книги из ГПНТБ / Экономика и организация полупроводникового производства учеб. пособие

35.Маркировка диодов н/в—1,16

1,166X1,03=1,201

36.Окончательный контроль н/в— 1,4

39.Испытание вибропрочности

43.Контроль качества упаковки

Длительность производственного цикла изготовления прибо­ ра складывается из длительности цикла самой сборки и длитель­ ности цикла изготовления наиболее трудоемкой детали, тре­ бующейся на первых сборочных операциях. Наиболее удобно цикл прибора определять графически (см. рис. 2).

§ 3. Поточно-механизированное и автоматизированное

производство полупроводниковых приборов

Развитие современного полупроводникового производства связано с автоматизацией технологических процессов, а также с внедрением поточных п комплексно-механизированных линий, на базе внедрения которых обеспечивается коренное улучшение организации п технологии полупроводникового производства.

1 При написании настоящей главы использовались материалы, опубли­ кованные в книге «Оборудование для производства полупроводниковых диодов и триодов», под редакцией П. Н. Масленникова. М.; «Энергия»; 1970 г.

68

Лоточные линии

Однолре/Эяетные

/7рері/о°*0- rt/pmgvwe

ПО/770 ЧНЬ/Є

Cxesia классификации поточных линий. Рисунок 3.

Поточное производство является наиболее распространенной формой организации массового изготовления полупроводнико­ вых приборов. Основой поточного производства является линия.

Линия — комплекс технологического (основного и вспомо­ гательного), подъемно-транспортного и других видов оборудо­ вания (не менее 2-х единиц основного оборудования), необхот димого для полного или частичного изготовления определенных изделий, при обязательном расположении его в линейной по­ следовательности операций технологического процесса.

Поточной называется линия, на которой все основное обо­ рудование пли отдельные группы его взаимоувязаны По такту (ритму) выпуска продукции с линии.

Схема классификации поточных линий приведена на рисун­ ке 3.

По степени механизации технологических операций линии делятся на механизированные, автоматические, полуавтомати­ ческие, комплеконо-механизираваипые.

Механизированные — линии, в которых большая часть опе­ раций выполняется механически (на машинах и других меха­ нических устройствах), но некоторые основные, вспомогатель­ ные, подъемно-транспортные операции выполняются вручную, вследствие невозможности или нецелесообразности их механи­ зации, прп этом процессы перемещения обрабатываемых изде­ лий от одного рабочего места к другому механизированы.

Автоматические — линии, на которых все основные, вспо­ могательные, подъемно-транспортные и другие операции вы­ полняются автоматически (при помощи автоматов, полуавтома­ тов, автоматических и полуавтоматических устройств), без применения ручного или механизированного труда, за исклю­ чением функций наладки, наблюдения и (частично) управле­ ния.

Полуавтоматические — линии, в которых часть операций выполняется автоматически.

Комплексно-механизированные — линии, осуществляющие все без исключения основные, вспомогательные, подъемнотранспортные и обслуживающие операции, входящие в состав всего процесса или части процесса изготовления изделия. Комплексно-механизированные линии — самый распространен­ ный вид поточных линий в полупроводниковом производстве.

Применение комплексно-механизированных линий предъяв­ ляет повышенные требования к точности изготовления посту­ пающих на линию заготовок деталей прибора. Высокие требо­ вания предъявляются и к квалификации обслуживающего пе'р-

70

сонала (так, на отдельных агрегатах, входящих в состав комплекстомеханизяроваиных линий, рабочим, которые являются одновременно основными рабочими и олесарями-наладчиками, устанавливается 5—6 разряд, в то время как средний разряд рабочих на полупроводниковом заводе 2,7—3,0).

В настоящее время все более широко поточные линии на­ чинают применяться для производства транзисторов. В пред­ стоящем пятилетии (1971—ІІ975 гг.) комплексные механизиро­ ванные линии будут широко применятся для производства ин­ тегральных схем. В связи с этим одним из основных требова­ ний, которые предъявляются к технологическому процессу по­ точных линий, является его универсальность. Это позшоляет при незначительных доработках оборудования осуществить вы­ пуск .с линии1 нескольких типов приборов,, то есть превращать линию в многопредметную.

Одной ыз предпосылок создания таких линий является внедрение ллаяарной .технологии, которая сейчас широко при­ меняется для производства полупроводниковых диодов и триодов.

•Плаиарную технологию можно применять также в сочета­ нии с другими вариантами технологического процесса, что облегчает подбор и комплектование линий имеющимся и се­ рийно выпускаемым оборудованием.

Примером такой универсальной поточной линии может слу­ жить линия сборки приборов типа КТ301—КТ301Ж, изго­ тавливаемых по планарной технологии. Кроме этих приборов, при незначительной доработке оборудования, обусловленной различными габаритами приборов, на линии можно организо­ вать выпуск таких приборов, как П307— 309.

Существенным недостатком комплексных механизированных линий в настоящее время является кинематическая сложность оборудования, что приводит к частым: остановкам оборудования на ремонт или под-наладку. Примером может служить комп­ лексно-механизированная линия для сборки точечных диодов,

Эти факторы оказывают большое влияние на эффективность поточных линий в полупроводниковом производстве.

Межоперационная тара, применяемая на линии

Выбор тары оказывает влияние на экономические показа­ тели работы линии: качество приборов, выход годных приборов, трудоемкость hxs изготовления.

'71

Межоиерациоиная тара служит для передачи доталеіі от одной операции на другую, участвуя в создании межоперацион­ ного задела. ,

Вследствие недостаточной механической прочности отдель­ ных деталей п узлов полупроводниковых приборов перемещение их производится в кассетах, различных приспособлениях, при этом полностью исключены операции перемещения деталей «навалом».

Недостатком применяемой на линиях тары является необхо­ димость перегрузок приборов из тары в рабочие части машины и, наоборот, после выполнения операции перегрузка приборок в межоперациониую тару.

Наличие большого количества перегрузок снижает процент выхода годных приборов вследствие механических повреждений и деформаций, возникающих при перегрузке, а с другой сто­ роны увеличивается трудоемкость изготовления прибора, что связано со значительными непроизводительиымп затратами в основном ручного труда.

Применение такой тары снижает эффект от применения комплексно-механизированных лпппй. где широко применяются агрегаты с большой концентрацией технологических операций, высокой интенсивностью техпроцессов" н т. д., которые обеспе­ чивают высокую производительность труда.

Для повышения эффективности поточных линий применяют так называемую «сквозную» тару с механизацией ее загруз­ ки и выгрузки, (например, механических рук): сборку прибо­ ров на ленте с применением в качестве накопителен магнит­ ных барабанов, а также сборку на отрезках ленты, (палример, сборка некоторых приборов, герметизированных пластмассой, изготовление кристаллодержателя на поточной линии изготов­ ления диода Д226). Здесь непрерывная лента выполняет роль транспортного средства, материала для изготовления детали и межоперационной тары.

Межоперационный транспорт линии

Назначение его — обеспечение транспортировки (механи­ зированного перемещения), а часто и задание определенного ритма поточной линии. В первом случае транспортное средство называется транспортером, во втором — конвейером. Время

72

транспортирования — это время вспомогательное. Основная за­ дача организации межоперационного транспорта— сократить его, т. к. сокращение времени транспортирования сокращает н длительность производственного цикла изготовления прибо­ ра. Одним -из путей сокращения длительности производственно­ го цикла является совмещение времени транспортирования с технологическим временем обработки. (Например, в роторных автоматических линиях).

Важной особенностью межоперационного транспорта в полу­ проводниковом производстве является необходимость создания герметизированной среды.

Так, при мезанлаиарной технологии основные сборочные операции, включая и герметизацию прибора, необходимо прово­ дить в контролируемой газовой (обеспыленной) среде (азоте или осушенном воздухе) с поддержанием определенных зна­ чений параметров (влажности, запыленности и т. д.). Это уве­ личивает денежные затраты и затраты времени на транспор­ тировку, но способствует улучшению качества и снижению тех­ нологических потерь приборов. Совершенствование технологии производства приборов, например внедрение планарной техноло­ гии, ликвидирует необходимость полной герметизации конвейе­ ров..

Так как поточные линии объединяют такие разнородные опе­ рации с различной трудоемкостью, как химические, термиче­ ские, сборочные, добиться полной синхронизации операций невозможно. Поэтому для подобных конвейеров обязательно наличие автоматической распределительной системы, которая во многом определяет надежность работы конвейера в целом.

ПРИМЕРЫ ПОТОЧНЫХ И КОМПЛЕКСНОМЕХАНИЗИРОВАННЫХ ЛИНИИ

1. Комплексно-механизированная линия для сборки импульсных диодов

Линия прерывно-поточная, комплексно-механизированная! укомплектована специализированным технологическим обору­ дованием. В ней) широко используются агрегаты с большой концентрацией технологических операций (например, дуплекс­ ный агрегат для сварки бус с крпсталлодержателем и игло­ держателем выполняет 6 операций), машина приварки и фор-

•73

мовки иглы — 5 операций. Оборудование отличается высоким уровнем механизации и производительности. Большой эффект достигается применением сквозной многоместной кассетыносителя.

2. Комплексно-механизированная линия для сборки диодов типа Д226

Она включает операции от загрузки кристаллов в кассеты до упаковки готовых приборов. Оборудование линии распо­ ложено в технологической последовательности осуществляемо­ го техпроцесса. Оборудование линии можно разделить на 3 участка: получение перехода (позиции і—!J'T); сборка диода (позиция 16); испытания, классификация, маркировка и упа­ ковка (позиция 22—32). Линия прерывно-поточная, т. е. опе­ рации слабо синхронизованы. Особый интерес представляет

диода. На агрегате выполняются 14 операций — от вырубки перфораций и оформления кристаллодержателя до вырубки загерметизированного диода. На линии установлен пульт контроля ритма.

Схема планировки линии показана на рисунке 4.

3. Комплексно-механизированная линия для изготовления диодов типов Д214, Д215, Д231, Д234

Многопредметная, непрерывно-поточная линия представ­ ляет собой систему механизированного и полуавтоматизиро­ ванного оборудования, расположенного по ходу технологиче­ ского процесса, связанного между собой автоматизированными транспортными устройствами или соединительными шлюзами. Она характеризуется высоким уровнем механизации техноло­ гических процессов, широким применением герметизированных объемов с контролируемой средой и средств электроавтомати­ ки в управлении и контроле производством. Линия состоит из комплекса оборудования для изготовления кристаллов, авто­ матизированного конвейера сборки и герметизации приборов в контролируемой среде, комплекта измерительного и испыта­ тельного оборудования. Кроме того, имеется система диспет­ черского управления, позволяющая систематически получать

74

V

полуавтомат травления переходов; 6 — пульт управления полуавтома­ том травления переходов; 7 — финишная установка для очистки денонизовапной воды; 8 — печь ультрафиолетовой сушки; 9 — установка проверки параметров; 10 —полуавтомат нанесення защитиого покры­ тия; 11 — печь торморадиацпоиной сушки; 12 — пульт управления к

пульт управления; 18 — генератор; 19 — блок к МТП; 20 — пост опрессовки-гелием; 21 — автомат завальцовки; 22 — автомат обезжи­ ривания; 23 — автомат проверки па герметичность; 24 — автомат рих­ товки; 25 — автомат лужения выводов; 26 — установка мойки и сушки; 27 — пульт управления; 28 — агрегат окраски и сушки; 29 — классификатор; 30 — пулы управления; 31 — пульт управле­ ния; 32 — автомат маркировки и сушки; 33 — стол для проверки по внешнему виду.

информацию о работе оборудования и осуществлять опера­ тивное управление производством; система контроля и' авто­ матического регулирования параметров применяемых энерго­ носителей* в том числе * азота, водорода, очищенного п осу­ шенного воздуха; аппаратура статистического контроля. Применение комплекса этого оборудования, средств контроля и управления позволило исключить межоперационное пролеживание деталей на открытом воздухе, обеспечить стабиль­ ность технологического процесса, повысить культуру произ­ водства, снизить трудоемкость изготовления диодов средней

75-

EED0 \ІЬ&УППГІГІЇГХіт7ПЯЇГЬ'>\ ПППППП ПП

Рис. 5. Комплексно-механизированная лшшя изготовления диодов типов Д214-Д215; Д231-Д234.

1 — установка ультразвуковой промывки; 2 — скафандр для химиче­ ских операций; 3 — полуавтомат химического никелирования; 4 — полуавтомат панесеппя пленок; 5 — установка финишной промывки пластин; 6 — конвейерная терморадпациопная печь; 7 — скафандр для зарядки испарителей; 7а — скафандр разгрузки печи; 8 — вакуумная установка нанесения алюминия на горячий кремний; 9 — печь диф­ фузии; 10 — станок шлифовальный в скафандре; 11 — стенд опре­ деления поверхностного сопротивления; 12 — водородная печь; 13 — установка гальванического золочения; 14 — скафандр для приклеива­

го контроля; 18 — стенд разбраковки переходов по прямому падению напряжения; 19 — полуавтомат травления переходов; 20 — установ­ ка защиты переходов; 21 — автомат вакуумной сушки; 22 — автома­ тизированная установка разбраковки переходов; 23 — скафандр сборки арматуры; 24 — скафандр загрузки печи; 25 — электропечь конвей­ ерная двухкапалъная; 26 — скафандр разгрузки кассет; 27 — автома­ тизированная установка разбраковки арматуры; 28 — установка защи­ ты переходов на арматуре; 29 — полуавтомат холодной сварки; 30 — пневматический пресс; 31 — установка контактной сварки; 32 — экс­ центриковый пресс; 33 — шкаф стабилизации диодов; 34 — изотер­ мическая установка холода; 35 — автомат классификации диодов по обратному напряжению; 36 — камера влажности; 37 — стеид измере­ ния диодов; 38 — изотермическая установка тепла; 39 — установка термоэлектрической тренировки диодов; 40 — установка термоэлектри­

ческой тренировки диодов; 41 — автомат маркировки диодов.

76