Технический контроль качества кристаллических элементов из лангатата для устройств пьезотехники

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ "МИСиС"

Кафедра материаловедения полупроводников и диэлектриков





ОТЧЕТ ПО ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРАКТИКЕ

Технический контроль качества кристаллических элементов из лангатата для устройств пьезотехники

База практики: ОАО "Фомос-Материалс"




Выполнила:

студентка 3 курса группы КФ-09-1

Лобиченко О.Н.

Руководитель практики от МИСиС:

Гореева Ж.Н.





Москва 2012


Содержание


Введение

. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Монокристаллы лангатата - физические свойства и области применения

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Производственная структура предприятия

.2 Задачи и функции службы технического контроля на предприятии

.3 Технологический процесс изготовления пьезоэлектрических подложек из лангасита

.4. Средства метрологического оснащения и контроля при производстве пьезоэлектрических подложек из лангасита

Выводы

Список используемых источников



Введение


Компания "Фомос-Материалс" была основана в 1991 г. специалистами бывшего советского военно-индустриального комплекса, имеющими большой опыт в разработке и производстве пьезоэлектрических устройств. Коллектив компании состоит из высококвалифицированных ученых, инженеров и менеджеров, которые успешно занимаются исследованием, производством и продвижением на рынок новых пьезоэлектрических материалов: лангасита - лантан-галлиевого силиката (La3Ga5SiO14, лангасит, ЛГС) и лангатата - лантан-галлиевого танталата (La3Ga5.5Ta00.5O14, лангатат, ЛГТ).


Компания имеет полный технологический цикл выращивания кристаллов по методу Чохральского и изготовления элементов из них, включающий синтез исходной шихты, выращивание кристаллов и механическую обработку. Производственные участки оснащены современным оборудованием и укомплектованы опытными инженерами, технологами и операторами.

Специалистами компании разработаны уникальные технологии выращивания пьезоэлектрических кристаллов лангасита и лангатата, многие из которых защищены патентами в США, Европе, России, Китае, Корее и Японии.

Основная продукция компании (рис. 1):

Кристаллы лангасита вдоль осей , и ;

Кристаллы лангатата вдоль осей и ;

Диаметр кристаллов 80-130 мм, длина цилиндрической части до 120 мм и вес до 10000 г.

Изготовление секций и групповых заготовок из ЛГС и ЛГТ по спецификациям заказчиков;

ПАВ-подложки из лангасита диаметром 76,2 мм (3 дюйма) и 100 мм (4 дюйма) с высокой акустической однородностью различных ориентаций и спецификаций;

Кристаллические элементы из лангасита для изготовления на их основе фильтров и резонаторов;

Кристаллические элементы из лангатата для применения их в качестве чувствительных пьезоэлементов датчиков давления, вибрации, температуры и др., работоспособных в широком диапазоне температур (до 1000 °C).




Рисунок 1 - Продукция ОАО "Фомос-Материалс"



1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ


.1 Монокристаллы лангасита - физические свойства и области применения


Кристаллы лантан-галлиевого силиката (см. рис. 2) впервые были получены в России, в начале 80-х годов, в результате совместной разработки МГУ и Института Кристаллографии (ИКАН). Первоначально данный кристалл предполагалось применять для лазерной техники, но в силу ряда причин он не нашел должного применения в этих целях. В ИКАНе было проведено исследование его физических свойств, которое показало, что лангасит является пьезоэлектрическим кристаллом с уникальными характеристиками, позволяющими применять его в пьезотехнике.




Рисунок 2 - Монокристалл лангасита


Наиболее распространенные изделия в пьезотехнике - это элементы стабилизации и селекции радиочастот - резонаторы и фильтры. Основным материалом в пьезотехнике является кварц, имеющий высокостабильные температурно-частотные характеристики, что обуславливает его широкое применение для производства резонаторов. Кварц также применяется и для изготовления фильтров, но область его применения ограничена в силу невысокого значения коэффициента электромеханической связи (КЭМС), приблизительно 7%. Данное ограничение позволяет изготавливать только узкополосные фильтры, с относительным значением полосы пропускания к центральной частоте фильтра до 0,3%.

В настоящее время в приемопередающей радиоаппаратуре широко применяются цифровые методы обработки сигналов, что выдвигает требования по расширению полосы пропускания полезного сигнала в усилителях промежуточных частот. Для изготовления широкополосных фильтров необходимо применять дополнительные элементы (расширительные катушки индуктивности) при применении кварца, что приводит к значительному увеличению габаритно-весовых показателей изделия, либо применять пьезоэлектрический материал с более высоким значением КЭМС.

Одним из таких пьезоэлектрических материалов является танталат лития, позволяющий создавать широкополосные фильтры, однако в силу низкой температурной стабильности частоты и низкой добротности резонаторов на основе этого материала их применение ограничено. Величина относительных полос пропускания для этих фильтров лежит в пределах от 0,6 до 4,0%. Для реализации фильтров с относительными полосами пропускания от 0,3 до 0,8% необходим пьезоэлектрический материал, обладающий свойствами, промежуточными между кварцем и танталатом лития. Такими свойствами обладают кристаллы лангасита. Применение лантангаллиевого силиката позволяет реализовать фильтры с относительными полосами пропускания от 0,3 до 0,85%, а также создавать резонаторы с резонансным промежутком 0,8%, для новых типов управляемых по частоте генераторов.

Кристаллы лангасита относятся к пьезоэлектрическим материалам с промежуточным значением коэффициента электромеханической связи, между кристаллами кварца и танталата лития. Основные сравнительные характеристики этих кристаллов приведены в таблице 1.

Наиболее перспективным применением кристаллов лангасита является использование его в качестве пьезоэлектрической подложки для фильтров, работающих как на объемных (ОАВ), так и на поверхностных акустических волнах (ПАВ).

В таблице 1 представлены основные пьезоэлектрические свойства различных кристаллов для ОАВ. Из этой таблицы видно, что по величине коэффициента электромеханической связи кристаллы ЛГС занимают промежуточное место между кристаллами кварца и сильными пьезоэлектриками типа танталата лития, температурный коэффициент частоты также занимает промежуточное значение.


Таблица 1. Сравнительные характеристики пьезоэлектрических кристаллов

Характеристики\ КристаллКварцЛангаситТетраборат литияТанталат литияКЭМС, %715,82447Резонансный промежуток, %0,250,947Добротность Q, 10310050102Температурный коэффициент частоты, 10-6 K-10,51,664


Разработанные на основе лангасита фильтры на ОАВ обладают высокой конкурентоспособностью по сравнению с аналогичными фильтрами на основе кварца. Конструкция фильтров такого типа запатентована.

Применение кристаллов лангасита для создания фильтров на ПАВ имеет высокую перспективу в связи бурными темпами развития мобильной телефонии. Разрабатываемые телефоны новых стандартов (WCDMA), позволяющих не только разговаривать, но и передавать изображение, открывают новые возможности для данного типа передачи информации.

В таблице 2 представлены основные сравнительные характеристики лангасита для поверхностных волн.



Таблица 2. Сравнительные характеристики ПАВ в кварце и лангасите

Характеристики\ КристаллКварц (0°, 132.75°, 0°)Лангасит(0°, 140°, 22.5°)(0°, 140°, 25°)Скорость ПАВ, м/с315727422736КЭМС, %0,140,320,38Температурный коэффициент частоты, 10-8 K-2-3,2-7,8-6,8


Из представленной таблицы видно, что кристаллы лангасита имеют значение КЭМС в два раза больше, чем у кристалла кварца, а их температурные коэффициенты равны. Это позволяет изготавливать широкополосные фильтры с высокой температурной стабильностью. Также необходимо отметить, что величина скорости распространения поверхностной волны в лангасите значительно ниже, эта величина определяет размеры фильтра. При изготовлении фильтров из кварца и лангасита на одинаковую среднюю частоту, геометрические размеры ЛГС фильтров будут меньше, что отвечает требованиям современной электроники и экономит материал.


.2 Монокристаллы лангатата - физические свойства и области применения


Кристаллы лантангаллиевого танталата (лангатат - ЛГТ) имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными материалами (пьезокерамикой и кварцем), применяемыми в датчиках физических величин:

·отсутствие у кристаллов ЛГТ фазовых переходов вплоть до температур плавления 1450 °C;


·отсутствие у кристаллов ЛГТ пироэлектрического эффекта;


·отсутствие у кристаллов ЛГТ гистерезиса физических свойств;


·высокий Кэмс у кристаллов ЛГТ, более чем в два раза превышающий Кэмс кварца;


·постоянный в диапазоне температур до 600 °C пьезомодуль d11 (изменение d11 до температуры 450 °C не более 5%);


·высокое удельное сопротивление (не менее 108 Ом·м при температуре 540 °C).


Основные физические свойства кристаллов лангатата (ЛГТ) в сравнении с традиционными материалами для чувствительных элементов пьезодатчиков представлены в таблице:


СвойстваЕд. изм.Символ NAVYЛангататКварцАРС-850 N-2АРС-856Относительная диэлектрическая постоянная1K=?T33/?080,34,617504100Температура Кюри°CTc-570360150Пьезомодули10-12 C/N или m/Vz-d116,52,3d33=400d33=620d144,70,9d15=590d15=710Пьезокоэффициенты по напряжению10-3 Vm/N или m2/C-g113858g33=26g33=18,5g1427,718g15=36g15=25Модули Юнга1010 N/m2YE11117,86,35,8YE331910,45,44,5Частотные постоянные L = продольная мода T = поперечная модаHz-m или m/sNL2870-1500-NT1320166620321980Упругая податливость10-12 m2/NSE119,012,815,315,0SE335,29,617,317,0Плотностьg/cm3?6,132,657,77,5Механическая добротность1Qm500001068072


Габариты изделия, возможные покрытия

1.Имеется возможность изготавливать чувствительные элементы в виде дисков с внешним диаметром от 8 мм и внутренним от 3 мм при толщине от 0,5 мм. Возможно изготовление прямоугольных чувствительных элементов.


2.Чувствительные элементы могут иметь шлифованную или полированную поверхность, возможно напыление электродов из различных металлов.


Области применения

1.Указанные элементы из лангатата находят применение в датчиках давления и вибрации, работоспособных до температур в 600 °C. Разрабатываются варианты датчиков на температуры до 900 °C. Нашими партнерами являются компании Америки, Европы, Японии.




2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ


.1 Производственная структура предприятия


Предприятие ОАО "Фомос-Материалс" имеет следующую производственную структуру:

) Участок синтеза шахты;

) Участок роста монокристаллов;

) Участок резки;

) Участок шлифовки и полировки;

) Отдел технического контроля (ОТК).

Практика проходила в отделе технического контроля.


2.2 Задачи и функции службы технического контроля на предприятии


Отдел технического контроля (ОТК) - самостоятельное подразделение производственной организации (предприятия), которое осуществляет независимый контроль соответствия продукции установленным требованиям и гарантирует это соответствие потребителю. Отдел технического контроля подчиняется высшему руководству организации (предприятия), что обеспечивает независимость контроля.

Требования к продукции устанавливают в контрактах (договорах), в нормативной (стандарты) и технической (конструкторской и технологической) документации. Факт приёмки продукции ОТК и гарантийные обязательства организации отражают в паспорте продукции (или в другом заменяющем его документе: сертификате, ярлыке, этикетке, свидетельстве о приёмке, руководстве по применению).

Организация и проведение технического контроля качества - одни из составных элементов системы управления качеством на стадиях производства и реализации продукции.

ГОСТ 16504-81 "Испытания и контроль качества продукции" определяет технический контроль как проверку соответствия объекта установленным техническим требованиям. Он представляет собой совокупность контрольных операций, выполняемых на всех стадиях производства: от контроля качества поступающих на предприятие материалов, полуфабрикатов и изделий до выпуска готовой продукции. Технический контроль является неотъемлемой частью производственного процесса.

Основной задачей технического контроля на предприятии является своевременное получение полной и достоверной информации о качестве продукции, состоянии оборудования и технологического процесса с целью предупреждения неполадок и отклонений, которые могут привести к нарушениям требований стандартов и технических условий.

Объектами технического контроля на предприятии являются поступающие материалы, полуфабрикаты на разных стадиях изготовления, готовая продукция, средства производства (оборудование, инструмент, приборы, приспособления и др.), технологические процессы и режимы обработки, общая культура производства.

Функции технического контроля определяются во многом задачами и объектами производства. Сюда относятся контроль за качеством и комплектностью выпускаемых изделий, учет и анализ возвратов продукции, дефектов, брака, рекламаций и др.

Главные задачи ОТК - предотвращение выпуска продукции, не соответствующей требованиям стандартов, технических условий, эталонов, технической документации, договорным условиям, укрепление производственной дисциплины и повышение ответственности всех звеньев производства за качество выпускаемой продукции.

Продукция предприятия может быть реализована только после приемки ее ОТК. Причем приемка должна быть оформлена соответствующим документом (сертификатом), удостоверяющим качество продукции.

Технический контроль продукции - часть технологического процесса изготовления изделия, он входит в техпроцесс в виде контрольных операций. Технический контроль продукции подразделяется по этапу процесса, производства (входной, операционный и приемочный), по полноте охвата контролем (сплошной, выборочный), по времени (непрерывный, периодический и летучий).

Входной контроль заключается в проверке соответствия поступивших на предприятие, в цех, на участок, рабочее место материалов, полуфабрикатов, заготовок, комплектующих изделий требованиям, установленным в стандартах, технических условиях, договорах о поставках.

Операционный контроль состоит в проверке изделий в процессе изготовления после выполнения очередной операции.

Приемочный контроль осуществляется при приемке готового изделия.

Сплошной контроль - это контроль всех без исключения изделий партии (серии). Применяется, когда абсолютно недопустим пропуск дефектов в дальнейшее производство или эксплуатацию, когда количество объектов контроля недостаточно для получения выборки, когда технологический процесс (оборудование) не обеспечивает необходимую стабильность качества изделия.

Выборочный контроль осуществляется периодически или при контроле части готовой продукции; как правило, производится с использованием статистических методов.

Непрерывный контроль заключается в проверке изделий при нестабильности технологических процессов. Непрерывный контроль ведется, как правило, автоматическими или полуавтоматическими средствами контроля.

Периодический контроль состоит в проверке изделий и технологических процессов при установившемся, стабильном производстве.

Летучий контроль - это внезапный контроль, который проводится в специальных случаях, определяемых обычно стандартами предприятий.

Возглавляет ОТК начальник отдела, непосредственно подчиняющийся директору предприятия. Начальник ОТК имеет право прекратить приемочный контроль продукции, имеющей повторяющиеся дефекты, до устранения причин, вызвавших эти дефекты, запретил, использование сырья, материалов, комплектующих изделий и инструмента, не отвечающих установленным требованиям изготовления новой продукции. При возникновении брака начальник ОТК предъявляет обязательные для исполнения требования к подразделениям и должностным лицам предприятия по устранению причин возникновения дефектов продукции и представляет руководству предложения о привлечении к ответственности должностных лиц и рабочих, виновных в изготовлении бракованной продукции.

ОТК в своей деятельности тесно связан с метрологическим отделом, отделами стандартизации, главного технолога главного конструктора и др. Общее руководство работами по обеспечению качества продукции осуществляет главный инженер предприятия. Он привлекает для выработки и анализа вариантов управленческих решений постоянно действующую комиссию по качеству (ПДКК), в состав которой входят большинство главных специалистов предприятия, включая начальника ОТК.


.3 Технологический процесс изготовления пьезоэлектрических подложек из лангасита


Основные технические характеристики пьезоэлектрической подложки из лангасита:

диаметр ,0мм ± 0,20мм;


толщина мкм ± 50мкм;

базовый срез ,5мм ± 2,5мм;


разброс толщины не более 20 мкм;

разброс толщины на длине 13,6мм не более 50мкм;

изгиб на длине 20мм не более 2мкм;

рабочая зона диаметр подложки минус 3мм;

- неоднородность скорости ПАВ не более 150×10-6.


Технологический процесс (ТП) изготовления пьезоэлектрических подложек диаметром 100 мм из монокристаллов лантан-галлиевого силиката состоит из следующих технологических и контрольно-измерительных: операций.

. Распиловка монокристаллов лантан-галлиевого силиката

.1. Разметка кристалла

.2. Обрезка верхнего и нижнего конусов по плоскости 02.2

.3. Переклейка кристалла на плоскость 02.2

.4. Обрезка по плоскости Х

.5. Обрезка боковых граней

.6. Шлифование плоскости Х с точностью 2'

.7. Наклейка кристалла на плоскость Х

.8. Обрезка плоскостей Y41,50


2. Распиловка секции

2.1. Подготовка стекла

.2. Наклейка секции

.3. Закрепление секции на приспособлении станка

.4. Ориентация среза на станке

.5. Резка пластов

.6. Отмывка пластов

3. Обработка пластов

3.1. Отжиг пластов

.2. Отмывка пластов

.3. Сборка пластов в пакеты

.4. Предварительное округление пластов

.5. Чистовое округление пластов

.6. Шлифовка базовых срезов

.7. Отмывка подложек

4. Контроль ОТК.

. Шлифование подложек.

.1. Разбраковка подложек по толщине.

.2. Подготовка станка к шлифовке

.3. Шлифование подложек

.4. Формирование фаски

.5. Отмывка подложек.

.6. Контроль подложек.

. Полировка подложек.

.1. Склеивание подложек в пары.

.2. Подготовка станка к предварительной полировке.

.3. Предварительная полировка подложек.

.4. Отмывка подложек.

.5. Подготовка станка к финишной полировке.

.6. Финишная полировка подложек.

.7. Расклейка и отмывка подложек.

.8. Контроль подложек.


.4 Контрольно-измерительные операции и средства метрологического оснащения и контроля при производстве пьезоэлектрических подложек из лангасита

монокристалл лангатат пьезоэлектрический подложка

Перечень технологических и контрольно-измерительных операций, требований к измеряемым параметрам, а так же перечень средств контроля и измерений, объем выборки при производстве пьезоэлектрических подложек с заданными техническими характеристиками представлен в таблице 3.


Таблица 3 - Измеряемые параметры и средства контроля и измерений при производстве пьезоэлектрических подложек из лангасита

ОперацияТребования к контролируемым и измеренным параметрамСредства контроля и измеренияУчасток, объем выборки 1. Распиловка монокристаллов лантан-галлиевого силиката1.1 Контроль плоскостей в монокристалле лантан-галлиевого силикатаПоверхности монокристалла лантан-галлиевого силиката должны быть сориентированы с заданной точностьюРентген гониометр типа "Rigaky" мод.256Участок обработки кристаллов, 100% 1.2 Контроль направления +Х в монокристалле лантан-галлиевого силикатаНаправление +Х в монокристалле лантан-галлиевого силиката должно быть сориентировано в соответствии с ТДПьезотестерУчасток обработки кристаллов, 100%2. Распиловка секции2.1 Контроль ориентации секции на станкеПоверхности пластов с секции должны быть сориентированы с заданной точностьюРентген гониометр типа "Rigaky" мод.256Участок обработки кристаллов, 100% 2.2 Измерение толщины пластовТолщина пластов в партии должна быть (0,7-0,8)мм±0,05ммМикрометр МКЦ 25Участок обработки кристаллов, 100%3. Обработка пластов3.1 Измерение диаметра подложекДиаметр подложки должен быть 100мм±0,2ммШтангенциркуль ШЦ-IУчасток обработки кристаллов, 100%3.2 Измерение базового и вспомогательного срезаДлина базового среза подложки 32,5мм±2мм Длина вспомогательного среза подложки 11мм±2ммЛинейка Vogel тип ВУчасток обработки кристаллов, 100%4. Контроль ОТК 4.1 Измерение толщины подложкиТолщина подложек в партии должна быть (0,7-0,8)мм±0,05ммИндикатор МИГ-1ОТК, 10% от партии4.2 Контроль состояния поверхности подложкиНе допускается наличие загрязнений от клеящих и абразивных материалов на поверхности подложки Не допускается наличие трещин, сколов, выколок на поверхности подложки. Визуально, Лупа ЛП-3-10Участок обработки кристаллов, 100% ОТК, 10% от партии4.3 .Измерение диаметра подложкиДиаметр подложки должен быть 100мм±0,2ммШтангенциркуль ШЦ-IОТК, 10% от партии4.4 Измерение длины базового среза подложкиДлина базового среза подложки должна быть 32,5 мм ± 2,5 ммЛинейка Vogel тип ВОТК, 10% от партии4.5 Измерение длины вспомогательного срезаДлина вспомогательного среза подложки должна быть 11 мм ± 2 ммЛинейка Vogel тип ВОТК, 10% от партии4.6 Контроль ориентации поверхности подложки и базового среза подложкиПоверхность подложки и базовый срез должны быть сориентированы с заданной точностьюДифрактометр рентгеновский DSO-2PОТК, 10% от партии5. Шлифование подложки5.1 Контроль толщины подложкиТолщина подложки в партии после окончания шлифовки должна быть (0,500-0,600) мм±0,005мм Индикатор МИГ-1 Участок обработки кристаллов, 100%5.2 Контроль состояния поверхности подложкиПри 10х увеличении микроскопа поверхность подложки должна иметь ровный фон обработки. Не допускается наличие трещин, царапин. На рабочей поверхности подложки не допускается наличие сколов на базовом резе и выколок на поверхности.Визуально, Стереомикроскоп "Leicа" или "Mantis"ОТК, 100%5.3 Измерение толщины подложкиТолщина подложек в партии должна быть (0,500-0,600)мм±0,005мм Индикатор МИГ-1ОТК, 10% от партии6. Полировка подложек6.1 Контроль толщины после предварительной полировки поверхности подложкиТолщина подложек в партии после окончания предварительной полировки должна быть (0,480-0,580)мм±0,005мм Индикатор МИГ-1, Оптиметр вертикальный проекционный ИКВ-3Участок обработки кристаллов, 100%6.2 Контроль толщины после финишной полировки поверхности подложкиТолщина подложек в партии после окончания предварительной полировки должна быть (0,450-0,550)мм±0,005ммИндикатор МИГ-1, Оптиметр вертикальный проекционный ИКВ-3Участок обработки кристаллов, 100%7. Контроль подложек7.1 Контроль рабочей поверхности подложкиПри 50х увеличении микроскопа на рабочей поверхности подложки не допускается наличие царапин, сколов, трещин, включений, ямок и углублений. Не допускаются сколы на базовом резе подложки. По краю пластины допускаются сколы шириной не более 5мм, с выходом на рабочую область не более 0,5ммВизуально, Стереомикроскоп "Leicа" ОТК, 100%7.2.Контроль чистоты поверхности подложкиПри 50х увеличении микроскопа не допускается наличие грязевых пятен, разводов подтеков.Визуально, Стереомикроскоп "Leicа" ОТК, 100%7.3. Контроль скорости ПАВ на подложкеСкорость ПАВ должна быть: 2577,8±2,5 м/с на подложке типоразмера 1В; 2327,7±2,5 м/с на подложке типоразмера 2ВСтенд ИС-1/01ОТК, 10% от партии7.4. Контроль неоднородности скорости ПАВ на подложкеНеоднородность скорости ПАВ должна быть не более 150×10-6Стенд ИС-1/01ОТК, 10% от партии7.5. Контроль массы подложкиМасса подложки должна быть не более 17 гВесы электронные ВТЛК-500ОТК, 10% от партии


Перечень и методы контрольно-измерительных операций, требований к измеряемым параметрам, представлен ниже.

. Контроль плоскостей в монокристалле лантан-галлиевого силиката

Монокристалл лантан-галлиевого силиката ТУ 6365-003-54993724-05 наклеивают на оправку на предварительно ошлифованную грань и фиксируют в станке TS-23 крепежными винтами. От монокристалла отрезают пробную пластину толщиной 1-1,5мм и выполняют контроль плоскости с помощью рентген гониометра типа "Rigaky" мод.256 согласно инструкции по эксплуатации. После получения результатов рентген-контроля положение кристалла в станке корректируют с помощью регулировочных винтов. После корректировки положения кристалла выполняют рентген-контроль новой пробной пластины. Корректировку положения выполняют до получения необходимых значений углов плоскости монокристалла.

. Контроль направления +Х в монокристалле лантан-галлиевого силиката

Монокристалл лантан-галлиевого силиката ТУ 6365-003-54993724-05 ориентируют так, чтобы он лежал на менее развитой грани нижним конусом кристалла к оператору. Контроль направления +Х в кристалле осуществляют пьезотестером. Щуп пьезотестера опускают по 3-5 раз на правую и левую грани кристалла. Индикация на пьезотестере красной лампочки под знаком "+" означает, что грань кристалла имеет выход направления +Х. Индикация на пьезотестере зеленой лампочки под знаком "-" означает, что грань кристалла имеет выход направления оси -Х. Грань кристалла, имеющую выход направления +Х, маркируют.

.Контроль внешнего вида пьезоэлектрической подложки и ее поверхности

.1. Контроль внешнего вида шлифованной поверхности подложки осуществляют визуально с помощью стереомикроскопа "Leicа" или "Mantis" при 10-кратном увеличении. Поверхность подложки должна иметь ровный фон обработки. Не допускается наличие трещин, царапин. На рабочей поверхности подложки не допускается наличие сколов на базовом срезе и выколок на поверхности.

.2. Контроль внешнего вида подложки и ее рабочей полированной поверхности осуществляют визуально с помощью стереомикроскопа "Leicа" при 50-кратном увеличении. На рабочей области подложки не допускаются царапины, трещины, непрополированные области, видимые при 50-кратном увеличении. Сколы внутри рабочей области и на базовом срезе не допускаются. За пределами рабочей области подложки допускаются сколы шириной не более 5мм с выходом на рабочую область не более 0,5 мм. Геометрические размеры сколов оценивают с помощью окулярного винтового микрометра МОВ-1-16.

.3 Контроль чистоты поверхности осуществляют с помощью стереомикроскопа "Leica" при 50х увеличении. Не допускается наличие грязевых пятен, разводов подтеков на поверхности подложки.


. Контроль габаритных размеров пьезоэлектрической подложки

.1. Контроль диаметра подложки осуществляют с помощью штангенциркуля ШЦ-1 с отсчетом по нониусу 0,1мм. Подложку кладут на поверхность рабочего стола лицевой стороной вверх и зажимают между верхними губками штангенциркуля ЩЦ-I.

.2. Контроль толщины подложек осуществляют с помощью измерительной головки МИГ-1 с ценой деления 1мкм, закрепленной на измерительной стойке. Измерение толщины подложки производят однократно в центре подложки, лежащей на измерительной стойке. Контроль толщины с помощью измерительной головки МИГ-1 проводят на операциях резки и шлифовки подложек.

.2.2. Контроль толщины подложек на операции полировки выполняют с помощью вертикального оптиметра ИКВ-3. Перед началом полировки измеряют толщину склеенных в пары подложек. На поверхность пары подложек, лежащих на измерительном столике оптиметра, опускают измерительный наконечник сферической формы и снимают отсчет по шкале на экране оптиметра. После окончания полировки повторно измеряют толщину пары подложек. Разность отсчетов дает убыль толщины двух подложек при полировке.

. Контроль размеров базового среза и его расположения

Контроль размеров базового среза и вспомогательного среза осуществляют с помощью линейки Vogel тип В с ценой деления 0,5мм. Подложку кладут на поверхность рабочего стола лицевой стороной вверх. К базовому и вспомогательному срезу прикладывают линейку и определяют длину срезов.

Контроль расположения базового среза осуществляют визуально.

. Контроль направления +Х на базовом срезе пьезоэлектрической подложки

Контроль направления +Х осуществляют с помощью пьезотестера согласно инструкции по эксплуатации. Щуп пьезотестера опускают три раза на край подложки в центре среза (базового или вспомогательного в зависимости от типоразмера подложки). Индикация на пьезотестере красной лампочки под знаком "+" означает, что срез подложки (базовый или вспомогательный в зависимости от типоразмера подложки) имеет выход направлении +Х.

. Контроль шероховатости нерабочей поверхности подложки

Контроль шероховатости нерабочей поверхности пьезоэлектрической подложки осуществляют с помощью портативного измерителя шероховатости TR 200 согласно инструкции по эксплуатации. При измерении подложку кладут на рабочий стол шлифованной стороной вверх и на нее устанавливают иглу портативного измерителя шероховатости. Измерение проводят однократно в любом месте нерабочей поверхности подложки. Показания считывают с экрана измерителя.

. Контроль разброса толщины пьезоэлектрической подложки

.1. Контроль разброса толщины пьезоэлектрической подложки проводят с помощью измерительной головки МИГ-1 с ценой деления 1 мкм, закрепленной на измерительной стойке. Измерения выполняют на подложке, лежащей на измерительной стойке. Измеряют толщину подложки в центре и в четырех точках по периметру с отступом 6 мм от края подложки так, чтобы два измерения были произведены напротив базового и вспомогательного срезов. Разброс толщины определяют как максимальную разницу между пятью измеренными толщинами.

.2. Контроль общего разброса толщины подложки осуществляют с помощью интерферометра LI-10 согласно инструкции по эксплуатации. Перед проведением измерений пьезоэлектрическую подложку фиксируют на вакуумной присоске интерферометра. LI-10. По изображению подложки с интерференционными кольцами рассчитывают общий разброс толщины по формуле


?h = N×?/2, (1)



где ?h - величина, общего разброса толщины подложки;

N - количество колец, наблюдаемых на подложке;

? - длина волны монохромного света (0,632 мкм ).


Контроль разброса толщины на длине 13,6 мм на пьезоэлектрической подложке

Контроль разброса толщины на длине 13,6 мм осуществляют с помощью интерферометра LI-10 согласно инструкции по эксплуатации. Локальное изменение толщины на подложке определяется как разница между максимальной и минимальной толщиной подложки внутри участков заданного размера на рабочей поверхности подложки. Перед измерением разброса толщины на длине 13,6 мм пьезоэлектрическую подложку фиксируют на вакуумной присоске интерферометра LI-10. На изображение подложки с интерференционными кольцами накладывают сетку с шагом 13,6 мм. Для каждого участка сетки рассчитывают разброс толщины по формуле (1).

. Контроль изгиба пьезоэлектрической подложки на длине 20мм

Контроль изгиба пьезоэлектрической подложки осуществляют с помощью интерферометра ФИЗО-100 согласно инструкции по эксплуатации. Изгиб подложки определяется как отклонение центра подложки от фокальной плоскости, проходящей через три точки опоры свободнолежащей подложки. Измерение изгиба подложки осуществляют на заданной длине с отступом от центра в обе стороны по 10мм в продольном направлении. Затем измерения повторяют в поперечном направлении. Выбирают направление с наибольшим количеством колец на длине 20 мм. Расчет изгиба подложки осуществляют по формуле (1).

. Контроль угла среза пьезоэлектрической подложки

Контроль угла среза пьезоэлектрической подложки выполняют на рентгеновском дифрактометре DSO-2Р согласно инструкции по эксплуатации. Перед измерением угла среза подложку располагают на столике дифрактометра полированной стороной вниз. После запуска программы выполняют измерение, результаты которого выводятся на экран монитора в окне редактора WordPad.

. Контроль параллельности рабочей плоскости подложки относительно оси Х

Контроль параллельности рабочей плоскости подложки выполняют на рентгеновском дифрактометре DSO-2Р согласно инструкции по эксплуатации. Перед измерением параллельности рабочей поверхности подложку располагают на столике дифрактометра полированной стороной вниз. После запуска программы выполняют измерение, результаты которого выводятся на экран монитора в окне редактора WordPad.

. Контроль перпендикулярности среза (базового или вспомогательного в зависимости от типоразмера подложки) относительно оси Х

Контроль перпендикулярности среза подложки (базового или вспомогательного в зависимости от типоразмера подложки) относительно оси Х выполняют на рентгеновском дифрактометре DSO-2Р согласно инструкции по эксплуатации. Перед измерением подложку ставят на столик дифрактометра на срез (базовый или вспомогательный в зависимости от типоразмера подложки) и закрепляют прижимом в специальном упоре. Устанавливают защитную шторку и выполняют измерение, результаты которого выводятся на экран монитора в окне редактора WordPad.

. Контроль скорости ПАВ на пьезоэлектрической подложке

Контроль скорости ПАВ на подложке проводят на стенде для измерения скорости распространения поверхностной акустической волны в пьезоэлектрических подложках ИС-1/01 ФКРЕ.636101.001 согласно инструкции по эксплуатации ФКРЕ.636101.001 ТО. Для проведения измерений измеряемую подложку устанавливают на вакуумный столик полированной стороной вверх, базовый рез прижимают к упору на вакуумном столике. При помощи подвижного механизма стойки микроскопа измерительный датчик подводят к подложке с зазором 5-10 мм, вакуумный столик устанавливают в требуемую позицию. При помощи подвижного рычага измерительный датчик опускают на подложку. После установки датчика на подложку и запуска программы выполняют измерение скорости ПАВ, результаты которого выводятся на экран монитора и сохраняются в БД Paradox.

. Контроль неоднородности скорости ПАВ на пьезоэлектрической подложке. Контроль неоднородности скорости ПАВ на подложке проводят на стенде для измерения скорости распространения поверхностной акустической волны в пьезоэлектрических подложках ИС-1/01 ФКРЕ.636101.001 согласно инструкции по эксплуатации ФКРЕ.636101.001 ТО. Для этого на подложке в 9 точках выполняют измерение скорости ПАВ согласно п.14. Неоднородность скорости ПАВ на измеряемой подложке рассчитывают по формуле


, (2)



где - величина неоднородности скорости ПАВ на подложке;


s - среднеквадратическое отклонение скорости ПАВ, ;


- средняя скорость ПАВ на подложке, ;


Vi - значение измеренной скорости ПАВ в i-й точке на подложке.


.Контроль массы пьезоэлектрической подложки

Контроль массы подложки выполняют с помощью электронных весов марки ВТЛК-500 с точностью взвешивания 0,01г. Подложку помещают на весы и выполняют взвешивание.

На каждый вид продукции выписывается сопроводительный лист, в котором отображаются все технологические операции, и фиксируется количество годных и бракованных заготовок после каждой операции.



Выводы


За время прохождения производственной практики на предприятии ОАО "Фомос-Материалс" были изучены:

задачи и функции службы технического контроля на предприятии;

технологический процесс изготовления пьезоэлектрических подложек диаметром 100 мм из лангасита;

контрольно-измерительные операции, требования к измеряемым параметрам, а так же средства контроля и измерений при производстве пьезоэлектрических подложек диаметром 100 мм из лангасита.

Во время прохождения производственной практики был освоен метод контроля скоростей распространения поверхностных акустических волн в пьезоэлектрических подложках из лангасита.



Список используемых источников


.Пьезоэлектрические резонаторы: Справочник / В.Г. Андросова, Е.Г. Бронникова и др. / Под ред. П.Г. Позднякова. -М.: Радио и связь, 1992.

.Белоконева Е.Л., Белов Н.В. Кристаллическая структура синтетического Ga, Ge-геленита Ca3Ga2GeO7 = Ca2Ga(GaGe)O7 и сопоставление со структурой Ca3Ga2Ge4O14 // Доклады академии наук СССР, 1981.

.Милль Б.В., Максимов Б.А., Писаревский Ю.В., Данилова Н.П., Павловская А., Вернер Ш., Шнайдер Ю. Выращивание и структура кристаллов La3Ga5SiO14 // Кристаллография, 2004.

.Гераськин В.В., Клюхина Ю.В., Бузанов О.А., Петраков В.С. Влияние оптической неоднородности кристаллов лангасита на величину измеряемых электрооптических коэффициентов // Кристаллография, 2007.

.Самошович М.И. Хаджи В.Е., Цинобер Л.И., Колодиева С.И. Диэлектрические, механические и оптические свойства синтетического кварца // Синтез минералов, 2000.

.http://www.newpiezo.com

.ГОСТ 16504-81 "Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения".