Основной состав исходной шихты

Исходное вещество	ВаTiO3	CаTiO3	PbTiO3	ВСС	YCl3	TiO2	SiO2
мас. % в шихте	85, 01	4, 45	3, 46	6, 38	0, 23	0, 10	0, 37

 

ных компонентов и принятого содержания вводимых добавок (для рассматриваемого состава эти массовые соотношения, пересчитанные из мольных % по пункту 1, приведены в табл. 2).

4) Расчет вспомогательных компонентов. В данном примере в шихту, кроме основных компонентов (табл. 2), добавляется углекислый аммоний в количестве 7, 5 мас.% и перед прессованием - 10%-ый водный раствор поливинилового спирта (ПВС) в количестве 7 мас.%.

5) Определение количества исходных компонентов, входящих в состав обоснованной единичной загрузки печи (в данном случае такой расчетной единичной загрузкой принята одна лодочка с 672-мя цилиндрическими заготовками позисторов).

6) Определение и проверка приходных статей материального баланса. Все вышеупомянутые исходные компоненты следует учитывать при составлении приходной части материального баланса процесса спекания. Однако, на этом этапе необходимо внимательно проанализировать физико-химические превращения, происходящие с исходными компонентами на предшествующих технологических операциях. Так, для данного примера следует учесть, что:

- ионы Y³⁺ в заготовках содержатся в составе гидрокарбоната в соответствии с реакцией (1), которая происходит при составлении шихты

YCl3 + 3NH4HCO3 = Y(HCO3)3 + 3NH4Cl;

(1)

- NH₄HCO₃ в значительной части разлагается на стадии сушки исходной шихты с выделением NH₃, CO₂, H₂O (в примере учтено остаточное содержание NH₄HCO₃ в количестве 1 % от исходно введенного количества);

- остаточная влажность шихты после подготовки заготовок к спеканию составляет около 3 мас.%.

7) Расчет и проверка расходных статей материального баланса. Расчет производят по уравнениям протекающих реакций образования целевого твердого раствора на основе титанатов (уравнение 2), разложения ряда исходных и промежуточных компонентов (уравнения 3, 4).

0, 892 BaTiO3 + 0, 08 CaTiO3 + 0, 028 PbТiO3 + 0, 015 Y2O3 + +0, 03 TiO2 == Ba0, 892 Ca0, 08Pb0, 028Y0, 03TiO3 + 0, 5 O2	(2)
2Y(HCO3)3 = Y2O3 + 3 H2O + 6 CO2	(3)
2CH2=CH-OH + 5O2 = 4 CO2 + 4 H2O	(4)

Уравнение (4) приведено для мономера ПВС.

8) Составление и проверка материального баланса процесса. Все расчетные данные приводятся в сводной таблице (табл. 3), которая обязательно содержит итоговую строку, отражающую соблюдение закона сохранения массы для данной комбинации компонентов и физико-химических процессов в аппарате.

Различие в балансе по приходным и расходным статьям не должно превышать 0, 5 %.

 

Пример 2 . Поэтапная схема расчета продолжительности цикла и материального баланса камеры магнетронного напыления металлического покрытия в производстве биполярных транзисторов.

1) Выбор химического состава напыляемой металлической пленки (например, для первого уровня двухуровневой металлизации можно использовать пленку толщиной 0, 55 мкм на основе Al, содержащую кроме основного компонента 1 % Si, 0, 15 % Ti и 0, 1 % Cu).

2) Расчет продолжительности единичного цикла обработки. В данном примере рассмотрен расчет для установки непрерывного действия «Магна 2М». В этом случае единичным циклом является обработка одной кассеты с 25 пластинами, которая загружается во входной шлюз. Время единичного цикла напыления складывается из следующих составляющих:

Таблица 3

Сводная таблица материального баланса процесса спекания заготовок
позисторов (для одной лодочки с 672 заготовками)

Приход	Расход
Компонент	Масса, г	%	Компонент	Масса, г	%
BaTiO3	1661, 12	80, 8	Ba0, 892Ca0, 08Pb0, 028Y0, 03TiO3	1819, 91	88, 6
CaTiO3	86, 95	4, 2	SiO2	7, 23	0, 3
PbTiO3	67, 61	3, 3	ВаСuO2-CuO	124, 67	6, 1
TiO2	1, 95	0, 1	CO2* в т.ч. из Y(HCO3)3 из NH4HCO3 из ПВС	31, 26 2, 89 0, 97 27, 40	1, 5
SiO2	7, 23	0, 3
ВаСuO2-CuO	124, 67	6, 1
Y(HCO3)3	5, 96	0, 3
NH4HCO3	1, 74	0, 1
ПВС	13, 70	0, 7	пары H2O в т.ч. из Y(HCO3)3 изNH4HCO3 из ПВС ост. влажность	71, 38 0, 59 0, 40 11, 21 59, 18	3, 5
H2O (ост. влажность)	59, 18	2, 9
O2*	24, 91	1, 2
NH3*	0, 37
O2*	0, 20
Итого:	2055, 02		Итого:	2055, 02

^*для газообразных реагентов при значительном присутствии приводят объемные количества при нормальных условиях.

 

τ ц = τ з + τ д.в + τ п.к + 24R + τ н.в + τ в

(5)

где τ _з и τ _в – время загрузки и выгрузки кассеты с пластинами во входной и выходной шлюзы соответственно, τ _з = τ _в ~ 1 мин;

τ _д.в – время, необходимое для достижения вакуума в рабочей камере, τ _д.в ~ 1 мин;

τ _н.в – время напуска воздуха в камеру, τ _н.в ~ 1 мин;

τ _п.к – время, за которое пластина проходит весь конвейер (для данного примера длина конвейера l = 1, 5 м). Это время определяется исходя из длины конвейера, скорости движения транспортера (обычно составляет величину порядка v_тр = 0, 1 – 0, 2 м/мин), а также с учетом времени подачи и съема пластин с конвейера (обычно 0, 01 – 0, 005 мин ). Следует учитывать, что скорость движения транспортера зависит от скорости осаждения пленки v_ос, обеспечиваемой магнетронами камеры напыления, от толщины напыляемой пленки x_пл и от длины участка транспортера в пределах камеры напыления l_нап

(6)

R – ритм выдачи пластин с конвейера, с/шт. R определяется временем, за которое конвейер преодолевает расстояние, равное диаметру пластины d_пл и зазору между пластинами Dd.

(7)

3) Расчет приходных статей материального баланса напыления пленки. В данном примере представлен расчет без учета дополнительных компонентов металлизационной пленки (то есть в приближении чисто алюминиевой мишени и пленки). При учете всех компонентов следует вносить возможные поправки на отличие коэффициентов распыления различных материалов. Приходными статьями являются массы металлической мишени m_м (или нескольких мишеней в камере напыления) и кремниевых пластин m_плас известных размеров. Количество пластин определяется исходя из длины камеры напыления l_нап и величины d_пл+Dd.

4) Расчет расходных статей. Здесь приводят расчеты:

- массы пленки m_мет, осажденной на пластины единичной загрузки;

- массы мишени m_рас, распыленной за время осаждения пленки. При этом следует учитывать, что, во-первых, скорость распыления мишени v_рас примерно в 1, 5 раза больше, чем скорость осаждения пленки v_ос. Во-вторых, распыление происходит не со всей поверхности мишени, а с определенной ее части, которая называется зоной эрозии (рис.2). В-третьих, следует оценить, какая доля распыленного металла осаждается на транспортере m_тр и на стенках камеры m_ст;

- массы мишени после напыления определенного числа пленок (в данном случае 4-х пленок на пластины, одновременно находящиеся в камере напыления). Желательно проводить расчет для полной загрузки единичного цикла, то есть в данном случае для 25 пластин.

Результаты расчетов представляют таблицей материального баланса с указанием объема расчетной загрузки (табл.4).

 

Таблица 4

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Австро-венгерское соглашение 1867 г. Основной государственный закон о делах общих и о способах их трактования (21 декабря 1867 г.)
2. Выбор исходной заготовки и метода ее изготовления
3. Действие — основной материал актерского искусства
4. Имеется ли состав этого преступления в действиях Лебединца и других работников администрации?5.3. Список нормативных правовых актов, основной литературы и судебной практики
5. Использование бомб и понимание основной модели творения
6. Использование бомб и понимание основной модели творения
7. Их энергетические ресурсы, включая эмоциональные, направляются по главному руслу – достижения успеха и очень мало расходуются на прочие обстоятельства. Дело – основной источник вдохновения.
8. Конституция РФ - основной закон общества и государства
9. Корпоративный нормативный акт как основной источник корпоративного права
10. Монтаж - основной творческий метод режиссера театрализованных представлений и праздников
11. Н. Гартман. Основной онтологический вопрос
12. Наблюдение как основной метод педагогической диагностики