2015微电子工艺学模拟练习(一)
微电子工艺习题总结(DOC)
1. What is a wafer? What is a substrate? What is a die? 什么是硅片，什么是衬底，什么是芯片 答：硅片是指由单晶硅切成的薄片；芯片也称为管芯（单数和复数芯片或集成电路）；硅圆片通常称为衬底。 2. List the three major trends associated with improvement in microchip fabrication technology, and give a short description of each trend. 列出提高微芯片制造技术相关的三个重要趋势，简要描述每个趋势 答:提高芯片性能:器件做得越小，在芯片上放置得越紧密，芯片的速度就会提高。 提高芯片可靠性：芯片可靠性致力于趋于芯片寿命的功能的能力。为提高器件的可靠性，不间断地分析制造工艺。 降低芯片成本：半导体微芯片的价格一直持续下降。 3. What is the chip critical dimension (CD)? Why is this dimension important? 什么是芯片的关键尺寸，这种尺寸为何重要 答：芯片的关键尺寸（CD）是指硅片上的最小特征尺寸； 因为我们将CD作为定义制造复杂性水平的标准，也就是如果你拥有在硅片某种CD的能力，那你就能加工其他所有特征尺寸，由于这些尺寸更大，因此更容易产生。 4. Describe scaling and its importance in chip design. 描述按比例缩小以及在芯片设计中的重要性 答：按比例缩小：芯片上的器件尺寸相应缩小是按比例进行的 重要性：为了优电学性能，多有尺寸必须同时减小或按比例缩小。 5. What is Moore's law and what does it predict? 什么是摩尔定律，它预测了什么 答：摩尔定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数，月每隔18个月便会增加1倍，性能也将提升1倍。 预言在一块芯片上的晶体管数大约每隔一年翻一番。 第二章 6. What is the advantage of gallium arsenide over silicon? 砷化镓相对于硅的优点是什么 答：优点：具有比硅更高的电子迁移率；减小寄生电容和信号损耗的特性；集成电路的速度比硅电路更快；材料的电阻率更大。 7. What is the primary disadvantage of gallium arsenide over silicon? 砷化镓相对于硅的主要缺点是什么 答：主要缺点：缺乏天然氧化物；材料的脆性；成本比硅高10倍；有剧毒性在设备，工艺和废物清除设施中特别控制。
金属工艺学复习资料__考试必备_重要的简答题1
《金属工艺学》复习资料 一、填空： 1.合金的收缩经历了(液态收缩)、(凝固收缩)、(固态收缩)三个阶段。 2.常用的热处理方法有（退火）、（正火）、（淬火）、（回火）。 3.铸件的表面缺陷主要有（粘砂）、（夹砂）、（冷隔）三种。 4.根据石墨的形态，铸铁分为（灰铸铁）、（可锻铸铁）、（球墨铸铁）、（蠕墨铸铁）四种。 5.铸造时，铸件的工艺参数有（机械加工余量）、（起模斜度）、（收缩率）、（型芯头尺寸）。 6.金属压力加工的基本生产方式有（轧制）、（拉拔）、（挤压）、（锻造）、（板料冲压）。 7.焊接电弧由（阴极区）、（弧柱）和（阳极区）三部分组成。 8.焊接热影响区可分为（熔合区）、（过热区）、（正火区）、（部分相变区）。 9.切削运动包括（主运动）和（进给运动）。 10.锻造的方法有（砂型铸造）、（熔模铸造）和（金属型铸造）。 11.车刀的主要角度有（主偏角）、（副偏角）、（前角）、（后角）、（刃倾角）。 12.碳素合金的基本相有（铁素体）、（奥氏体）、（渗碳体）。 14.铸件的凝固方式有（逐层凝固）、（糊状凝固）、（中间凝固）三种。 15.铸件缺陷中的孔眼类缺陷是（气孔）、（缩孔）、（缩松）、（夹渣）、（砂眼）、（铁豆）。 17.冲压生产的基本工序有（分离工序）和（变形工序）两大类。 20.切屑的种类有（带状切屑）、（节状切屑）、（崩碎切屑）。 21.车刀的三面两刃是指（前刀面）、（主后刀面）、（副后刀面）、（主切削刃）、（副切削刃）。 二、名词解释： 1.充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力，成为液态合金的充型能力。2．加工硬化：随着变形程度增大，金属的强度和硬度上升而塑性下降的现象称为加工硬化。
微电子工艺学试卷(A卷)及参考答案
华中科技大学2010—2011学年第二学期 电子科学与技术专业《微电子工艺学》试卷（A 卷） 一、判断下列说法的正误，正确的在后面括号中划“√”，错误的在后面括号中划“×”（本大题共12小题，每小题2分，共24分） 1、用来制造MOS 器件最常用的是（100）面的硅片，这是因为（100）面的表面状态更有利于控制MOS 器件开态和关态所要求的阈值电压。（√） 2、在热氧化过程的初始阶段，二氧化硅的生长速率由氧化剂通过二氧化硅层的扩散速率决定，处于线性氧化阶段。（ × ） 3、在一个化学气相淀积工艺中，如果淀积速率是反应速率控制的，则为了显著增大淀积速率，应该增大反应气体流量。（ × ） 4、LPCVD 紧随PECVD 的发展而发展。由660℃降为450℃，采用增强的等离子体，增加淀积能量，即低压和低温。（×） 5、蒸发最大的缺点是不能产生均匀的台阶覆盖，但是可以比较容易的调整淀积合金的组分。（×） 6、化学机械抛光(CMP)带来的一个显著的质量问题是表面微擦痕。小而难以发现的微擦痕导致淀积的金属中存在隐藏区，可能引起同一层金属之间的断路。（√） 7、曝光波长的缩短可以使光刻分辨率线性提高，但同时会使焦深线性减小。如果增大投影物镜的数值孔径，那么在提高光刻分辨率的同时，投影物镜的焦深也会急剧减小，因此在分辨率和焦深之间必须折衷。（ √ ） 8、外延生长过程中杂质的对流扩散效应，特别是高浓度一侧向异侧端的扩散，不仅使界面附近浓 度分布偏离了理想情况下的突变分布而形成缓变，且只有在离界面稍远处才保持理想状态下的均匀分布，使外延层有效厚度变窄。（ × ） 9、在各向同性刻蚀时，薄膜的厚度应该大致大于或等于所要求分辨率的三分之一。如果图形所要求的分辨率远小于薄膜厚度，则必须采用各向异性刻蚀。（ × ） 10、热扩散中的横向扩散通常是纵向结深的75%~85%。先进的MOS 电路不希望发生横向扩散， 因为它会导致沟道长度的减小，影响器件的集成度和性能。（√） 11、离子注入能够重复控制杂质的浓度和深度，因而在几乎所有应用中都优于扩散。（ ×） 12、侧墙用来环绕多晶硅栅，防止更大剂量的源漏注入过于接近沟道以致可能发生源漏穿通。（√） 二、选择填空。 (本大题共8小题，每小题2分，共16分。在每小题给出的四个选项 中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分) 1、微电子器件对加工环境的空气洁净度有着严格的要求。我国洁净室及洁净区空气中悬浮粒子洁净度标准GB50073-2001中，100级的含义是：每立方米空气中大于等于0.1 m 的悬浮粒子的最大允许个数为（ B ） A 、35； B 、100； C 、102； D 、237。 2、采用二氧化硅薄膜作为栅极氧化层，是利用其具有的（ A 、D ） A 、高电阻率； B 、高化学稳定性； C 、低介电常数； D 、高介电强度。 3、如果淀积的膜在台阶上过度地变薄，就容易导致高的膜应力、电短路或者在器件中产生不希望的（A ）。 A. 诱生电荷 B. 鸟嘴效应 C. 陷阱电荷 D. 可移动电荷 4、浸入式光刻技术可以使193 nm 光刻工艺的最小线宽减小到45 nm 以下。它通过采用折射率高的 一、密封线内不准答题。 二、姓名、学号不许涂改，否则试卷无效。 三、考生在答题前应先将姓名、学号、年级和班级填写在指定的方框内。 四、试卷印刷不清楚。可举手向监考教师询问。 注意
金属工艺学重点知识点
属 工 -艺 学 第 五 版 上 强度：金属材料在里的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。指标：屈服点（b s）、抗拉强度（b b）塑性：金属材料在力的作用下产生不可逆永久变形的能力。指标：伸长率（S）、断面收缩率（ 3 硬度：金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形压痕、划痕的能力。 1布氏硬度：HBS （淬火钢球）。HBW （硬质合金球） 指标：-2洛氏硬度：HR （金刚石圆锥体、淬火钢球或硬质和金球） 3韦氏硬度 习题： 1什么是应力，什么是应变？ 答：试样单位面积上的拉称为应力，试样单位长度上的伸长量称为应变。 5、下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么？
答：b b:抗拉强度，材料抵抗断裂的最大应力。 （7 S :屈服强度，塑性材料抵抗塑性变形的最大应力。 6：条件屈服强度，脆性材料抵抗塑性变形的最大应力 7 -1 ：疲劳强度，材料抵抗疲劳断裂的最大应力。 S：延伸率，衡量材料的塑性指标。 a k :冲击韧性，材料单位面积上吸收的冲击功。 HRC洛氏硬度，HBS压头为淬火钢球的布氏硬度。HBW压头为硬质合金球的布氏硬度。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。冷却速度越快，实际结晶温度越低，过冷度越大。纯金属的结晶包括晶核的形成和晶核的长大。 同一成分的金属，晶粒越细气强度、硬度越高，而且塑性和韧性也越好。 原因：晶粒越细，晶界越多，而晶界是一种原子排列向另一种原子排列的过度，晶界上的排列是犬牙交错的，变形是靠位错的变移或位移来实现的，晶界越多，要跃过的障碍越多。 M提高冷却速度，以增加晶核的数目。 J 2在金属浇注之前，向金属液中加入变质剂进行变质处理，以增加外来晶核，还可以采用热处理或塑性加工方法，使固态金属晶粒细化。 3采用机械、超声波振动，电磁搅拌等 合金：两种或两种以上的金属元素，或金属与非金属元素溶合在一起，构成具有金属特性的新物质。组成元素成为组员。 U、固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格而保持溶剂晶格类型的金属晶体。 铁碳合金组织可分为：2、金属化合物：各组员按一定整数比结合而成、并具有金属性质的均匀物质 （渗 < 碳体） 3、机械混合物：结晶过程所形成的两相混合组织。
《金属工艺学》(下册)习题答案
《金属工艺学》< 下册）习题答案 一、填空题 I?在切削加工过程中，工件上会形成三个表面，它们是已加工表面、 待加工表面、和过渡表面。2 ?切削运动分主运动和览给运动__ 两类。 3 ?切削用量包括切削速度、进给量和—背吃刀量—。 4.刀具静止参考系主要由基面、主切削面、正交平面所构成。 5.是前角的符号，是在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。 6.是刃倾角的符号，是在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。 7.过切削刃上的一个点，并垂直于基面和切削平面的是正交平面。 8.为了减小残留面积，减小表面粗糙度Ra值，可以采用的方法和措施有： 减小主偏角、减小副偏角和减小进给量。 9.常见切屑种类有：带状切屑、节状切屑和崩碎切屑。 10.切屑厚度压缩比是切屑厚度与切削层公称厚度之比值，其数值越大，切削力越大，切削温度越高，表面越粗糙。 II?总切削力可分解为切削力、进给力和背向力三个切削分力。 12.刀具磨损的三个阶段是：初期磨损阶段、正常磨损阶段和急剧磨损阶段。刀具重磨和换刀应安排在正常磨损阶段后期、急剧磨损发生之前。 13?刀具耐用度是指刀具从开始切削至磨损量达到规定的磨钝标准为止的实际切削总 时间。 14 ?产生积屑瘤的条件是：①切削塑性金屑，②中等切速切削，粗加工加工时可利用积屑瘤，精加工加工时尽量避免产生积屑瘤。 15?用圆柱铣刀铣平面时，有两种铣削方式，即—逆铣—和—顺铣—。一般铣削常采用逆铣—。 16?对钢材精车时用高速，其主要目的是避免产生积屑瘤。 17.磨削加工的实质是磨粒对工件进行刻划、滑擦和切削三种作用的综合过程。 18.砂轮的硬度是磨粒受力后从砂轮表面脱落的难易程度，工件材料硬，应选用硬度 较软砂轮，磨削有色金属等软材料时，应选用较硬砂轮。 19?机床上常用的传动副有带传动、齿轮传动、齿轮齿条传动、丝杠螺母（螺杆〉传动和蜗轮蜗杆传动 20.机床传动系统中，常用的机械有级变速机构有：滑移齿轮变速、离合器式齿轮变速 等 21.对于刚度好、长度长、余量多的外圆面，先用横磨法分段进行粗磨，相邻两段间有5-10的搭接，工件上留下0.01?0.03的余量，再用纵磨法精磨，这种加工方法称为综合磨法。
广西大学金属工艺学复习重点教学教材
广西大学金属工艺学 复习重点
铸造 1金属工艺学是一门传授有关制造金属零件工艺方法的综合性技术基础课。是2铸造到今天为止仍然是毛坯生产的主要方法。是 3铸造生产中，最基本的工艺方法是离心铸造。否 4影响合金的流动性因素很多，但以化学成分的影响最为显著。是 5浇注温度过高，容易产生缩孔。是 6为防止热应力，冷铁应放在铸件薄壁处。否 7时效处理是为了消除铸件产生的微小缩松。否 8浇注温度越高，形成的缩孔体积就越大。是 9热应力使铸件薄壁处受压缩。是 10铸造中，手工造型可以做到三箱甚至四箱造型。是 二、单选题 1液态合金的流动性是以（ 1）长度来衡量的． ①. 螺旋形试样②. 塔形试样 ③. 条形试样④. 梯形试样 2响合金的流动性的最显著的因素是（2 ） ①. 浇注温度②. 合金本身的化学成分 ③. 充型压力④. 铸型温度 3机器造型（ 1） ①. 只能用两箱造型②. 只能用三箱造型 ③. 可以用两箱造型，也可以用三箱造型④. 可以多箱造型
4铸件的凝固方式有（ 1） ①. 逐层凝固，糊状凝固，中间凝固②. 逐层凝固，分层凝固，中间凝固③. 糊状凝固，滞留凝固，分层凝固④. 过冷凝固，滞留凝固，过热凝固5缩孔通常是在（4） ①. 铸件的下部②. 铸件的中部 ③. 铸件的表面④. 铸件的上部 6（3 ）不是铸造缺陷 ①. 缩松②. 冷裂 ③. 糊状凝固④. 浇不足 7浇注车床床身时，导轨面应该（1） ①. 放在下面②. 放在上面 ③. 放在侧面④. 可随意放置 8三箱造型比两箱造型更容易（2 ） ①. 产生缩孔和缩松②. 产生错箱和铸件长度尺寸的不精确 ③. 产生浇不足和冷隔④. 产生热应力和变形 9关于铸造，正确的说法是（ 2） ①. 能加工出所有的机械零件②. 能制造出内腔形状复杂的零件 ③. 只能用铁水加工零件④. 砂型铸造可加工出很薄的零件 10关于热应力，正确的说法是（3 ） ①. 铸件浇注温度越高，热应力越大②. 合金的收缩率越小，热应力越大
《金属工艺学》(下册)习题答案
《金属工艺学》（下册）习题答案 一、填空题 1．在切削加工过程中，工件上会形成三个表面，它们是已加工表面、 待加工表面、和过渡表面。 2．切削运动分主运动和__进给运动___两类。 3．切削用量包括切削速度、进给量和___背吃刀量___。 4. 刀具静止参考系主要由基面、主切削面、正交平面所构成。 γ是前角的符号，是在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。 5.0 6.sλ是刃倾角的符号，是在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。 7.过切削刃上的一个点，并垂直于基面和切削平面的是正交平面。 8. 为了减小残留面积，减小表面粗糙度Ra值，可以采用的方法和措施有： 减小主偏角、减小副偏角和减小进给量。 9.常见切屑种类有：带状切屑、节状切屑和崩碎切屑。 10.切屑厚度压缩比是切屑厚度与切削层公称厚度之比值，其数值越大，切削力越大，切削温度越高，表面越粗糙。 11．总切削力可分解为切削力、进给力和背向力三个切削分力。12.刀具磨损的三个阶段是：初期磨损阶段、正常磨损阶段和急剧磨损阶段。 刀具重磨和换刀应安排在正常磨损阶段后期、急剧磨损发生之前。 13．刀具耐用度是指刀具从开始切削至磨损量达到规定的磨钝标准为止的实际切削总时间。 14．产生积屑瘤的条件是：①切削塑性金屑，②中等切速切削，粗加工加工时可利用积屑瘤，精加工加工时尽量避免产生积屑瘤。 15．用圆柱铣刀铣平面时，有两种铣削方式，即逆铣和顺铣。一般铣削常采用逆铣。 16．对钢材精车时用高速，其主要目的是避免产生积屑瘤。 17.磨削加工的实质是磨粒对工件进行刻划、滑擦和切削三种作用的综合过程。 18.砂轮的硬度是磨粒受力后从砂轮表面脱落的难易程度，工件材料硬，应选用硬度较软砂轮，磨削有色金属等软材料时，应选用较硬砂轮。 19．机床上常用的传动副有带传动、齿轮传动、齿轮齿条传动、丝杠螺母(螺杆)传动和蜗轮蜗杆传动 20．机床传动系统中，常用的机械有级变速机构有：滑移齿轮变速、离合器式齿轮变速等
课程设计微电子器件与工艺课程设计报告
课程设计微电子器件与工艺课程设计报告
目录 1.设计任务及目标 (1) 2.课程设计的基本内容 (1) 2.1 pnp双极型晶体管的设计 (1) 2.2 设计的主要内容 (1) 3.晶体管工艺参数设计 (2) 3.1 晶体管的纵向结构参数设计 (2) 3.1.1 集电区杂质浓度的确定 (2) 3.1.2 基区及发射区杂质浓度 (3) 3.1.3 各区少子迁移率及扩散系数的确定 (3) 3.1.4 各区少子扩散长度的计算 (4) 3.1.5 集电区厚度的选择 (4) 3.1.6 基区宽度的计算 (4) 3.1.7 扩散结深 (6) 3.1.8 表面杂质浓度 (7) 3.2晶体管的横向设计 (8) 3.3工艺参数的计算 (8) 3.3.1 基区磷预扩时间 (8) 3.3.2基区磷再扩散时间计算 (8) 3.3.3 发射区硼预扩时间计算 (9) 3.3.4 发射区硼再扩散时间计算 (9) 3.3.5 基区磷扩散需要的氧化层厚度 (10) 3.3.6 发射区硼扩散需要的氧化层厚度 (11) 3.3.7 氧化时间的计算 (11) 3.3.8设计参数总结 (12) 4晶体管制造工艺流程 (13) 4.1硅片及清洗 (15) 4.2氧化工艺 (16)
4.3光刻工艺 (17) 4.3.1光刻原理 (17) 4.3.2具体工艺流程 (18) 4.3.3硼的扩散 (19) 4.3.4磷的扩散 (20) 5 版图 (20) 6总结 (23) 7参考文献 (23)
微电子器件与工艺课程设计报告 ——pnp 双极型晶体管的设计 1、课程设计目的与任务 《微电子器件与工艺课程设计》是继《微电子器件物理》、《微电子器件工艺》和《半导体物理》理论课之后开出的有关微电子器件和工艺知识的综合应用的课程，使我们系统的掌握半导体器件，集成电路，半导体材料及工艺的有关知识的必不可少的重要环节。 目的是使我们在熟悉晶体管基本理论和制造工艺的基础上，掌握晶体管的设计方法。要求我们根据给定的晶体管电学参数的设计指标，完成晶体管的纵向结构参数设计→晶体管的图形结构设计→材料参数的选取和设计→制定实施工艺方案 晶体管各参数的检测方法等设计过程的训练，为从事微电子器件设计、集成电路设计打下必要的基础。 2、课程设计的基本内容 2.1 pnp 双极型晶体管的设计 设计一个均匀掺杂的pnp 型双极晶体管，使T=300K 时，β=120。V CEO =15V,V CBO =80V.晶体管工作于小注入条件下，最大集电极电流为I C =5mA 。设计时应尽量减小基区宽度调制效应的影响。 2.2 设计的主要内容： （1）了解晶体管设计的一般步骤和设计原则。 （2）根据设计指标选取材料，确定材料参数，如发射区掺杂浓度N E ,，基区掺 杂浓度N B ，集电区掺杂浓度N C ，根据各区的掺杂浓度确定少子的扩散系数，迁移率，扩散长度和寿命等。 （3）根据主要参数的设计指标确定器件的纵向结构参数，如集电区厚度W c ， 基区宽度W b ，发射极宽度W e 和扩散结深X jc ，发射结结深等。 （4）根据结深确定氧化层的厚度，氧化温度和氧化时间；杂质预扩散和再扩散 的扩散温度和扩散时间。 （5）根据设计指标确定器件的图形结构，设计器件的图形尺寸，绘制出基区、 发射区和金属接触孔的光刻版图。
金属工艺学复习要点
第一篇金属材料材料导论 第一章金属材料的主要性能 第一节金属材料的力学性能 力学性能的定义：材料在外力作用下，表现出的性能。 一、强度与塑性 概念：应力；应变 拉伸实验 F（ k· F ?L（mm） ?L e 1.强度： 定义：塑性变形、断裂的能力。 衡量指标：屈服强度、抗拉强度。 （1）屈服点： 定义：发生屈服现象时的应力。 公式：σs＝F s/A o（MPa） （2）抗拉强度： 定义：最大应力值。 公式：σb＝F b/A o 2.塑性： 定义：发生塑性变形，不破坏的能力。 衡量指标：伸长率、断面收缩率。 （1）伸长率： 定义： 公式：δ＝（L1－L0）/L0×100％ （2）断面收缩率： 定义： 公式：Ψ＝（A0－A1）/A0×100％ 总结：δ、Ψ越大，塑性越好，越易变形但不会断裂。
二、硬度 硬度： 定义：抵抗更硬物体压入的能力。 衡量：布氏硬度、洛氏硬度等。 1.布氏硬度：HB （1）应用范围：铸铁、有色金属、非金属材料。 （2）优缺点：精确、方便、材料限制、非成品检验和薄片。 2.洛氏硬度：HRC用的最多 一定锥形的金刚石（淬火钢球），在规定载荷和时间后，测出的压痕深度差即硬度的大小（表盘表示）。 （1）应用范围：钢及合金钢。 （2）优缺点：测成品、薄的工件，无材料限制，但不精确。 总结：数值越大，硬度越高。 第二章铁碳合金 第一节纯铁的晶体结构及其同素异晶转变 一、金属的结晶 结晶：液态金属凝结成固态金属的现象。 实际结晶温度－金属以实际冷却速度冷却结晶得到的结晶温度Tn。一、金属结晶的过冷现象： 金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，Tn 金 属 工 艺 学 第 五 版 上 册纲要 强度：金属材料在里作用下，抵抗塑性变形和断裂能力。指标：屈服点（σs）、抗拉强度（σb）。 塑性：金属材料在力作用下产生不可逆永久变形能力。指标：伸长率（δ）、断面收缩率（ψ）硬度：金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形压痕、划痕能力。 1布氏硬度：HBS（淬火钢球）。HBW（硬质合金球） 指标：2洛氏硬度：HR（金刚石圆锥体、淬火钢球或硬质和金球） 3韦氏硬度 习题： 1什么是应力，什么是应变？ 答：试样单位面积上拉称为应力，试样单位长度上伸长量称为应变。 5、下列符号所示力学性能指标名称和含义是什么？ 答：σb：抗拉强度，材料抵抗断裂最大应力。 σs：屈服强度，塑性材料抵抗塑性变形最大应力。 σ0.2：条件屈服强度，脆性材料抵抗塑性变形最大应力 σ-1：疲劳强度，材料抵抗疲劳断裂最大应力。 δ：延伸率，衡量材料塑性指标。 αk：冲击韧性，材料单位面积上吸取冲击功。 HRC：洛氏硬度，HBS：压头为淬火钢球布氏硬度。HBW：压头为硬质合金球布氏硬度。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。冷却速度越快，实际结晶温度越低，过冷度越大。 纯金属结晶涉及晶核形成和晶核长大。 同一成分金属，晶粒越细气强度、硬度越高，并且塑性和韧性也越好。 因素：晶粒越细，晶界越多，而晶界是一种原子排列向另一种原子排列过度，晶界上排列是犬牙交错，变形是靠位错变移或位移来实现，晶界越多，要跃过障碍越多。 1提高冷却速度，以增长晶核数目。 2在金属浇注之前，向金属液中加入变质剂进行变质解决，以增长外来晶核，还可以采用热解决或塑性加工办法，使固态金属晶粒细化。 3采用机械、超声波振动，电磁搅拌等 合金：两种或两种以上金属元素，或金属与非金属元素溶合在一起，构成具备金属特性新物质。构成元素成为成员。 1、固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格而保持溶剂晶格类型金属晶体。铁碳合金组织可分为： 2、金属化合物：各成员按一定整数比结合而成、并具备金属性质 均匀物质（渗碳体） 3、机械混合物：结晶过程所形成两相混合组织。 第一章（p11） 1.什么是应力？什么是应变？ 答：应力是试样单位横截面的拉力；应变是试样在应力作用下单位长度的伸长量 2．缩颈现象在拉伸实验中当载荷超过拉断前所承受的最大载荷时，试样上有部分开始变细，出现了“缩颈”;缩颈发生在拉伸曲线上bk 段;不是，塑性变形在产生缩颈现象前就已经发生，如果没有出现缩颈现象也不表示没有出现塑性变形。 4.布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？下列材料或零件通常采用哪种方法检查其硬度？ 库存钢材硬质合金刀头 锻件台虎钳钳口 洛氏硬度法测试简便，缺点是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。 布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏法高。；迅速，因压痕小，不损伤零件，可用于成品检验。其缺点是测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。 硬质合金刀头，台虎钳钳口用洛氏硬度法检验。 库存钢材和锻件用布氏硬度法检验。 第五题 下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么? σb抗拉强度它是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力. σs屈服点它是指拉伸试样产生屈服时的应力。 σ2.0规定残余拉伸强度 σ1-疲劳强度它是指金属材料在应力可经受无数次应力循环不发生疲劳断裂，此应力称为材料的疲劳强度。 σ应力它指试样单位横截面的拉力。 a K冲击韧度它是指金属材料断裂前吸收的变形能量的能力韧性。 HRC 洛氏硬度它是指将金刚石圆锥体施以100N的初始压力，使得压头与试样始终保持紧密接触，然后，向压头施加主载荷，保持数秒后卸除主载荷。以残余压痕深度计算其硬度值。 HBS 布氏硬度它是指用钢球直径为10mm，载荷为3000N为压头测试出的金属的布氏硬度。 HBW 布氏硬度它是指以硬质合金球为压头的新型布氏度计。 第二章（p23） (1)什么是“过冷现象”?过冷度指什么？ 答：实际结晶温度低于理论结晶温度（平衡结晶温度），这种线性称为“过冷”;理论结晶温度与实际结晶温度之差，称为过冷度。（2）金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响？细化晶粒的途径有哪些？ 答：金属的晶粒粗细对其力学性能有很大影响。一般来说，同一成分的金属，晶粒愈细，其强度、硬度愈高，而且塑性和韧性也愈好。 一、填空题 1．在切削加工过程中，工件上会形成三个表面，它们是 已加工表面 、 待加工表面 、和 过渡表面 。 2．切削运动分 主运动 和__进给运动___两类。 3．切削用量包括 切削速度 、 进给量 和___背吃刀量___。 4. 刀具静止参考系主要由 基面 、 主切削面 、 正交平面 所构成。 5. 0γ是 前角 的符号，是在 正交平 面内测量的 前刀 面与 基 面间的夹角。 6.s λ是 刃倾角 的符号，是在 切削平 面内测量的 主切削刃 与 基 面间的夹角。 7.过切削刃上的一个点，并垂直于基面和切削平面的是 正交平面 。 8. 为了减小残留面积，减小表面粗糙度Ra 值，可以采用的方法和措施有： 减小主偏角 、 减小副偏角 和 减小进给量 。 9.常见切屑种类有： 带状切屑 、 节状切屑 和 崩碎切屑 。 10. 切屑厚度压缩比是 切屑厚度 与 切削层公称厚度 之比值，其数值越大，切削力越大，切削温度越高，表面越粗糙。 11．总切削力可分解为 切削力 、 进给力 和 背向力 三个切削分力。 12.刀具磨损的三个阶段是：初期磨损阶段、正常磨损阶段和急剧磨损阶段。 刀具重磨和换刀应安排在 正常磨损阶段 后期、 急剧磨损发生 之前。 13．刀具耐用度是指刀具从开始切削至磨损量达到规定的磨钝标准为止的实际切削总时间。 14．产生积屑瘤的条件是：①切削塑性金屑，②中等切速切削，粗加工加工时可利用积屑瘤，精加工加工时尽量避免产生积屑瘤。 15．用圆柱铣刀铣平面时，有两种铣削方式，即 逆铣 和 顺铣 。一般铣削常采用 逆铣 。 16．对钢材精车时用高速，其主要目的是 避免产生积屑瘤 。 17.磨削加工的实质是磨粒对工件进行 刻划 、 滑擦 和 切削 三种作用的综合过程。 18.砂轮的硬度是 磨粒受力后从砂轮表面脱落的难易程度 ，工件材料硬，应选用硬度 较软 砂轮，磨削有色金属等软材料时，应选用 较硬 砂轮。 19．机床上常用的传动副有 带传动 、 齿轮传动 、 齿轮齿条传动 、 丝杠螺母(螺杆)传动和 蜗轮蜗杆传 动 20．机床传动系统中，常用的机械有级变速机构有：滑移齿轮变速、离合器式齿轮变速等 21．对于刚度好、长度长、余量多的外圆面，先用横磨法分段进行粗磨，相邻两段间有5-10的搭接，工件上留下0.01～0.03的余量，再用纵磨法精磨，这种加工方法称为综合磨法。 22．珩磨一般在专门的珩磨机床上进行，珩磨头与机床主轴应浮动连接。单件小批生产时亦可在改装的立式钻床或 卧式车床上进行。 23．根据齿轮传动的特点和不同用途，对齿轮精度的主要要求有： ①运动的准确性；②传动的平稳性；③齿面承裁的均匀性。 24．渐开线圆柱齿轮副分成13个精度等级，其中0、1、2级为远景级，7级精度为基本级。 金属工艺学第五版上册纲要b）。σ强度：金属材料在里的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。指标：屈服点（s）、抗拉强度（σψ）塑性：金属材料在力的作用下产生不可逆永久变形的能力。指标：伸长率（δ）、断面收缩率（硬度：金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形压痕、划痕的能力。1布氏硬度：HBS （淬火钢球）。HBW（硬质合金球） 指标：2洛氏硬度：HR（金刚石圆锥体、淬火钢球或硬质和金球） 3韦氏硬度 习题： 1什么是应力，什么是应变？ 答：试样单位面积上的拉称为应力，试样单位长度上的伸长量称为应变。 5、下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么？ ：抗拉强度，材料抵抗断裂的最大应力。bσ答： s：屈服强度，塑性材料抵抗塑性变形的最大应力。σ 0.2：条件屈服强度，脆性材料抵抗塑性变形的最大应力σ -1：疲劳强度，材料抵抗疲劳断裂的最大应力。σδ：延伸率，衡量材料的塑性指标。 k：冲击韧性，材料单位面积上吸收的冲击功。α HBW：压头为硬质合金球的布氏硬度。：洛氏硬度，HBS：压头为淬火钢球的布氏硬度。HRC过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。冷却速度越快，实际结晶温度越低，过冷度越大。纯金属的结晶包括晶核的形成和晶核的长大。同一成分的金属，晶粒越细气强度、硬度越高，而且塑性和韧性也越好。原因：晶粒越细，晶界越多，而晶界是一种原子排列向另一种原子排列的过度，晶界上的排列是犬牙交错的，变形是靠位错的变移或位移来实现的，晶界越多，要跃过的障碍越多。1提高冷却速度，以增加晶核的数目。 2在金属浇注之前，向金属液中加入变质剂进行变质处理，以增加外来晶核，还可以采用热处理或塑性加工方法，使固态金属晶粒细化。 3采用机械、超声波振动，电磁搅拌等 合金：两种或两种以上的金属元素，或金属与非金属元素溶合在一起，构成具有金属特性的新物质。组成元素成为组员。 华中科技大学光学与电子信息学院考试试卷(A卷) 2014～2015学年度第一学期 课程名称：微电子工艺学考试年级：2012级 考试时间：2015 年1 月28 日考试方式：开卷 学生姓名学号专业班级 一、判断下列说法的正误，正确的在后面括号中划“√”，错误的在后面括号中划“×”(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 1、随着器件特征尺寸不断缩小、电路性能不断完善、集成度不断提高，互连线所占面积已成为决定芯片面积的主要因素，互连线导致的延迟已可与器件门延迟相比较，单层金属互连逐渐被多层金属互连取代。(√) 2、采用区熔法进行硅单晶生长时，利用分凝现象将物料局部熔化形成狭窄的熔区，并令其沿锭长从一端缓慢地移动到另一端，重复多次使杂质被集中在尾部或头部，使中部材料被提纯。区熔法一次提纯的效果比直拉法好，可以制备更高纯度的单晶。(×) 3、缺陷的存在对微电子器件利弊各半：在有源区不希望有二维和三维缺陷，而在非有源区的缺陷能够吸引杂质聚集，使邻近有源区内杂质减少，是有好处的。(√) 4、光刻胶的灵敏度是指完成曝光所需最小曝光剂量(mJ/cm2)，由曝光效率决定(通常负胶比正胶有更高曝光效率) 。灵敏度大的光刻胶曝光时间较短，但曝光效果较差。(×) 5、无论对于PMOS还是NMOS器件，要得到良好受控的阈值电压，需要控制氧化层厚度、沟道掺杂浓度、金属半导体功函数以及氧化层电荷。(√) 6、半导体掺杂中掺入的杂质必须是电活性的，能提供所需的载流子，使许多微结构和器件得以实现。掺杂的最高极限由杂质固溶度决定，最低极限由硅晶格生长的杂质决定。(√) 7、离子注入过程是一个平衡过程，带有一定能量的入射离子在靶材内同靶原子核及其核外电子碰撞，逐步损失能量，最后停下来。(×) 8、溅射仅是离子对物体表面轰击时可能发生的四种物理过程之一，其中每种物理过程发生的几率取决于入射离子的剂量。(√) 9、等离子体刻蚀的优点是刻蚀速率较高、刻蚀选择性较好和刻蚀损伤较低，缺点是存在各向异性倾向。 (×) 10、MOS器件中的轻掺杂漏(LDD，Lightly Doped Drain)结构提供了一个从沟道到重掺杂源漏区的过渡，从而降低漏端电场，消除热载流子效应。同时，通过减小源漏结面向沟道区的结面积，抑制短沟效应。 (√) 二、选择填空。(本大题共10小题，每小题2分，共20分。在每小题给出的四个选项中，只一个选项正确。) 1、重离子每次碰撞传输给靶的能量较大，散射角小，获得大能量的位移原子还可使许多原子移位。注入离子的能量损失以核碰撞为主。同时，射程较短，在小体积内有较大损伤。重离子注入所造成的损伤( B) 。 A. 区域大，密度大 B. 区域小，密度大 C. 区域小，密度小 D. 区域大，密度小 2、Ⅲ、Ⅴ族元素在硅中的扩散运动是建立在杂质与空位相互作用的基础上的，掺入的施主或受主杂质诱导出了大量荷电态空位，从而(A) 。 铸造将液态金属浇筑到铸型中，待其冷却凝固，已获得一定形状尺寸和性能的毛坯或零件的成型方法 影响浇筑要素流动性+充型能力+越复杂件 温度+粘度—流动时间+充型能力+ 低压离心+ 逐层凝固糊状（结晶温度范围宽）中间 缩孔集中在上部或最后凝固部位面积较大的孔洞 缩松分散在铸件某区域内的小孔 安防冒口和冷铁实现顺序凝固 热应力由于壁厚不均匀冷却速度不同同一时间内收缩不一致引起浇道开在薄壁处厚壁处放冷铁 机械应力厚薄均匀对称预先反变形量 析出性气孔侵入性气孔反应性气孔 灰铸铁片状石墨塑韧性-- 分珠光体铁素体三种 可锻铸铁白口铸铁石墨化退火团絮状塑韧性+ 黑心KTH 珠光体KTZ 白心KTP 球墨铸铁铁液加球化剂孕育剂不可锻造 蠕墨铸铁短片状端圆头略强于灰铸铁 浇筑位置重要加工面朝下大平面朝下将面积较大的薄壁至于下部或处于垂直倾斜圆周表面高要求时立柱 分型面选择平直数量少避免不必要的型芯活快大部分下箱起模斜度方便取出平行起模方向的表面增加斜度 避免起模方向有外部侧凹分型面为平面凸台筋板便于起模垂直分型面不加工表面有结构斜度少用型芯 壁厚合适均匀内<外连接转角处圆角轮辐筋板奇数交错时错开细长时工字件加强筋 熔模铸造用易溶材料制成模样在模样表面包覆若干耐火涂料制成的型壳再将模样熔化排除型壳获得无分型面的铸件经高温焙烧后即可填砂浇筑制造压型蜡模压制组装蜡模侵涂料撒砂硬化脱蜡焙烧浇筑 金属型铸造将液体金属浇入金属的铸件在重力作用下凝固压力铸造高压下将液太或半液太合金快速压入金属铸型中并在压力下凝固 离心铸造将金属浇入高速旋转的铸型使其在离心作用下填充铸型并结晶 消失模铸造用泡沫塑料制成的模样制造铸型浇筑时模样气化消失焊接是通过加热加压使工件产生原子间结合的一种连接方式正接电源正极焊条负极 熔合区交接过渡区 过热区ac3+100-200 正火区ac1-ac3+100-200 部分相变区ac1-ac3 焊接去应力焊缝小预热应力退火 埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法 氩弧焊是以氩气为保护气体的气体保护焊 等离子弧焊接借助水冷喷嘴等对电弧的拘束与压缩作用获得较高能量的等离子弧进行焊接的方法 电焊将工件装配成搭接接头并紧压在两柱状电级之间利用电阻熔化母材料金属形成一个焊点的电阻焊 缝焊用旋转的圆盘状滚动电级代替柱状 对焊利用电阻热使两个工件在整个接触面焊接起来 钎焊利用熔点比焊件低的钎料作填充金属加热时钎料熔化而将工件连接起来的焊接 硬450上200mpa上软450下70mpa下 焊缝布置分散对称避免应力集中避免加工面焊缝位置便于焊接 金属塑性加工利用金属的塑性使其改变形状尺寸和改善性能，获得型材棒材板材线材或锻压件的加工方法 金属的可锻性锻造中经受塑性变形而不开裂的能力 塑性+变形抗力--可段兴++ 锻造在加压设备及工具作用下使坯料铸锭产生局部或全部的塑性变形已获得一定几何尺寸形状质量的锻件加工方法 自由锻只用简单的通用性工具或在锻造设备的上下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量锻件的方法 模锻利用锻模使坯料变形而获得锻件 分模面选定最大截面处利于充型好出模减少余块错模现象易检查 冲压使板料经分离或成形而获得制件的工艺统称 变形过程弹性变形塑性变形断裂分离 弯曲将板料型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度的制件的成形方法 回弹外载荷去除后，塑性变形保留下来弹性变形完全消失使板料形状尺寸反生与加载时变形方向相反的变化，从而消去一部分弯曲效果的现象 冲压件要求落料件外形和冲孔件的孔型应力要求简单对称排样时将废料降到最少圆弧连接 弯曲件形状对称先弯曲后冲孔平直部分大于2厚 零件挤压是使坯料在封闭模膛内受三向不均匀应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出使横截面仅减小，成为所需制件 正挤压（出料与挤压方向相同）反复合径向 热（再结晶温度以上）冷温 绪论 1.金属工艺学是一门传授有关制造金属零件工艺方法的综合性技术基础课，主要讲述各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系，金属零件的加工工艺过程和结构工艺性，常用金属材料的性能及对加工工艺的影响，工艺方法的综合比较等。 第一篇 2.合金是以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔炼或烧结制成的具有金属特性的材料。 3.金属材料的力学性能又称机械性能，是金属材料在力的作用下所表现出来的性能。零件的受力情况有静载荷、动载荷和交变载荷之分。用于衡量在静载荷作用下的力学性能指标有强度、塑性和硬度等；在动载荷作用下的力学性能指标有冲击韧度等；在交变载荷作用下的力学性能指标有疲劳强度等。 4.强度是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。强度有多种指标，工程上以屈服点和抗拉强度最为常用。 5.塑性是金属材料在力的作用下，产生不可逆永久变形的能力。常用的塑性指标是伸长率和断面收缩率。 6.金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕、划痕的能力称为硬度。常用的有布氏硬度法和洛氏硬度法。 7.理论结晶温度与实际结晶温度之差，称为过冷度。过冷度的大小与冷却速度密切相关。冷却速度越快，实际结晶温度就越低，过冷度就越大；反之，冷却速度越慢，过冷度越小。 8.液态金属的结晶过程是遵循“晶核不断形成和长大”这个结晶基本规律进行的。 9.细化铸态金属晶粒的主要途径是：1）提高冷却速度，以增加晶核的数目2）在金属浇注之前，向金属液内加入变质剂（孕育剂）进行变质处理，以增加外来晶核。 10. 同素异晶转变： 1394℃912℃ δ-Fe ----→γ-Fe ←----→α-Fe （bcc）(面心) （体心） 11.凡化学成分、晶格构造和物理性能相同的均匀组成部分称为相。 12.铁碳合金的组织可分为固溶体、金属化合物和机械混合物三种类型。 13.溶质原子形成固溶体时，溶剂晶格将产生不同的不同程度的畸变，这种畸变使塑性变形阻力增加，表现为固溶体的强度、硬度有所增加，这种现象称为固溶强化。 14.碳溶解于α-Fe中形成的固溶体称为铁素体，呈体心立方晶格，通常以符号F表示。 15.碳融入γ-Fe中形成的固溶体称为奥氏体，呈面心立方晶格，以符号A表示。 16.钢的热处理是将钢在固态下，通过加热、保温盒冷却，以获得预期组织和性能的工艺。 17.普通热处理包括退火、正火、淬火、回火等。 18.淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质处理。 19.磷和硫是钢中的有害杂质。磷可使钢的塑性、韧性下降，特别是在低温时脆性急剧增加，这种现象称为冷脆性。硫在钢的晶界处可形成低熔点的共晶体，致使含硫较高的钢在高温下进行热加工时容易产生裂纹，这种现象称为热脆性。 20.硅和锰可提高钢的强度和硬度，锰还能与硫形成MnS，从而抵消硫的部分有害作用。显然，它们都是钢中的有益元素。 21.下列牌号钢各属于：15：低碳钢40：中碳钢Q195：碳素结构钢CrWMn:合金工具钢40Cr：合金结构钢60Si2Mn：合金结构钢 第二篇 22.将液态金属浇筑到铸型中，待其冷却度凝固，以获得一定形状、尺寸和性能的毛坯或零 《金属工艺学》下学期教学大纲 任课教师：刘宇星 一、课程基本信息 1．课程中文名称：金属工艺学 3．适用专业：机电和数控 4．总学时：64学时 二、本课程在教学计划中的地位、作用、任务 金属工艺学是数控和机电专业必修的一门技术基础课。本课程系统地介绍了金属材料的铸造、锻造、焊接、切削加工的实质、特点、工艺过程和零件结构设计的工艺原则，为学生学习其它有关课程和将来的工作奠定必要的金属工艺学基础。 三、理论教学内容与教学基本要求 绪论（1学时） 金属工艺学的目的、任务和内容。机器的生产过程概念。 机器制造工业在国民经济中的作用。学习金属工艺学的要求和方法。 重点阐述本课程的性质、内容和要求及金属工艺学课程在教学计划中的作用和地位。 第一章金属材料导论（7学时） 1.金属材料的机械性能 掌握金属材料的机械性能（强度、硬度、弹性、塑性、冲击韧性等）和工艺性能的概念。理解金属材料物理和化学性质对工艺性能的影响。 2.金属的晶体结构和结晶过程 掌握金属晶格的基本类型、金属的结晶过程和同素异构转变、冷却曲线、过冷度。 3.钢的热处理 掌握钢的退火、正火、淬火、回火热处理方法的实质极其应用。 重点阐明金属及合金的各种机械性能的物理意义。讲清纯铁的同素异构转变，为后续热处理、相变的学习打下基础。用简单的铁碳状态图讲清楚各相区的组织，A1、A3、A CM等各线的物理概念。 第二章铸造（5学时） 1.掌握铸造生产的基本概念、工艺过程和特点。 2.合金的铸造性能 掌握流动性的概念。理解流动性对铸造工艺的影响; 影响流动性的因素。 掌握收缩的概念、影响收缩的主要因素、缩孔的形式极其预防措施。 掌握铸件内应力、裂纹和变形的形成极其防止。 3.常用合金铸件的生产 掌握普通灰口铸铁的化学成分、组织和性能，铸铁石墨化及影响石墨化的因素;普通灰口铸铁的铸造性能。了解提高铸铁强度的途径;孕育铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁的特点、生产过程和应用范围。 4.铸件的结构设计 铸造工艺对铸件结构设计的要求: 掌握铸件外形、内腔、圆座和凸台、铸件壁和壁的连接、加强筋等的设计要求。 铸造工艺图的制定: 掌握浇注位置和分模面的选择;了解机械加工余量;拔模斜度;铸造收缩率;铸造圆角;型芯及铸造工艺图。 重点讲解铸造生产的基本概念、工艺过程，铸造生产方面的知识。讲清“流动性”、“收缩”的概念，并结合实例阐明浇不足、缩孔、裂纹及变形等形成原因和预防措施。“常用合金铸件的生产”以灰口铸铁为主。“铸件的结构设计”阐明铸件结构设计原则。 第三章锻压（5学时） 1.金属压力加工的实质、分类、特点。 2.金属的塑性变形 理解塑性变形的实质。掌握加工硬化、再结晶、冷变形和热变形的概念。理解塑性变形对金属组织及机械性能的影响;纤维组织的形成及应用;金属的可锻性极其影响因素。 3.自由锻 了解自由锻基本工序，。掌握锻件图的制定、坯料的确定;自由锻件结构工艺性。 4.模锻 了解锤上模锻的模锻结构、模膛分类。掌握制定模锻件工艺规程的方法，锤上模锻零件的结构工艺性。 重点阐明金属塑性变形的实质、金属冷、热变形的概念极其对金属组织及机械性能的影响等基础知识。模锻以锤上模锻为重点来建立模锻生产的完整概念，着重阐明锻模的分类和作用。 第四章焊接（5学时） 1.焊接的实质、焊接方法的分类及在工业中的应用。金属工艺学重点知识点样本
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