Расчет и проектирование электронно-оптической аппаратуры

В промышленно-развитых странах широко используют нетра­диционные для машиностроения и приборостроения технологические процессы, основанные на воздействии высокоэнергетичных частиц и электромагнитных полей на обрабатываемый материал. Особенность такого воздействия заключается в том, что, применяя в качестве инструмента электронные, ион­ные, атомарные и молекулярные пучки, газоразрядную плазму, рентгеновские и оптические лучи, а также электрические и магнитные поля, можно выполнять обработку разнообразных изделий с размерами порядка микрометра и даже нескольких нанометров. Реализующее такие технологические процессы оборудование отличается высочайшими по­казателями плавности и точности перемещения исполнительных механизмов, безотказностью и долговечностью их работы, причем часто в экстремальных условиях сверхвысокого вакуума, по­вышенных температур и отсутствия смазочного материала. Использование в качестве технологической среды очищенных инертных и химически ак­тивных газов, высокого и сверхвысокого вакуума, а также атмосферы чистых производственных помещений гарантирует бездефектность и однородность обрабатываемых материалов, воспроиз­водимость параметров и высокое качество изделий, производственную и экологическую безо­пасность. Возможность вести обработку на уровне атомарных и молекулярных слоев позволяет дозированно изменять свойства приповерхностных слоев, проводить сверхточные измерения геомет­рических размеров, структуры, состава и свойств материалов, полуфабрикатов и готовых изде­лий. Контроль режимов обработки электронными, ионными и другими пучками, возможность их регулирования непосредственно во время проведения операции по­зволяют быстро оптимизировать параметры технологического процесса и осуществлять его авто­матизацию.

Электронная техника является основой создания и развития информационных технологий и вычислительной техники, на которых базируются системы ав­томатизированного проектирования, измерения и диагностики параметров технологических процессов и оборудования, микропроцессорные системы автоматического управления и т.д.

В электронном машиностроении необходимость в системах автоматического управления вызвана как физическими ограничениями человека по чувствительности, быстроте принятия решения и другим показателям, так и все более возрастающей необходимостью исключения его из непо­средственного контакта с обрабатываемыми изделиями, так как он является источником допол­нительных дефектов.

Таким образом, электронное машиностроение - это область науки и техники, занимаю­щаяся изучением физических явлений, исследованием и разработкой технологических процес­сов, оборудования и систем управления для производства электровакуумных и полупроводнико­вых приборов, интегральных микросхем, печатных плат, радиокомпонентов и других изделий электронной техники.

"Отраслевая" принадлежность данного раздела машиностроения связана со специфично­стью методов технологического воздействия на обрабатываемые изделия и соответствующего оборудования. Например, детали кинескопа или микросхемы нельзя изготовить с помощью токарного или фрезерного станка, для этого нужны более "тонкий" инструмент и более "чистое" оборудование, например, вакуумное. С другой стороны, чтобы изготовить технологическое оборудование для электронного ма­шиностроения, нужны практически такие же материа­лы и методы обработки, как и в традиционном машиностроении

Электронное машиностроение как отрасль промышленности - это концентрация научно-исследовательских учреждений, имеющих опытное производство, и серийных заводов с собствен­ными конструкторскими бюро, ведущих разнообразную деятельность исследование и создание источников электронных, ионных, атомарных и молекулярных пучков, станков, агрегатов и ав­томатических линий для шлифования полупроводниковых материалов, ковки деталей электрова­куумных приборов, литья стекла и керамики, сварки корпусов интегральных микросхем, сборки печатных плат и т.д.

В.1 Предмет и содержание курса

Характерной чертой электронной промышленности является комплексность развития. Это значит, что в рамках электронной промышленности можно выделить две категории предприятий, существенно отличных по характеру процессов производства и степени их автоматизации:

1. Предприятия по выпуску ИЭТ. Это предприятия по выпуску электровакуумных приборов (ЭВП), полупроводниковых приборов (ПП), интегральных микросхем (ИМС) и материалов для них.

2. Предприятия электронного машиностроения. Эти предприятия выпускают технологическое оборудование и технологическую оснастку для предприятий 1-й группы.

Дело в том, что электронная промышленность в силу специфичности своей продукции и технологических процессов ее изготовления лишь в малой степени может использовать оборудование, выпускаемое другими отраслями: станкостроением, химическим машиностроением, электротехнической промышленностью и т.п. Поэтому, в отрасли организовано собственное производство специального технологического оборудования и инструмента. В условиях разнообразной номенклатуры и частой сменяемости изделий, создание в рамках отрасли собственной базы по производству специального технологического оборудования и технологической оснастки, позволяет в короткие сроки разрабатывать и осваивать выпуск новых изделий электронной техники (ИЭТ).

Необходимость создания оборудования для производства ИЭТ и их испытаний, предопределило появление нового направления в машиностроении – электронного машиностроения. Для электронной промышленности, еще совсем недавно, выпускалось такое огромное количество технологического оборудования, что одному человеку вряд ли целесообразно, да и, наверное, невозможно хорошо в нем разобраться, тем более до уровня конструктора. Поэтому, круг Вашей, профессиональной деятельности Госкомтрудом (есть такая организация) заужен до специальности “электрофизические методы обработки” т.е. Мы с Вами должны научиться проектировать электрофизическое оборудование для нужд электронной промышленности. В электронном приборостроении широко используются такие прогрессивные технологические процессы как электронно-лучевая, лазерная обработка и сварка, электроискровая обработка, электронная и ионная литография, молекулярная эпитаксия, ионная имплантация и многое другое.

Целью преподавания дисциплины расчет и проектирование электронноптической аппаратуры (РиПЭОА) является подготовка инженера-конструктора, специализирующегося в области создания электрофизического оборудования для электронной промышленности. РиПЭОА – это одна из специальных дисциплин завершающих Ваше обучение в университете. Изучение дисциплины должно дать студенту определенный комплекс знаний и навыков проектно-конструкторской работы. По окончании изучения дисциплины студент должен знать методику проектирования и расчета оборудования для реализации электрофизических методов обработки (ЭФМО).

Для того, чтобы изучить данный курс студент должен иметь хорошие знания по следующим учебным дисциплинам:

· Прикладная механика.

· Технология электронного машиностроения.

· Метрология и стандартизация.

· Технология и оборудование ЭФМО.

· САПР.

· Материаловедение.

· Технология конструкционных материалов.

· Инженерная графика.

· Вакуумная техника.

· Системы автоматического управления.

· Технология ИЭТ.

Изучение дисциплины рассчитано на 126 часов аудиторных занятий (9,10 семестры): из них 96 часов – лекционные занятия, 48 часов – практические занятия. Во время изучения дисциплины студенты выполняют курсовой проект и по окончании семестров сдают экзамен и зачет.