Моделирование технологических процессов

1Министерство высшего и среднего специального образования СССРМосковское ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена ТрудовогоКрасного Знамени высшее техническое училище им. Н. Э. БауманаУтвержденыредсоветом МВТУА. П. КУЗИНМОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВМетодические указанияк лабораторным работам по курсу«Технология приборостроения и производства ЭВА»Под редакцией И.П.БушминскогоМосква19882Данные методические указания издаются в соответствии с учебным планом.Рассмотрены и одобрены кафедрой II-8 01.12.86 г., методической комиссиейфакультета П 17.12.86 г. и учебно-методическим управлением 07.01.87 г.Рецензент к.т.н.

доц. Чижов А.С.(с) Московское высшее техническое училище имени Н. Э.БауманаСодержаниеВведениеТочность технологического процессаОсновные сведения о производственных погрешностях и точноститехнологического процессаПостановка задачи анализа точности технологического процессаМетодика вычисления параметров математической модели технологическойоперацииРабота № 1. Анализ точности технологического процесса изготовления гибридныхинтегральных микросхем по показателям точностиСтабильность и устойчивость технологического процессаОсновные понятия о стабильности и устойчивости технологического процесса иих оценкахТеоретическое представление условий возникновения производственныхпогрешностей параметров микроэлектронной аппаратурыМетодика проведения контроля и анализа стабильностиРабота № 2.

Исследование стабильности технологического процесса производствамикроэлектронной аппаратурыЛитература45581112151517232527Анатолий Петрович КузинРедактор Н.Г.КовалевскаяКорректор Л.И.МалютинаЗаказ 303 Объем 2,25п.л. (2,25уч.-изд.л.) Тираж 500 экз.Бесплатно. Подписано в печать 08.01.88 г. План 1987 г., № 66.Типография МВТУ.

107005, Москва, Б-5, 2-я Бауманская, 5.3ВВЕДЕНИЕНастоящие методические указания посвящены вопросам моделированиятехнологических процессов производства микроэлектронной аппаратуры. Качество инадежность ее определяются в основном точностью и стабильностью технологическогопроцесса, который носит характер группового и многооперационного. Разработка, модернизация и проведение этих процессов требуют применения математическогомоделирования на основе статистических и теоретико-вероятностных методовнаследования.Пособие знакомит студентов, изучающих технологический курс, с основнымипрактическими методами математического моделирования, анализа и контролятехнологических процессов производства гибридных интегральных микросхем имикросборок, а также функциональных узлов на их основа, т критериям точности истабильности параметров качества изделий; дает практический навык исследованиястохастических процессов и построения их вероятностных моделей.Пособие содержит:1.Изложение математико-статических основ методов анализа и контролятехнологических процессов, используемых в отечественной и зарубежной практике инеобходимых при математическом моделировании.2.Конкретную методику и порядок выполнения каждой работы, включенной влабораторный практикум.Указания предназначены для студентов дневного и вечернего факультетов всехспециальностей, изучающих курсы «Технология приборостроения», "Технологияпроизводства ЭВА», «Технология производства радиоаппаратура».ТОЧНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССАОсновные сведения о производственных погрешностях и точноститехнологического процессаПроизводство электронной аппаратуры и ее элементов является многоэтапным исложным.

Каждый технологический процесс или технологическая операцияхарактеризуется влиянием большого числа неконтролируемых факторов: изменениемсвойств исходных материалов, влажности и температуры среда, чистоты поверхностей,режимов обработки и т.п., которые носят в основном случайный характер. В результатепараметры качества изделий приобретают некоторые отклонения от требуемых(номинальных)значений.Количественноэтохарактеризуетсявеличинойпроизводственной погрешности параметра, равной разности между истинным значениемпараметра аппаратуры и его номинальным значением. Различают два видапроизводственных погрешностей - систематические и случайные.Производственная погрешность носит случайный характер, если в ходеизготовления партии изделий отсутствует закономерность изменения факторов,вызывающих ее.

При этом ни абсолютную величину, ни знак погрешности параметровкачества заранее определить нельзя.Систематические погрешности обычно делят на постоянные и закономерноизменяющиеся. Если погрешности параметра качества изделий, входящих в партию,одинаковы, то производственную погрешность рассматривают как систематическуюпостоянную. Систематическую погрешность, изменяющуюся в процессе изготовления изделий по определенному закону, называют закономерно изменяющейся.В реальных производственных условиях названные вида погрешностейпроявляются, как правило, не в единственном числе, а в совокупности, поскольку напостоянные или закономерно изменяющиеся факторы, вызывающие систематические4погрешности, всегда накладывается действие большого числа случайных.Основными факторами, вызывающими производственные погрешностипараметров аппаратуры и ее элементов, являются:•неточность работы оборудования, обусловленная в свою очередьпогрешностями электрической, кинематической, оптической схем соответствующихустановок, с помощью которых изготавливаются изделия;•погрешности изготовления инструмента, его износ в процессе эксплуатации.Этот фактор часто является причиной, вызывающей закономерно изменяющиеся вовремени производственные погрешности;•неточности приспособлений и технологической оснастки, обусловленные восновном недостаточной их жесткостью, погрешностью в конфигурации и размерах,погрешностью установки на оборудовании;•неоднородность электрофизических, механических и прочих свойствматериалов и заготовок изделий;•субъективные ошибки оператора при настройке оборудования иподдержании заданных режимов его работы, выполнении контрольных операций;•погрешности измерительных средств при контроле параметров качестваизделий.Рис.

1. Распределение производственных погрешностей параметра качестваизделияСлучайные производственные погрешности характеризуются законамираспределения и их численными характеристиками. На рис. 1 представлена функцияплотности вероятности распределения производственных погрешностей некоторогопараметра качества изделия.Интервал (ymin, ymax)является полем рассеяния, характеризующим случайнуюсоставляющую производственной погрешности.Отклонение ε центра группирования погрешностей(среднего статическогозначения) от номинала у0 определяет систематическую составляющую производственнойпогрешности.Абсолютные величины случайной и систематической составляющихпроизводственной погрешности дают представление о точности технологическогопроцесса изготовления - одного из важнейших показателей качества и надежностиизделий.Точность технологического процесса - это степень соответствия фактическихотклонений (погрешностей) параметра качества изделия заданным ограничениям на ихзначения, согласно чертежам, техническим условиям иди другой документации наизделие.

Количественно точность технологического процесса оценивается рядомпоказателей.С точки зрения воздействия случайной составляющей производственнойпогрешности точность технологической операции (процесса) часто оценивают5коэффициентом точности(1)где- поле установленного допуска на параметр качества; σ – статическоесреднеквадратическое отклонение параметра качества изделий; К - коэффициент,зависящей от типа закона распределения погрешностей параметра качества изделий. Длязакона Гаусса К = 6.Рис.

2. Гауссовские распределения при различных коэффициентах точности ТНа рис. 2 изображены гауссовские распределения погрешностей параметракачества изделия Y при различных полях рассеяния 6σ, заданном допускеи центрегруппирования погрешностей , совпадающем с серединой поля допуска.Очевидно, чем меньше величина Т, тем ниже точность, т.е. тем больше брак.Для оценки точности операции (процесса) по систематической составляющейпроизводственных погрешностей используют коэффициент смещения(2)где.На рис. 3 приведены распределения погрешностей параметра качества изделий,подчиняющихся гауссовскому закону.Рис.

3. Гауссовские распределения при различных коэффициентах смещения ε6Очевидно, чем ближе к нулю коэффициент смещения ε, тем меньше влияниесистематических погрешностей, т.е. тем выше точность операции (процесса).Одна из весьма распространенных оценок точности выполнения партии изделий вероятность выхода годных изделий. Она носит также название "процент выхода годных"и определяется как площадь, ограниченная кривой распределения и границамиустановленного допуска на параметр качества изделия.Все три показателя точности (процент выхода годных Р , коэффициент точностиТ, коэффициент смещения) взаимосвязаны.В общем случае Р=f(T,E).

Длягауссовскогозаконараспределенияпроизводственных погрешностей эта зависимость в графическом виде представлена нарис. 4.Показатели точности учитывают не просто соотношение между полем допуска иполем рассеяния производственных погрешностей, но и закон распределения последних,что с теоретической и практической точек зрения является важным обстоятельством.Знаете закона распределения погрешностей, а не только границ поля их рассеяния,позволяют выявить физическую сущность технологического процесса, приводящего кданному распределению.Имея такую информацию и опираясь на основные положения теории точности,можно решить ряд важных технических и производственных задач: оценка точноститехнологического процесса изготовления электронной аппаратуры в целом или даотдельных операциях; оценка стабильности и устойчивости технологического процессаизготовления деталей и сборочных единиц электронной аппаратуры; выявление видов,источников и причин производственных погрешностей параметров качества аппаратуры;выявление степени и характера влияния различных производственных факторов наточность параметров качества изделий, стабильность (устойчивость) технологическихпроцессов их изготовления; расчет и экономическое обоснование межоперационныхдопусков на параметры качества изделий; выбор технологического метода обеспеченияфункциональной точности аппаратуры; получение объективных данных длямодернизации и проектирования новых образцов изделий; получение данных дляоптимизации технологических процессов.Рис.

4. Вероятность выхода годных изделий при гауссовском законераспределения погрешностей параметра качества7Постановка задачи анализа точности технологического процессаВыше было показано, что в любом технологическом процессе изготовленияэлектронной аппаратуры действуют случайные факторы, вызывающие производственныепогрешности выходных параметров аппаратуры. Очевидно, чем большее число, операцийимеет процесс, тем больше случайных факторов. Несмотря на то, что измененияпараметров аппаратуры за счет погрешностей на отдельных технологических операцияхмогут быть невелики, суммарный эффект их воздействия оказывается значительным.Причиной этому является на количественное изменение параметров, а уменьшениестепени детерминированности связи между параметрами до и после выполненияопераций и увеличение степени случайности этой связи.Для идеального технологического процесса (источники погрешностейотсутствуют) зависимость величины выходного параметра изделия (элемента, узла,аппаратуры) после каждой операции от значения параметра до операции выражалась быпрямой линией, проходящей через начало координат и имеющей тангенс угла наклона коси абсцисс, равный единице.