Реферат: Безпека праці технологічних процесів РЕА
Одним з різновидів БДП є багатошарові керамічні плати, в яких рисунок схеми отримується методом впалювання в керамічну підкладку нанесених через трафарет спеціальних паст.
1.2. Особливості виробництва тонкоплівкових мікросхем і мікрозборок
Інтенсивний розвиток радіоелектроніки призвів до появи мікроелектроніки. Основним елементом мікроелектронної апаратури є інтегральна мікросхема - єдиний цілісний мікроелектронний виріб, що виконує визначену функцію перетворення й опрацювання сигналу і має високу щільність розміщення елементів, компонентів, кристалів. Мікроелектронний виріб, що виконує визначену функцію і складається з різноманітних елементів, компонентів, інтегральних мікросхем і інших радіоелементів, одержало назву мікрозборки.
В основі виготовлення тонкоплівкових мікросхем лежить процес одержання тонких плівок (не більш як 1 мкм) методами термічного осадження (випари з наступним осадженням) у високому вакуумі або катодного розпилення іонним бомбардуванням у середовищі розрідженого інертного газу. Рисунок тонко-плівкової інтегральної мікросхеми одержують нанесенням плівки на певні ділянки підкладки за допомогою маски або видаленням за допомогою фотолітографії плівки, що покриває всю поверхню підкладки, яка являє собою платівку зі скла, ситалу, поликору та іншого діелектричного матеріалу, виготовленого з високим класом чистоти робочої поверхні.
Якщо ж пасивні елементи схеми (конденсатори, резистори), контактні площадки і міжз'єднання виготовляють послідовним нанесенням на поверхню діелектрика різних паст методом трафаретного друку з наступним їх впалюванням, то така інтегральна мікросхема називається товстоплівковою.
Розглянемо основні операції технології виготовлення тонко-плівкових мікросхем і застосовувані при цьому хімічні речовини.
Очищення підкладок перед напилюванням виконують для видалення механічних і жирових забруднень. Очищення проводять на двох взаємопов'язаних напівавтоматах вібраційного хімічного очищення, камери яких заповнюють розчином перекису водню. Підкладки помішують у касету і завантажують у центрифугу, де вони очищуються від механічних домішок. Потім підкладки перекладають в робочу камеру напівавтомата для промивання. На другому напівавтоматі відбувається очищення підкладок у перекисно-аміачному розчині та їх промивання після очищення.
Напилювання резистивного шару виконують іоноплазмовим методом, який має такі переваги у порівнянні з методом термічного випаровування у вакуумі: можливість автоматизації процесу напилювання; відсутність наважок; тривалий термін служби мішені; високе відтворення тонкоплівкових резисторів, а також високі електрофізичні властивості напилених шарів; підвищена адгезія напиленого шару з підкладкою.
Сутність процесу напилювання електропровідних шарів (ванадій-мідь і ванадій-алюміній) полягає в осадженні на підкладку атомів вихідного матеріалу, що випаровуються в результаті впливу високої температури й електричного поля. Напилювання ведеться на установці "УВН-2-М2" у два етапи: на першому етапі проводиться напилювання шару з ванадію; на другому - напилювання провідного шару з міді чи алюмінію.
Виготовлення й очищення наважок, застосовуваних для напилювання провідних шарів, проводиться на спеціально обладнаному робочому місці. Розчини для очищення наважок (для ванадія, міді і алюмінію, обробленого в лузі, - розчин азотної кислоти в деіонізованій воді, для алюмінію - розчин гідрату окису калію в деіонізованій воді) готують оператори. Саме очищення ведеться у витяжній шафі занурюванням у ванну з фторопласта, армованого титановою сіткою.
Нанесення фоторезисту виконується на напівавтоматах методом центрифугування, де під дією відцентрових сил фоторезист розтікається по всій поверхні підкладки суцільним рівномірним шаром. Операція повинна проводитись при дотриманні підвищених вимог до очищення і пилезахищеності. Самі підкладки перед нанесенням фоторезисту знепилюють азотом, робочі поверхні камери напівавтомата і столу, зовнішні частини сопел автомата протирають бязевою серветкою, змоченою в ацетоні.
Після нанесення фоторезисту він задублюється впливом інфрачервоних променів на установці "ПТФ-1М" для одержання фоторезистивного шару, стійкого до впливу активних травників.
Процес експонування полягає в опроміненні незахищених фотошаблоном ділянок фотополімерного шару ультрафіолетовими променями з метою руйнації позитивного фоторезисту або полімеризації негативного фоторезисту і наступного видалення зруйнованих ділянок шару або ділянок, що не піддались полімеризації. Експонування проводиться на установці напівавтоматичного суміщення й експонування "УПСЭ-2",що працює в напівавтоматичному режимі.
Після експонування підкладки інтегральних мікросхем піддаються опрацюванню розчином тризаміщеного фосфорнокислого натрію в деіонізованій воді для видалення плівки фоторезисту, підданої впливу ультрафіолетових променів. В результаті опрацювання на поверхні підкладки залишається шар фоторезисту, рельєф якого відтворює необхідний рисунок.
Для видалення ділянок, не захищених фоторезистом, після полімеризації; експонованого шару фоторезисту застосовують хімічну обробку підкладок у травильних розчинах.
Після одержання на підкладці рисунка резистивного шару вдруге наносять, шар фоторезисту з наступним експонуванням, полімеризацією і проявленням для отримання рисунка струмопровідного шару. Травлення проводять в розчинах і на устаткуванні, які застосовуються при операціях травлення резистивного шару. Після видалення шару фоторезисту струмопровідні елементи, розташовані на підкладках, піддаються лудінню. Процес лудіння полягає у; нанесенні розплавленого припою на їх поверхню методом занурення з попереднім флюсуванням поверхні струмопровідних елементів.
Після перевірки, виміру, термотренування і підготовки резисторів на кожному модулі ситалові підкладки поділяють на плати з елементами мікросхем. Для цього вони піддаються скрайбуванню, тобто нанесенню на підкладки алмазним різцем рисок у двох взаємно перпендикулярних напрямках між модулями. В результаті в ситалі в місці нанесення рисок концентруються механічні напруги, що послаблюють матеріал підкладки і полегшують поділ підкладок на плати.
Монтаж активних елементів із жорсткими виводами виконується паянням, при цьому виводи елементів сполучають з контактними площадками плат відповідно до креслення, розплавлюють припій цих площадок і припій жорстких виводів.
Перевірена плата мікросхеми з активними елементами збирається в корпусі, при цьому вона клеїться до основи корпуса клейовою плівкою МПФ-1.
Загерметизовані мікросхеми проходять контроль.
1.3. Особливості виробництва товстоплівкових мікросхем і мікрозборок
Завдяки простоті, гнучкості і постійному удосконаленню технологія товстоплівкових мікросхем усе ширше застосовується у виробництві. Із застосуванням електронно-обчислювальних машин і створенням гнучких автоматизованих систем виробництва, переходом до безлюдного виробництва досягається вивільнення значної кількості робочих місць, поліпшення умов праці і підвищення культури виробництва.
У вітчизняній практиці використовуються автоматизовані комплекси, побудовані на агрегатно-модульному принципі. Кожний автоматизований модуль оснащений завантажувально-розвантажувальними пристроями. Устаткування, об'єднане в комплекс, дозволяє виготовляти 600 мікрозборок за 1 годину. Технологічне устаткування, що легко вбудовується в автоматичні лінії: автомати трафаретного друку, лазерної підгонки і контролю, роботизовані робочі місця для укладання електрорадіоелементів на підкладки, автоматичні завантажувально-розвантажувальні пристрої, успішно застосовується при виготовленні гібридних інтегральних мікросхем невеликими партіями, а за необхідності його легко перебудувати на випуск нових виробів. Тому технологію товстоплівкових мікросхем і мікрозборок застосовують для дрібносерійних і дослідних партій.
Технологічний процес включає такі основні етапи: підготування підкладок, виготовлення трафаретів, нанесення паст на підкладки та їх обробка, контроль параметрів плат, різання і ламання підкладок, монтаж конденсаторів, транзисторів, мікросхем, встановлення і закріплення виводів, очищення плат, функціональну підгонку, герметизацію і маркування. Технологічний процес складається з двох частин: виготовлення плівкової частини і мікрозборки.
Найважливішим матеріалом, що застосовується у товстоплівковій технології, є паста, а головною операцією - її нанесення на підкладку. Органічна сполучна (найбільш поширений склад із ланоліну, вазелінового мила, циклогексанола і з етилцелюлози-інтерпіонеола) складає до однієї третини усієї маси пасти і забезпечує збереження придатності пасти для трафаретного друку. Порошкову частину пасти із скла або кераміки виготовляють у кульових, планетарних, вихрових і вібраційних млинах. Порошок змішують з органічною сполучною у спеціальних пастотертках або змішувачах. Приготовлену пасту зберігають у скляній тарі з притертою кришкою.
Важливим компонентом товстоплівкової мікрозборки є також підкладка, яка проходить ретельну обробку перед нанесенням пасти. її обпікають при температурі 600 °С. Підкладку можна очистити кип'ятінням у водяному розчині перекису водню і аміаку з наступним кип'ятінням у дистильованій воді. Потім її промивають у спирті.
Для забезпечення відтворюваних властивостей плівкових елементів важливе значення має трафарет. Сітчасті трафарети виготовляють із нержавіючої сталі або нейлону. Сітку перед нанесенням на неї фоточутливої емульсії очищують органічними розчинниками, промивають в ультразвуковій ванні спочатку з миючим засобом, а потім у деіонізованій воді.
Трафарет не підлягає тривалому зберіганню, тому час до експонування необхідно скоротити до мінімуму. В установках експонування ділянки, що підлягли засвічуванню, задублюються, емульсія на них стає нерозчинною. Незасвічені ділянки вимиваються теплою водою або органічними розчинниками, внаслідок чого утворюється рисунок, що складається з відкритих вічок сітки.
Операції сушіння і впалювання паст, нанесених у вигляді рисунка, що виконує функції провідників, резисторів, діелектриків, служать для забезпечення адгезії рисунка до підкладки. Сушіння проводять у камерах з інфрачервоними випромінювачами.
Фізико-хімічні процеси, що відбуваються в матеріалах, з яких виготовляють товстоплівкові мікрозборки, важкокеровані, тому одержання заданих властивостей плівок досягається підгонкою.
Існує декілька видів підгонки плівкових резисторів при виробництві товстоплівкових мікрозборок. Найбільше застосування знайшли повітряно-абразивна і лазерна підгонки.