1.3. Лабораторный макет

В состав лабораторного оборудования включены:

– увеличительная лупа;

– микроскоп;

– планшет образцов гибридных микросхем в сборе и с удалённой (полностью или частично) крышкой корпуса;

– измерительный инструмент для контроля размеров корпуса и плат, если они не объявлены в каталоге;

– каталог электрических схем и цифровых фотографий предлагаемых исследованию микросхем (прил. А1, папка «КаталогГИС» является составной частью лабораторного цикла);

– учебная программа «МикроИМС» для работы с фотографиями микросхем с целью определения размеров недоступных механическому мерительному инструменту и простановки указателей для выделяемых областей (программа «Микро» является составной частью лабораторного цикла).

Фотография микроскопа представлена на рис. 1.1. Оптический узел 1 микроскопа установлен на вертикальной на стойке 2. Положение оптического узла 1 фиксируется винтом 3.

Рис. 1.1 Фоторгафия мироскопа

Подвижная платформа 4, с размещаемым на ней исследуемым объектом может перемещаться по трём координатам. Перемещение платформы относительно оптического узла по горизонтальным направлениям осуществляется вращением лимбов 5 и 6. Перемещение платформы относительно оптического узла по вертикали осуществляется вращением лимба 7 (грубое перемещение) и лимба 8 (точное перемещение). Усиление микроскопа можно изменять, устанавливая один из четырёх объективов 14 с масштабными коэффициентами 4; 10; 20; 40 с помощью переключателя 9. Микроскоп имеет сменные окуляры 10 (усиление окуляров из комплекта составляет 12,5). Максимальное общее усиление микроскопа составляет 500, что позволяет при визуально различимом глазом человека размере 1–2 мм наблюдать элементы объектов с размерами не менее 2 мкм. Микроскоп укомплектован регулируемым устройством подсветки 11 исследуемого объекта и набором сменных пластин фильтров 12 подсветки объекта и изменения цвета наблюдаемых картин. Регулировка подсветки осуществляется рычажками 13. Микроскоп укомплектован программно управляемой цифровой камерой, которая может быть установлена на место одного из окуляров (на рис. 1.1 камера не показана). Сканируемое камерой изображение объекта через USB-интерфейс считывается и обрабатывается персональным компьютером. Цифровая камера оборудована собственным объективом с усилением 60, что позволяет отображать на экране монитора компьютера размеры объектов с общим усилением 2400. Однако возможности названного усиления ограничены числом пикселей датчиков оцифровки изображений и числом пикселей в строке отображаемой монитором. Реальные визуально приемлемые картины соответствуют усилению 700–800 раз, т.е. размерам объектов 1–1,5 мкм.

Отсутствие в наблюдаемых через окуляры и через камеру на экране монитора картинах визирных меток и шкал вынуждает при контроле размеров прибегать к сравнительной оценке размеров. Сущность такой оценки заключается в представлении малых размеров объектов как части измеренных больших размеров объектов, например измеренного механическим инструментом размера кристалла, платы или основания корпуса.

Так как размеры плат гибридных микросхем обычно превышают (8–10) мм, то наблюдение конструкций ГИС и их составных частей предпочтительно можно осуществлять через оптическую лупу с увеличением в (3–5) раз, которая выдаётся исполнителю работы.

Исследуемые микросхемы с удалёнными крышками объединены в общем планшете, защищённом от внешних повреждений оптически прозрачными накладками. Для идентификации радиоэлементов на плате микросхемы исполнителям работы предоставляются электрические схемы исследуемых микросхем и цифровые фотографии микросхемы и её платы. Фотографии размещёны в каталоге лабораторного практикума.

В качестве измерительного инструмента исполнителям предоставляются штангенциркуль, которым с погрешностью не более 0,1 мм может быть определен линейный размер корпуса или, в отдельных исполнениях, платы микросхемы.

Лабораторное задание может исполняться с применением микроскопа, увеличительной лупы и образцов микросхем планшета.

Более удобной представляется технология исследования, основанная на применении цифровых фотографий. Для работы с фотографиями на компьютере подготовлена специализированная учебная программа «МикроИМС» (см. краткое описание в прил. Б1 к лабораторному практикуму). Программа «МикроИМС» поддерживает определение размеров объектов платы или микросхемы по предварительно измеренному механическим инструментом «большому базовому размеру» и разметку объектов конструктивного состава, к которым невозможен доступ механическим мерительным инструментом. Объектами исследования при использовании пакета «МикроИМС» являются цифровые фотографии каталога вариантов микросхем из прилагаемого планшета микросхем.

С использованием цифровых фотографий задание лабораторной работы исполняется по компьютеризированной технологии. Программа «МикроИМС» с каталогом фотографий позволяет исключить техническое обслуживание и утомительные операции настройки микроскопа в процессе выполнения работы, исключить постоянную и крайне трудоёмкую подготовку рабочего материала (обновление отработанных и приведенных в неудовлетворительное состояние образцов микросхем).

Пользовательский интерфейс и инструкция пользователя программы «МикроИМС» приведены в приложении Б1 практикума.