Усовершенствование блока управления и конструкции реактора установки вакуумного напыления (стр. 1 из 11)
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ТЕХНОЛОГІЇ МАШИНОБУДУВАННЯ
ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ СПЕЦІАЛІСТА
Вдосконалення блока керування та конструкції реактора установки вакуумного напилення
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
090.212 Електронне машинобудування
Виконавець: _____________
Керівник:
старший викладач ___________
Консультанти:
з економіки та організації виробництва:
старший викладач __________
з техніки безпеки та охорони праці:
старший викладач __________
Нормо контролер:
Старший викладач _________
Допущено до захисту «______»___________________
Завідувач кафедри:
д.т.н. професор _____________
РЕФЕРАТ
В дипломном проекте по теме “Усовершенствование блока управления и конструкции реактора установки вакуумного напыления” усовершенствована схема блока управления и устройство поворота заслонки в вакуумной камере с целью обеспечения большей эффективности, надёжности, простоты и удобства обслуживания и управления процессом напыления.
Данный проект состоит из следующих разделов:
1.Технологии вакуумного напыления и оборудование для нанесения тонких слоев и плёнок.
Рассмотрены: различные методы напыления и физические основы нанесения тонких пленок, основные требования и системы оборудования для нанесения тонких плёнок, элементы вакуумных систем и устройство вакуумных камер для получения тонких плёнок.
2.Усовершенствование установки вакуумного напыления.
Рассматривается конструкция и принцип работы лабораторной установки вакуумного напыления, усовершенствования и разработка 3-х канального блока управления током нагрева испарителей и подогревателя подложки, расчёт силового трансформатора, а также изменения принципа поворота заслонки с помощью поворотного устройства через вакуумное уплотнение.
3.Экономическая часть
Содержит экономическое обоснование разработки установки вакуумного напыления.
4.Охрана труда и техника безопасности.
Проводится анализ условий труда и расчет защитного заземления для данной установки.
Также в дипломный проект входит графическая часть из 8-ми чертежей формата А-1
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ТЕХНОЛОГИИ ВАКУУМНОГО НАПЫЛЕНИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ТОНКИХ СЛОЁВ И ПЛЁНОК
1.1. Физические основы нанесения тонких плёнок в вакууме
1.1.1. Термическое вакуумное напыление
1.1.2. Катодное распыление
1.1.3. Ионно-плазменное напыление
1.2. Вакуумные системы и их элементы
1.2.1. Основные требования, предъявляемые к вакуумным системам.
1.2.2. Вакуумные системы оборудования для нанесения тонких плёнок
1.2.3. Элементы вакуумных систем
1.3. Устройство вакуумной камеры для получения тонких плёнок термическим испарением
2 УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ БЛОКОВ УСТАНОВКИ ВАКУУМНОГО НАПЫЛЕНИЯ
2.1. Конструкция и принцип работы лабораторной установки вакуумного напыления
2.1.1. Блок-схема
2.1.2. Принципиальная схема вакуумной системы
2.1.3. Устройство вакуумной системы.
2.1.4. Структура электрической схемы базовой установки
2.2. Модернизация электрической схемы установки вакуумного напыления
2.2.1. Расчёт силового трансформатора
2.2.2. Разработка трёхканального устройства регулирования тока
2.2.3. Обеспечение поддержания постоянной температуры подложки
2.2.4. Структура модернизированной электрической схемы.
2.3. Разработка механического устройства поворота заслонки
2.3.1. Выбор устройства для передачи движения в вакуумную камеру
2.3.2. Конструкция механизма поворота заслонки
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1Технологический процесс изготовление печатной платы и валика
4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
4.1. Подготовительный этап
4.2. Информационный этап
4.3. Заключение
5. ОХРАНА ТРУДА И ТЕНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
5.1. Анализ условий труда
5.2. Освещенность
5.3. Искусственное освещение
5.4. Электробезопасность. Расчёт защитного заземления
5.5. Шум
5.6. Оздоровление воздушной среды
5.7. Пожарная безопасность
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Вакуумная техника широко применяется как во многих отраслях промышленности так и при научных исследованиях.
Без развития техники получения высокого, а затем и сверхвысокого вакуума не были бы возможны успехи атомной и ядерной физики, приведение к практическому использованию атомной энергии и глубокому изучению строения вещества. С достижением сверхвысокого вакуума в камерах имитации космического пространства в условиях Земли стало возможным изучение космоса.
В производстве изделий электронной техники современное вакуумное оборудование обеспечивает возможность успешной разработки новых электронных приборов. Вакуумная техника широко используется в установках для получения тонких пленок, для изготовления резисторов, конденсаторов, контактов, функциональных схем и жидкокристаллических ячеек. Изготовление полупроводниковых приборов, элементов солнечных батарей и кварцевых резонаторов также требует применения вакуумной техники.
Настоящий дипломный проект посвящен усовершенствованию установки вакуумного напыления металлических слоёв и диэлектрических пленок в вакууме с целью повышения их качества .
1. ТЕХНОЛОГИИ ВАКУУМНОГО НАПЫЛЕНИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ТОНКИХ СЛОЁВ И ПЛЕНОК
В настоящей главе приведен краткий обзор технологий получения пленочных структур на основе вакуумной техники, наиболее часто использующихся при производстве изделий электронной техники. Рассмотрены принципы построения вакуумных систем и их элементы. Более подробно описан метод и оборудование для нанесения тонких пленок в вакууме методом термического испарения.
1.1. Физические основы нанесения тонких пленок в вакууме
В технологии получения тонких пленок вакуумными методами различают три этапа:
1) испарение вещества с целью получения пара-атомарного потока;
2) перенос пара в вакуумном пространстве;
3) конденсация пара на подложке и образование пленочной структуры.
В тонкопленочной технологии для нанесения тонких пленок наибольшее применение нашли следующие методы: термическое вакуумное напыление, катодное распыление, ионно-плазменное напыление.[3.стр. 37]
1.1.1. Термическое вакуумное напыление
Сущность данного метода заключается в нагреве вещества в вакууме до температуры, при которой возрастающая с нагревом кинетическая энергия атомов и молекул вещества становится достаточной для их отрыва от поверхности и распространения в окружающем пространстве. Это происходит при такой температуре, при которой давление собственных паров вещества превышает на несколько порядков давление остаточных газов. При этом атомарный поток распространяется прямолинейно и при столкновении с поверхностью испаряемые атомы и молекулы конденсируются на ней. При испарении в замкнутой системе между испарившимися и конденсируемыми частицами устанавливается динамическое равновесие, которому соответствует равновесное давление паров (насыщенный пар). Давление насыщенного пара зависит только от температуры:
p = BT-1/2exp(-C/T) , (1.1)
где В и С - постоянные коэффициенты, значения которых различны для разных материалов.
Температуру, при которой давление паров вещества над его поверхностью составляет 1,33 Па, называют температурой испарения вещества.
Скорость испарения вещества vисп определяется количеством частиц, покидающих в единицу времени единицу поверхности испаряемого вещества. При молекулярном режиме испарения, когда давление остаточных газов мало (менее 10-2 Па), скорость испарения зависит от давления насыщенного пара и температуры испарения. Исходя из кинетической теории газов, скорость vисп определяют таким образом. Количество частиц v, испаряющихся за 1 с с единичной поверхности твердого или жидкого тела в вакууме,
= 
nv (1.2)где n - концентрация молекул; v - скорость молекул.
Молекулы газа, обладая кинетической энергией mv2/2, при ударении о стенку сосуда создают давление
p =
n 
(1.3)В условиях динамического равновесия давление молекул во всем объеме вакуумного пространства остается постоянным и определяется, согласно (1), температурой испарения. От температуры испарения зависит и средняя кинетическая энергия молекул газа:
(1.4)На основании (3) и (4) связь концентрации молекул с давлением газа определяется выражением
n = p/(kT) (1.5)
Поскольку молекулы в вакуумном пространстве перемещаются со среднеквадратичной скоростью
= 
, выражение (2) с учетом (5) записывают в виде 
(1.6)Чтобы выразить значение скорости испарения в единицах массы, выражение (6) следует умножить на массу одной молекулы. Тогда
(1.7)где М - молекулярный вес вещества; А0 - число Авогадро.
Согласно кинетической теории газов, средняя длина свободного пробега
определяется среднеарифметической скоростью v и числом столкновений молекулы 
с другими молекулами в 1 с: