Введение к работе
Актуальность темы. Современное производство изделий радиоэлектроники характеризуется большим разнообразием применяемых материалов, которые необходимо закреплять в процессе обработки при получении готовых изделий. Существующие основные методы закрепления при обработке полупроводниковых и диэлектрических материалов - вакуумный и приклеивание не обеспечивают растущих требований к эффективности производства и уровню автоматизации технологических процессов.
Неоднородное электрическое поле позволяет чисто, бесшумно, быстро и надёжно закреплять любые материалы при незначительных энергозатратах. Хотя вопросами закрепления материалов неоднородным электрическим полем занимаются достаточно давно, в имеющихся работах по закреплению этим полем полупроводниковых и многих других материалов отсутствуют модели расчёта усилия на основе решения задачи электростатики со смешанными граничными условиями. Нет исследований влияния электрофизических параметров и точных данных о влиянии геометрических параметров такого соединения, а также положения закрепляемого объекта относительно электродов на закрепление.
Поэтому актуальными являются задачи разработки наиболее точных моделей и методик расчёта и подробного исследования закрепления материалов неоднородным знакопеременным электрическим полем с линейной или круговой симметрией, так как эти поля являются основными при таком закреплении. Также очень актуальной является разработка инновационных средств автоматизации технологических процессов производства изделий радиоэлектроники на основе электроадгезионных закрепляющих структур планарные электроды - диэлектрик.
Цель работы состояла в разработке инновационных методов и устройств автоматизации технологических процессов производства изделий радиоэлектроники на основе электроадгезионных закрепляющих структур планарные электроды - диэлектрик; в построении наиболее полной теории, моделей и методик расчёта электрических полей и сил при закреплении электропроводящих и полупроводниковых материалов такими структурами и в подробном исследовании закрепления материалов неоднородным знакопеременным электрическим полем, созданным системой планарных электродов с линейной или круговой симметрией,
Для этого необходимо было решить следующие задачи: 1. Разработать корректные математические и физические модели для расчёта электрических полей и сил в получающихся соединениях при закреплении электропроводящих материалов неоднородным электрическим полем двух или системы планарных электродов.
2. Разработать программные средства для выполнения вычислительного эксперимента по изучению закрепления электропроводящих объектов неоднородным электрическим полем и провести численные исследования.
-
Исследовать влияние геометрических параметров структуры пла-иарных электродов и электроадгезионного соединения, а также положения закрепляемого объекта относительно электродов на распределение поверхностной плотности и общее значение электрических сил при закреплении электропроводящих объектов неоднородным электрическим полем.
-
Исследовать влияние электрофизических параметров подложки и диэлектрического покрытия, а также потенциального рельефа в плоскости элeктpoдoв^їaп^poфиль^f^нaчeниeuл^лJJJШ(p_eJїл^ния^^^
-
Разработать аппаратуру и методику для выполнения эксперимент тальных исследований закрепления объектов неоднородным электрическим полем.
-
Провести экспериментальные исследования закрепления различных материалов неоднородным электрическим полем и исследовать полимерные плёнки для диэлектрического покрытия.
-
Разработать и испытать инновационные средства автоматизации технологических процессов производства изделий радиоэлектроники на основе элсктроадгезионных закрепляющих структур планарные электроды-диэлектрик.
Методы и методики неелсдовзгшя. Построение расчётных моделей для неоднородного поля двухэлектродной закрепляющей структуры основано на разработанном приближённом решении задачи электростатики со смешанными граничными условиями в плоскости электродов, получении распределения электростатического потенциала в плоскости электродов и использования предложенной модели электрического поля двух плоских конденсаторов с развёрнутой общей обкладкой. Для многоэлектродных полосовых закрепляющих структур расчётные модели получались из решения плоской задачи электростатики при заданном периодическом распределении потенциала в плоскости электродов, а исследование закрепления материалов такими структурами проводились численно на ЭВМ и экспериментально методами равномерного отрыва и сдвига с использованием методик статистической обработки.
Научная новизна работы состоит в
- построении теории, моделей и методик расчёта закрепления элек
тропроводящих и полупроводниковых материалов неоднородным электри
ческим полем системы планарных электродов на основе решения задачи
электростатики,
- разработке метода нахождения приближённого решения задачи
электростатики со смешанными граничными условиями путём выбора со-
ответствующей подстановки, позволяющей точно решить получающиеся парные интегральные уравнения,
построении приближённых методик расчёта на основе предложенной модели системы плоских многослойных конденсаторов с развёрнутой общей обкладкой,
получении новых знаний по закреплению материалов неоднородным знакопеременным электрическим полем,
- разработке инновационных электроадгезионных методов и уст
ройств с закрепляющей структурой планарные электроды - диэлектрик для
автоматизации технологических процессов производства изделий радио
электроники.
Практическая ценность работы заключается в разработке теории и методик расчёта электроадгезионного закрепления электропроводящих и полупроводниковых материалов неоднородным электрическим полем пла-нарных электродов, в создании теоретических основ для проектирования и в разработке высокоэффективных электроадгезионных методов и устройств с закрепляющей структурой планарные электроды - диэлектрик для автоматизации технологических процессов производства изделий радиоэлектроники.
Реализацией работы явилось внедрение теории и методик расчёта электроадгезионных устройств в учебный процесс Московской государственной академии приборостроения и информатики. Создана дисциплина «Теоретические основы проектирования электроадгезионных устройств для производства РЭС». В пяти учебно-методических изданиях использованы материалы работы.
Разработанные электроадгезионные устройства внедрены для опытной эксплуатации на двух предприятиях РФ.
Апробация работы. Результаты выполненной работы докладывались на 15 научно-технических конференциях, 1985 — 1997, в различных городах Российской Федерации и ближнего зарубежья; на двух международных симпозиумах «METAL '93» и «METAL '97», г. Острава, Чешская республика; на научно-технических семинарах в МДНТП им. Ф.Э.Дзержинского и ЦДРЗ, Москва, 1985 - 1992.
Публикации. По материалам выполненной диссертации опубликовано 25 работ и получено 6 авторских свидетельств на изобретения.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Она содержит 209 стр. основного текста, Ы рисунков (56 рисунков в основном тексте), 4 таблицы, список литературы из 233 наименований и 20 приложений на 79 стр.
