Өндірістегі технологиялық процесстер

Электрохимиялық өңдеу әдістеріне электрохимияның зыңдарына негізделген әдістер кіреді. Қолдану принципіне байланысты анодтық, катодтық  деп, ал технологиялық мүмкіндіктеріне байланысты беттік және өлшемдік деп бөледі.

Беттік: электролиттік полировкалау И. Шпитальскоймен ұсынылған. Ол  арқылы төмен дәрежедегі кедір-бүдірлері бар материал алуға болады. Басқа әдістермен салыстырғанда өңдеуші материал құрылымын өзгертпейді.

Өлшемдік: анодты -гидравликалық және анодты-механикалық өңдеу әдістері жатады. Анодты –гидравликалық өңдеуде анодтық балқу жылдамдығы арқылы жүзеге асады, ол екі электрод ара-қашықтығына тәуелді. Анодты-механикалық өңдеуді 1943 жылы  СССР ғалымы, инженер В. Н. Гусев ойлап тапқан.

 

Электроэрозиялық  әдіс

Электроэрозиялық өңдеу  электр импульсы  разряды көмегімен  материал бетінде бөлшектерді дұрыстауға негізделген. Егер сұйық  диэлектрикке батырылған екі  электродқа кернеу беріп,  және сол кернеуді  ұлғайтсақ  диэлектрик тесіліп-электр разряды, сонымен  қатар каналда  жоғары температуралы  плазма пайда болады.

Бұл  әдісте қолданылатын электр импульсының ұзақтығы 2-10сек , соған байланысты жылу материал ішіне  еніп кете алмайды, дегенмен материалдың  аз бөлігін балқытуға және тозаңдатуға  энергия жеткілікті. электродпен  соқтығысу кезінде  плазма бөлшектерімен  түзілген қысым әсерінен заттың  балқыған және қыздырылған эрозиясы  
(шашырауы) болады. Электрлік тесік ең жақын арақашықтықта болатындықтан, ең жақында орналасқан электрод бөліктері бұзылады. Керекті формада алынған бірінші электродты екінші  электродқа  жақындатқанда біріншісінің бетінің формасын алады. Процестң тиімділігі мен сапалығы электрлік импульс параметрлерімен анықталады. Электрэрозиялық әдіс электрискралық және электроимпульстік әдістеді біріктіреді

Электроискралық өндеу искралық разрядты қолдануға негізделген. Осы  кезде разряд каналында температура 10000С жетеді, гидродинамикалық күштер айқын болып, импулстер қысқа  түрде болады. Бұл әдіспен жақсы  бетті алуға болғанымен көп өнім алуға мүмкіндік жоқ.осы әдіспен  кішкене бөлшектер мен тесіктерді прецизиондық өңдеуге мүмкіндік  бар.

Электроимпульсты өңдеу  доғалық разрядты қолданумен жүзеге асырылады.  Искралық разрядтан қарағанда  доғалық разрядытың плазмасының  температурасы төмен (4000-5000), дегенмен бұл импульстердің ұзаруын, аралығын өзгертеді және өңдеу аралығына  керекті қуатты енгізіп, өңдеуден өңімділігін  ұлғайтады. Бұл әдіс экономикалық тиімді фасондық бетті үшкоординаталық өңдеуде черновой обработкада  қолданылады. Электроискралық өндеу және электроимпульсты өңдеу бірін-бірі толықтырғыш әдістер болып табылады.

Электроэрозиялық әдістер  қатты материалдарды және қиын фасондық өнімдер өңдеуде қолайлы болып  табылады. Қатты материалдарды   механикалық өңдеу кезінде инструмент  шаршауы болады.  Ал электроэрозиялық әдістің бірден бір тиімділігі  инструмент жасауға өте арзан  және оңай өңделетін материалдар  қолданылуында.

 

Фрезерлеу әдісі қозғалыс бағытымен және қарама-қарсы. Фрезерлеу-дайындама беттерін фреза деп аталатын көпжүзді аспаппен өңдеудің кең тараған және өндіріс өнімділігі жоғары тәсілі. Бұл процесте негізгі айналмалы қозғалысты аспап, ал беріліс қозғалысын дайындама жасайды.Фреза / франц fraise/  беттерінде кесетін көптеген тістері бар айналатын дене. Оның әрбір тісін жеке кескіш құрал ретінде құрастыруға болады.

Фрезерлеу станоктарында  горизонталь, вертикаль және еңкіш  жазықтықтарды , фасон беттерді, әр түрлі профильді саңлаулар мен  кертіктерді өңдейді.

Фрезаның айналу және дайындаманың беріліс қозғалыстары бағыттарына  қарай фрезерлеу қарама-қарсы  және жолшыбай фрезерлеу болып бөлінеді.

Қарама-қарсы фрезерлеу  үстелге бекітілген дайындаманың беріліс  және цилиндрлі фрезаның   айналу бағыттары қарама –қарсы болады. Бұл  жағдайда фрезаның әрбір тісіне түсетін  күш бірқалыпты болады.

Қозғалыс бағытымен фрезерлеу әдісі.Мұнда фрезаның тістері дайындамаға соққы арқылы енетіндіктен, бұл әдісті әдібі кем таза өңдеуде қолданған жөн.

Фрезерлеудің бұл екі  әдісінде де фрезаның әрбір жүзімен  салынған жаңқаның пішіні үтірге ұқсас  келеді.

 

Жартылайөткізгіш  материалдарды алу жолдары

Жартылай өткізгіштердің қасиеті оларды алу жолына байланысты болады, себебі өсу процесінде әр түрлі  құймалар оларды өзгертуі мүмкін. Монокристалдық технологиялық кремний алудың арзан  әдістерінің бірі Чохральский әдісі. Ал технологиялық кремний алу  үшін зоналық балқыту әдісі қолданылады.  Жартылай өткізгіштердің монокристалдарын алу үшін физикалық және химиялық отырғызудың әр түрлі әдістері қолданылады. Монокристалдарды өсіретін ең кең тараған  және қымбат әдістердің бірі молекулярлы  сәулелік эпитаксия, ол кристалды өте  дәлдікпен өсіруге мүмкіндік  береді. Чохральский әдісі

Бұл әдісте құймалардан кристалдарды тартады, мысалы, кремний диаметрі 200 мм-ге дейін және ұзындығы 1 м-ге дейін. Жартылай өткізгішті қоспаны өсіру кезінде, егер бір компаненттің булану жылдамдығы жоғары болса, құймаға периодты түрде сол компанент қосылады немесе осы компонентке көбірек қыздырылған тигелді орналастырады.

Бриджмен  әдісі  

Қыздыру аумағының ампуласының баяу қозғалысы кезінде ампуланың ұшқыр соңында қатты фазаның бір монокристалдық дән түзіледі, ол монокристалды қалыптастырады. Бұл әдіс жартылай өткізгішті қоспаларды алуда қолданылады.

 

Газдық  фазадан жартылай өткізгіш материалдарды  алу жолдары

Газдық фазадан отырғызу арқылы жартылайөткізгіштің эпитаксиалдық  қабықшаларын алуды газофазалық  эпитаксия деп атайды. Технологияда кеңірек қолданылатыны кремнийлі, германийлі және арсенид галийлі  жартылайөткізгішті приборлар мен  интегралды схемаларда қолданылыды. Бұл  процесс атмосфералық немесе төменгі  қысымдағы вертикал және горизонтал типті реакторларда болады. Реакция  750—1200 °C қа дейін қыздырылған жартылайөткізгішті пластиналарда жүргізіледі. Инфрақызыл сәулелену, индукциондық немесе резистивті тәсілдермен төсемшелер қыздырылады. Арнайы отырғызу шарттары үшін процестің шекті температурадан төмендеуі поликристалдық қабықшаның түзілуіне әкеледі. Бір жағынан ол эпитаксиалды қабықша мен төсемше арасындағы диффузиялы ауыспалы аумақтың енін төмендетеді. Кремнийдің эпитаксиалды қабықшаларын газофазалық эпитаксия арқылы алудың екі негізгі әдісі бар: кремний тетрахлоридінің  (SiCl₄), трихлорсилананың (SiHCl₃) или дихлорсиланныңа (SiH₂Cl₂) сутектік қалпына келуі.

Газофазалық эпитаксия әдісі  әдеттегі қысымдағы эпитаксия және плазмадағы төмен қысымдағы эпитаксия  болып бөлінеді. Газофазалық әдіс өте кең тараған. Кремний интегралдық  схемаларында бұл әдіспен жекелеғіш  қабықшалар қалыптасып, металдар мен  метал силицидтеріне жағылады. Алюминий қабықшаларының вакуумдық тозаңдату  әдісіне қарағанда газофазалық  эпитаксия беткі қабатта қалыңдығы  бойынша да, қиын формасы бойынша  да біртекті қабықша алуға мүмкіндік  береді. Газофазалық эпитаксияның химиялық әдісі химиялық реакциясы нәтижесінде  заттың газдық фазадан отырғызуға негізделген. Оның мысалы ретінде кремнийлі немесе германиилі эпитаксиалды қабықшаларды алу технологиясын жатқызуға  болады.

Кейбір жағдайларда газофазалық  эпитаксиа термодинамакалық тиімді болып келеді.

 

Жартылай  өткізгіш материалдарды магнетрондық алу әдісі.

Магнетрондық  әдіс— магнетронның көмегімен жұқа қабықшаларды төсемшелерге жағу технологиясы.Магнетрондық әдістің жұмысы нысан материалы катодтың плазмада ыдырату разрядын түзетін, жұмыс газының иондармен бомбардировкалау кезінде ыдырауына негізделген. Магнетрондық ыдырату жүйесінің негізгі элементтері анод, катод және катодтың бетінде плазманың локализациясына арналған магнитті жүйе болып келеді. Катодтың астында орналасқан магнитті жүйе орталықтандырылған және тұрақты периферийлі магниттерден тұрады.

 Магнетрондық әдістің  негізгі артықшылығына қабықша  алудың жоғары жылдамдығы мен  ыдыралатын материал құрамының  тұрақтылығы жатады.

 Магнетрондық әдіс  арқылы кез келген металдардан,  құймалардан және жартылайөткізгіш  материалдардан стехиометриялық  құрамының бұзылуынан қабықшаларды  алуға болады. Жұмыс атмосферасына  байланысты әр түрлі материалдардың  оксидтері, сульфидтері, нитридтерінің  қабықшаларын алады. Магнетрондық  әдісте конденсация жылдамдығы  ток күшіне немесе жұмыс газының  қуаты мен қысымына тәуелді.  Магнетрондық әдістің жұмыс ортасы  ретінде инертті және реакциялық газдардың қоспаларын пайдаланады.

Бұл әдістің артықшылықтарымен  қатар кемшіліктері бар. Оның өнімділігі төмен және консесация жылдамдығы аз болып келеді. Сонымен қатар жоғары жиілікті  жұмыс кезінде магнетронның ток көзінің түсірілген жүкпен сәйкес келуінің қиындығын кемшілік тудырып  отыр.