Учебное пособие 800594

воляет обработать большее количество пластин одним диском. Чтобы максимально снизить возможность возникновения дефектов в процессе резки для пластин толщиной 100 – 200 мкм и менее, при диаметре 300 мм, оптимальными параметрами резки являются:

-скорость вращения шпинделя 40000 об./мин;

-скорость подачи стола 20 мм/с;

-толщина диска 30 – 33 мкм;

-зернистость режущей кромки диска 1700 grit.

Соблюдение данных параметров практически исключает возникновение дефектов кристалла после разделения и позволяет получить идеальную линию реза (рис. 5).

Рис. 5. Линия реза кристалла при скорости вращения шпинделя 40000 об./мин, скорость подачи стола 20 мм/с, толщина диска 30 мкм, зернистость диска 1700 grit

После разделения на отдельные кристаллы пластина на спутнике–носителе помещается в установку отмывки DCS1440 фирмы DISCO для отмывки струей воды и сушки после резки. Пластина помещается на вакуумном столе, задаются параметры отмывки и сушки, размер пластины и частота вращения стола. После завершения процесса, пластина снимается с вакуумного стола и проводится визуальный контроль. На поверхности не должно быть капель воды, разводов, затеков и остатков кремниевой пыли. При необходимости операция повторяется. Затем необходимо произвести растяжение пластины на липком носителе. Операция производится на установке растяжения пластин на пяльца ULTRON Minitron UH130 и предназначена для облегчения снятия разделённых кристаллов и снижения возможности повреждения кристаллов один о

71

другой. Задается температура стола в диапазоне от 50 до 60 °С, внутреннее прижимное кольцо помещается в специальный паз, в верхней части установки помещается наружное кольцо, а рамка с пластиной помещается структурами вверх на столе. Затем установка закрывается, с помощью регулятора задаётся высота подъема стола от 1 до 20 см и при нажатии кнопки «Start» стол начинает подниматься, при этом подложка растягивается до желаемого разделения кристаллов на пяльцах. Если при визуальном рассмотрении растяжение пленки недостаточное, можно, не прерывая процесса, увеличить высоту подъема.

Заключительная операция перед съёмом кристаллов с липкого носителя – ультрафиолетовое отверждение. Производится ультрафиолетовое облучение адгезионного носителя в несущей рамке с целью снижения адгезионных свойств пленки.

Затем проверяется наличие следующих дефектов кристаллов под микроскопом: дефекты металлических покрытий (разрывы металлизации, коррозия контактных площадок, царапины, отсутствие металлизации, нестравленные участки металлических покрытий); дефекты скрайбирования (трещины и сколы); дефекты диэлектрических покрытий (растравленные участки основного окисла, остатки защитного покрытия); дефекты чистоты поверхности (неудаляемые частицы, остатки маркировочной краски размером более 50 мкм).

Для снижения вероятности возникновения этих дефектов необходимо соблюдать режимы резки, сократить время воздействия воды и света на пластину и использовать присадки StayClan A для деионизованной воды.

Литература

1. Макушин М. Заводы по обработке пластин диаметром 300 мм [Текст] / М. Макушин // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. – 2005. – № 8. – С. 10 – 16.

2. Ануфриев Л.П. Технология интегральной электроники [Текст] / Л.П. Ануфриев, С.В. Бордусов, Л.И. Гурский и др.; под ред. А.П. Достанко и Л.И Гурского. – Минск: Интеграполиграф, 2009. – 397 с.

Воронежский государственный технический университет

72

УДК 621.3

Л.С. Сальников, С.А. Акулинин

РАЗРАБОТКА ТРЕХМЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ КОРПУСОВ ДЛЯ ДАТЧИКОВ ГАЗОВ

Работа посвящена разработке готового корпуса для датчика газов, его возможным вариантам получения из различных материалов с применением САПР.

Создание трехмерных моделей представляет собой переход в виртуальную (модельную) среду, в которой происходит изучение, а также взаимодействие с объектом исследования. Приближенный, к реальному результату, от процесса моделирования, достигается при следующих условиях:

-модель отображает свойства оригинала исследуемого

объекта;

-устранение проблем воспроизведения экспериментальных измерений.

Также с помощью эксперимента можно получить информацию о внутренних взаимодействующих факторах системы, чем с реальным объектом, благодаря легкой изменяемости элементов системы и параметров модели. Цель работы заключается в создании и усовершенствовании конструкции корпуса для датчика газов, а также методов, которые направлены на устранение негативных производственных факторов [1].

Длительным и сложным этапом при проектировании корпуса для РЭА является анализ и создание эскизного предложения. Здесь необходимо найти решения для следующих задач:

Исследование. Представляет собой анализ передового использования прибора для РЭА; изучение конструкционных и отделочных материалов с оценкой возможности их использования при изготовлении корпусов. Необходимые требования должны предъявляться к будущему изделию и быть эргономическими, функциональными и экономическими.

73

Техническое задание. На этом этапе разрабатывают техническое задание, в котором указывают эксплуатационные и технические требования к корпусу. Техническое задание обычно разрабатывается совместно с заказчиком.

Генерация идеи. Разработка дизайнером эскизов: создание зарисовки на бумаге или графическом планшете. В качестве основы используется материал исследований и технического задания.

Трехмерное моделирование и визуализация. Для лучшего представления работы, а также его внешнего вида, лучше всего используется трехмерная модель (в том числе визуализацию и наложение текстур).

Разработка конструкции. Завершающий этап – проектирование конструкции корпусов для РЭА с учетом всех особенностей производства, сборки и характеристики материалов при помощи современных систем автоматизации проектных работ (САПР), например, CREO (Pro/Engineer).

В список программ, позволяющих проводить 3D моделиро-

вание, включены такие САПР как: Open Cascad; Sculptris FreeCAD; Apprentice; NaroCad OpenCascade; Netfabb; VUE Pioneer LeoCAD; PTC Creo; Wings 3D; Daz Studio; Open SCAD; AutoDesk 123D; eshmixer; 3DReshaper; 3D Crafter.

Существует большое количество вариантов получения корпуса, а также используемого материала. Использование полимеров удешевляет процесс его получения, а также ускоряет сам процесс. Есть возможность использовать более дорогой материал, например металл. Но получение корпуса из металла требует определенного оборудования, а также работы с ним. Здесь приведен перечень оборудования для изготовления корпусов из металла:

Координатно-пробивные револьверные станки FINNPOWER. Работают с металлическими листами толщиной от 0,4 до 3 мм, получаемые заготовки могут быть любых форм и размеров.

Гибочные полуавтоматы – три полуавтомата с разным давлением для гибки листового металла, формирующие заготовки до

2,5 м и до 850 мм.

Оборудование конденсаторной сварки – необходимо для приваривания к изделиям из листового металла банок, резьбовых втулок, шпилек и прочих метизов.

74

Одним из самых популярных материалов для корпусов приборов является тонколистовой металл. На стадии проектирования и компоновки прибора определяются необходимые габаритные размеры корпуса, размещения требуемых органов управления и индикации (рис. 1).

Рис. 1. Прибор с корпусом из тонколистового металла

Сам корпус, как правило, представляет собой гнуто-сварную конструкцию с размещением необходимых отверстий и вырезов под установку всех комплектующих.

Применение современных 3D-САПР позволяет создавать высокоточные чертежи разверток деталей данных корпусов для выполнения раскроя заготовок при изготовлении.

Изготовление данного типа корпусов состоит из следующих этапов:

-раскрой заготовок из листового металла (лазерная резка, гидроабразивная резка и т.д.) по компьютерному файлу;

-гибка деталей из вырезанных заготовок на листогибочном

прессе;

-сварка (при необходимости);

-нанесение защитно-декоративного покрытия (порошковая покраска, гальваническое покрытие и т.д.);

-механическая сборка прибора;

-выполнение электромонтажных работ.

75

Одним из путей создания прибора является выбор покупного корпуса (рис. 2). В настоящее время достаточно много производителей поставляют серийно изготавливаемые корпуса для приборов различного дизайна, выполненные из различных материалов и имеющих различную степень защиты.

Рис. 2. Прибор с покупным алюминиевым корпусом

Компоновка компонентов прибора в стандартный покупной металлический, либо пластиковый корпус и выбор корпуса выполняется с учетом требований технического задания, а также, ремонтопригодности, удобства обслуживания и технологичности сбор-

ки [2].

Литература

1.Барканов Н.А. Справочник конструктора РЭА: Компоненты, механизмы, надежность [Текст] / Н.А. Барканов. – М.: Радио и связь, 1985. - 384 с.

2.Варламов Р.Г. Краткий справочник конструктора радиоэлектронной аппаратуры [Текст] / Р.Г. Варламов. – М.: Сов. радио, 1972. – 856 с.

Воронежский государственный технический университет

76

УДК 538.975

Т.В. Свистова, А.С. Ханин, М.А. Белых

ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСИ АЛЮМИНИЯ В ПЛЕНКАХ ОКСИДА ЦИНКА НА ИХ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ К АММИАКУ

Работа посвящена исследованию газовой чувствительности пленок оксида цинка, легированных алюминием, к парам аммиака в воздухе. Установлено, что добавка 0,5 % алюминия понижает температуру максимальной газовой чувствительности к парам аммиака и повышает величину газовой чувствительности.

Тонкие полупроводниковые пленки ZnO имеют ширину запрещенной зоны более 3 эВ, прозрачны в видимом диапазоне света, обладают прямозонной структурой, из-за наличия дефицита кислорода характеризуются n-типом проводимости и широко используются в газовой сенсорике.

Выбор оксида цинка в качестве функционального материала для газовых сенсоров обусловлен его уникальными физическими и химическими свойствами. Являясь широкозонным полупроводником, оксид цинка обладает электропроводностью, чувствительной к состоянию поверхности при 25 – 500 °С, на которой при данных условиях могут происходить реакции окисления-восстановления.

Датчики газов на основе оксида цинка (ZnO) применяются для наблюдений за составом воздушной атмосферы, обнаружения ядовитых, огнеопасных и взрывоопасных газов в промышленности. Легирование пленок ZnO различными примесями позволяет снизить рабочие температуры, уменьшить энергопотребление и улучшить селективность датчика газов. Кроме повышения селективности, примеси модулируют электронные транспортные свойства чувствительного слоя ZnO и улучшают получаемые характеристики отклика. Введение примесей влияет на размер зерен, форму кристаллитов, объем и поверхность стехиометрического состава, свойства межзеренных барьеров и объемные электрофизические свойства. Поэтому различные примеси используются не только для усиления отклика датчика, но и улучшения селективности [1, 2].

Целью работы является исследование газовой чувствительности пленок оксида цинка, легированных алюминием, к парам ам-

77

миака в воздухе и оценка их применимости в качестве основы для газового сенсора.

Пленки оксида цинка, легированные алюминием (0,5 – 1) %, были изготовлены при помощи золь-гель метода. Для приготовления золя использовались: дигидрат ацетата цинка (Zn(CH3COO)2∙2H2O), пропанол, диэтаноламин и наногидрат нитрата алюминия (Al(NO3)3∙9H2O). Пропанол и диэтаноламин выступали в качестве растворителя и стабилизатора соответственно. В качестве подложек использовались предметные стекла размером 3,5 × 2,5 см2 для микропрепаратов (ГОСТ 9284-75). Пленки наносились центрифугированием (2500 об/мин.) с последующей сушкой при 120 °С и отжигом при температуре 550 °С.

Для проведения эксперимента были выбраны пленки ZnO с содержанием алюминия 0,5 %; 0,75 % и 1%. Исследовалась температурная зависимость поверхностного сопротивления пленок на воздухе и в парах аммиака (13877 ppm) в воздухе. По полученным результатам строилась зависимость газовой чувствительности Sg от температуры и определялась максимальная температура газовой чувствительности (рисунок).

Результаты проведенного исследования показывают, что пленки ZnO с содержанием алюминия 0,5 % имеют температуру максимальной газовой чувствительности к парам аммиака в воздухе 170 °С, величина газовой чувствительности 18 отн. ед., пленки ZnO с содержанием алюминия 0,75 % имеют температуру максимальной газовой чувствительности 200 °С, величина газовой чувствительности 5,3 отн. ед., а пленки ZnO с содержанием алюминия 1% имеют температуру максимальной газовой чувствительности 250 °С, величина газовой чувствительности 1,1 отн. ед.. Увеличение концентрации примеси алюминия в пленках оксида цинка приводит к увеличению температуры максимальной газовой чувствительности со 170 °С до 250 °С, величина газовой чувствительности уменьшается в

16,3 раз.

Таким образом, увеличение концентрации примеси алюминия в пленках ZnO отрицательно сказывается на их чувствительности к парам аммиака, а также на рабочей температуре датчика.

По результатам исследований можно сделать вывод, что наиболее подходящим материалом для изготовления полупроводникового газового датчика является оксид цинка с концентрацией легирующей примеси алюминия 0,5 %.

78