СОДЕРЖАНИЕ
| 1. Введение ………………………………………………………………. 2. Тематика курсовых проектов ………………………………………... 3. Содержание проекта …………………………………………………. 3.1. Вводная часть …………………………………………………… 3.1.1. Задание …………………………………………………….. 3.1.2. Реферат …………………………………………………….. 3.1.3. Введение …………………………………………………… 3.1.4. Литературный обзор ……………………………………… 3.1.5. Анализ исходных данных ………………………………… 3.2. Вакуумная часть ………………………………………………... 3.2.1. Расчет вакуумной системы ……………………………….. 3.3. Электрофизическая часть ……………………………………… 3.3.1. Разработка конструкции источника ……………………... 3.3.2. Расчет параметров электрофизического процесса ……… 3.4. Заключительная часть проекта ………………………………... 3.4.1. Экспериментальная часть ………………………………… 3.4.2. Заключение ………………………………………………... 3.4.3. Список литературы ……………………………………….. 4. Методические указания по выполнению курсового проекта ……... 4.1. Рекомендации по использованию ЭВМ ………………………. 4.2. Рекомендации по соблюдению ГОСТ ………………………… 5. Прием курсовых проектов …………………………………………… 5.1. Оценка курсовых проектов ……………………………………. 6. Рекомендуемая литература ………………………………………….. |
4 4 5 5 5 7 7 7 7 7 7 9 9 10 10 10 10 10 11 11 11 11 12 12 |
1.
ВВЕДЕНИЕ
Целью курсового проекта является систематизация, расширение и закрепление теоретических знаний студентов при изучении дисциплины «Технология и автоматизация производства электронных приборов». При решении конкретных задач в ходе выполнения проекта студенту предоставляется право самостоятельного принятия решения и анализа полученных результатов. Выполнение проекта является развивающим этапом в обучении студентов навыкам проектирования, применения ЭВМ для решения конкретных задач.
2.
ТЕМАТИКА КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ
Тематика курсовых проектов формируется из банка запросов различных организаций на решение конкретных задач. Студент выбирает тему самостоятельно.
Курсовой проект построен по многоуровневой схеме, и предполагает его выполнение исходя из различного стартового уровня знаний, возможностей по использованию ЭВМ или интереса студента к определенной области знаний. Приоритетными тематиками являются электрофизические методы обработки материалов с применением электронов, ионов, плазмы или паров металлов. Особенность состоит в том, что электроны, ионы или пары металлов формируются в вакууме. Вследствие этого выбранный для обработки материал должен помещаться в вакуумную камеру. У нескольких студентов может быть одна тема, поскольку дублирование исключается выбором размеров конкретного изделия и способа его обработки.
Возможными темами проектов могут быть следующие задания:
1. Металлизация конкретного пластмассового изделия.
2. Формирование теплообразующих покрытий на оконных стеклах.
3. Формирование конкретных упрочняющих покрытий на конкретных изделиях.
4. Формирование антикоррозийных покрытий на плоскостях, трубах или изделиях (внутри или снаружи).
5. Упрочнение конкретных изделий машиностроения (коленчатых и распределительных валов, конкретных инструментов и т.д.).
6. Нанесение декоративных покрытий под золото на конкретные изделия (на изделия из алюминия, полиэтиленовой пленки, стекло и т.д.).
7. Нанесение высококачественных полупрозрачных тонирующих покрытий на элементы автомобилей.
8. Ионная обработка материалов (травление, очистка, полировка).
9. Модификация поверхности под действием ионного или электронного воздействия.
В качестве примера выбора можно назвать следующие темы:
1. Процесс напыления полиэтиленовой пленки под золото.
2. Процесс упрочнения штампов (коленчатых валов, сверл, резцов).
3. Процесс покрытия трубопроводов изнутри.
4. Тонирование автомобильных стекол.
5. Формирование теплообразующих покрытий на стеклах витрин.
6. Напыление покрытий на медицинские инструменты, на протезы зубов и т.п.
7. Изготовление антибликовых покрытий методом ионной обработки.
8. Антикоррозийное покрытие отдельных деталей станка, насоса или нестандартного оборудования.
3.
СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА
Условно проект делится на 2 части: вакуумную и электрофизическую. Вакуумная часть аккумулирует первую половину изучаемой дисциплины, электрофизическая - вторую часть.
Перед выполнением проекта целесообразно просмотреть фрагменты эмуляции лабораторных работ, отдельные подобные технические решения и методики расчета.
Проект выполняется по требованиям стандарта. В случае отсутствия стандартов следует обратить внимание на оформление методических описаний, статей в журналах, на представление материалов в книгах последних лет издания. Желательно (но необязательно) оформлять проект на компьютере 14 шрифтом через полтора интервала с рисунками в формате «bmp». При отсутствии ЭВМ проект выполняется в рукописном или машинописном варианте.
3.1.
Вводная часть
Вводная часть проекта состоит из следующих разделов: задание, реферат, введение, литературный обзор, анализ исходных данных.
3.1.1.
Задание
Задание на проект оформляется в виде бланка, содержащего название темы, наименование изделия для обработки, тип напылительного устройства и перечень рассмотренных вопросов. Форма бланка приведена ниже на примере конкретного выполнения проекта.
ЗАДАНИЕ
по курсовому проектированию по дисциплине Технология и автоматизация производства электронных приборов
_____________________________
студенту________________________________________________________
гр._________факультета электронной техники.
1. Тема проекта___________________________________________________
2. Срок сдачи студентом законченного проекта________________________
3.Исходные данные к проекту
объем рабочей камеры м3
__________________________________________
рабочее давление 10-2
Па, рабочий газ аргон
_(азот)
____________________
вакуумная система масляная (безмасляная).
___________________________
Площадь подложек 0,25 м2
_________________________________________
Время проведения процесса не более 40 минут
________________________
________________________________________________________________
4.Содержание пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов):
(Заполняется согласно глав содержания)
_Приложение: программа конкретного процесса на С++
(и тд)
____________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей):
Схема вакуумной системы, схема источника частиц, схема последовательности технологических операций, кривые согласования откачных средств
_________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
6.Дата выдачи задания_____________________________________________
РУКОВОДИТЕЛЬ______________________________________________
________________________________________________________________
( должность, место работы, фамилия, имя, отчество )
Задание принял к исполнению______________________________________
_____________( подпись студента )
3.1.2.
Реферат
В реферате описывается суть решения проблемы. Указывается объем рабочей камеры, используемые откачные средства, тип устройства для обработки материала, рабочее давление, число использованных литературных источников. Объем реферата не должен превышать тысячу знаков. Желателен перевод реферата на английский язык.
3.1.3.
Введение
Во введении проводится посвящение в суть проблемы. Описывается, как решается данный вопрос на основании литературных источников. Дается критика недостатков. Следует отметить, что критикуются только те недостатки, которые устраняются в данном проекте. Рассказывается как можно более качественно и быстро решить проблему. Объем введения составляет 2-3 страницы.
3.1.4.
Литературный обзор
В этом разделе дается краткая характеристика литературных источников, в которых описаны схемы устройств для нанесения покрытий или обработки материалов. Число описанных аналогов должно быть около 10. Предпочтение следует отдавать периодической литературе, описаниям патентов или авторских свидетельств.
3.1.5. Анализ исходных данных
В этом разделе обосновывается выбранный метод решения проблемы, выбор объема рабочей камеры, выбор типа откачных средств (масляные или безмасляные), выбор рабочего давления. Обычно объем рабочей камеры составляет от 0,1 до 3 м3
. Чаще устройства для обработки материалов содержат источник частиц на основе вакуумной дуги, магнетрона или источник паров металлов на основе термического испарения в вакууме. Все эти устройства чаще работают при давлениях 10-2
Па.
3.2.
Вакуумная часть проекта
3.2.1.
Расчет вакуумной системы
Расчет вакуумной системы заключается в определении производительности откачных средств, необходимых для проведения процесса. Вместе с этим рассчитывается время откачки, проводимость трассы к откачному средству. Следует отметить, что расчет является упрощенным, а для соответствия реальным условиям в нем предусмотрены элементы коррекции. Начинать расчет следует с рисунка схемы вакуумной системы.
Для определения производительности высоковакуумного откачного средства необходимо определить суммарный поток выделения газов и разделить его на рабочее давление. Суммарный поток газовыделения “Q” определяется произведением площади рабочей камеры «А» и площади изделий «Аи» на коэффициент удельного газовыделения материала “g”. В первом приближении g=4,5*10-5
для большинства материалов. Значения удельных газовыделений приводятся в литературе по вакуумной технике. Если процесс связан с напуском рабочего газа, например аргона при ионной обработке материала, или азота при формировании упрочняющих или декоративных покрытий, то следует добавить поток напуска газа равный (30-80)х2,4*10-4
торл/с. Найденную производительность высоковакуумного средства следует увеличить на коэффициент «Хо» равный 2 для вывоковакуумных откачных средств. В итоге находится ближайший типоразмер откачного средства с производительностью равной 500, 2000, 5000, 7000 л/с. Обычно берется большее значение, поскольку в ходе проведения процесса происходит стимулированное выделение газов под действием элект
Высоковакуумный насос не может работать самостоятельно. К выходу высоковакуумного насоса подсоединяется форвакуумный насос, обеспечивающий требуемое давление на его выходе. Большинство электрофизических установок укомплектованы диффузионными насосами, выходное давление которых составляет 10 Па (10-1
мм рт. ст.). Разделив суммарный поток на выходное давление, получим требуемую производительность форвакуумного насоса. Следует учесть, что производительность насоса зависит от давления. Полученная величина производительности форвакуумного насоса соответствует давлению 10 Па. Требуемая производительность будет больше на коэффициент запаса, равный 1,25 для форвакуумных насосов. Завод- изготовитель указывает максимальную производительность насоса. Для форвакуумных насосов максимальная производительность достигается при 1 мм рт. ст. Поэтому для определения истинной производительности требуется увеличить полученное значение в 5-10 раз или ориентировочно построить зависимость производительности насоса от давления. Таким образом получатся форвакуумные насосы марок 2НВР5ДМ, НВПР-16, НВПР-40, АВЗ-90 с истинной производительностью 5, 16, 40, 90 л/с. Если при расчете получаются более высокие значения, то следует проверить используемую систему единиц.
При расчете времени откачки следует учесть, что с уменьшением давления сильно возрастают газовыделения (от 10 до 10-2
Па на 3 порядка). В формулах для расчета времени высоковакуумной откачки используется приведенный к давлению объем, и соответственно величина объема камеры должна быть увеличена на 3 порядка. В итоге величина времени высоковакуумной откачки должна получиться в пределах 20- 40 минут, что соответствует реальным условиям производства. Коррекция времени проводится порядком приведенного объема (до трех порядков) и коэффициентом увеличения поверхности (до порядка).
При расчете проводимости вакуумных коммуникаций рассчитывается только форвакуумный тракт. Предполагается, что для ликвидации огромных потерь в проводимости высоковакуумный насос подключен непосредственно к вакуумной камере. Из анализа произведения давления на размер следует, что режим течения газа в тракте молекулярно-вязкостный. Величина диаметра тракта выбирается в пределах 40-100 мм. Полученная величина проводимости должна превышать производительность форвакуумного насоса.
3.3.
Электрофизическая часть проекта
Электрофизическая часть предполагает разработку схемы или конструкции устройства для напыления или травления покрытий, а также расчет параметров проводимых процессов.
3.3.1.
Разработка конструкции источника
В качестве конструкции может быть чертеж или схема источника электронов, ионов, паров металлов или плазмы. Конструкция имеет более высокий рейтинг и предполагает возможность практического изготовления по сборочному чертежу. В качестве исходных конструкций могут быть выбраны схемы из лекционного материала или лабораторного практикума.
Первоначально, исходя из особенностей проведения процесса, следует выбрать тип используемого источника на основе зарубежных и отечественных аналогов. Следует сделать вывод о достоинствах и недостатках этих устройств применительно к рассматриваемому технологическому процессу. После выбора конструкции, следует описать, какие элементы она содержит. После этого описывается, как это устройство работает и какие физические эффекты применяются для улучшения параметров изделий.
Следующим этапом проводится проработка конструкции источника с учетом электрической прочности изоляторов, тепловой и механической прочности, стойкости элементов к агрессивным газам и газовому разряду. В ходе конструирования целесообразно провести расчеты мощности устройства. Дополнительные расчеты являются необязательными, но поднимающими авторитет проекта: это тепловой расчет охлаждения, расчет магнитных линз, расчет первеанса и т.п.
3.3.2.
Расчет параметров электрофизического процесса
В ходе выполнения проекта обязателен один из электрофизических расчетов: расчет массопереноса, расчет коэффициентов распыления, расчет толщины покрытия и др. Кроме того, рисуется схема последовательности технологических операций с указанием времени проведения процесса, давления и температуры. Число каналов процесса должно быть больше или равно числу участников процесса. Например, участниками процесса напыления пленки в вакууме являются камера, испаритель, навеска, подложка, свидетель, напыляемый материал и т.д. В ходе построения последовательности операций следует предусмотреть обратную связь на случай устранения брака.
3.4.
Заключительная часть проекта
3.4.1.
Экспериментальная часть
В экспериментальной части описывается, на какой установке можно воспроизвести тот, или иной фрагмент процесса. Приводится схема эксперимента и условия его выполнения. В качестве экспериментальной части могут быть использованы фрагменты эмуляции лабораторных работ. Особенность экспериментальной части состоит в том, что в ней указываются конкретные размеры устройств, токи, давления, расходы газа, напряжение, используемое оборудование и т.д. Полученные экспериментальные данные сравниваются с литературными источниками.
3.4.2.
Заключение
В заключение следует отметить преимущества предлагаемого процесса перед известными, виды на возможные применения, рискованные и сомнительные предположения. Объем заключения должен составлять не менее 1000 знаков.
3.4.3.
Список литературы
По требованиям ГОСТ устанавливается следующий порядок ссылок.
Ссылка на журнал: Фамилия И.О. Название статьи, название журнала, год, номер, том, страницы.
Ссылка на книги: Фамилия И.О. Название книги, издательство, год, конкретная страница или номер рисунка в этой книге.
Ссылка на патент или авторское свидетельство: Фамилия И.О. Название. Номер патента или авторского свидетельства, номер и год бюллетеня патентной информации. Желательно использование зарубежных источников. Ссылки приводятся на том языке, на котором напечатан материал. Данные по обзору литературы также входят в ссылки.
4.
Методические указания по выполнению проекта
4.1. Рекомендации по использованию ЭВМ
Обязательным является приложение программы, написанной на любом из используемых в технологии языках. Это может быть компьютерная графика, таймерные программы, базы данных оборудования или последовательности технологических операций.
Проект предполагает разный уровень компьютерной подготовки студента. Самостоятельная инициатива в использовании ЭВМ поднимает рейтинг проекта. В ходе выполнения проекта оценивается уровень использования ЭВМ.
4.2.
Рекомендации по соблюдению ГОСТ
В настоящее время разработано достаточно много требований по соблюдению стандартов, которым трудно удовлетворить. Основное требование ГОСТ- это понятливость и удобство чтения. Компьютерный набор текста решает многие проблемы. В случае рукописного варианта высота букв должна быть не менее 5 мм. На рисунки, таблицы или формулы должны быть ссылки, с какой страницы они взяты. Оси координат должны быть подписаны с простановкой единиц измерения. Рисунок должен содержать расшифровку нарисованных элементов или спецификацию. Ссылки на литературу делаются в квадратных скобках. Приложение должно иметь название и прилагаться сразу, либо перед списком литературы.
5.
Прием курсового проекта
Первая часть проекта принимается на проверку при наличии задания, введения, реферата, обзора литературы более 10 наименований, схемы вакуумной системы, расчета откачных средств, расчета вакуумных коммуникаций, расчета времени откачки, заключения, списка литературы более 10 наименований.
Вторая часть проекта принимается при наличии схемы источника частиц и описания принципа его работы, расчета мощности источника, расчета одного из параметров процесса, наличие последовательности технологических операций, наличие экспериментальной части, наличие программы для ЭВМ.
5.1.
Оценка проекта
Система оценок предполагает обязательную и инициативную часть.
Оценка удовлетворительно ставится при обязательном выполнении всех пунктов проекта и правильности расчетов. Эта оценка предполагает:
Уровень ЭВМ – текстовый с наличием программы
Уровень математического аппарата - арифметический.
Уровень графики - от руки или сканер.
Отсутствие ссылок на иностранные издания.
Общее число ссылок менее 20.
Оценка хорошо или отлично предполагает минимум инициативы при выполнении проекта. Это может быть выполнение расчетов с применением дифференциального и интегрального вычисления, рисование конструкций непосредственно на компьютере, наличие новизны в решении проблемы, расчет вакуумной системы с учетом нелекционного материала и т.п. Учитывается число математических формул в электрофизической части, а также число ссылок на английском языке.
6.
Рекомендуемая литература
Основная литература
1. Розанов Л.Н. Вакуумная техника. - М.: Высшая школа, 1990. -120 с.
2. Попов В.Ф., Горин Ю.Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии. - М.: Высшая школа, 1988. - 254 с.
3. Колобов Н.А. Основы технологии электронных приборов. - М.: Высшая школа, 1980. - 300 с.
4. Стефани Е.П. Основы построения АСУТП.-М.: Энергоиздат, 1982. - 308 с.
5. Анурьев Ю.Ф. Справочник конструктора машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1985. - 808 с.
6. Технологичность конструкции изделия. Справочник // Под ред. Амирова А.Д. - М.: Машиностроение, 1990. - 800 с.
7. Кошкин В.Л. Аппаратные системы ЧПУ. - М.: Машиностроение, 1989.
8. Рура М.А. Сборник задач по технологии для операторов станков с программным управлением. - М.: Высшая школа, 1991. - 125 с.
9. Денисов А.А, Нагорный В.М. Пневматические и гидравлические устройства автоматики. – М.: Машиностроение, 1983. - 250 с.
10. Берденс Т.К.,Ефремова Т.К.,Тагаевская А.А. Элементы и схемы пневмоавтоматики. – М.: Машиностроение, 1987. - 310 с.
Дополнительная
литература
1. Черняев В.Н. Физико-химические процессы в технологии РЭА. - М.: Высшая школа, 1987. - 370 с.
2. Данилин Б.С. Получение тонкопленочных элементов микросхем. - М.: Энергоиздат, 1981. - 414 с.
3. Пипко А.И. и др. Основы вакуумной техники. - М.: Энергоиздат, 1981. - 411 с.
4. Пипко А.И. и др. Конструирование и расчет вакуумных систем. - М.: Энергоиздат, 1979. - 520 с.
5. Кучеренко Е.Т. Справочник по физическим основам вакуумной техники. - Киев: Высшая школа, 1981. - 318 с.
6. Периодические издания (журналы)
:
"Автоматика и телемеханика";
"Электронная промышленность";
"Компьютер пресс";
“Приборы и техника эксперимента (ПТЭ)”;
“Физика и химия обработки материалов”.
“Микроэлектроника”
“Техническая эстетика”
Автоматика и прогрессивные технологии
Журнал технической физики
Бюллетень изобретений, описания авторских свидетельств.
В качестве дополнительной литературы могут использоваться источники с ключевыми словами: вакуум, пленки, ион, электрон, технология, автоматика.