованию зоны «размытости» рисунка.Зона«размытости»может образоваться за счёт отражения атомов напыляемого вещества от стенок выреза маски и испарения их внутренней стороны.

С увеличением толщины маски увеличивается её жёсткость,однако увеличивается затенение подложки.На практике маски обычно изготавливаются из фольги толщиной порядка половины ширины минимального выреза.Как правило,материалом для масок служат бериллиевая бронза,молибден и тантал.

Метод свободных масок имеет широкое распространение при изготовлении плёночных и гибридных ИМС средней степени интеграции.С помощью свободных масок обеспечивается воспроизведение конфигурации маски на подложкене хуже± 25мкм для элементов шириной200мкм.

50. Шелкография

Шелкография: Шелкографией называют разновидность трафаретной печати, в которой в качестве формного материала используются специальные полиэфирные, полиамидные (нейлоновые) или металлические сетки частотой 4-200 нитей/см и толщиной примерно 18-200 мкм. Обычно пробельные элементы формируют непосредственно на сетке фотохимическим способом. Для изготовления печатной формы может быть использован как сухой плёночный фотослой (капиллярная плёнка), так и жидкая фотоэмульсия, высушиваемая на сетке после нанесения. В обычном состоянии фотослой смывается водой. В подавляющем большинстве случаев экспонирование проводится контактным способом. После экспонирования УФ-излучением фотослой полимеризуется и перестаёт смываться водой, за исключением участков, не подвергшихся облучению (закрытые изображением позитива). Смытые участки сетки становятся печатающими элементами.

Печать соответствующими красками может проводиться практически по всем материалам — по бумаге, пластику, ПВХ, стеклу, керамике, металлам, тканям, коже и т. д. Краски могут различаться по типу связующего — водные, сольвентные (на основе растворителей), ультрафиолетового отверждения, пластизоли (требующие температурную фиксацию).

Шелкография также используется для печати деколей (переводных картинок на стекло или керамику) с последующим обжигом или без него, для нанесения стираемого («скретч») слоя для лотерейных билетов и карточек оплаты.

51. Офисная печать

Офсетная печать: Офсетная печать — технология печати, предусматривающая перенос краски с печатной формы на запечатываемый материал не напрямую, а через промежуточный офсетный цилиндр. Соответственно, в отличие от прочих методов печати, изображение на печатной форме делается не зеркальным, а прямым. Сначала каждое цветоделенное изображение экспонируется на отдельную печатную форму, поверхность которой после проявления состоит из печатающих и пробельных элементов. Первые из них притягивают краску и отталкивают воду, а вторые – наоборот. После этого печатные формы устанавливаются в офсетную машину. Здесь на формные цилиндры подается увлажняющий раствор, а затем – краска, которая наносится только на печатающие элементы пластины. Созданное таким образом изображение передается на офсетную резину, а оттуда – на запечатываемый материал, где красочные оттиски совмещаются и формируют полноцветную репродукцию.

52. Фотолитография

Фотолитография: Фотолитография — метод получения рисунка на тонкой плёнке материала, широко используется в микроэлектронике и в полиграфии. Один из основных приёмов планарной технологии, используемой в производстве полупроводниковых приборов.Для получения рисунка используется свет определённой длины волны. Минимальный размер деталей рисунка — половина длины волны (определяется дифракционным пределом).

1. Процесс фотолитографии происходит так:

2. На толстую подложку (в микроэлектронике часто используют кремний) наносят тонкий слой материала, из которого нужно сформировать рисунок. На этот слой наносится фоторезист.

3. Производится экспонирование через фотошаблон (контактным или проекционным методом; см степпер).

4. Облучённые участки фоторезиста изменяют свою растворимость и их можно удалить химическим способом (процесс травления). Освобождённые от фоторезиста участки тоже удаляются.

5. Заключительная стадия — удаление остатков фоторезиста.

53. Понятие о микроминиатюризации электронной аппаратуры, направления её развития.

Микроминиатюризация это научно-техническое направление, при котором добиваются уменьшения габаритов, веса и потребления энергии при одновременном повышении надежности аппаратуры и облегчении автоматизации ее производства . Микроэлектроника создает сегодня надежную техническую базу для всей информационной техники, придавая ей новые качества.

54. Интегральная технология

Интегра́льная (микро)— электронная схема произвольной сложности, изготовленная на полупроводниковом кристалле (или плёнке) и помещённая в неразборный корпус, или без такового, в случае вхождения в состав микросборки.На сегодняшний день большая часть микросхем изготавливается в корпусах для поверхностного монтажа.Часто под интегральной схемой (ИС) понимают собственно кристалл или плёнку с электронной схемой, а под микросхемой (МС, чипом) — ИС, заключённую в корпус.В качестве характеристики технологического процесса производства микросхем указывают минимальные контролируемые размеры топологии фотоповторителя (контактные окна в оксиде кремния, ширина затворов в транзисторах и т. д.) и, как следствие, размеры транзисторов (и других элементов) на кристалле. Этот параметр, однако, находится во взаимозависимости с рядом других производственных возможностей: чистотой получаемого кремния, характеристиками инжекторов, методами фотолитографии, методами вытравливания и напыления.

55. Основные этапы изготовления полупроводниковых интегральных микросхем.

Полупроводниковая интегральная микросхема – интегральная микросхема, в которой все элементные и неэлементные соединения выполнены в объёме и на поверхности полупроводника.

Все базовые процессы можно разделить на 3 группы:

1.заготовительные процессы включают следующие этапы: +отчистка кремния; +зонной отчистки; +выращивания монокристалла; +резка, шлифовка, полировки.

2.процессы формирования p-n структур - эти процессы осуществляют все последующие операции: +диффузию; +эпитаксию; +ионное легирование; +металлизация.

3.сборочные процессы. Процесс сборки включает в себя три основные технологические операции: присоединение кристалла к основанию корпуса; присоединение токоведущих выводов к активным и пассивным элементам полупроводникового кристалла к внутренним элементам корпуса; герметизация кристалла от внешней среды.

56.Технология заготовительных процессов в производстве п/п имс.

Цель заготовительных процессов: изготовление заготовок из монокристаллического кремния(платин) с заданным диаметром, с монокристаллической структурой, с определённой(минимальной) концентрацией.

Исходным сырьём для получения кремния явл. природный песок. После предварительной отчистки песка из него химич-м методом с помощью хлора извлек-ют кремний:Si+2Cl2SiCl4.---переход кремния в газовое состояние. Далее идёт хим-я отчистка кремния(1й этап) с помощью цинка:Si4+2ZnSi+2ZnCl.степень отчистки в рез-те этой реакции 98%. Для дальнейшего про-ва микросхем проводят 2й этап отчистки – зонная отчистка. Она основана на эффекте, при котором примеси кремния собир-ся в расплавленной зоне, т.е. если расплавить узкую зону кремниевого кристалла, то в этой зоне собируться примеси с ближайших областей. Для осуществления метода выращивают кристаллы кремния и помещают в индуктор, который расплавляет узкую зону кристалла. При передвижении кристалла внутри индуктора расплав-я зона передвигается к одному из его торцов, после окончания процесса один из этих торцов обрезается. После отчистки кремния его расплавляют и выращивают монокристалл. Выращивание осущ-ют по методу Чохральского.

На схеме(конспект тема 16) показано: 1-затравка-маленький монокристалл кремния;2- выращиваемый монокристалл;3-расплавленный кремний;4-тигел(сосуд в котором осущ-ся плавка).

Осущ-е процесса: монокристалл(затравку) опуск-ют в расплав-й кремний.медленно вращают его вокруг своей оси(скорость вращ-я кристалла приблиз.50мкм) и вытягивают вверх, далее в ходе процесса эпитаксии атомы наращиваемого кремния повторяют кристаллич-ю стр-ру затравки, т.е. получ-ся монокристалл больший, чем размер затравки, после выращ-я монокр-ла опред-ют его оси и разрезают на пластины(толщина 500мкм)-заготовки. Планарную строну пастины полируют до степени шероховатости. Последняя операция-электрохимич-я полировка. Пластина обретает величину 400мкм.

57. Диффузия примеси.

Диффузия-это перенос атомов вещества из области с большей концентацией в область с меньшей концентрацией этих атомов.

Различают два способа диффузии: +диффузию из газовой фазы (бесконечный источник); +диффузию из твердой фазы (конечный источник).

Целью проведения диффузии является внедрение атомов легирующего элемента в кристаллическую решетку полупроводника для образования р-n- перехода на глубине Xпер. В этом случае концентрация введенной примеси оказывается равной концентрации исходной примеси Nисх в полупроводнике.

Раз меры диффузионной области в плане определяются размерами окна в слое диэлектрика, так как скорость диффузии примеси в SiO2 и Si3N4 на несколько порядков ниже, чем в полупроводнике.

Различные способы диффузионного легирования различаются фазовым состоянием легирующей примеси (газообразное, жидкое, твердое). Чем выше температура тем больше подвижность атомов ,и тем интенсивнее происходит диффузия. Температура диффузионного легирования кремния 1050- 1200°С.

Диффузия в полупроводник в большинстве случаев происходит за счет перемещения диффундирующих частиц, по вакантным узлам кристаллической решетки.

58. Эпитаксия.

Это технологический процесс наращивания плёнки кремния, на поверхности кремниевой пластины, причём, структура получаемой эпитаксиальной плёнки строго повторяет структуру кремниевой пластины. Материал подложки процессе выращивания играет роль затравочного кристалла, а получаемая пленка является продолжением ее структуры. Характерной особенностью эпитаксии является возможность формирования слоев с заданными электрофизическими свойствами и геометрическими размерами. Так, если в процессе эпитаксиального выращивания наряду с атомами полупроводника в росте пленки участвуют и атомы легирующего элемента, то на границе раздела пленка подложка можно получить p-n-переход или изотопные переходы n + -n и р +-р. Таким образом, в тонких слоях (2-10 мкм) эпитаксиально-планарных структур создаются элементы ИМС, а подложка толщиной 500 мкм является несущей конструкцией.

Процесс эпитаксиального наращивания слоев полупроводника заключается в осаждении его атомов на подложку, в результате чего на ней вырастает слой, кристаллическая структура которого подобна структуре подложки.

Эпитаксиальный слой обладает теми же структурными дефектами, что иподложка, поэтому для получения надежных полупроводниковых приборовпервостепенное значение имеют чистота и структурное совершенство материала

подложек.

59.Ионное легирование.

Одним из эффективных способов создания р-n-переводов является ионное легирование. Ионы легирующего вещества, обладающие высокой энергией,направляются на поверхность полупроводника и внедряются в его кристаллическую решетку. При этом ионы вызывают каскад смещений атомов полупроводника, приводя к образованию аморфизированных областей, в которых

кристаллическая структура решетки нарушена.

Для получения высокой концентрации активных примесей (помещения их в узлы кристаллической решетки) и восстановления кристаллической структуры

полупроводника после ионного легирования требуемся отжиг, который проводятпри 400-700°С. Внедренные и смещенные атомы при этих температурах приобретают подвижность, достаточную для перехода в вакантные узлы и упорядочения структуры.

Процесс ионного внедрения характеризуется энергией ионов, плотностью тока ионного пучка, дозой облучения. Изменяя пара метры ионного пучка,

можно управлять профилем распределения концентрации внедренных ионов и с высокой точностью изменять концентрацию примесей в полупроводнике.

60. Понятие нанотехнологии

Нанотехнологии- это процессы. Оперирующие с субъектами, размеры которых находятся на уровне единиц нанометров (1 нм- 10^-9м)- совокупность методов производства изделий с заданной атомарной структурой путём модифицирования отдельными атомами и молекулами ( размер атомов и молекул 1 нм)

Направления , в которых нанотехнологии уже дают положительные результаты:

- созданы материалы прочнее стали, но легче в несколько раз.

-изготовлены микросхемы для компьютеров с размерами элементов 35 нм и солнечные батарейки толщиной 1-3 мкм( в 100 раз меньше аналогов).

- разработаны устр-ва, способные работать внутри человеческого организма, в том числе внутри кровеносных сосудов и сердца.

- клонированы живые организмы; выращены органы из стволовых клеток.

61. Электронная литография.

Электронная литография- сущность в том, что для экспонирования специальных резисторов используют невидимый свет (не УФ излучение), а электронные лучи. Для фотообъектива min размер эл. можно получить В ( определяется по формуле):

B= λf/d

λ- длина волны экспоненциального излучения

f- фокусное расстояние объектива

d- диаметр входной линзы

62.Плазмохимическая обработка кремния и его соединения.

В плазме образуются радикалы и возбуждённые атомы фтора F^*, эти компоненты хим-ки очень активны, плазма управляется электрическими полями, поэтому травление нужно осущ-ть в нужном направлении.

В полупровод-ой схеме обрабатывают слои кремния Si, двуокись кремния SiO₂ , нитрит кремния Si₃N₄.

63. Классификация печатных плат

Печатная плата представляет собой диэлектрическое основание с нанесенным на него тонкоплёночным токопроводящим рисунком, который обеспечивает соединение электрорадиоэлементов и микросхем в готовое изделие.

Классификация печатных плат:

1. односторонняя печатная плата (проводящий рисунок размещен на одной стороне).

2. рельефная печатная плата (Выполняется с рисунком на одной стороне и монтажом электрорадиоэлементов на другой стороне.)

3. двусторонняя печатная плата (Проводящий рисунок на обеих сторонах. Основание диэлектрик, реже металл).

4. многослойная печатная плата (Электрическая связь между слоями осуществляется объемными деталями (штифты) и химико-гальванической металлизацией. Платы применяются в вычислительной технике).

5. гибкая печатная плата (Изготавливаются на эластичном основании толщиной 0,1..0,2 мм. Разновидность — гибкий печатный кабель (шлейф). Применяется, если платы подвергаются вибрации, многократным изгибам или ей необходимо придать изогнутую форму).

6. проводная печатная плата (Применяется на этапе моделирования, мелкосерийного производства. Монтаж осуществляется проводами).