Производственные технологии (стр. 11 )

Пятое поколение (90-е годы) предполагает использование многокристальных модулей (МКП), сверхпроводниковых схем и элементов, вхождение в молекулярную электронику. Это требует создания новых материалов, сверхчистых и безлюдных технологий. Дальнейшее развитие получит микроминиатюризация. Если в настоящее время на одном кристалле размещают 0,1 млн., то в ближайшей перспективе – 1 млн элементов при увеличении размеров сторон кристалла с 2 – 4 до 8 – 2 мм. Повышение степени интеграции изменяет состав и структуру конструктивных уровней компоновки РЭС – увеличивается сложность элементной базы, уменьшается число уровней, снижается сложность конструкции и уменьшаются габариты устройств, т. е. микроэлектронные изделия занимают уровни более высокой функциональной сложности. Таким образом, микроминиатюризация и повышение степени интеграции определяют комплексный подход к разработке ЭА, включающий во взаимосвязи решение системно-, схемотехнических и конструкторско-технологических вопросов их проектирования и изготовления.

4. Заключение; системный подход к технологии

Производственный процесс изготовления изделий состоит из большого количества технологических операций, реализуемых на различном оборудовании. Отдельные станки объединяются в линии: изготовление деталей, комплектующие, сборки. Работа станков, линий и процесса характеризуется частичной или полной синхронизацией и взаимозависимостью выполнения режимов. Поэтому его можно отнеси к сложным системам, а для анализа производственного процесса необходимо использовать системный подход и рассмотреть его составляющие.

Все используемые в производстве технологические процессы (ТП) классифицируются на 5 групп:

1.  ТП производства элементной базы и комплектующих, в том числе ЭРЭ, ФЭ, микросборок (МСБ) и ИМС, для которых характерны:

-  высокий уровень автоматизации производства,

-  массовый тип производства,

-  тщательность разработки конструкции,

-  высокая надежность и низкая стоимость.

Дальнейшее развитие элементной базы будет идти по разработке новых материалов, ужесточению требований к их параметрам, уменьшению дефектов подложек, стабилизации и повышению точности ТП, автоматизации контроля параметров, использованию ЭВМ на стадии проектирования и управления всеми ТП их производства.

2.  ТП изготовления элементов несущих конструкций (это штамповка, литье, прессование, точение, фрезерование, электрофизические методы обработки), которые в большей степени используются в машиностроении и приборостроении. Совершенствование этих ТП развивается по пути унификации как конструкторских, так и технологических решений, широкого использования безотходных и программноуправляемых технологий и гибких модулей программноперестраиваемого оборудования.

3.  ТП изготовления функциональных элементов ФЭ (ЗУ, линии задержки на поверхностно-аккустических волнах (ПАВ), фильтры на ПАВ и др.), которые характеризуются широким применением интегральной технологии, высокой идентичностью параметров, высокими требованиями к оборудованию и его производительности. Перспективными направлениями развития этой технологии являются: использование новых материалов и явлений, повышение точности изготовления, снижение массогабаритных показателей.

4.  ТП сборки, монтажа и герметизации изделий, трудоемкость которых составляет до 50-80%. Эти процессы наиболее трудоемки, имеют низкий уровень автоматизации и механизации, широкую номенклатуру технологического оснащения, большую роль ручного труда. Для снижения длительности производственного цикла осуществляется параллельная сборка модулей различных уровней, сочетание на одной линии сборки и герметизации, и комплексная автоматизация. Основными направлениями их совершенствования являются: повышение плотности компоновки навесных элементов на ПП и плотности печатного монтажа за счет применения МПП на керамических и полиамидных основаниях; широкое использование бескорпусных ЭРЭ, перспективных технологий их монтажа на поверхность и автоматизированного оборудования; разработка новых методов сборки и монтажа модулей второго и последующих уровней; оптимизация количества операций промежуточного контроля по экономическим критериям; разработка мер по технологическому обеспечению надежности электрических соединений.

5.  ТП контроля, регулировки и испытаний изделий, которые характеризуются применением высококвалифицированной рабочей силы, специальной измерительной аппаратуры. От качества выполнения этих процессов во многом зависит надежность выпускаемых изделий. Предварительный контроль и регулировка функциональных параметров отдельных модулей позволяют сократить время настройки аппаратуры в целом. Перспективным является широкое использование контролирующей и диагностирующей аппаратуры с применением микропроцессорных комплектов, повышение их гибкости работы и снижение стоимости изготовления.

Основной особенностью производства электронной аппаратуры является использование большого количества стандартных и нормализированных элементов, интегральных схем, радиодеталей и др. Выпуск этих элементов в больших количества и высокого качества – одно из основных требований вычислительного машиностроения. Важным вопросом, решаемым в настоящее время, является массовое производство стандартных блоков с использованием новых элементов. Унификация отдельных элементов создает условия для автоматизации их производства.

К особенностям производства электронной аппаратуры относится высокая трудоемкость сборочных и монтажных работ, что объясняется наличием большого числа соединений и сложностью их выполнения вследствие малых размеров контактных соединений и высокой плотности монтажа.

Повышение качества и экономичности производства во многом зависит от уровня автоматизации технологического прогресса. Предпосылки для широкой автоматизации производства элементов и блоков аппаратуры обеспечиваются высоким уровнем технологичности конструкции, широким внедрением типовых и групповых технологических процессов, а также средств автоматизации.

Автоматизация развивается в направлении от автоматизации отдельных операций (пайка, сварка и др.) к широкому использованию автоматизированных линий.

Особенностью производства электронной аппаратуры является также большая трудоемкость контрольных операций. На отдельных предприятиях количество контролеров достигает до 30 – 40% от общего числа рабочих.

Общей характеристикой машиностроения и приборостроения выступает наличие четырех стадий обработки: 1) заготовка (первоначальное формообразование); 2)черновая обработка; 3) чистовая обработка; 4) отделка (получение нужных качеств поверхностного слоя детали).

Удельный вес каждого метода обработки в различных отраслях приборостроения различный и характеризуется данными, приведенными в табл. 1.

Таблица 1

Удельный вес методов обработки в отраслях приборостроения, %

Метод обработки	Приборы точной механики	Приборы управления и гироскопические приборы	Оптико-механические приборы
Литье Обработка давлением Механообработка Покрытия Сборка и регулировка Прочие	2,1 – 2,9 9 – 15 33 – 40 4,7 – 8,0 40 – 45 1,4 – 2,3	2,5 – 4,0 6 – 10 35 – 45 5 – 9 45 – 60 2 – 5	2,5 – 4,5 5 – 12 35 – 42 5 – 8 42 – 55 2 – 4

Анализ состояния производства приборов показывает, что удельный вес обработки без снятия стружки непрерывно увеличивается, в частности, обработки методами пластической деформации, а также электрофизической и электрохимической обработки.

Наиболее простой и дешевый способ формообразования заготовок – литье. Процесс литья состоит из следующих основных операций: изготовление формы, плавка металла, заливка формы и охлаждение отливки, удаление отливки из формы, удаление литников и зачистка отливки.

В приборостроении находят применение следующие методы: литье в кокиль, в оболочковые формы, под давлением, по выплавляемым моделям и др.

К процессам, объединяемым под общим наименованием «обработка давлением», относятся штамповка в холодном и горячем состоянии, а также специальные виды обработки давлением (прокатывание между роликами, редуцирование, обжатие фильерами, накатывание, протягивание, раскатывание и др.).

Для изготовления разнообразных деталей в приборостроении широко применяются пластмассы. Основными способами изготовления пластмассовых деталей являются литье под давлением и прессование. Изделия, полученные этими способами, имеют очень чистую поверхность, точные размеры и обычно не требуют дальнейшей механической обработки.

К прогрессивным методам изготовления деталей относится порошковая металлургия – область технологии, занимающаяся изготовлением металлических порошков и деталей из них.

Метод порошковой металлургии позволяет получать материалы и детали, обладающие высокой жаропрочностью, износостойкостью, стабильными магнитными свойствами. Механические свойства металлокерамических деталей незначительно уступают механическим свойствам литых и кованых заготовок.

Большую перспективу при изготовлении деталей в приборостроении имеют электрофизические и электрохимические методы обработки. Особенность этих процессов – реализация энергии при изменении формы и физических свойств обрабатываемых деталей непосредственно в зоне обработки.

Множеству электрофизических и электрохимических методов обработки, несмотря на большое их разнообразие, присуща особенность, которая проявляется в использовании при обработке энергии электрического тока. Для формообразования и изменения свойств материала детали в процессе обработки при данном конкретном методе используют механическое, тепловое и химическое действие электрического тока, а также различные их сочетания. Определяющая форма энергии, непосредственно используемая для технологических целей, служит главным классификационным признаком для всех методов.

Обеспечение качества и надежности изделий, а также экономической эффективности ее производства проводится с учетом всех групп ТП.

Литература

Основная

1.  Современная технология: теория и практика. Киев, 1985.