Машиностроение. Том III-8. Технологии, оборудование и системы управления в электронном машиностроении

745 Pages·51.819 MB·Russian

by  Фролов К.В. (гл. ред.)

МАШИНОСТРОЕНИЕ
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ
МЕСНАМСАЬ ЕКОШЕЕКШО
Епсус1ораесИа
Главный редактор академик РАН
К.В. Фролов
МАШИНОСТРОЕНИЕ
энциклопедия
В СОРОКА ТОМАХ
РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
ФРОЛОВ К.В.
Председатель редакционного совета
Члены совета:
Белянин П.Н.
(зам. Председателя редсовета и главного
Колесников К.С.
редактора), (зам. Председателя редсовета
Адамов Е.О., Анфимов Н.А.,
и главного редактора),
Асташов В.К., Бессонов А.П., Васильев В.В.,
Воронин Г.П., Глебов И.А., Долбенко Е.Т.,
Жесткова И.Н., Клюев В.В., Кирпичников М.П.,
Ковалевский М.А., Коптев Ю.Н., Ксеневич И.П.,
Куржанский А.Б., Мартынов И.А., Михайлов В.Н.,
Нейланд В.Я., Новожилов Г.В., Носов В.Б.,
Образцов И.Ф., Огурцов А.П., Панин В.Е.,
Паничев Н.А., Патон Б.Е., Платонов В.Ф.,
Пугин Н.А., Салтыков Б.Г., Силаев И.С.,
Туполев А.А., Федосов Е.А., Фортов В.Е.,
Черный Г.Г., Шемякин Е.И.
МОСКВА “МАШИНОСТРОЕНИЕ” 2000
Раздел Ш
ТЕХНОЛОГИЯ
ПРОИЗВОДСТВА МАШИН
Том Ш-8
ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ
И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
В ЭЛЕКТРОННОМ
МАШИНОСТРОЕНИИ
Редактор-составитель д-р техн. наук
Ю.В. Панфилов
Ответственный редактор чл.-кор. РАН
П.Н. Белянин
Редакторы тома: В.В. Мартынов, Ю.В. Панфилов, А.С. Валеев, Л.К. Ковалев,
А.Т. Александрова, В.И. Кратенко, М.Н. Кузнецов (Электронные и ионные
технологии и оборудование), В.Г. Блохин, ЮА. Устинов, Ю.Р. Степаньянц,
Ю.А. Хруничев (Технология производства изделий электронной техники),
Ю.В. Панфилов (Мехатроника)
МОСКВА “МАШИНОСТРОЕНИЕ” 2000
УДК 621.01/.03
ББК 34.44
М 38
Авторы: Ю. В. Панфилов, К. Ковалев, В. Г. Блохин, А. Т. Александрова,
Е. П. Аршук, М. А. Балашов, Ю. П. Бобылев, А. Т. Буравцев, А. С. Валеев,
В. А. Варламов, Б. Н. Васичев, В. А. Волков, Н. С. Волков, О. П. Глудкин,
Н. В. Гревцев, Е. А. Деулин, В. Г. Ерков, Е. С. Ермаков, В. В. Жуков, Е. Н. Ивашов,
В. И. Каракеян, Е. А. Карцев, В. Ю. Киреев, Ю. Ф. Козлов, Р. В. Корнилов,
В. И. Кратенко, М. Н. Кузнецов, О. А. Кузнецов, В. И. Кузьмин, О. К. Курбатов,
В. А. Кыласов, М. И. Лукасевич, Я. Лямичев, В. М. Ляпин, Ю. П. Маишев,
Ю. В. Маркеев, В. В. Мартынов, О. Ю. Масленников, И. Е. Махов, В. Е. Минайчев,
В. Н. Неволин, В. В. Одинокое, В. М. Папко, В. К. Попов, Е. С. Попова,
О. Д. Протопопов, М. А. Ревелева, В. Т. Рябов, С. В. Сажнев, А. П. Семенов,
В. В. Слепцов, М. Ю. Слесарев, С. В. Степанчиков, Ю. Р. Степаньянц, И. В. Творо-
гов, Ю. А. Устинов, Б. С. Федоров, В. Е. Фетисов, Ю. А. Хруничев, В. А. Хрусталев,
Ю. Б. Цветков, Е. Я. Черняк, К-Г. М. Шварц, В. М. Шошин, Л. И. Волчкевич
Рецензенты: В. М. Пролейко, В. П. Лаврищев, В. И. Куркин
Рабочая группа Редакционного совета: К. С. Колесников, В. К. Асташов,
П. Н. Белянин, В. В. Васильев, А. П. Бессонов, Н. Н. Боброва, Е. Т. Долбенко,
И. Н. Жесткова
Машиностроение. Энциклопедия / Ред. совет: К. В. Фролов (пред.) и др. - М.: Машино-
М 38 строение. Технологии, оборудование и системы управления в электронном машино­
строении. Т. III - 8 / Ю. В. Панфилов, Л. К. Ковалев, В. А. Блохин и др.; Под общ.
ред. Ю. В. Панфилова. 2000. 744 с., ил.
Показаны уникальные возможности воздействия на конструкционные
материалы высокоэнергетических электронных и ионных пучков, низко­
температурной газоразрядной плазмы и точно дозированных молекуляр­
ных потоков. Обобщен отечественный и мировой опыт создания обору­
дования для производства изделий электронной техники и изложены
принципы построения систем автоматического управления. Описаны
методы и средства получения и поддерж,ания сверхчистых технологиче­
ских сред, атмосферы чистых производственных помещений. Системати­
зированы уникальные технологические процессы изготовления инте­
гральных микросхем и печатных плат, электровакуумных и других при­
боров. ДанЫ основные понятия, этапы и отражены тенденции развития
мехатронных систем.
ББК 34.44
181^ 5-217-02825-4 (Т. Ш-8)
181^ 5-217-01949-2 © Издательство “Машиностроение”, 2000
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА- 1.2.2. Критерии про­
СОСТАВИТЕЛЯ .............................. 12 ектирования оборудо­
вания для производст­
ВВЕДЕНИЕ (Ю. В.П анфилов) 13 ва изделий электрон­
ной техники (Ю. В.
Панфилов).................... 33
Часть I. ЭЛЕКТРОННЫЕ
И ИОННЫЕ ТЕХ­ 1.2.3. Технологическое
обеспечение надежно­
НОЛОГИИ И ОБО­
сти изделий электрон­
РУДОВАНИЕ ......... 14 ной техники (В. В.
Мартынов)................... 39
Раздел 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИ­ 1.2.4. Контроль каче­
СТИКА ЭЛЕКТРОН­ ства технологических
НЫХ ТЕХНОЛОГИЙ процессов (О. П. Глуд-
И ОБОРУДОВАНИЯ кин).............................. 42
(редактор В. В. Марты­
1.2.5. Контроль и ис­
нов) ................................ 14
пытания изделий
Глава 1.1. Особенности электрон­ электронной техники
ного машиностроения и (О. П. Глудкин) 46
этапы его развития 14 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............. 48
1.1.1. Электронные Глава 1.3. Безопасность жизне­
технологии и требова­ деятельности и охрана
ния к оборудованию
окружающей среды при
(В. В. Мартынов) 14
производстве изделий
1.1.2. Этапы развития электронной техники
электронных прибо­ (А И. Каракеян) 48
ров, технологии их
1.3.1. Условия труда и
изготовления и обору­
проблемы производст­
дование (Ю. В. Пан­
венной безопасности.... 48
филов) .......................... 16
1.3.2. Проблемы эко­
1.1.3. Классификация
логической безопасно­
машин для производ­
сти ................................. 53
ства изделий электрон­
ной техники (В, Е. Фе­ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............. 57
тисов) .......................... 17
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............. 24
Раздел 2. ОБРАБОТКА МАТЕ­
Глава 1.2. Специфика технологий
РИАЛОВ ЭЛЕКТРОН­
и оборудования в элек­ НЫМИ, ИОННЫМИ,
тронном машинострое­ АТОМАРНЫМИ, МО­
нии ............................... 24 ЛЕКУЛЯРНЫМИ,
1.2.1. Пучки атомных РЕНТГЕНОВСКИМИ И
частиц, излучения и ОПТИЧЕСКИМИ ПУЧ­
поля в качестве инст­ КАМИ (редактор Ю. В
румента в технологиях Панфилов)......................... 57
электронного машино­
строения (Ю. В. Пан­ Глава 2.1. Электронно-лучевая
филов) .......................... 24 обработка ................. 57
/
6 ОГЛАВЛЕНИЕ
2.1.1. Назначение и 2.4.2. Назначение и
области применения области применения ... 125
(В. Я. Васичев) 57 2.4.3. Оборудование и
2.1.2. Основные явле­ режимы работы 133
ния в зоне действия 2.4.4. Измерение ха­
электронного пучка рактеристик имплан­
(Б. Я. Васичев) 58 тированных слоев 136
2.1.3. Методы (Б. Я. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............. 137
Васичев)........................ 63
Глава 2.5. Рентгеновские и опти­
2.1.4. Выбор и расчет
ческие лучи в элек­
параметров основных
элементов оборудова­ тронном машинострое­
нии ............................... 1^7
ния (Б. Я. Васичев) 74
2.1.5. Электронно­ 2.5.1. Рентгенолито-
оптические системы 1рафия (Я. В. 1ревцев) 137
технологического на­ 2.5.2. Физико-техни­
значения (В. К Попов) 79 ческие основы приме­
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............. 87 нения лазеров в элек­
тронном машино­
Глава 2.2. Вакуумная газо-плаз- строении (В. Н. Нево-
менная обработка (В. лин).............................. 152
Ю. Киреев)................... 87
2.5.3. Классификация
2.2.1. Физическая лазерных технологий и
сущность и классифи­ области их примене­
кация методов 87 ния (В. Я. Неволин) .... 159
2.2.2. Характеристики 2.5.4. Лазерное техно­
структуры до и после логическое оборудова­
размерного травления 91 ние (В. Я. Неволин) .... 165
2.2.3. Технологические 2.5.5. Технология и
характеристики про­ оборудование для бы­
цессов травления строй термической
функциональных слоев , обработки (С. В. Саж-
микросхем.................. 92 нев)............................... 170
2.2.4. Состав и харак­ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1.Г 174
теристики оборудова-
ния............................... 94 Глава 2.6. Технология изготовле­
ния тонких пленок
2.2.5. Классификация
(редактор А. С. Валеев) 174
оборудования.............. 96
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............. 101 2.6.1. Физическая
сущность формирова­
Глава 2.3. Ионно-лучевая обра­
ния тонких пленок и
ботка (Ю. Я. Маишев) 101
области их примене­
2.3.1. Физическая ния (А. С. Валеев).......
сущность...................... 101
2.6.2. Эпитаксиальное
2.3.2. Классификация наращивание слоев
методов ....................... 103 кремния (К-Г. М.
2.3.3. Технологические Шварц).........................
источники ионов........ 106
2.6.3. Эпитаксия арсе-
2.3.4. Оборудование ... 115 нида галлия (Я. С.
Волков).........................
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............. 121
2.6.4. Формирование
Глава 2.4. Ионная имплантация
тонких пленок диок­
(М. А, Ревелева).......... 121
сида кремния методом
2.4.1. Физическая термического окисле­
сущность...................... 121 ния (М. Я. Лукасевич) 191
ОГЛАВЛЕНИЕ 7
2.6.5. Формирование в 3.1.3. Виды и основы
полупроводниковом построения шлюзовых
материале тонких ле­ систем (В. В. Одино­
гированных пленок кое) .............................. 264
методом диффузии
3.1.4. Использование
(М. И\ Лукасевич)....... 194
шлюзовых систем в
2.6.6. Химическое вакуумном оборудова­
осаждение пленок из нии (В. В. Одинокое).... 269
газовой фазы (В. Г.
3.1.5. Типы приводов
Ерков)........................... 201
исполнительных меха­
2.6.7. Нанесение тон­ низмов оборудования
ких пленок в вакууме для производства из­
методами термиче­ делий электронной
ского испарения и техники (Е. А. Деулин) 273
ионно-плазменного
3.1.6. Конструкции
распыления (В. А.
приводов на основе
Хрусталев) ................... 208
управляемой упругой
2.6.8. Нанесение изно­ деформации (А. Т.
состойких и анти­ Александрова).............. 292
фрикционных покры­
тий в вакууме (А. И 3.1.7. Проектирование
Семенов)....................... 213 механизмов и компо­
новка элементов ваку­
2.6.9. Нанесение угле­ умного технологиче­
родных алмазоподоб­ ского оборудования по
ных пленок (В. В. критерию минимума
Слепцов)....................... 221 привносимой дефект­
2.6.10. Систематизация ности (Ю. В. Панфи­
методов нанесения лов) ............................... 297
тонких пленок в ва­
3.1.8. Методы расчета
кууме (Ю. В. Панфи­
и регулирования числа
лов) ............................... 232
и размеров микрочас­
2.6.11. Методы расчета тиц износа, генери­
и выбора параметров руемых внутрикамер-
основных элементов ными механизмами
оборудования для на­ вакуумного оборудо­
несения многослойных вания (С. В. Степан-
тонкопленочных чиков)........................... 303
структур в вакууме
3.1.9. Устройства на
(Л. К Ковалев) 237
основе /-координатных
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............. 242 механизмов (Е. Н.
Ивашов)........................ 305
Раздел 3. ОБОРУДОВАНИЕ,
РЕАЛИЗУЮЩЕЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............. 307
ЭЛЕКТРОННЫЕ И
Глава 3.2. Вакуумные и газовые
ИОННЫЕ ТЕХНО­
системы (редактор
ЛОГИИ (редактор Л\ К. А. Т. Александрова)..... 307
Ковалев)......................... 242
3.2.1. Общие принци­
Глава 3.1. Вакуумное технологи­
пы создания и под­
ческое оборудование... 242
держания вакуума
3.1.1. Этапы и тенден­ (В. Е. Минайчев)......... 307
ции развития, класси­
3.2.2. Вакуумные насо­
фикация (Л, К Кова­
сы и ловушки (В. Е,
лев) ............................... 242
, Минайчев)................... 309
3.1.2. Оборудование
для производства из­ 3.2.3. Вакуумные кла­
делий квантовой элек­ паны, затворы и нате-
троники (Л. К Кова­ катели (О. К Курба­
лев) ............................... 251 тов) .............................. 318
8 ОГЛАВЛЕНИЕ
3.2.4. Методы и сред­ спектроскопии (О. Д.
ства измерения пара­ Протопопов)................ 399
метров вакуумных и
3.4.2. Оборудование
газовых сред (И. А
для формирования
Творогов).................... 332
поверхности и микро­
3.2.5. Методы расчета объемов твердого тела 411
и выбора параметров
3.4.2.1. Особенности
вакуумных систем
(В. И. Кратенко)......... 411
(В. Е. Минайчев) 339
3.4.2.2. Оборудование
3.2.6. Материалы,
для молекулярно­
применяемые в элек­
лучевой эпитаксии
тронном машино­
(А М. Ляпин).............. 412
строении (А. Г. Алек­
сандрова) ...................... 334 3.4.2.3. Технологиче­
ские комплексы (И. Е.
3.2.7.Э лементная база Махов).......................... 414
газовых систем (А. Т.
Буравцев) 354 3.4.2.4. Оборудование
для осаждения слоев
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............. 371 (Е. Я. Черняк).............. 417
Глава 3.3. Чистые производствен­ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............. 421
ные помещения и обо­
рудование для получе­ Раздел 4. СИСТЕМЫ АВТОМА­
ния чистых технологи­ ТИЧЕСКОГО УПРАВ­
ческих сред {В. К ЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИ­
Каракеян).................... 371 ЧЕСКИМ ОБОРУДО­
ВАНИЕМ (редактор
3.3.1. Общая характе­ М. Н. Кузнецов)................ 421
ристика чистых произ­
водственных помеще­ Глава 4.1. Общая характеристика 421
ний .............................. 371
4.1.1. Взаимодействие
3.3.2. Материалы и материальных, энерге­
оборудование чистых тических и информа­
производственных ционных потоков при
помещений................ 381 функционировании,
технологического обо­
3.3.3. Технологический
рудования. Функции
микроклимат чистых
систем автоматического
производственных
управления (В. Т. Ря­
помещений и его
бов) ............................... 421
обеспечение................ 387
4.1.2. Этапы автомати­
3.3.4. Подготовка и
зации электронного
контроль чистых газо­
машиностроения (Е С.
вых технологических
Ермаков)..................... 425
4.1.3. Взаимосвязь
3.3.5. Чистая вода и
этапов развития тех­
жидкие технологиче­
нологий электронного
ские среды................. 395
машиностроения и
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............. 398 систем автоматиче­
ского управления тех­
Глава 3.4. Сверхвысоковакуумное
нологическим обору­
физико-аналитическое
дованием (Р. А Корни­
и технологическое обо­
лов) ............................... 431
рудование (редактор
В, Й. Кратенко) 399 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............. 432
3.4.1. Оборудование Глава 4.2. Особенности систем
для контроля и анали­ автоматического уп­
за поверхности твер­ равления технологиче­
дого тела методами ским оборудованием
электронной и ионной электронной техники .... 432
ОГЛАВЛЕНИЕ 9
5.2.1. Микролитогра­
4.2.1. Классификация
фия (В. В. Мартынов) 472
(М. Я Кузнецов)......... 432
5.2.2. Технологические
4.2.2. Технические
средства микропроцес­ маршруты формиро­
сорного управления вания микроструктур
(М. Я. Кузнецов) 438 интегральных микро­
схем (В. Г. Блохин) 490
4.2.3. Системы автома­
5.2.3. Технология
тического управления
микромеханики (Ю. Б.
дискретными техно­
Цветков) 498
логическими установ­
ками и гибкими про­ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............. 511
изводственными ли­
Глава 5.3. Сборка микросхем 511
ниями (М Я. Кузне­
цов) .............................. 444 5.3.1. Разделение по­
лупроводниковых пла­
4.2.4. Датчики в сис­
стин на кристаллы
темах управления тех­
(О. А. Кузнецов) 511
нологическими про­
цессами (Е. А. Карцев) 448 5.3.2. Монтаж и герме­
тизация (В. А. Волков) 518
4.2.5. Языки про1рам-
мирования микропро­ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............. 529
цессорных систем
Глава 5.4. Измерения и контроль
автоматического уп­
в микроэлектронике
равления (А Т. Рябов) 455
(О. Я. Глудкин) 530
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............. 458
5.4.1. Общие сведения
о методах и средствах
Часть II. ТЕХНОЛОГИЯ
измерения.................... 530
ПРОИЗВОДСТВА
5.4.2. Электрические
ИЗДЕЛИЙ
параметры изделий
ЭЛЕКТРОННОЙ микроэлектроники и
ТЕХНИКИ 459 методы их измерения 535
5.4.3. Системы изме­
Раздел 5. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБО­ рения основных элек­
РУДОВАНИЕ ДЛЯ трических параметров
ПРОИЗВОДСТВА ИН­ интегральных микро­
ТЕГРАЛЬНЫХ МИК­ схем .............................. 538
РОСХЕМ (редактор В. Г. 5.4.4. Основные мето­
Блохин)............................. 459 ды измерения статиче­
ских параметров 540
Глава 5.1. Технология изготовле­
ния полупроводниковых 5.4.5. Основные мето­
пластин (Ю. Ф. Козлов) 459 ды измерения диффе­
ренциальных парамет­
5.1.1. Виды и режимы ров ............................... 543
механической обра­
5.4.6. Основные мето­
ботки полупроводни­
ды измерения пара­
ковых материалов,
метров интегральных
параметры оборудова­
микросхем в импульс­
ния ............................... 459
ных режимах............... 551
5.1.2. Химико-механи­
5.4.7. Основные мето­
ческая обработка по­ ды измерения пара­
лупроводниковых ма­
метров эквивалентных
териалов ....................... 467 схем............................. 553
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............. 472 5.4.8. Шумовые харак­
теристики полупро­
Глава 5.2. Технология и оборудо­ водниковых приборов
вание для формирова­ и методы их измере­
ния микроструктур 472 ния ............................... 555
10 ОГЛАВЛЕНИЕ
изготовления (В. М.
5.4.9. Измерение элек­
Шошин)........................ 602
трических параметров
конденсаторов, рези­ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............. 603
сторов, катушек ин­
дуктивностей .............. 556 Раздел 7. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБО­
РУДОВАНИЕ ДЛЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............. 557
ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Раздел 6. ПРОИЗВОДСТВО ПЕ­ ЭЛЕКРОВАКУУМНЫХ
ЧАТНЫХ ПЛАТ И ИН­ ПРИБОРОВ (редактор
ДИКАТОРОВ (редактор Ю. Р. Степаньянц)......... 603
Ю. А. Устинов)................ 557
Глава 7.1. Изготовление детален
Глава 6.1. Печатные платы 557 электровакуумных при­
6.1.1. Основные тер­ боров (редактор Ю. А.
мины и этапы разви­ Хруничев)..................... 603
тия^ ТО. А. Устинов) ... 557
7.1.1. Типовой техно­
6.1.2. Классификация логический маршрут
и конструирование изготовления электро­
{Ю. В. Маркеев) 559 вакуумных приборов
(Ю. А. Хруничев).......... 603
6.1.3. Технология из­
готовления (М. А. Ба­ 7.1.2. Изготовление
лашов) .......................... 568 стеклянных, металло­
стеклянных и керами­
6.1.4. Оригиналы и
ческих изделий (Ю. А.
фотошаблоны (Ю. В.
Хруничев)..................... 605
Маркеев)....................... 575
7.1.3. Технология и
6.1.5. Испытания,
оборудование для
контроль и стандарти­
производства катодов,
зация (Е. С. Попова) ... 575
подогревателей и газо­
6.1.6. Сборка печатных поглотителей (О. Ю.
узлов радиоэлектрон­ Масленников)............... 619
ной аппаратуры (В. И.
7.1.4. Технология и
Кузьмин)....................... 577
оборудование для очи­
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............. 592 стки и техйохимиче-
ской обработки дета­
Глава 6.2. Индикаторы................. 592
лей и узлов электрова­
6.2.1. Приборы ото­ куумных приборов
бражения информации (В. М. Папко).............. 629
{И. Я‘ Лямичев) 592
7.1.5. Технология и
6.2.2. Конструкция и оборудование для
технология изготовле­ пневмовихревой очи­
ния электролюминес- стки деталей и узлов
центных индикаторов электровакуумных
(В. А. Кыласов) 594 приборов (В. В. Жу­
6.2.3. Жидкокристал­ ков) .............................. 644
лические приборы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............. 648
отображения инфор­
мации. Особенности Глава 7.2. Сборка оболочек и
конструкции, принцип
внутренней арматуры
действия и технология
электровакуумных при­
изготовления.............. 599
боров ............................. 648
6.2.3.1. Жидкие кри­
сталлы и эффекты 7.2.1. Технология и
изменения их оптиче­ оборудование для
ских свойств (Ю. П. сборки стеклооболочек
Бобылев)....................... 599 электровакуумных
6.2.3.2. Элементы кон­ приборов (Б. С. Федо­
струкций и технологии ров) ............................... 648