Введение к работе
'
Актуальность. Постоянное усложнение и миниатюризация битовой лектронной аппаратуры БЗА требуют обеспечения ее качества и на-екности. Поэтому разработка и выпуск высокачественной БЭА сопро-овдаются комплексом мероприятий по техническому контролю электро-изпческих параметров ее компонентов, узлов и блоков, отбраковке ефектних материалов и образцов.
Качество БЭА оценивается на трех основных этапах ее произвол-гва: входном контроле компонентов, элементов и узлов ; техническом энтроле монтажа и сборки ; выходном контроле изделия. Для диагнос-ирования изделий электронной аппаратуры на стадии производства ии-эко используются метода дефектоскопии: электрический, магнитный, токо-' ихревой, ультразвуковой,оптический, радиационный, в разработку и зовершенствование которых большой вклад внесли ведущие советские геные: В.В.Клюев, Ю.М. Шкарлет, В.А.Воробьев, A.M. Туричин и др.
В отличие от электронной аппаратуры, используемой в оборонной, эдшностроительной и других областях промышленности, где в основном сработан комплекс мероприятий по контролю ее качества, для техни-эскогр контроля изделий БЭА на стадий производства используются ус-іревшие, несовершенные приборы, а многие существенные технические іраметрн БЭА вообще не контролируются. Использование эксплуатируемое в указанных областях средств Ж для целей контроля качества БЭА зляется малоэффективным ввиду их низкой оперативности при массовом жтроле особенно малогабаритных элементов и деталей сложной формы. эоме того эти приборы дорогостоящие и малогабаритные.
Созданные в последнее время на базе упомянутых методов отдель-іє виды средств неразрушающего контрол ~ в ряде случаев не позво-пот осуществлять качественное диагностирование БЭЛ. Кроме того ж синтезе этих средств недостаточное внимание уделялось исполь->ваншо высокоэффективных измерительных преобразователей на основе
полупроводниковых структур.
Основными материалами я изделиями, которые подвергаются техническому контролю в процессе производства БЭ1, являются технические пасты, печатные платы, несущие металлические конструкции (шасси, корпус), изоляция высоковольтных цепей*.химические источники тока ( в изделиях с автономным питанием).
На стадии выходного контроля БЭА производится проверка на соответствие тепловыгл режимам и уровню ионизирующих излучений. Иопо; зуемые на практике средства контроля радиации не позволяют эффективно и точно измерять радиационный фон БЭА.- В сложных малогабаритных изделиях БЭА (видеаппаратура, магнитолы) существенно затруднен контроль тепловых режимов отдельных функциональных узлов и активных электронных элементов. В этой связи актуальной проблемой выпуска высококачественных изделий БЭА является создание новых высокоэффективных-измерительных приборов,обеспечивающих полный НК изделий БЭА на стадии их производства.
Для указанных целей высокоэффективны, миниатюрны и надежны в работе первичные измерительные преобразователи ( ПИП) на базе полупроводниковых приборных структур. Однако такого рода ПИП еще не созданы для решения отмеченных выше задач. Поэтому разработка и создание высокоэффективных приборов и устройств контроля качества БЭА связано с .синтезом для'каждого из них специальных ПИП на основе по-,лупроводниковых'приборных структур. Следует отметить,что вопросы методики синтеза ПИП на основе полупроводниковых приборных структур практически не нашли отражения в научной и технической литературе.
Таким образом, решаемая в диссертационной работе проблема создания новых методов неразрушающего контроля материалов и элементов ,специальных полупроводниковых преобразователей и разработки на их основе аппаратуры комплексного неразрушающего контроля качества БЭА является ванной и актуальной.
Диссертационная работа выполнялась на основе комплексное про-ашы ГКНТ СССР И 142 от , меазузовских ГБ НИР 86-29.ГЕ Р 28-80, х/д НИР Я т.р. 01.89.0086784 ,й 01.83. 0072100, 1Ь 01.ПС. 21795, 1* 510, & 810, lb I0007i3, J5 1419.
Научная цель работы:
осуществить теоретическое обобщение к дальнейшее развитие следовании взаимодействия электрических и магнитных полей, опти-ских излучениіі с полупроводниковыми приборными структурами изме-тельных преобразователей для синтезирующих средств неразрушащего нтроля ЭА, на основании которого оптимизировать компояехггы и руктуру этих преобразователей ;
изучить физику процесса взашлодействия Й - и у - излу-ний с полупроводниковыми одно- и многослойными системаїяі И ОПТЙМИ-ровать структуру преобразователей ионизирующих излучений по результат,! исследований ;
разработать физико-топологические и электрические модели иборннх структур измерительных преобразователей и синтезировать полопта и конструкцию полупроводниковых преобразователей излуче-й на основе результатов моделирования ;
развить теорию методов и производства синтезируемых для из-лий НК полупроводниковых преобразователей излучений ;
исследовать, разработать и внедрить в создаваемые средства нтроля качества БЭА новые полупроводниковые преобразователи элект-магнитных излучений.
.Методы исследований. Для изучения влияния электрических, гнитні :, оптических и радиационных излучений применялись теоре-ческие и экспериментальные исследования. Для опытов испсльзова-сь полупроводниковые приборные структуры,сформироваянге на диэ-
ктрической и полупроводниковой подложках. Эксперименты внполня,-сь по установившейся методике измерения электрофизических пара-
метров полупроводшковых структур с помопыо новейших электронных измерительных приборов класса точности не xyse 1,5. Эти ке приборы использовались для исследования свойств созданных первичных измерв тольшх преобразователей и приборов контроля. Результаты экспериментов обработаны методами математической статистика. При решении интегральных уравноний и построении графиков применялись сплайк-антарголяция* в приближенное вычисление по квадратурным формулам трапеций с помощью ЭВМ.
Научная новизна. Теоретически исследованы в обобщены специфические эффакти взаимодействия электрических и магнитных полей, оп твческпх а радиационных излучений с полупроводниковыми приборными структурами измерительных преобразователей, на основании которого установлены критерии выбора и использования полупроводниковых компонентов и приборных структур пру синтезе измерительных преобразователей излучений для средств НК изделий БЭА.
2. Ёазрзботаш математические модели (физико-топологическая и электрическая.') полупроводниковых измерительных преобразователе!! дозволившие определить оптимальные электрофизические параметры для конструктивно-топологического расчета полупроводниковых преобразователей излучений.
З.Разработан комплекс новых методов формирования приборных
структур полупроводниковых измерительных преобразователей иэлучеш
включающий: способ формирования пленочных структур ИП из инторкегс
лическпх соединений Aft Bfn ; способ наранивания на металличес
ких и полупроводниковых компонентах преобразователей легированных
пленок из соединений АцВгл; метод получения '.окисних пленок
на металлических и полупроводниковых компонентах ИП ; мотод сш
теза гетеропереходных приборных структур ИП из соединений АяВ,п
типа слой - слой ; способ формирования оми-
ских контактов к структурам ШІ из соединений A-jBg.
Получены уравнения основных параметров процесса, обеслечиваю-з формирование полупроводниковых компонентов ИП однородной стр;ъ-ры с миншлальной степенью автолегирования.
-
Созданы основы структурной реализации и конструктивного ношения синтезируемого класса преобразователей излучений на Основе яупроводниковых приборных структур. Эти научные результаты позвони разработать новый класс высокоэффективных преобразователей эктрических полей, оптических и радиационных излучений,'тепловых чей, используемых.в синтезируемых приборах Ш.
-
Разработаны оригинальные метод и устройство неразрушащего ітроля стальных конструкций ЕЭА, путем оценки степени содержшшя і - ферритноіі фазы, позволившие оперативно выявлять макро-и ми-)дефекты структуры в миниатюрных стальных конструкциях ЕЭА.
-
Разработаны эффективные методика и прибор керазрушаащего ітроля электроемкости химических источников тока. Полученные гчные результаты позволяют отбраковать ХИТ на заданном уровне
3 Сном с точностью + ІО/S, исключая непрогнозируемые отказы в ра-е БЭА.
Практическая ценность работы заключается в создании научно-юдического обеспечения разработки комплекса средств ИХ гества изделий бытовой электронной аппаратуры на стадии ео про-юдства. В процессе реализации указанной пробллемы:
-
Сконструированы установки для получения пленочных компо-[тоз Ш из соединений Ап Вт и формирования гетеропероходных [борньг: структур ИП из соединений An Вт«
-
Синтезированы и созданы новые эффективные преобразователи [учений на основе полупроводниковых приборных структур для раз-«атываемых приборов и устройств контроля качества изделий БЭА: іерительннй преобразователь электрических полей на основе I'JT. -
- триодных структур ; измерительный преобразователь оптических излучении на основе варизонных полупроводниковых структур ; измерител ный преобразователь ионизирующих излученгй на базе МДП-триодных структур ; измерительный преобразователь оптических излучений на основе варизошшх полупроводниковых структур ; измерительный преобразователь ионизирующих излучений на базе ВДІ - триодных структур измерительный преобразователь тепловых полей на основе гетерострук тур и фотодиодных матриц.
3. Разработан комплекс высокоэффективных малогабаритных прибо ров и устройств на базе полупроюдниковых преобразователей излучен обеспечивающих производство вмсококачкственных изделий ВЭА, в том числе
для контроля вязкости проводящих и паяльных паст ;
неразрушающего контроля целостности плат и изоляции в высок вольтных цепях ;
неразрушающего контроля целостности металлических конструкций ВЭА;
контроля ионизирующих излучеігай БЭА ;
контроля тепловых регимов БЗА ;
- измерения электроемкости химических источников питания БЭА.
Созданные измерительные преобразователи излучений, приборы и
устройства контроля качества БЭА защищены 42 авторскими свидетельствами.
Основные положения и результаты.выносимые на защиту.
-
Результаты теоретических и экспериментальных исследоватгі процессов взаимодействия электрических,магнитных полей, оптических и ионизирующих излучений с полупроводниковыми приборными структур; ми измерительных преобразователей на основе гомо-, гетеропереходо] и МДІ пленочных систем.
-
'Зизико-топологические и электрические модели полупровод-
[ковых приборных структур измерительнюс преобразователей, их лри-[адкое значение."
-
Методика синтеза топологической структуры полупроводнпко-а измерительных преобразователей твердотельного и гибридно-пле-ічного вариантов исполнения.
-
Технологические решения по методике формирования полупро-дагаковых приборных структур и измерительных преобразователей изменяй с заданными свойствами.
-
Методы неразрушающего контроля важнейших элементов БЭА -
інтроля целостности изоляции, печатных плат, электроемкости
ГГ.
Реализация результатов работы. Разработанные способы и сред-
ва неразрушающего контроля внедрены на ряде предприятий электро-іхяичоскок, радиотехнической и электронной отраслей, в том числе і НТО "Интеграл", НПО "Горизонт" (г.Минзк), Ново-Дукомльскоп ГРЭС, ітебском заводе "Эзистор", ШО "Лаіюкраскопокритие" (г.Хатьково, )сковская обл.), экспериментальном НИИ металлорежущих станков '.Москва) и Минском заводе крупнопанельного домостроения . I. ітором изданы инструкции по применению синтезированных приборов устройств, которые обеспечивают качественную эксплуатацию влед-;нных средств контроля.. -
Созданные средства Щ легли в основу современного техни-?ского контроля качества изделий ЕЭА.
Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались и обсуядались на зесогазі.к научно-технических конференциях и совещаниях, мекву-
)вских научно-технических конференциях), Белорусских реопубликан-їих НТК им.А.С.Попова, внутривузовских НТК Белорусской политех-іческой акадеюш и на ряде международных конференций, в том числе
-іо-
на международном интернациональном симпозиуме по электротехнике (Лодзь, Польша, 1989) ; интернациональном международном колоквиу-ме по оптозлектронной технике (Ильменау, ГДР, 1990) ; международно колоквиуме по энергетике (Дрезден, Германия, 1991) ; международное конференции по контролю оборудования электростанций ( Магдебург, Германия, 1992).
Публикации»
Основные результаты диссертационное работы изложены в монографии "Измерительные преобразователи излучений на основе полупроводниковых приборных структур (Вши. школа, Минск, 1991), в экс рзссинформации ES/ЇЇШИНТИ" "Первичные измерительные преобразовате ли температуры " и " Новые типы преобразователей электрических полей", в журналах "Известия АН БССР, сер. ю.т.н»; "Известия ВУЗ, физика", "Известия ВУЗ, Энергетика" и различных сборниках. Опубли ковано по данной теме более 60 научных работ. Описанные в диссертации разработки защищены 42 авторскими свидетельствами на изоб тения. Приборы, изготовленные под руководством автора, отмечены Дипломом П степени ВДНХ БССР.
Вклад автора в разработку проблемы.
Автором лично разработаны теоретические основы методов контроля целостности изоляции, печатных плат, электроемкости химических источников тока, а также методика формирования пленочных полупроводниковых компонентов Щ ; разработаны теоретические основы и структура созданных полупроводниковых преобразователей излучений, ; выполнены без соавторства монография и 17 изобретений.
Под руководством автора и при его непосредственном участии проводились экспериментальные исследования, разработаны уникальные
нестандартные приборы и устройства неразрушащего контроля изделиї БЭА.
- II -
Объем работы» Диссертация состоит из шести глав,выводов, гска литературы и приложения. Текстовая часть изложена на 205 )., графическая на 80 страницах.
