Термично изпаряване на материали във вакуум
Федерална агенция за образование и наука на България
Московски държавен институт по електронни технологии
(Технически университет)
________________________________________________
А.В. Фабрика
Технология за прецизен монтаж
И монтаж с висока плътност
Лабораторен семинар
По дисциплината "Технология на производството на ИПС"
Одобрено от редакционната и издателска колегия на института
Москва 2007
Заводян А.В. Високопрецизен монтаж и технологии за монтаж с висока плътност.
Указания за лабораторния практикум по дисциплината "Технология на производството на EMU"
Лабораторният семинар включва 8 лабораторни работи, които позволяват практическото изпълнение на основните технологични операции за производство на функционални възли (FU) на електронно оборудване (EA), по-специално: вакуумно отлагане, фотолитография, монтаж, монтаж и настройка при производството на FU (работи № 1-3,7) с висока плътност на оформлението, както и да се проучат характеристиките на изпълнение на високоточен монтаж и повърхностен монтаж при производството на усъвършенствани EA ( работи 4-6), включително проектиране на производствени обекти (работи 8).
Ръководството е необходимо за старши студенти, обучаващи се в направления 210200 62, 210200 68 "Проектиране и технология на електронни средства" и 210202 65 "Проектиране и технология на електронни изчислителни средства" за консолидиране на лекционния курс "Технология на производството на EMU". В същото време помагалото ще бъде много полезно за студенти, обучаващи се в сродни специалности.
Лаборатория #1
Технология за производство на пасивна част от микровъзли
Цел на работата: 1)да изучава основните методи и характеристики на получаване на тънки филми във вакуум; 2) да се запознаят с технологичния процес на производство на тънкослойна част от микровъзли чрез термично изпаряване във вакуум; технологично и контролно оборудване; 3) придобиват практически умения за работа с технологично и контролно оборудване; 4) оценка на качеството на получените филми.
Време на работа-4h
Теоретична информация
Тънки филми (с дебелина по-малка от 1 µm) се използват при производството на микровъзли (MSA) за производството на пасивни елементи: резистори, кондензатори, индуктивности, подложки, междуелементно превключване, междуслойна изолация и др. Сред многото методи за производство на тънки филми (термично изпаряване, йонно-плазмено разпрашване, химическо, електрохимично и пиролитично отлагане и др.) Вакуумното отлагане е предпочитано, тъй като позволява получаването на филми от всякакви материали с най-добри електрически параметри и тяхната висока възпроизводимост. Именно тези методи са в основата на тънкослойната технология.
По този начин същността на тънкослойната технология е контролираното отлагане на филмови покрития във вакуум чрез методи на насочено отлагане върху субстрати (или дъски) на частици от поток от изпарен или разпръснат материал. Един от широко използваните методи за отлагане на тънки филми във вакуум е добре установеният метод на термично изпаряване във вакуум. Основните му предимства са високата чистота на получаваните филми, простотата на технологичния процес и високата експлоатационна надеждност. Съвременните инсталации за вакуумно отлагане, включително тези, прилагащи метода на термично изпаряване, са оборудвани с йонна система за почистване на повърхносттасубстрати в плазма с тлеещ разряд, което значително подобрява качеството на получените филми и възпроизводимостта на техните характеристики.
Термично изпаряване на материали във вакуум
Термичното изпаряване се състои в нагряване на материала (използван за нанасяне върху субстрата) във висок вакуум (при налягане не повече от Ра) до температура, при която налягането на собствените му пари е с няколко порядъка по-високо от налягането на остатъчните газове в работното пространство на вакуумната камера. В този случай атомите на изпаряващия се материал се разпространяват по права линия, тъй като дължината на техния свободен път значително надвишава разстоянието между изпарителя (източника на изпаряващия се материал) и субстрата. Това е последвано от кондензация на частици от изпарения поток върху повърхността на субстрата (плочата), която е с температура много по-ниска от температурата на изпарителя.
Следователно, по време на отлагането на филми чрез термично изпаряване във вакуум (термично вакуумно изпаряване или термично вакуумно отлагане) в процеса на получаване на тънки филми могат да се разграничат три основни етапа:
- образуване на атомен (молекулен) поток от вещество от източника на изпарения материал (изпарител);
е преминаването на атомите от изпарителя към субстрата;
- кондензация на веществото върху субстрата (етап на отлагане на материала под формата на тънък филм).
Образуването на атомен (молекулен) поток по време на термично изпаряване е резултат от разрушаване на връзките между повърхностните атоми на изпарения материал, ако кинетичната енергия на движението на атомите надвишава енергията на свързване между тях. Таблица 1 показва, че условната температура на изпарение на повечето метали е по-висока от тяхната точка на топене, т.е. Изпарението става по схемата: твърдо вещество-течност-пара. Въпреки това, някои материали, като хром, титан, се изпаряват доста интензивноот твърдо състояние. Процесът на преминаване на вещество от твърдо състояние в състояние на пара, заобикаляйки течната фаза, се наричасублимация (илисублимация ). В зависимост от агрегатното състояние на веществото по време на изпаряване трябва да се избере конструкцията на изпарителя. Видът на изпарителя също зависи от естеството на изпарения материал (неговата еднокомпонентна или многокомпонентна, химическа активност, температура на изпарение и др.), Първоначалната форма на материала. (гранули, прах, тел), необходимата скорост на изпарение, ee, постоянство във времето и редица други фактори. Таблица 2 показва температурите и скоростите на изпарение на металите, широко използвани в тънкослойната технология, в зависимост от тяхното налягане на наситени пари.
Таблица 1
Температури на топене, кипене, изпаряване на метали,