Технологический процесс сборки газораспределительной системы, разработка документации. Расчет пьезоприводов, надежности системы и уплотнений дроссельных отверстий. Определение экономического эффекта системы. Охрана труда и электробезопасность установки.
Краткое сожержание материала:

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Аналитический обзор по данному направлению проектирования, включая патентные исследования

1.1 Принцип действия и параметры магнетронных распылительных систем

1.2 Состав и назначение газораспределительной системы

1.3 Патентные исследования

2. Анализ существующих конструкций магнетронных распылительных систем

3. Расчет уплотнения дроссельного отверстия

4. Расчет и выбор пьезоэлектрического микропривода

5. Расчет надежности ГРС

6. Описание схемы натекания газа

7. Расчет показателей технологичности

8.Охрана туда и экологическая безопасность

8.1 Обеспечение электробезопасности при эксплуатации системы

9. Технико-экономическое обоснование

9.1 Определение себестоимости товара и рыночной цены проектируемого изделия

9.2 Расчет сметной стоимости НИОКР

9.3 Расчет экономического эффекта

Заключение

Список используемых источников



УДК 621.412.005

Казущик А.И.

Газораспределитель магнетронной распылительной системы с пьезоэлектрическим регулятором

Дипломный проект по специальности «Электронно-оптическое аппаратостроение». - Мн.: БГУИР. - 110 л.

Разработан технологический процесс сборки газораспределительной системы. Предложена технологическая схема сборки, схема натекания газа. Произведен расчет пьезоприводов, надежности системы и расчет уплотнений дроссельных отверстий. Разработан комплект документов на технологические процессы сборки. Расчетный экономический эффект от производства газораспределителя магнетронной распылительной системы с пьезоэлектрическим регулятором по заданной программе в течение 4 лет составляет 2011312470 руб. В проекте описана электробезопасность при эксплуатации газораспределительной системы.

Ключевые слова: газораспределительная система, магнетронная распределительная система, сборка, технологический процесс, пьезопривод.

Ил. 21, табл. 17, список используемых источников 31, графическая часть - 6.5 л. А1.



ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время огромное значение имеет быстрое обновление производства, позволяющее оперативно перестраиваться на выпуск новой продукции и продукции, дающей наибольший экономический эффект. Для магнетронной распылительной системы (МРС) в состав которой входит газораспределительная система (ГРС) это возможно путем создания нового устройства для равномерной подачи газа в вакуумную камеру. Это и является темой дипломного проекта.

В настоящее время созданы все предпосылки для разработки и широкого использования газораспределителей магнетронной распылительной системы с пьезоэлектрическим регулятором.

В данном дипломном проекте должна быть разработана ГРС с управляющими пьезоприводами, размеры которой не должны превышать 12065040 мм³. Длина зоны газораспределения 530мм. В качестве регуляторов надо использовать пьезоприводы, чтобы уравновесить давление газа по краям 5%. При рабочем давлении 2-8 кПа, число сопел рекомендуется выбрать 16.

Разработка, и создание ГРС с пьезоэлектрическим регулятором влечет за собой значительные затраты средств, использование дорогостоящего, высокопроизводительного оборудования с числовым программным управлением, широкое внедрение средств вычислительной техники в системах управления.

Сокращение сроков окупаемости создаваемых ГРС требует рациональной организации процесса разработки и внедрения.

Использование такой системы на производстве даст возможность экономить используемые газы, напыление будет равномерно распределяться по площади напыляемого изделия, экономию электроэнергии и т.д.

1. Аналитический обзор по данному направлению проектирования, включая патентные исследования

1.1 Принцип действия и параметры магнетронных распылительных систем

Магнетронные системы относятся к системам распыления диодного типа, в которых распыление материала происходит за счет бомбардировки поверхности мишени ионами рабочего газа (обычно аргона), образующимися в плазме аномального тлеющего разряда. Высокая скорость распыления достигается увеличением плотности ионного тока за счет локализации плазмы у распыляемой поверхности мишени с помощью сильного поперечного магнитного полях [1].

Принцип действия магнетронной распылительной системы (МРС) ясен из (рис.1.1). Основными элементами устройства являются катод-мишень, анод и магнитная система. Силовые линии магнитного поля замыкаются между полюсами магнитной системы. Поверхность мишени, расположенная между местами входа и выхода силовых линий магнитного поля, интенсивно распыляется и имеет вид замкнутой дорожки, геометрия которой определяется формой полюсов магнитной системы.

При подаче постоянного напряжения между мишенью (отрицательный потенциал) и анодом (положительный или нулевой потенциал) возникает неоднородное электрическое поле и возбуждается аномальный тлеющий разряд. Наличие замкнутого магнитного поля у распыляемой поверхности мишени позволяет локализовать плазму разряда непосредственно у мишени. Эмитированные с катода под действием ионной бомбардировки электроны захватываются магнитным полем, им сообщается сложное циклоидальное движение по замкнутым траекториям у поверхности мишени. Электроны оказываются как бы в ловушке, создаваемой, с одной стороны, магнитным полем, а с другой -- поверхностью мишени, отталкивающей электроны. Электроны циклируют в этой ловушке до тех пор, пока не произойдет несколько ионизирующих столкновений с атомами рабочего газа, в результате которых электрон потеряет полученную от электрического поля энергию. Таким образом, большая часть энергии электрона, прежде чем он попадет на анод, используется на ионизацию и возбуждение, что значительно увеличивает эффективность процесса ионизации и приводит к возрастанию концентрации положительных ионов у поверхности мишени. Это, в свою очередь, обусловливает увеличение интенсивности ионной бомбардировки мишени и значительный рост скорости распыления, а следовательно, и скорости осаждения пленки.

Рисунок 1.1 Схема магнетронной распылительной системы

1 - катод-мишень, 2 - магнитная система, 3 - источник питания, 4 - анод, 5 - траектория движения электрона, 6 - зона распыления,

7- силовая линия магнитного поля.

Средние скорости осаждения различных материалов при помощи магнетронной распылительной системы, имеющей плоскую дисковую мишень диаметром 150 мм, источник 4 кВт и подложки, расположенные на расстоянии 60 мм от него, приведены ниже в таблице 1.1:



Таблица 1.1

Средние скорости осаждения
Материал	Si	Ti	Ta	W	Nb	Mo	Al	Cr	Pt	Cu	Au	Ag
Скорость Осаждения,
нм/c	7	8	8	8	8,5	12	13	17	21	30	37	44

Плазма разряда существует только в области магнитной ловушки в непосредственной близости от мишени, и ее форма определяется геометрией и величиной магнитного поля.

Источниками нагрева подложки в этих системах служат энергия конденсации распыленных атомов, кинетическая энергия осаждаемых атомов, энергия отраженных от мишени нейтрализованных ионов, а также излучение плазмы. Энергия конденсации составляет 3...9 эВ/атом, кинетическая энергия в зависимости от распыляемого материала -- от 5 (для алюминия) до 20 эВ/атом (для вольфрама), а излучение плазмы 2...10 эВ/атом. Суммарная тепловая энергия, рассеиваемая на подложке, и температуры подложки для различных материалов, испаряемых в цилиндрической МРС, приведены ниже в таблице 1.2.

Магнетронные распылительные системы применяют для нанесения пленок на подложки из материала с малой термостойкостью (пластики, полимеры, оргстекло и т. д.).

Таблица 1.2

Температуры и тепловая энергия подложки для различных материалов
Материал	Al	Cu	Ta	Cr	Au	Mo	Другие файлы: Исследование производительности работы магнетронной распылительной системы с жидкометаллической мишенью Получение тонкопленочных покрытий в вакууме, термическое и магнетронное испарение. Конструирование жидкофазного магнетрона с помощью AutoCAD. Методы и... Свойства оксидных покрытий, полученных с помощью дуального магнетрона Способы нанесения оксидных пленок. Физические основы работы магнетронных распылительных систем. Особенности нанесения оксидов дуальной магнетронной ра... Оптимизация процесса напыления материала в магнетронной системе распыления Метод магнетронного распыления материалов. Элементы магнетронной системы и её схема. Скорость распыления материала при ионной бомбардировке и влияющие... Теплотехнический расчет распылительной сушилки Виды, конструкционные элементы распылительной сушилки. Теплотехнический расчет распылительной сушилки: расчет горения топлива и определение параметров... Выбор распылительной сушилки Расчет распылительной сушилки под производительность Кировского биохимического завода. Подбор вспомогательного оборудования: батарейного циклона, дымо...