[Оставьте этот титульный лист для дисциплины, закрепленной

Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Московский институт электроники и математики Национального
исследовательского университета «Высшая школа экономики»
Факультет Электроники и телекоммуникаций
Программа дисциплины
«Оборудование производства изделий электронной техники»
для специальности 210107.65 “Электронное машиностроение”
подготовки инженера
Автор программы:
Степанчиков С.В., к.т.н., доц., [email protected]
Одобрена на заседании кафедры
"Электроника и наноэлектроника"
Зав. кафедрой К.О. Петросянц
«04» сентября 2012г.
Утверждена Учёным советом МИЭМ
Ученый секретарь Симонов В.П.___________________
«06» ноября 2012г.
Москва, 2012
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Оборудование производства изделий электронной техники» для
направления 210100 "Электроника и микроэлектроника" подготовки специалиста
по специальности 210107 “Электронное машиностроение”
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина предусмотрена учебным планом с целью формирования у студентов знаний
о конструктивных особенностях оборудования производства изделий электронной техники,
которые необходимы при разработке и проектировании современных видов оборудования этой
области.
Дисциплина является базовым профилирующим курсом, связующим общетеоретические, общеинженерные и специальные дисциплины и базируется на знании основ высшей математики, общей физики, общей и физической химии, материаловедения и физических основ
электронной техники, теоретической механики, вакуумной техники и технологии производства
изделий электронной техники.
Основной задачей дисциплины является изучение принципа действия и конструктивных
особенностей оборудования производства изделий вакуумной электроники и микроэлектроники.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате изучения дисциплины студенты должны:
Знать основные принципы действия и конструктивные особенности оборудования производств изделий электронной техники;
Уметь применять полученные знания для разработки конструкто рскотехнологических схем оборудования для производства изделий электронной техники;
Иметь представление об областях применения и основных направлениях развития оборудования производства изделий электронной техники и о стандартах, распространяющихся
на типовые механизмы, используемые в оборудовании производства изделий электронной техники.
3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид учебной работы
Всего
часов
191
Семестры
124
51
34
-
8
8
8
8
18*
8
Курсовой проект (работа)
35
8
Самостоятельная работа
67
8
-
-
67
8
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции (Л)
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР) и (или) другие виды аудиторных занятий
Расчетно-графические работы
Реферат и (или) другие виды самостоятельной работы
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
8
зачет, экз.
*При обучении используются ПЗ или ЛР.
2
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Оборудование производства изделий электронной техники» для
направления 210100 "Электроника и микроэлектроника" подготовки специалиста
по специальности 210107 “Электронное машиностроение”
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий.
№
Раздел дисциплины
п/п
1 Тема 1. Общие сведения о производстве изделий
электронной техники
2 Тема 2. Виды нагрева в оборудовании производства
изделий электронной техники
Лекции
ПЗ
2
2
4
3
Тема 3. Газовые системы оборудования производства изделий электронной техники
2
4
Тема 4. Оборудование для обработки металлов методом пластического деформирования
2
5
Тема 5. Оборудование для технохимических процессов электровакуумного производства
3
6
Тема 6. Оборудование для производства изделий
из стекла и керамики
3
7
Тема 7. Термическое оборудование электровакуумного производства
2
8
Тема 8. Сборочное оборудование электровакуумного производства
2
3
9
Тема 9. Особенности производства микроэлектронных приборов и ИМС. Оборудование заготовительной стадии МЭ пр-ва
5
4
10 Тема 10. Оборудование для технохимической обработки в МЭ производстве
2
11 Тема 11. Термическое оборудование для процессов
диффузии и окисления
3
12 Тема 12. Оборудование для наращивания эпитаксиальных слоев
3
13 Тема 13. Оборудование для процессов ионной
имплантации
3
14 Тема 14. Оборудование для литографических процессов
4
3
ЛР
3
3,5
4
3,5
3
3,5
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Оборудование производства изделий электронной техники» для
направления 210100 "Электроника и микроэлектроника" подготовки специалиста
по специальности 210107 “Электронное машиностроение”
№
п/п
Раздел дисциплины
Лекции
ПЗ
ЛР
15 Тема 15. Оборудование для осаждения тонких
пленок в вакууме
4
4
3,5
16 Тема 16. Оборудование для изготовления толстопленочных микросхем
2
2
17 Тема 17. Оборудование для контроля структур и
разделения пластин на кристаллы
2
2
18 Тема 18. Оборудование для монтажносборочных процессов
3
3
19 Тема 19. Тенденции развития оборудования МЭ
производства
2
2
3,5
4.2. Содержание практических разделов дисциплины
Тема 1. Общие сведения о производстве изделий электронной техники - 2 часа
Электронные приборы как основные типы изделий электронной техники. Особенности
технологии производства электронных приборов. Понятие технологической гигиены. Производственный процесс и его компоненты. Классификация оборудования. Основные требования к
оборудованию производства электронных приборов; модульность, агрегатирование, унификация, уровень автоматизации, производственная гибкость оборудования.
Тема 2. Виды нагрева в оборудовании производства изделий электронной техники 2 часа
Требования к системам нагрева. Огневой нагрев в электровакуумном производстве. Системы огневого оснащения, газовые горелки, смесительная аппаратура. Физические принципы
резистивного, индукционного, электронно-лучевого, лучистого и лазерного нагрева.
Тема 3. Газовые системы оборудования производства изделий электронной техники
- 2 часа
Классификация газовых систем и требования к ним. Аппаратура и элементы газовых
систем (дозирующие, смесительные, регулирующие, нагревательные и измерительные устройства).
Тема 4. Оборудование для обработки металлов методом пластического деформирования - 2 часа
Физические основы обработки металлов методом пластического деформирования. Расчет основных параметров оборудования. Оборудование для изготовления проволоки и ленты
из тугоплавких металлов. Оборудование для изготовления деталей из листового, ленточного
материала и трубок (штампы, прессы, гибочные машины). Оборудование для изготовления
изделий из проволоки (изготовление сеток, спиралей и подогревателей).
Тема 5. Оборудование для технохимических процессов электровакуумного производства - 3 часа
4
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Оборудование производства изделий электронной техники» для
направления 210100 "Электроника и микроэлектроника" подготовки специалиста
по специальности 210107 “Электронное машиностроение”
Классификация и теоретические основы методов получения исходных чистых материалов и очистки поверхности. Процессы и оборудование химической и электрохимической обработки деталей и изделий. Основы ионной и плазмохимической обработки. Оборудование для
нанесения покрытий методами гальванического и электрофорезного осаждения и другими методами.
Тема 6. Оборудование для изготовления изделий из порошковых и термопластичных
материалов, стекла и керамики - 3 часа
Оборудование для порошковой металлургии. Оборудование для формообразования
стекла из жидкой стекломассы. Изготовление колб электровакуумных приборов. Резка стекла
и изготовление деталей ножек. Оборудование для термопластической обработки стекла. Способы и оборудование для изготовления керамических деталей. Термообработка керамических
полуфабрикатов.
Тема 7. Термическое оборудование электровакуумного производства - 2 часа
Расчет параметров и классификация термического оборудования производства изделий электронной техники. Вакуумные электрические печи. Конструкционные материалы вакуумных печей. Конструкция нагревателей и тепловая изоляция вакуумных печей. Газонаполненные электрические печи. Материалы и конструкции водородных электропечей.
Тема 8. Сборочное оборудование электровакуумного производства - 2 часа
Технологические особенности сборки электровакуумных приборов. Принципы создания
сборочного оборудования. Получение спаев стекла с металлом. Сборка цоколей и монтаж арматуры.
Тема 9. Особенности производства микроэлектронных приборов и интегральных
микросхем. Оборудование заготовительной стадии микроэлектронного производства - 5
часов
Особенности микроэлектронного производства и их влияние на конструкцию и параметры оборудования. Основные стадии производства и классификация оборудования.
Классификация кристаллизационных процессов выращивания монокристаллов полупроводников. Оборудование для выращивания монокристаллов методом Чохральского (основные узлы и конструкции установок). Выращивание монокристаллов методом бестигельной
зонной плавки. Системы автоматического управления процессом выращивания монокристаллов.
Общие сведения о механической обработке полупроводниковых материалов. Оборудование для резки монокристаллов полупроводниковых материалов. Оборудование для шлифования и полирования пластин. Оборудование для химической и электрохимической обработки
пластин. Оборудование для контроля полупроводниковых пластин.
Тема 10. Оборудование для технохимической обработки в микроэлектронном производстве - 2 часа
Особенности и место технохимической обработки в микроэлектронном производстве.
Функциональные элементы оборудования для химической очистки и травления пластин. Оборудование для операций очистки и травления с помощью плазмы и ионов. Контроль качества
обработки поверхности на субмикронном уровне.
Тема 11. Термическое оборудование для процессов диффузии и окисления - 3 часа
Требования к оборудованию для диффузии и окисления. Расчет основных параметров
оборудования. Конструкции термических реакторов диффузионных печей. Системы автомати5
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Оборудование производства изделий электронной техники» для
направления 210100 "Электроника и микроэлектроника" подготовки специалиста
по специальности 210107 “Электронное машиностроение”
ческого регулирования температуры. Газовые блоки и устройства загрузки-выгрузки пластин.
Устройства для контроля процессов диффузии и окисления.
Тема 12. Оборудование для наращивания эпитаксиальных слоев - 3 часа
Классификация методов эпитаксиального наращивания. Оборудование для жидкофазной и газофазной эпитаксии. Реакторы установок газовой эпитаксии. Особенности оборудование для эпитаксиального наращивания полупроводниковых соединений. Молекулярнолучевая эпитаксия. Оборудование для прецизионной локальной эпитаксии. Методы и устройства для стимуляции эпитаксии.
Тема 13. Оборудование для процессов ионной имплантации - 3 часа
Классификация и типы оборудования. Элементы установок ионной имплантации. Использование малоинерционного термического оборудования для отжига дефектов после ионной имплантации. Контроль параметров слоев с помощью электронных и ионных пучков. Типы оборудования для контроля.
Тема 14. Оборудование для литографических процессов - 4 часа
Задачи литографии в микроэлектронике. Методы и оборудование для изготовления
шаблонов и масок. Методы и оборудование для формирования резистивных слоев. Оборудование для процессов экспонирования (использующее кванты фотонов, рентгеновского и синхротронного излучения, электроны, ионы). Особенности и оборудование технохимической
обработки. Контроль качества процесса литографии. Электронно-лучевое оборудование для
контроля качества литографических процессов.
Тема
15.
Оборудование
для
осаждения
тонких
пленок
в
вакууме
-
4 часа
Основные методы формирования тонких пленок в вакууме и классификация оборудования. Оборудование для осаждения пленок методом термического испарения в вакууме. Резистивные, индукционные и электронно-лучевые испарители, конструкции подложкодержателей.
Устройства для ионного распыления материалов (катодное, ионно-плазменное и магнетронное
распыление). Установки периодического, полунепрерывного и непрерывного действия. Тенденции развития вакуумного оборудования, модульный принцип компоновки установок. Контроль параметров тонких пленок и оборудование для контроля на субмикронном уровне. Показатели качества оборудования.
Тема 16. Оборудование для изготовления толстопленочных микросхем - 2
часа
Схема технологического процесса изготовления толстопленочных микросхем. Методы
и оборудование для трафаретной печати элементов. Оборудование для термической обработки
толстопленочных микросхем.
Тема 17. Оборудование для контроля структур и разделения пластин на кристаллы
- 2 часа
Контрольно-измерительное оборудование в микроэлектронном производстве. Методы
разделения полупроводниковых пластин на кристаллы. Установки алмазного и лазерного
скрайбирования и разделения пластин абразивными кругами. Устройства для ломки пластин.
Тема 18. Оборудование для монтажно-сборочных процессов-3 часа
6
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Оборудование производства изделий электронной техники» для
направления 210100 "Электроника и микроэлектроника" подготовки специалиста
по специальности 210107 “Электронное машиностроение”
Требования к монтажно-сборочному оборудованию. Оборудование для монтажа кристаллов и присоединения выводов. Сборка кристаллов на ленту-носитель. Методы и оборудование для герметизации микроэлектронных приборов.
Тема 19. Тенденции развития оборудования микроэлектронного производства - 2
часа
Промышленные роботы микроэлектроники: сферы применения и классификация. Манипуляторы и системы управления промышленными роботами. Особенности комплексной автоматизации производства интегральных микросхем. Автоматизированное оборудование. Кластерные линии. Структурная и конструктивная компоновка автоматических линий. Перспективы автоматизированных и роботизированных производств. Сервисное обслуживание оборудования микроэлектронного производства.
4.3. Понедельный план проведения занятий лекционных и практических занятий
Нед.
Тема занятий
Лекции
П.З.
1
Тема 1. Общие сведения о производстве изделий ЭТ
2
1-2
Тема 2. Виды нагрева в оборудовании пр-ва изделий ЭТ
2
2
Тема 3. Газовые системы оборудования производства
ИЭТ
2
3
Тема 4. Оборудование для обработки металлов методом
пластического деформирования
2
3-4
Тема 5. Оборудование для технохимических процессов
электровакуумного производства
3
4-5
Тема 6. Оборудование для изготовления изделий из порошковых материалов, стекла и керамики
3
5
Тема 7. Термическое оборудование электровакуумного
производства
2
6
Тема 8. Сборочное оборудование электровакуумного производства
2
3
6-8
Тема 9. Особенности производства МЭ приборов и ИМС.
Оборудование заготовительной стадии МЭ пр-ва.
5
4
8-9
Тема 10. Оборудование для технохимической обработки в
МЭ производстве
2
9-10
Тема 11. Термическое оборудование для процессов диффузии и окисления
3
10-11
Тема 12. Оборудование для наращивания эпитаксиальных
слоев
3
7
4
3
4
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Оборудование производства изделий электронной техники» для
направления 210100 "Электроника и микроэлектроника" подготовки специалиста
по специальности 210107 “Электронное машиностроение”
Нед.
Тема занятий
Лекции
П.З.
11-12
Тема 13. Оборудование для процессов ионной имплантации
3
12-13
Тема 14. Оборудование для литографических процессов
4
3
14-15
Тема 15. Оборудование для осаждения тонких пленок в вакууме
Тема 16. Оборудование для изготовления толстопленочных микросхем
Тема 17. Оборудование для контроля структур и разделения пластин на кристаллы
Тема 18. Оборудование для монтажно-сборочных процессов
Тема 19. Тенденции развития оборудования микроэлектронного производства
4
4
2
2
2
2
3
3
2
2
15
16
16-17
17
5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ.
№
п/п
1
№ раздела
дисциплины
Тема 2-4
2
3
Тема 14, 15,
18
Тема 11
4
Тема 15
5
Тема 8, 18
Наименование лабораторных работ
Конструктивные элементы оборудования электровакуумного производства
Изучение лазерной и электронно-лучевой установок для микрообработки материалов
Изучение термической установки для процессов диффузии и окисления
Изучение конструкции установки нанесения тонких пленок в вакууме
Изучение конструкции монтажно-сборочного оборудования
6.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Рекомендуемая литература
а) основная литература:
1.
Берлин Е.В., Двинин С.А., Сейдман Л.А. Вакуумная технология и оборудование для
нанесения и травления тонких плёнок. – М.: Техносфера, 2007.-176 с.
2.
Александрова А.Т. Теоретические основы расчёта и конструирования функциональных
устройств и систем оборудования высоких вакуумных технологий на основе приводов
управляемой упругой деформации: Учебное пособие. – М.: МИЭМ, 2003.- 48с.
3.
Чернилевский Д.В. Проектирование приводов технологического оборудования: Учебное пособие. 3-е изд. – М.: Машиностроение, 2004.-560с.
4. Шелофаст В.В. Основы проектирования машин. 2-е изд. – М.: Изд-во АПМ, 2005. -472с.
б) дополнительная литература:
1.
1974.
Александрова А.Т. Оборудование электровакуумного производства. - М.: Энергия,
8
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Оборудование производства изделий электронной техники» для
направления 210100 "Электроника и микроэлектроника" подготовки специалиста
по специальности 210107 “Электронное машиностроение”
2.
Барановский В.И., Гусев Б.Н., Иванов В.Н. и др. Производство цветных кинескопов. Под
общей ред. В.И. Барановского - М.: Энергия, 1978.
3.
Блинов И.Г., Кожитов Л.В. Оборудование полупроводникового производства. - М: Машиностроение, 1986.
4.
Онегин Е.Е. Точное машиностроение для микроэлектроники. - М.: Радио и связь, 1986.
5.
Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств: Справочник. - М.: Радио и
связь, 1991.
6.
Машиностроение. Энциклопедия / Ред. совет: К.В. Фролов (пред.) и др. – М.: Машиностроение. Технологии, оборудование и системы управления в электронном машиностроении. Т.
III – 8 / Ю.В. Панфилов, А.Т. Александрова, Е.Н. Ивашов, С.В. Степанчиков и др.; Под общ.
ред. Ю.В. Панфилова, 2000.
7. Варламов В.А., Шехмейстер Е.И. Сборочные операции в электровакуумном производстве. М.: Высшая школа, 1974.
8. Запорожский В.П., Лапшинов Б.А. Обработка полупроводниковых материалов. - М.: Высшая
школа, 1988.
9. Панфилов Ю.В., Рябов В.Т., Цветков Ю.Б. Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы. - М.: Радио и связь, 1988.
10. Волчкевич Л.И. Автоматизация производства электронной техники. - М.: Высшая школа,
1988.
11. Проектирование электроплазменных технологий и автоматизированного оборудования /
В.М. Таран, С.М. Лисовский, А.В. Лясникова – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005.
12. Ивашов Е.Н., Степанчиков С.В. Сверхвысоковакуумное оборудование для молукулярнолучевой эпитаксии. Методические указания. – М.: МИЭМ, 2006.
7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.
Учебная лаборатория кафедры «Электроника и наноэлектроника»
Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки (специальности) 210100 «Электроника и микроэлектроника», специальность 210107 «Электронное машиностроение».
Программу составил
к.т.н., доцент
_______________/Степанчиков С.В.
9