Texnik topshiriqlarni tahlil qilish

Kristalli osilator

Ishlab chiqilgan qurilmaning asosiy qismi kvarts osilatori bo'lib, uning sxematik diagrammasi shakl. 2.3.

ZQ1 - 4 MGts chastotada PK17S kvarts rezonatori;
C1 - kondansatör 120pF 10%;
R1, R2 - qarshilik 0,125 - 2,5 kOm 10%;
DD1 - IS 133LA3.
Guruch. 2.3 Elektr sxemasi (kvars osilatori)

Jeneratorning harakatlantiruvchi elementi kvartsdir. Generatorning asosiy vazifasi kvartsning tabiiy tebranish chastotasini generatorning tebranish chastotasiga aylantirishdir, shuning uchun kvarts plitasining tabiiy tebranish chastotasi o'zgarganda, namlik darajasiga qarab generatorning chastotasi ham o'zgaradi.

Ma'lumotlarni qayta ishlash qurilmasi
Funktsional diagrammaga muvofiq quyidagilar tanlandi:

• 
  ajratuvchi sifatida - 555PTs1 mikrosxema:
  

Boshqariladigan chastota bo'luvchi [3]. Kirish chastotasini 2 ^{N martaga} bo'lish imkonini beradi (N=2....31). N qiymati E = (E16, E8, E4, E2, E1) kirishida ikkilik parallel kodda berilgan. Kirish signali C1, C2 soatlik (ma'lumot) chiqishlaridan biriga beriladi. C erkin chiqishida mantiqiy daraja "0" o'rnatiladi. E16 = E8 = E4 = E2 = E1= 0 va E16 = E8 = E4 = E2 = 0 va E1= 1 bo'lsa, bo'linish yo'q. Bo'linuvchi R = 0 da, R=1 bo'linish rejimida nolga o'rnatiladi.

• 
  mikroprotsessor sifatida - PIC kontroller - 16S84:
  

PIC16C84 CMOS mikrokontrollerlari oilasiga tegishli. U dasturlar uchun 1K x 14 bitli ichki EEPROM, 8 bitli ma'lumotlar va 64 baytlik EEPROM ma'lumotlar xotirasiga ega ekanligi bilan farqlanadi. Bu past narx va yuqori ishlash bilan ajralib turadi. Barcha ko'rsatmalar bitta so'zdan iborat (kengligi 14 bit) va bitta siklda (10 MGts chastotada 400 ns) bajariladi, ikki siklda (800 ns) bajariladigan o'tish ko'rsatmalaridan tashqari. PIC16C84 to'rt manbali uzilish va sakkiz darajali apparat stekiga ega. Qo'shimcha qurilmalar 8-bitli dasturlashtiriladigan oldindan o'lchovli (aslida 16-bitli taymer) va 13 ta ikki tomonlama kiritish-chiqarish liniyasiga ega 8-bitli taymer/hisoblagichni o'z ichiga oladi. Kirish/chiqarish liniyalarining yuqori yuk ko‘tarish quvvati (maksimal 25mA, maksimal lavabo 20mA) tashqi drayverlarni soddalashtiradi va shu bilan umumiy tizim narxini pasaytiradi. Kichik paket o'lchamlari, ham an'anaviy, ham sirt o'rnatish, bu mikrokontrollerlar seriyasini portativ ilovalar uchun mos qiladi. Past narx, tejamkorlik, tezlik, foydalanish qulayligi va kiritish-chiqarish moslashuvchanligi PIC16C84 ni hatto mikrokontrollerlar ilgari ishlatilmagan hududlarda ham jozibador qiladi.
Hisoblagichning elektr sxemasi [2008-00-992.03.00 E3] da keltirilgan.
4 MGts kristall osilator chastotasida 2 ^{21 ga} (hisoblash vaqti 0,5 s) bo'linganda ajratgichni to'ldirish vaqti: 0,25 x 10 ^-6 x 2 ²¹ \u003d 524288 mks. Bu vaqt ichida mikrokontroller taymeri qiymatni 1310720 birlikka oshirishga ulgurgan bo'lardi. Ammo taymer 8 bitli va maksimal 255 impulsni to'playdi. Bular. bu vaqt ichida taymer bir nechta aylanishlarni amalga oshiradi (to'planadi va qayta o'rnatiladi). Davrlar soni - 5140. Ajratuvchi to'ldirilgandan so'ng, uning chiqishida uzilish pulsi hosil bo'ladi, bu kontroller taymerini to'xtatadi. Taymerning qiymati natijada olingan raqam bo'ladi. Keyin natijalar kontroller xotirasida saqlanadi. 16 ta natija to'planganidan keyin ular o'rtacha hisoblanadi. Maxsus ajratilgan xotira maydonida gaz muhitining chastotasi va namligining o'zgarishi o'rtasidagi yozishmalar jadvali saqlanadi, bu erda kerakli qiymat tanlanadi va dinamik rejimda ishlaydigan ko'rsatkichlarga o'tkaziladi.
Hisoblagichni kalibrlashda namlikning maksimal tarqalishida (10 dan 100% gacha) chastotani o'zgartirish oralig'i 255 dan ko'p bo'lmagan qiymatga (ya'ni taymerda saqlanadigan maksimal raqam) kiritilishini ta'minlash kerak. . Bunday holda, maksimal erishish mumkin bo'lgan aniqlik 1% dan kam emas.
Qurilmani kichiklashtirish va shovqinga chidamliligi uchun biz uni yupqa plyonkali gibrid integral sxema (GIS) shaklida qilamiz.


3. TADQIQOT VA TAJRIBA BO'limi

Ishning bir qismi sifatida ishlab chiqilgan hisoblagich sxemasi o'rganildi (kvars osilatori modeli bo'yicha). Uning barqarorligini oshirish uchun elektron elementlar qiymatlarining aniqroq qiymatlari tanlangan.

PK17S tipidagi sanoat ishlab chiqarish kvartsi - 4 MGts, haroratga bog'liq bo'lmagan AT - kesish, qalinligi va egilish tebranishlarida kesish tebranishlaridan foydalanadigan, asosiy sensor sifatida ishlatilgan, chunki bu turdagi tebranishlar uchun muammoni hal qilish mumkin. rezonatorning salınımlı qismi va strukturaviy elementlar o'rtasida ajratish. Ushbu kvarts rezonatorining korpusi ehtiyotkorlik bilan ochildi.
Silikon monoksit SiO ning yupqa plyonkasi termal vakuumli cho'kma orqali namlikka sezgir qatlam sifatida pyezokvarts plastinkasiga yotqizilgan. Namlikka sezgir qatlam har ikki tomondan 0,4 mkm bo'lgan holda qo'llaniladi. Namlikka sezgir qatlam UVN-5 qurilmasida 30 ° C rezonator haroratida va 280 A evaporatator oqimida yotqizilgan. Namlikka sezgir qatlamning qalinligi KIT-1 qurilmasi tomonidan nazorat qilindi.
Namlikka sezgir qatlamni qo'llashda rezonatorning chastotali siljishi o'rtacha 2,8 kHz ni tashkil etdi, buning natijasida rezonatorning tabiiy chastotasi 3987,200 kHz ga teng bo'ldi.
Namlik o'lchagich maxsus tayyorlangan namlik kamerasida sinovdan o'tkazildi. 3.1-jadvalga muvofiq turli xil tuzlarning to'yingan eritmalari yordamida kamera ichidagi har xil namlik qiymatlari o'rnatildi:

3.1-jadval Namlik darajasining turli haroratlarda to'yingan tuz eritmalarining turlariga bog'liqligi

tuz	Harorat, ^0S
	5	o'n	o'n besh	yigirma	25	o'ttiz	35	40	45	ellik
Kaliy sulfat K 2 SO 4	98	98	97	97	97	96	96	96	96	96
Kaliy nitrat KNO 3	96	95	94	93	92	91	89	88	85	82
Kaliy xlorid KCl	88	88	87	86	85	85	84	82	81	80
Ammoniy sulfat (NH 4 ) 2 SO 4	82	82	81	81	80	80	80	79	79	78
Natriy xlorid NaCl	76	76	76	76	75	75	75	75	75	75
Natriy nitrit NaNO 2	--	--	--	65	65	63	62	62	59	59
Ammoniy nitrat NH 4 NO 3	--	73	69	65	62	59	55	53	47	42
Natriy dixromati Na 2 Cr 2 O 7	59	58	56	55	54	52	51	ellik	47	--
Magniy nitrat Mg(NO 3 ) 2	58	57	56	55	53	52	ellik	49	46	--
Kaliy karbonat K 2 CO 3	--	47	44	44	43	43	43	42	--	--
Magniy xlorid MgCl 2	34	34	34	33	33	33	32	32	31	o'ttiz
Kaliy asetat CH 3 COO K	--	21	21	22	22	22	21	yigirma	--	--
Litiy xlorid LiCl	o'n to'rt	o'n to'rt	13	12	12	12	12	o'n bir	o'n bir	o'n bir

Quyidagi tuz eritmalari olinadi:

1. 
   Kaliy nitrat KNO ₃ ;
   
2. 
   kaliy xlorid KCl;
   
3. 
   Natriy xlorid NaCl;
   
4. 
   Magniy nitrat Mg(NO ₃ ) ₂ ;
   
5. 
   Kaliy karbonat K ₂ CO ₃ ;
   
6. 
   Magniy xlorid MgCl ₂ .
   

S ga teng namlik kamerasi ichidagi haroratda o'tkazildi .
Quyidagi natijalar olinadi:
1. Kaliy nitrat KNO _3.

Namlik darajasi RH =94%.

Chastotasi f ₁ = 3986,725; f ₂ = 3986,735; f ₃ = 3986,727.
2. Kaliy xlorid KCl _.

Namlik darajasi RH = 87%.

Chastotasi f ₁ = 3986,942; f ₂ = 3986,937; f ₃ = 3986,927.

3. Natriy xlorid NaCl _.

Namlik darajasi RH =76%.

Chastotasi f ₁ = 3987,035; f ₂ = 3987.027; f ₃ = 3987.025.

4. Magniy nitrat Mg(NO ₃ ) _2.

Namlik darajasi RH =56%.

Chastotasi f ₁ = 3987,092; f ₂ = 3987,095; f ₃ = 3987.097.

5. Kaliy karbonat K ₂ CO _3.

Namlik darajasi RH =44%.

Chastotasi f ₁ = 3987.109; f ₂ = 3987,117; f ₃ = 3987.114.

6. Magniy xlorid MgCl _2.

Namlik darajasi RH =34%.

Chastotasi f ₁ = 3987,130; f ₂ = 3987,137; f ₃ = 3987.129.

Olingan ma'lumotlarga asoslanib, biz grafik bog'liqliklarni quramiz (3.1-rasm) yoki [2008-00-992.10.00]:

Guruch. 3.1

Grafikdan quyidagicha:

1. 
   biz namlikka chastotaning chiziqli bo'lmagan bog'liqligiga egamiz;
   
2. 
   eng katta tiklik namlikning yuqori qiymatlarida sodir bo'ladi, ya'ni. yuqori namlik qiymatlari oralig'ida (80 dan 100% gacha), o'lchash samaradorligi oshadi.
   

4. TEXNOLOGIK BO'lim

4.1 Tahlil

Qurilmaning berilgan elektr sxemasi uchun gibrid integral sxema ko'rinishidagi alohida funktsional blokning topologiyasi va dizaynini ishlab chiqish kerak. Elektr sxemasi rezistorlar, kondansatörler va paket chiplarini o'z ichiga oladi. Rezistorlar va kondensatorlar plyonkali elementlar shaklida ishlab chiqariladi va faol elementlar - mikrosxemalar - komponentlar. Rezistorlar va kondensatorlarni joylashtirish uchun ularning geometrik o'lchamlarini bilish kerak, buning uchun elementlarning konstruktiv hisob-kitobi amalga oshiriladi. Komponentlarning geometrik o'lchamlari mos yozuvlar adabiyotidan tanlanadi. Yupqa qatlamli elementlar uchun materiallarni tanlash muhim rol o'ynaydi. GISning xizmat qilish muddati bunga, elementlarning sifatiga bog'liq. Materiallarni tanlash GISning ishlash shartlariga asoslanishi kerak. Hisoblangan elementlar uchun kerakli o'lchamdagi substrat tanlanadi va elementlar va komponentlar joylashtiriladi. Joylashtirishda o'tkazgichlarning uzunligi imkon qadar qisqa bo'lishi kerakligini hisobga olish kerak. Bundan tashqari, kesishmalar soni minimal bo'lishi kerak. Elementlarni qo'llashning tanlangan usuli uchun oqim sxemasi tuziladi.

4.2 Materiallarni tanlashning asoslari

Substrat materialini tanlash

GIS substratlari faol va passiv elementlarni joylashtirish uchun dielektrik va mexanik asos bo'lib xizmat qiladi. Substrat GISning alohida elementlarini ajratib turadi va strukturaning issiqlikni olib tashlaydigan elementi hisoblanadi. Mikrosxemalarning belgilangan elektr parametrlarini ta'minlash uchun substrat materialida quyidagilar bo'lishi kerak:
yoqilg'i elementlaridan (rezistorlar, tranzistorlar, diodlar) korpusga samarali issiqlik o'tkazish uchun yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi koeffitsienti;
kichik dielektrik yo'qotish tangensi;
ishlab chiqarish jarayonida ham, ish paytida ham substratning qo'llaniladigan elementlar bilan yaxlitligini ta'minlaydigan yuqori mexanik kuch;
plyonka elementlarining parametrlarining vaqtinchalik beqarorligini kamaytirish uchun yotqizilgan materiallarga yuqori kimyoviy inertlik;
elementlarning hosil bo'lish jarayonlarida yuqori haroratga qarshilik;
kimyoviy yotqizish paytida plyonkalarni qo'llashdan oldin substrat yuzasini tayyorlash jarayonida kimyoviy reagentlarga qarshilik;
yaxshi mexanik ishlov berish qobiliyati (parlatma, kesish).
Yuqorida sanab o'tilgan talablarga qo'shimcha ravishda, substrat materiali yuqori hajmli va sirt qarshiligiga, shu jumladan namlik va elektrolitlar mavjudligiga ega bo'lishi kerak.
Birorta ham material sanab o'tilgan talablarni to'liq qondirmaydi va ba'zi talablar bir-biriga zid keladi. Shuning uchun, substrat materialini tanlash murosaga asoslangan yechimga asoslanadi.
Gibrid integral mikrosxemalar uchun intensiv issiqlikni olib tashlashni ta'minlash kerak bo'lganda, qoida tariqasida, polikor keramik material ishlatiladi. Ushbu material yuqori mexanik kuchga, yuqori issiqlikka chidamliligiga, yuqori chastotalarda dielektrik yo'qotish tangensining past qiymatlariga ega.
Keramikaning kamchiliklari muhim sirt pürüzlülüğüdür , bu nozik plyonkali elementlarning takrorlanadigan reytinglarini olishni qiyinlashtiradi. Shisha-keramika va gidroksidi bo'lmagan borosilikat oynalar GIS uchun ishlatiladi, ular katta mexanik ta'sirlarni boshdan kechirmaydilar, chunki bu eng arzon materiallar. Bundan tashqari, ular ro'yxatga olish parametrlarining barqarorligini aniqlashi mumkin bo'lgan chiziqli kengayishning eng past koeffitsientiga ega. Shisha-keramika va borosilikat oynalarning muhim kamchiliklaridan biri ularning past issiqlik o'tkazuvchanligidir, shuning uchun ular kam quvvatli mikrosxemalarda qo'llaniladi. Jadvalda. 4.1 da substratlarning asosiy parametrlari ko'rsatilgan [4,6,5].

4.1-jadval GIS taglik materiallarining elektrofizik parametrlari

	Sital ST-32-1	Sital ST-38-1	Polikor	22XC (96% Al 2 O 3 )
Sirtni tugatish klassi	o'n to'rt	o'n to'rt	12-14	12
Chiziqli kengayishning harorat koeffitsienti TCLE * 10 ^-7T \u003d 20 ... 300 ^0S da	30...34	83	75...85	60
f=10 ^6Hz da dielektrik doimiy	6...7	7.3...8	o'n	10.3
^6va T = 20 ^0S da dielektrik yo'qotish burchagi tangensi	16*10 ^-4	15*10 ^-4	1* ^10-4	6*10 ^-4
Nisbiy xarajat	bitta	bitta	yigirma	yigirma

Rezistor materialini tanlash

Yupqa plyonkali rezistorlarning parametrlari ishlatiladigan qarshilik materiallarining xususiyatlari, rezistorli plyonkaning qalinligi va uni shakllantirish shartlari bilan belgilanadi. Kino qalinligi qanchalik nozik bo'lsa, o'ziga xos sirt qarshiligi shunchalik yuqori bo'ladi _s , lekin ayni paytda qarshilikning harorat koeffitsienti (TKR) ortadi va plyonkalarning vaqtinchalik va termal barqarorligi yomonlashadi. Ya'ni, rezistorlar uchun material tanlashda nafaqat o'ziga xos sirt qarshiligining kattaligini, balki plyonkaning TKR ni, ruxsat etilgan tarqalish quvvatini va plyonkaning qarshilik xususiyatlarining barqarorligini ham hisobga olish kerak. vaqt o'tishi bilan [4].
Ushbu maqsadlar uchun xrom, nikrom, vanadiy, tantal eng mos keladi.
Xrom rezistiv plyonka uchun deyarli barcha talablarni qondiradi. U juda chidamli, barqaror va zich oksidli plyonka hosil qiladi, yuqori qarshilikka ega, texnologik jihatdan ancha rivojlangan, bundan tashqari, ba'zi texnologik operatsiyalarda xrom bir vaqtning o'zida yopishtiruvchi pastki qatlam sifatida ishlatilishi mumkin. Rezistiv materiallarning asosiy parametrlari Jadvalda keltirilgan. 4.2 [4,6,5].

4.2-jadval Rezistiv materiallarning elektrofizik parametrlari

	Nikrom X20N80	Chromium	kermet K-50S	Tantal HDTV	Qotishma MLT-3	Qotishma RS-3001
Maxsus sirt qarshiligi s , Om.	300	500	3000......10000	20...100	500	1000......2000
Ruxsat etilgan o'ziga xos quvvat sarfi P 0 , Vt / sm ^2	2	bitta	2	3	2	2
TKR qarshilikning harorat koeffitsienti T = -60...125 ^0S	1* ^10-4	1* ^10-4	-5*10 ^-4...3*10 ^-4	-2*10 ^-4	2*10 ^-4	-0,2*10 ^-4
1000 soatlik ishlagandan keyin rezistor qiymatining o'zgarishi, %	0.4	2	0.3	-	0.4	0,5
Tavsiya etilgan taglik materiali	Mis	Mis	Oltin	alyuminiy ny	Mis	Oltin

Supero'tkazuvchilar va prokladkalar materialini tanlash

Supero'tkazuvchilar va yostiqlarni ishlab chiqarish uchun bir-biridan elektr o'tkazuvchanligining kattaligi va substratga yopishish kuchi bilan farq qiluvchi turli xil metallardan foydalanish mumkin. Supero'tkazuvchilar va yostiqlarning materiali past qarshilikka , substratga yaxshi yopishishga va yuqori korroziyaga chidamliligiga ega bo'lishi kerak. Bundan tashqari, material mikrosxemaning funktsional komponentlarini minimal yo'qotishlar bilan ta'minlashi, signallarni minimal buzilishlar bilan uzatishi va mikrosxema elementlari bilan ishonchli, ko'pincha to'g'rilanmaydigan va past shovqinli aloqani ta'minlashi kerak.
Mis eng ko'p ishlatiladigan materiallardan biridir. U yuqori elektr o'tkazuvchanligi bilan ajralib turadi, boshqa materiallar bilan yaxshi ketadi, lekin ayni paytda mis oksidlanishga moyil bo'ladi, shuning uchun u yopishtiruvchi pastki qatlam (xrom, nikrom) bilan ishlatiladi. Supero'tkazuvchilarning o'ziga xos sirt qarshiligi 0,02 ... 0,04 Ohm [4,5].
Kondensator materialini tanlash
Kondensator plitalari yuqori o'tkazuvchanlikka, korroziyaga chidamliligiga, substratning materialiga va kondansatkichning dielektrikiga texnologik muvofiqligiga ega bo'lishi kerak: chiziqli kengayishning harorat koeffitsientlari (TCLE), substrat va dielektrikning TCLE ga yaqin, substrat va dielektrikga yaxshi yopishishi. , yuqori mexanik kuch. Yuqori qoplamani cho'ktirish paytida dielektrikning termal yo'q qilinishini bartaraf qilish uchun bug'lanish harorati past bo'lgan materialdan foydalanish kerak. Kondensatorning pastki plitasi nozik taneli tuzilishga ega bo'lishi kerak. Kristallarning shakllanishiga yo'l qo'yilmaydi, ularning chiqishi dielektrikning qalinligini va shunga mos ravishda dielektrik kuchini kamaytiradi.
Alyuminiy plitalar materiallariga bo'lgan talablarning ko'pini qondiradi. Dielektrikning intergranular hududlariga tushgan atomlar va alyuminiyning eng kichik zarralari intensiv oksidlanadi, bu esa plitalar orasidagi o'tkazuvchan zanjir tuzilmalarini yo'q qilishga yordam beradi. Bundan tashqari, qisqa tutashuvlar sohasidagi alyuminiy plitalarning qismlari qisqa tutashuv oqimining oqimi paytida alyuminiyning termal bug'lanishi tufayli qisqa tutashuv ko'priklaridan o'z-o'zidan izolyatsiya qilinadi.
Kondensatorning dielektrik materiali asosan uning xususiyatlarini aniqlaydi. Kondensatorlarning dielektriga quyidagi talablar qo'yiladi: yuqori dielektrik o'tkazuvchanligi, dielektrik o'tkazuvchanligining past haroratli koeffitsienti, yuqori dielektrik quvvati, past dielektrik yo'qotishlari, yuqori izolyatsiyaga chidamliligi, yaxshi yopishishi, boshqa mikrosxema elementlarini ishlab chiqarish uchun texnologik jarayonlarga muvofiqligi.
kremniy oksidi SiO, germaniy monoksidi GeO, alyuminiy oksidlari Al ₂ O ₃ , tantal Ta ₂ O ₅ , titan TiO ₂ , nodir tuproq metallari oksidlari ishlatiladi. Yupqa plyonkali kondansatkichlarning dielektrik materiallarining asosiy parametrlari Jadvalda keltirilgan. 4.3 [4,6,5].
Kondensatorlarni ishlab chiqarishda dielektrik sifatida silikon monoksit ishlatiladi. Silikon monoksit plyonkalari termal bug'lanish orqali ishlab chiqariladi.

4.3-jadval Kondensatorlarning dielektrik materiallarining asosiy parametrlari

	Silikon monoksit	germaniy monoksidi	Tantal pentoksidi	Borosilikat shisha
Maxsus sig'im C 0 , pF / sm ^2	5000...10000	5000...15000	60 000... ...100000	2500...15000
Elektr quvvati E pr , V / sm	2...3*10 ^6	1,0*10 ^6	2,0*10 ^6	3...4*10 ^6
f = 1 MGts da dielektrik doimiy	5...6	11...12	23	to'rtta
f = 1 MGts da dielektrik yo'qotish tangensi tg	0,01...0,02	0,005... ...0,007	0,02	0,001... ...0,0015
TKS quvvatining harorat koeffitsienti T= -60...125 ^0S, deg ^-1	2*10 ^-4	3* ^10-4	4*10 ^-4	0,35*10 ^-4
1000 soat davomida ishlagandan keyin quvvat o'zgarishi, %	1.5	2	-	-

4.3 Termik vakuumli yotqizish orqali yupqa plyonkalarni hosil qilish

Substrat yuzasida yupqa plyonkali tuzilmalarni shakllantirish usullariga umumiy talablar

Ushbu talablarni aniqlash uchun, avvalo, plyonkani substratga qo'llash usullarining ta'sirini GIS elementlari parametrlarining kerakli aniqligini olish nuqtai nazaridan ko'rib chiqaylik. Masalan, rezistor xatosi komponentlar yig'indisi bilan ifodalanishi mumkin [6]:

G _R = G _+ G _l+ G _in + G _d, (4.1)

bu erda G _R - rezistorning nisbiy xatosi;

G_ – plyonka materialining qarshiligidan kelib chiqqan xato;
G _d , G _in , G _l - navbati bilan rezistorning uzunligi, kengligi, plyonka qalinligi tufayli xatolar.
Xatoning tarkibiy qismlari taxminan bir xil va G _R = 10% qiymatini hisobga olsak, biz 2,5% komponentlarning qiymatlarini olamiz. 100A plyonka qalinligi uchun uning mutlaq xatosining qiymati 2,5A ni tashkil qiladi, bu bir nechta atom qatlamlarining qalinligi bilan mutanosibdir. Shuning uchun bunday qatlamlarni olish uchun plyonkani cho'ktirish usuli boshlang'ich materialning atom (molekulyar) darajasiga tarqalishini ta'minlashi kerak.
Yupqa plyonkalarni cho'ktirish usullariga qo'yiladigan ikkinchi talab - ular yotqizilgan muhitning maxsus tozaligi talabi. Ob'ektiv zarur bo'lib, u qo'shimcha ravishda materialning tarqalish darajasi bilan belgilanadi, agar cho'kish jarayoni sodir bo'ladigan atrof-muhitni ifloslantiradigan materiallar bilan kimyoviy birikmalarga boshlang'ich materialning atomlarini kiritish imkoniyati sezilarli darajada osonlashadi . .
Uchinchi talab - bu usulning universalligi talabi, bu turli xil materiallardan plyonkalarni yotqizish imkonini beradi.
Yupqa plyonkalarni shakllantirishning quyidagi usullari sanab o'tilgan usullarni qondiradi:
– plyonkalarni termal vakuumda yotqizish usuli;
– materiallarni katodli purkash usuli va uning modifikatsiyalari;
– suyuq fazadan cho‘ktirish usuli;
– gaz fazasidan yotqizish usuli.
Termal vakuumli purkash usuli
Ushbu usul turli maqsadlar uchun kino konstruktsiyalarini olishning eng ko'p qirrali usullaridan biridir. Ushbu usulning keng qo'llanilishi ko'pgina texnologik operatsiyalarni boshqariladigan va "sof" sharoitlarda bajarish imkoniyatiga asoslanadi, bu geometrik optikaning bir qator taniqli munosabatlaridan, gazlarning kinetik nazariyasidan, statistik fizikadan foydalanishga imkon beradi. , termodinamika va qattiq jismlar fizikasi ishlab chiqarilgan yupqa plyonkali tuzilmalarning o'sishi va strukturaviy o'zgarishlarining ta'sirini tushuntirish uchun.
Termal vakuumni cho'ktirish usulining mohiyati past bosim sharoitida yotqizilgan materialning bug'lanishi va uning taglik yuzasida keyingi kondensatsiyasidir. Ushbu usulni amalga oshiradigan uskunaning ishlash printsipi rasmda ko'rsatilgan. 4.1.
1-taglik va 2-qopqoq ish kamerasini hosil qiladi, undan havo doimiy ravishda pompalanadi. Bug'langan material isitish orqali haroratga keltiriladi, bunda u intensiv bug'lana boshlaydi. Bug 'oqimi ma'lum bug'lanish sxemasiga ega bo'lib, substrat 6 ga etib boradi va uning ustida kondensatsiyalanadi. Kondensatsiya shartlarini isitish moslamasi 7 yordamida substratning haroratini o'zgartirish orqali o'zgartirish mumkin . Damper 5 bug 'oqimi yo'lini ochish yoki yopish uchun xizmat qiladi.

1 - tayanch; 2 - qopqoq; 3 - bug'langan material;

4 - evaporatator; 5 - damper; 6 - substrat;
7 - substratli isitgich.
Guruch. 4.1 Vakuum qurilmasining sxemasi

Püskürtmening texnologik rejimlarini aniqlash

Texnologiyaning vazifalaridan biri - qo'llaniladigan fizik-kimyoviy jarayon optimal davom etadigan sharoitlar va ushbu shartlarning bajarilishini ta'minlaydigan uskunaning texnologik rejimlari parametrlari o'rtasidagi bog'liqlikni o'rnatishdir.
Amaldagi film ikkita asosiy talabga javob berishi kerak:
– plyonkaning funksional maqsadi bilan belgilanadigan parametrning berilgan qiymati ( , C _o va boshqalar);
- ma'lum bir aniqlik bilan ushbu parametrlarni substratning butun maydonida saqlash.
Har qanday bug'lanish manbasi uning o'lchami va dizayni bilan belgilanadigan ma'lum bir radiatsiyaviy naqshga (bug'lanish) ega. Bu shuni anglatadiki, turli yo'nalishlarda bug 'oqimining zichligi har xil va shuning uchun substratda yotqizilgan plyonkaning qalinligi boshqacha. Bu farq, shuningdek, substrat va evaporatator orasidagi masofaga bog'liq.
Shu nuqtai nazardan, substrat maydonidan kam bo'lmagan va unga yaqin joylashgan evaporatatorga ega bo'lish eng maqsadga muvofiq bo'ladi. Bu nafaqat yuqori plyonka qalinligi bir xilligini ta'minlabgina qolmay, balki bug'langan materialning sarfini ham kamaytiradi. Biroq, bunday yechim ikki asosiy sababga ko'ra amalda qo'llanilishi juda qiyin bo'lib chiqadi. Birinchisi, evaporatatorni isitish uchun nisbatan yuqori energiya xarajatlari bilan bog'liq. Ikkinchisi bug 'oqimi zichligining keskin oshishidan iborat bo'lib, bu vaqtni nazorat qilish qiyin bo'lgan cho'kish jarayoniga olib keladi (qisqa cho'kish vaqti, shuning uchun plyonka parametrlarida katta xato).
Shu munosabat bilan, yupqa plyonkalarni termal vakuumda cho'ktirishda, substratning maydonidan ancha kichikroq bo'lgan bug'lashtirgichlar qo'llaniladi, bu bizga ularni taxminan nuqta sifatida ko'rib chiqishga imkon beradi va bug'lanish diagrammasi kosinus qonuniga bo'ysunadi [6] ].
Bu holda kino parametrlarini ko'paytirishning kerakli aniqligini ta'minlash uchun evaporatator va substrat orasidagi masofa kamida ma'lum bir qiymatga ega bo'lishi kerak. Boshqacha qilib aytganda, mahsulot parametrlariga bo'lgan talab uskunaning dizayn talablariga aylantiriladi.
Qabul qilinadigan plyonka o'sish sur'atlarini olish, shuningdek, bug'langan materialni iqtisodiy iste'mol qilish uchun molekulalarning (atomlarning) asosan substrat tomon harakatlanishi uchun sharoit yaratish kerak.
Bu bug 'zarralari ish kamerasidagi qoldiq gaz molekulalari bilan to'qnashuvi ehtimolini kamaytirish, shuningdek, bug'lanish yuzasini hosil qilish orqali yaratilishi mumkin.
Ish kamerasidagi qoldiq gaz konsentratsiyasi (fizik parametr) va undagi qoldiq bosim (jarayon rejimi parametri) o'rtasida bog'liqlik o'rnatiladi . Biroq, vakuum darajasini qoldiq gaz molekulalarining kontsentratsiyasi bilan emas, balki bug'lashtirgich-substrat bo'shlig'idagi bug 'zarrasining o'rtacha yo'l uzunligi bilan bog'lash qulayroqdir. Bunday holda, o'rtacha erkin yo'l evaporatatordan substratgacha bo'lgan masofadan kattaroq bo'lishi kerakligi aniq. Xona haroratida havo uchun L o'rtacha yo'l taxminan teng:


(4.2)

Bu erda p - ish kamerasidagi qoldiq gazning bosimi, Pa.

Bu ifodadan shuni aniqlash mumkinki

p \u003d 10 ^-2 Pa L \u003d 665 mm.

Yoki qachon

L = 100 mm, p = 6,65 * 10 ^-2 Pa [6].

Yuqoridagilardan bog'liqlik o'rnatiladi: qalinligi xatosidan evaporatator va substrat orasidagi masofaga , ish kamerasidagi minimal bosimgacha.
Biroq, faqat o'rtacha yo'l uzunligini ta'minlash asosida topilgan bosim juda kamdan-kam hollarda qoniqarli. Yuqorida ta'kidlab o'tilganidek, bug'langan materialning zarralarini qoldiq gaz zarralari bilan kimyoviy reaktsiyaga kirish ehtimoli ancha yuqori. Shuning uchun, substratga yotqizilgan materialning xususiyatlarini saqlab qolish uchun qoldiq gaz zarralari kontsentratsiyasi bug'langan materialning zarralari kontsentratsiyasidan bir necha marta pastroq bo'lishi kerak. Shuning uchun, amaliyot va hisob-kitoblar bilan belgilangan ish kamerasidagi bosim 10 ^-3 Pa dan yuqori bo'lmasligi kerak .
Filmni yotqizishning texnologik rejimini belgilaydigan boshqa parametrlar substrat harorati va evaporatator haroratidir. Substrat harorati qanchalik baland bo'lsa, yotqizilgan materialning atomlarining (molekulalarining) qayta bug'lanish ehtimoli shunchalik yuqori bo'ladi va kamroq kristallanish markazlari hosil bo'ladi. Filmning tuzilishi "qo'pol kristalli" bo'ladi. Past haroratlarda, aksincha, yotqizilgan plyonka "nozik kristalli" tuzilishga ega.
Yuqori bug 'oqimi zichligiga mos keladigan yuqori evaporatator haroratida va natijada, qisqa plyonka cho'kma vaqti, kristallanish markazlarining paydo bo'lish ehtimoli yuqori bo'ladi. Natijada, nozik taneli kino tuzilishi hosil bo'ladi. Biroq, yuqori bug'lanish tezligida jarayonni nazorat qilish qiyin bo'ladi. Past bug'lanish moslamasi haroratida bug 'oqimi zichligi pastroq, plyonkaning cho'kish tezligi past, kimyoviy birikmalar hosil bo'lish ehtimoli katta va struktura qo'pol taneli. Filmning tuzilishi yotqizilgan materialning funktsional xususiyatlariga bevosita ta'sir qiladi.
Supero'tkazuvchilar materiallar (mis, kumush) odatda sovuq substratga yotqiziladi, bu esa yuqori o'tkazuvchanlikni, shuningdek, sirt oksidlanishini kamroq ta'minlaydi.
Rezistiv materiallar va pastki qatlam materiallari "issiq substrat" (200 ... 300 ⁰ S) ustiga püskürtülür. Ushbu rejim plyonkaning substratga eng yaxshi yopishishini ta'minlaydi. Substrat haroratini o'zgartirish orqali ba'zi rezistiv mikrokompozitsiyalar uchun salbiy TCR qiymatini olish mumkin, bu ba'zi hollarda zarur.
Substrat harorati va bug'lanish moslamasining harorati cho'kma plyonkalarni o'rganish natijalari asosida eksperimental tarzda aniqlanadi. Bu elektrofizik parametrlarni ham, yopishishning kattaligini va jarayonlarning nazorat qilinishini hisobga oladi.
Evaporatorlar
Evaporatator materiallariga qo'yiladigan talablar quyidagilar:
- evaporatator materialining bug 'bosimi ahamiyatsiz bo'lishi kerak;
- bug'langan material va evaporatator materiali o'rtasida kimyoviy o'zaro ta'sir bo'lmasligi kerak;
- bug'langan material va evaporatatorning materiali bug'lanish harorati past bo'lgan qotishmalar hosil qilmasligi kerak;

• 
  bug'lantiriladigan material evaporatatorning sirtini yaxshi namlashi kerak.
  

4.4-jadval Evaporatator materiallari

bug'langan material	Material bug'latgich
Al	V
Cu	Mo, Ta
Ag	Mo, Ta
Cr	V, Ta
Mikrokompozitsiyalar va RS qotishmalari	V, Ta

Jadvalda. 4.4, asosan, bilvosita rezistorli isitishga ega evaporatatorlar uchun ishlatiladigan ba'zi materiallarni ko'rsatadi [6].
Qarshilik bilan isitiladigan bug'lanish moslamalari bilan bir qatorda, indüksiyon evaporatatorlari va elektron isitiladigan bug'lanish moslamalari ham ishlatilishi mumkin.

4.4 Yupqa qatlamli konstruktsiyalarni shakllantirish usullari