Материал: 1382

36

При выборе материалов обычно составляют таблицу параметров материалов. Например, при переборе параметров материалов из кремния Si, GaAs, SiC, GaN, С (алмаз), наиболее высокие параметры можно получить на изделиях, изготовленных на основе алмаза и нитрида галлия.

4.11Контрольные вопросы к главе 4

1.Какова схема конструкции оксидного катода?

2.Какова технология пайки керамики с металлами?

3.Какое различие в применении распыляемых и не распыляемых газопоглотителей?

4.Какова технология изготовления экрана кинескопа?

5.Как выглядит равноконтрастная цветовая диаграмма?

6.Какое назначение маски кинескопа?

7.Каковы основные этапы типового литографического процесса?

8.Каковы факторы, ограничивающие разрешающие возможности различных видов литографий?

9.Каковы технологические приемы повышения радиационной стойкости электронных приборов?

10.Какова технология изготовления оптического волновода?

5 ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ В ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

Автоматизация технологического процесса предполагает ряд операций: проектирование, моделирование, сбор и обработку информации, а также прогнозирование точности, надежности и аварийных ситуаций. Управление процессом предполагает обработку данных о материалах, кадрах, методах решения задачи, об оборудовании, построение и оптимизацию последовательностей технологических операций.

Регулирование процесса – это изменение одного параметра относительно другого посредством электрической, механической, пневматической или комбинированной связи.

5.1Подобие технологических процессов

Технологические процессы похожи друг на друга (диапазоном давлений, температурой, временем, и др.). Теория подобия предполагает простое подобие, геометрическое подобие; физическое подобие; временное подобие; подобие начальных и граничных условий.

Критериями подобия могут выступать безразмерные комплексы и уравнения, связывающие различные величины. Такими критериями могут

37

быть: число Рейнольдса – ( Re = dV /η – отношение произведения диаметра отверстия на скорость течения к вязкости), уравнение непрерывности потока ( ρmV = const – произведение плотности на массу и на скорость –

уравнение Эйлера), число Кнудсена – ( Kn = L / d – отношение длины свободного пробега молекулы к характерному размеру).

Например, одно из основных уравнений гидродинамики – уравнение Навье – Стокса можно записать как:

где А – константа; Eu – число Эйлера; Re – число Рейнольдса; m, n – табличные или эмпирические коэффициенты.

Критерием геометрического подобия может выступать отношение продольного размера L к поперечному ( L / d ).

Физическое подобие предполагает, что в подобных системах отношение физических констант двух любых сходственных точек, есть величина постоянная. Константами физического подобия могут быть число Кнудсена, число Рейнольдса, показатель адиабаты газа, а также обобщенные зависимости – критериальные уравнения.

При временном подобии предполагается геометрически подобное изменение параметров во времени для аналога и подобного объекта. Подобие процессов предполагает соизмеримость не менее двух параметров.

5.2 Языки пользователя для программирования электрофизических установок

При проведении технологических операций нашли применение, так называемые, языки пользователя:

1)Ассемблер; Паскаль; Си, С++, Java;

2)язык релейно-контактных символов;

3)язык «Время – команда»; «Время – параметр»;

4)язык булевых уравнений;

5)язык программирования измерительной аппаратуры SCPI;

6)языки, для программирования логических контроллеров.

5.2.1 Язык релейно-контактных символов

Для различных систем робототехники, систем автоматизированных станков и кузнечнопрессового оборудования широко применяется язык, основанный на аналогии включения или выключения контактов электрических схем. На рис. 5.1 представлены условные обозначения такого языка по данным фирмы MODICON.

38

1 – нормально разомкнутый; 2 – нормально замкнутый; 3 – вход в параллельную цепь; 4 – время.

Рисунок 5.1 – Команды языка релейно–контактных символов.

При составлении программы технологических операций первоначально зарисовывают каналы технологических операций, в которых включены контакты. Сверху контакта проставляется порядковый номер операции, а снизу код операции по международному или отраслевому классификатору.

5.2.2Язык Булевых уравнений

Вряде случаев для отдельного канала оказывается удобным одновременная запись того, что включено и что выключено. В таких случаях удобно пользоваться языком булевых уравнений с использованием операторов типа «и», «или», «не (инверсия)». На рис. 5.2 представлено соответствие булевых и релейных символов.

Рисунок 5.2 – Схема соответствия «булевых» и релейных символов

5.2.3Языки типа: «Время – команда». «Время – параметр»

Вряде случаев подача команд на проведение последующей операции может производиться по истечении определенного времени или по достижении определенного параметра. Например, давления при температуре Подобные реле времени рассчитаны на коммутацию канала в течение времен от секунд до недели. Такие системы нашли широкое применение в электрофизических и электровакуумных установках под названием ОРИОН – 3.

5.2.4 Язык управления типа «КАУТ»

Поиск наиболее универсального и простого языка общения с автоматикой привел к системе включающей контроль, анализ и управление

39

технологией (КАУТ). Язык системы содержит три типа переменных:

1)целые числа;

2)напряжение (вольты);

3)время.

Язык снабжен ключевыми словами, вводимыми вначале программирования: (ТЕМП – температура, ДАВЛ – давление, НАГРЕВ, ТАЙМЕР, ВКЛ., ВЫКЛ., ЕСЛИ, ИНАЧЕ, КЛАПАН, ЖДАТЬ и др.). Каждой операции присваивается порядковый номер (кратный пяти для введения дополнительных команд). В начале программы записываются контролируемые величины, регулируемые, включаемые, а также наименование отслеживаемого параметра.

Пример. Программа для установки термического напыления материалов в вакууме.

Первоначально составляется последовательность технологических операций. Каждой операции присваивается буква и номер. Присвоение букв производится по признакам подобия операций, а присвоение цифр – кратно пяти. Такое присвоение позволяет дополнительно включать промежуточные операции, возникающие при оптимизации технологического процесса. В нашем случае последовательность технологических операций для очистки изделий (индекс О), текущих операций (индекс М) и собственно напыления (индекс Н) выглядит в следующем виде:

(О5, О10, О15...), (М5, М10, М15, М20...), (Н5, Н10, Н15...).

Далее в программу записываются контролируемые, регулируемые, включаемые и выключаемые величины:

контролируемые: К 1 – давление; К 2 – температура; регулируемые: Р1 – нагрев; включаемые: В1 – клапан; В2 – откачка; В3 – нагрев;

параметры: П1 – температура; П2 – счетчик. Пример конкретного исполнения 1. Включение клапана В1.(форвакуум)

5.Включение откачки В2 (высокий вакуум)

10.ВКЛ. НАГРЕВ (прогрев подложки)

15. ЖДАТЬ 150 (ждать 150 секунд пока нагреется) 20. М 10 (идет нагрев подложки)

25. ЕСЛИ К2 ТЕМП = 250, ПЕРЕХОД НА М 45 (напыление) ИНАЧЕ М20 (нагрев) (Комментарий: если температура подложки

достигнет 250 градусов, перейти на напыление, в противном случае продолжить нагрев).

В такой последовательности составляется вся программа. Справа программы возможны комментарии.

40

5.2.5 Язык программирования измерительной аппаратуры SCPI

Язык SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments –

Стандартные команды для программируемых приборов) – это язык приборных команд на основе стандартного кода ASCII международного стандарта IEEE-488, предназначенный для программирования измерительных приборов.

В качестве примера показана часть команд. SENSe: (считывание)

VOLTage: (вольты)

DC:RANGe {<range>/MINimum MAXimum}VOLTage: (порядок считывания постоянного тока, минимум, максимум, вольты)

FREQuency: (частота)

VOLTage: RANGe {<range>/MINimum MAXimum} FREQuency: VOLTage: RANGe? [MINimum MAXimum]

DETector:

BANDwidth{3 20 200 MINimum MAXimum} DETector: BANDwidth? [MINimum MAXimum]

ZERO:

AUTO {OFF I ONCE ON} ZERO:

AUTO? (автоматическое переключение пределов)

Ключевое слово предыдущего уровня от ключевого слова более низкого уровня разделяется двоеточием (:).

Командная строка заканчивается символом возврата каретки <cr> и символом новой строки <nl>.

Фигурные скобки ({}) заключают варианты параметров и с командной строкой не передаются.

Вертикальная черта ( )используется для разделения нескольких вариантов параметра командной строки.

Угловые скобки (<>) показывают, что пользователь должен указать значение заключенного в скобки параметра.

Например:

MEASure: VOLTage: DC? {<range> MIN MAX DEF}, {<resolution> MIN MAX DEF}– производится измерение постоянного напряжения. Показания пересылаются в буфер вывода. DEFавтоматическое переключение пределов.

MEASure: VOLTage: AC? {<range>/MUST]MAX DEF}–

производится измерение переменного напряжения;

MEASure:RESistance? – производится измерение сопротивления резистора.

AUTOавтоматическое переключение пределов; BUS – по шине; OFF/ONвыкл/вкл;

FETChпередача показаний из внутренней памяти прибора в буфер