Технологические среды, используемые в аэрокосмическом приборостроении. Взаимосвязь параметров технологической среды и количества производственных дефектов на этапе производства приборов

1.  Технологические среды, используемые в аэрокосмическом

 приборостроении.

Вопросы, рассматриваемые в разделе:

1.1.  Виды технологических сред в приборостроительном производстве.

1.2.  Взаимосвязь параметров технологической среды и количества производственных дефектов на этапе производства приборов

1.3.  Тенденции совершенствования процедур и учёта результатов контроля параметров технологической среды и обеспечения промышленной чистоты.

1.4.   Нормативно-техническая документация по вопросам технологических сред

Процессы изготовления изделий приборостроительных отраслей промышленности, как и во всяком производстве, протекают в определённой среде, сопутствующей технологическим операциям.

Развитие приборостроения, особенно аэрокосмического, невозможно без постоянного совершенствования техники создания и поддержания достигнутого уровня чистоты технологической среды.

Приступая к рассмотрению вопросов контроля параметров технологической среды, необходимо сразу остановиться на вопросе терминологии. Основополагающими терминами в нашем случае являются следующие (в соответствии с ГОСТ Р 51109-97):

Промышленная чистота (ПЧ): Состояние изделий, элементов изделий, технологических сред (зон), технологического оборудования, характеризуемое присутствием загрязнителя и учитываемое при конструктивно-технологическом обеспечении качества продукции на всех стадиях её жизненного цикла.

Технологическая среда: Твёрдые, жидкие, газообразные и многофазные объекты, активно или пассивно используемые в технологическом процессе производства или (и) применении продукции.

Технологическая зона: Ограниченное пространство, в котором осуществляются технологические процессы производства и применения продукции.

Загрязнитель: Любая инородная (посторонняя) энергия или вещество (частицы, жидкости, газы, энергия в виде теплоты, статического электричества, радиации и пр.) в технологической среде (зоне), отрицательно влияющие на надёжность, безопасность, экономичность продукции.

При изучении рассматриваемого предмета основное внимание нами будет уделено газообразным и жидким технологическим средам. Такие среды наиболее часто встречаются в приборостроительном производстве и оказывают определяющее влияние на качество изделий.

1.2. Взаимосвязь параметров технологической среды и количества производственных дефектов на этапе производства приборов

В процессе микроминиатюризации приборов и их составных частей всё более критическим становится загрязнение деталей и сборочных единиц в процессе технологической обработки. Наличие посторонних частиц на обрабатываемой поверхности нарушает передачу топологии с фотошаблонов или вызывает дефекты при плазмохимическом травлении или осаждении слоев. Важность учета механического загрязнения частицами повышается в связи с уменьшением топологических элементов: для размера 1 мкм опасными считаются частицы с размерами 0,2 мкм и выше. Химическое влияние загрязняющих частиц на работоспособность приборов может проявляться в ухудшении зарядовых характеристик МОП-приборов, возникновении коррозионных явлений, приводящих к отказу. С переходом на более тонкие структурные слои чувствительность схем к таким загрязнениям повышается.

В настоящее время контроль загрязнений от самого предприятия, технологического оборудования, технического персонала и всех материалов, используемых в производстве, является одним из основных факторов, определяющих выход годных и рентабельность производства приборов аэрокосмического назначения.

На современном этапе развития производства проблема обеспечения чистоты технологической среды решается одновременно по двум направлениям: созданием чистых производственных помещений и повышением степени автоматизации производственных процессов с исключением (минимизацией) воздействия оператора и условий окружающей среды. Оба направления перспективны и за разработчиком технологии остаётся выбор их оптимального соотношения в каждом конкретном случае.

Применение чистых комнат в современном микроэлектронном и приборостроительном производстве определяет не только максимальный уровень чистоты, но и удовлетворяет вполне определенным требованиям по всему комплексу технологического обеспечения: термостатирование, контроль статического заряда, поддержание уровня относительной влажности; антивибрационные мероприятия. Существенно отметить, что различные процессы в составе технологического цикла производства и сложность производимых изделий, обусловленная проектными нормами и размерами деталей, требуют различных классов чистых производственных помещений.

Огромное значение при использовании чистых комнат имеет экономический аспект, который связан, в первую очередь, с чрезвычайно высокой стоимостью их строительства. Опыт передовых фирм показывает, что только самый тщательный подход к созданию и эксплуатации чистых комнат, обеспечение всего комплекса мероприятий по повышению уровня чистоты позволяет достичь желаемого производственного результата и дает значительный экономический эффект.

Тенденция развития аэрокосмического приборостроения такова, что всё больше в качестве основных частей приборов используются изделия микроэлектроники или выполненные с использованием микроэлектронных технологий. Активно идёт внедрение в аппаратуру изделий микросистемотехники. Для таких изделий характерно, что наряду с уменьшением топологического элемента (например, ячейка кэш-памяти процессора на 90-нм ядре Prescott в сто раз меньше красной кровяной клетки - эритроцита, а один ее транзистор - величиной с вирус гриппа) продолжает неуклонно увеличиваться размер кристалла (пластины) на котором формируется изделие групповыми методами. Данное положение может приводить к резкому падению выхода годных при сохранении условий по чистоте обрабатывающих материалов и технологической среды. Это объясняется тем, что выход годных имеет обратную экспоненциальную