СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2015

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 29 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2015 Нет Да Моделирование процесса получения монокристаллов сапфира Систематизация результатов моделирования Построение моделей влияния параметров роста на качество кристалла Уточнение моделей влияния параметров роста на качество кристалла Определение целевой функции Построение оптимизационной модели Решение оптимизационной задачи Модели адекватны? Задание теплофизических условий процесса получения монокристаллов сапфира Подготовка исходных данных для расчета Входные данные Подготовка предъявляемых требований по качеству Выбор в БД исходных данных Изменение наиболее значимых исходных данных Оптимальные параметры Оптимальные параметры технологии получения монокристаллов сапфира Выбор условий и решение полученной оптимизационной модели Разработка оптимизационной модели процесса получения монокристаллов сапфира Получение зависимости уровня дефектов от наиболее значимых технологических параметров Оптимизация технологического процесса Моделирование процессов получения монокристаллов сапфира Ввод исходных данных Систематизация промежуточных результатов расчета (таблица зависимости уровня дефектов и др. при разных заданных режимах) Экспертная оценка значимости технологических параметров на качество монокристаллов сапфира ни дефектов и так далее) от исходных данных (скорость роста, мощность нагревателя и так далее); ● использование специализированной базы данных процессов роста и обра- ботки кристаллов сапфира, позво- ляющей более адекватно учитывать особенности технологии; ● комплексное рассмотрение этапов резки, шлифования и полирования кристаллов сапфира; ● получение различных плёнок и по- крытий на сапфировой подложке с использованием лазерного обору- дования. В результате была разработана мето- дика проектирования математическо- го и информационного обеспечения получения монокристаллов сапфира и алгоритм её реализации (см. рис. 7), которуюможно разделить на три основ- ные части: подготовка исходных дан- ных для расчёта, расчёт параметров и дефектов, оптимизация технологиче- ского процесса [10]. После получения данных строятся модели зависимости уровня дефектов от параметров техно- логического процесса получения моно- кристаллов сапфира. Заключительной частью является построение оптими- зационной модели технологического процесса. Для этого определяется целе- вая функция (время, уровень дефек- тов и так далее) и вводятся ограниче- ния (температуры, дефектов, скорости и так далее). Цели и критерии опти- мизации технологического процесса получения изделий из сапфира бази- руются на ключевых показателях, опре- деляющих эффективность и конкурен- тоспособность производства: показате- ли качества монокристаллов сапфира и показатели стоимости технологиче- ского процесса. В современных рыночных отноше- ниях технологический процесс получе- ния изделий из монокристаллов сапфи- ра должен быть направлен на реализа- цию целевой функции вида F(КK, Ц) → opt, где КK – критерии качества получа- емых изделий из монокристаллов сап- фира, Ц – цена получаемого изделия. В общем случае качество и стоимость технологического процесса получения монокристаллов сапфира методом ГНК характеризуются множеством параме- тров G = {p, v, n, q, w, o}, где p – мощ- ность нагревателя, v – скорость роста кристалла, n – степень вакуума, q – каче- ство шихты, w – конструктивное испол- нение (материал контейнера, материал теплового узла), o – пространственная ориентация. Выбор параметров должен предусматривать выполнение следую- щих условий (задача условной оптими- зации): p  p 0 , v  v 0 , n  n 0 , где p 0 , v 0 , n 0 – соответственно, мощность нагревате- ля, скорость роста кристалла и степень вакуума, максимально возможные для технологического процесса получения монокристаллов сапфира. Алгоритм оптимизации параметров технологического процесса, в котором должны быть получены монокристаллы сапфира, приведён на рисунке 8. Показатель качества – многогранное свойство изделия. Суммарная количе- ственная оценка показателей качества производится по формуле: где k n – коэффициенты, учитывающие относительную значимость параме- тров технологического процесса на качество кристаллов, сумма которых равна 1, a n – коэффициенты, учиты- вающие веса параметров технологи- ческого процесса, n – количество учи- тываемых параметров технологическо- го процесса. Далее, используя формулы перево- да значений параметров технологи- ческого процесса, можно определить Рис. 7. Алгоритм проектирования математического и информационного обеспечения получения монокристаллов сапфира Рис. 8. Алгоритм оптимизации параметров технологического процесса получения монокристаллов сапфира © СТА-ПРЕСС