Технология производства электронных приборов и устройств.

Введение.

Производство – это процесс преобразования человеком природных ресурсов в полезные для человеческих потребностей изделий.

Технология – способ преобразования человеком природных ресурсов в полезные для человеческих потребностей изделий.

Технология сводится к последовательности, которая содержит:

1. Выбор исходного материала
2. Выбор инструмента и оборудования(разница между оборудованием, инструментом и приспособлением)
3. Выбор режима работы оборудования.
4. Изучение технологической документации.
5. Средства автоматизации и механизации.
6. Выбор методов и способов контроля.

            Этапы жизненного цикла изделия:

1. Замысел
2. Проектирование
3. Конструирование
4. Разработка ЕСТД
5. Производство
6. Монтаж
7. Контроль
8. Эксплуатация
9. Ремонт
10. Модернизация

Производственный процесс – это совокупность отдельных взаимосвязанных операций процесса труда, по средствам которых исходные материалы и сырье преобразуются в готовый продукт. Технологический процесс – это процесс, в результате которого происходит изменение физико-химических свойств исходного материала.

Технологический процесс состоит из технологических операций. Технологическая операция изготовления печатных плат – это часть технологического процесса, которая непрерывно осуществляется одним или несколькими рабочими на одном рабочем месте. Операция состоит из переходов.

Порядок оформления технологического процесса.

Комплект ТД включает методы, средства и порядок осуществления технологического процесса в целом и каждой операции в отдельности. А именно:

l        Операционно-технологические карты

l        Маршрутные карты

l        Производственные инструкции

l        Контрольные карты

l        Перечень стандартов

 

Керамика – это большая группа диэлектриков, с разнообразными свойствами, объединённая общностью технологического цикла.

Керамика – твёрдый плотный материал сложной многофазной системы, получаемый спеканием измельчённых компонентов.

Полезные свойства керамики для радиоэлектроники:

• Высокая нагревостойкость
• Высокая гигроскопичность
• Стабильнеость характеристик
• Стойкость к воздействию ионизирующих излучений
• Стойкость к поражению плесени и насекомых
• Нет ограничения по форме

 

Керамика состоит из нескольких фаз:

• Кристаллическая фаза
• Стекловидная

Возможно  наличие газовой фазы:

•  

 

Для придания керамике пластичности применяют органические пластификаторы:

• Парафин
• Тунговое древесное масло
• Дёготь

 

Классификация	Сырьё	Свойства					Особенности	Применения
		Механ	ТКДП	tg	fраб	T
Установочная керамика								Изоляторы, конструкционные материалы: Опорные, подвесные, антенные изоляторы радиоустройств, подложки микросхем, Корпуса резисторов, каркасы индуктивности, основания электрический печей и свыше 50% конденсаторов
НЧ	Радиофарфор	в	в	в	Н	1280 1300 С	Низкая пористость, высокая плотность
СЧ	Ультрафарфор: Бариевое стекло	В	в	н	СЧ	1360	Высокое содержание глинозёма
ВЧ	Аллюминоксид	в	в	н		1600	Для высокочастотных термостабильных конденсаторов применяют окись титана с глиной	Применяется как плотный изолятор в корпусах ПП приборах, подложках ИС

 

Сегнето-керамические материалы.

Это материалы с высокой диэлектрической проницаемостью (до 9000). Такими свойствами обладает титанат бария, двуокись титана и барий углекислый. Используется для конденсаторов, терморезисторов с положительным ТКС, пьезокерамике.

Особенности технологического цикла.

Технология производства керамических изделий вклю­чает в себя подготовку керамической массы, формование заготовок, сушку, пропитку и обжиг заготовок, механическую обработку обож­женных керамических деталей.

1)      Подготовка керамической массы

Подготовка керамической массы. Подготовку начинают с хими­ческого анализа исходных материалов, на основе которого подби­рают компоненты будущей  смеси.  Отобранные  компоненты тщательно очищают от грязи и посторонних примесей пу­тем промывки крупных кус­ков струями воды и направ­ляют на дробление, осуще­ствляемое с помощью бегу­нов (рис. 1).

Очищенные от­дельные компоненты засы­пают в неподвижную чашу 2. Перекатываясь по засы­панному материалу с по­мощью привода 3, гранит­ные жернова 1 своей тяже­стью раздавливают куски сырья, превращая их в по­рошок.

Рис. 1. Бегуны для грубого дробления.

 

 

 

 

Рис. 2. Схема установки магнитной сепарации сухого порошка.

 

После просеивания отделяют магнитным сепа­ратором (рис. 2) вредные примеси, находящиеся в по­рошке в виде ферромагнит­ных частиц. Сухой порошок 5 засыпают в бункер 4, и затем он попадает на повер­хность вращающегося ци­линдра 6, внутри которого расположен электромагнит 2. Порошок, свободный от примесей, ссыпается в ящик 7, а магнитные примеси притягиваются поверхностью цилиндра 6, снимаются   скребком   3 и попадают в ящик 1.

Каждый вид керамики составляют, из разных компонентов в строго определенных весовых соотношениях. Подготовленные ком­поненты перемалывают по заданной рецептуре в шаровой мельни­це, изображенной на рис. 3. В барабан 4 через загрузочное окно 5 засыпают набор компонентов — шихту 3 — и металлические или фарфоровые шары 2. Барабан, загруженный шихтой и шарами, приводится во вращение приводом 1. Шары поднимаются и падают вниз, дробя, перетирая и тщательно перемешивая зерна материала. Измельчают шихту сухим или мокрым способом. При мокром помоле в барабан загружают шихту, шары в воду; подученную после смешивания и помола жидкую смесь называют шликером. Шликер пропускают через вибрационное сито для удаления грубых не измельченных зерен, подвергают магнитной сепарации для удаления остатков примесей, содержащих металлические частицы, и слива­ют в бассейн с вертикальной пропеллерной мешалкой, где он не­прерывно перемешивается, чтобы предотвратить расслаивание из-за неодинаковых размеров частиц и различной плотности компо­нентов. Из бассейна шликер с помощью мембранного насоса поступает в фильтр-пресс, где обезвоживается. Затем обезвожен­ную массу в виде лепешек (коржей) влажностью 20—25% сушат и получают исходный материал для дальнейшей переработки.

Рис. 3. Шаровая мельница.

 

a)      Химический анализ исходных материалов

b)      Очистка

c)      Дробление

2)      Формирование заготовок

Способы формования деталей из кера­мических масс определяют формой и размером детали, сложно­стью конструкции, количеством требующихся деталей, составом и свойствами керамического сырья. Заготовки керамических изделий получают сухим прессованием, выдавливанием через мундштук, горячим литьем под давлением, формованием в гипсовых формах.

a)      Изготовление прессованием

Изготовляют заготовки сухим прессованием с помощью пресс-форм и гидравлического пресса. На рис. 5.4 изображена схема су­хого прессования. Подготовленные для прессовки коржи предва­рительно подсушивают, затем размалывают, добавляют связку (поливиниловый спирт, парафин) и смешивают. Доза подготовлен­ной массы поступает в полость матрицы 2, где под действием пу­ансона 1 получают заготовку. Этим способом с большой точностью изготовляют детали простой конфигурации (диски, кольца, пластины, каркасы и др.) относительно небольших размеров с малыми выступами и углублениями.

 

 

 

 

 

 

 

Пластмасса – это материал на основе наполнителей и компонентов для придания ей особых свойств.

Связующее звено

Можно создать деталь любой формы

Механическавя прочность

Исключается механическакя обработка

 

§ 6.3. Способы изготовления изделий из пластмасс

Способы изготовления изделий из пластмасс определя­ются технологическими свойствами прессматериалов, формой, раз­мерами и назначением изделий. Для изготовления изделий, исполь­зуемых в производстве приборов и средств автоматизации, приме­няют следующие способы: прямое (холодное и горячее) и литьевое прессование, литье под давлением, формование, шприцевание.

Прямое прессование изделий. Способ прямого прессования наи­более прост и широко распространен. Его осуществляют на гидрав­лических прессах с помощью различных пресс-форм. При изготов­лении изделий из пластмасс пресс-формы являются основной тех­нологической оснасткой для формообразования изделий-йПо кон­структивным признакам пресс-формы разделяют на два основных вида: съемные и стационарные. В свою очередь их делят на пресс-формы открытого и закрытого типа (рис. 6.1). Изготовляют пресс-формы из углеродистых инструментальных сталей, выдерживаю­щих длительный нагрев (до 200 – 250° С), высокие давления (до 2000-10⁵ Н/м²), трение при прохождении прессматериала и дейст­вие различных химических веществ.

На рис. 6.2 показана схема прессования, включающая загрузку (рис. 6.2, а) прессматериала 3 в полость матрицы 2, процесс прес­сования (рис. 6.2, б) — давления пуансона У, выдержки для получеияв н -' шярав твердости неделим 5 ц извлечения изделия (рис. о_\ в) п формы с помощью выталкивателя 4. Пресс матери а л перед загрузкой сушат в специальных сушильных камерах при 80 – 100^о С (глубокий прогрев при 150 – 200 С). а затем проводят дозировку в

Pгод =

W(x) – плотность нормального распределения

                                                                          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.      Изоляционное основание

2.      металлические выводы

3.      контактный слой

4.      проводящий слой

 

1.      корпус

2.      вывод лепестков

3.      заклёпки

4.      упор

5.      ось

6.      проволочн

7.      контактные щётки

8.      фигурные пластины

 

Радиационная стойкость, термостойкость, термостабильность, дорогие, номинал ограничен 100КОм

 

Варистор.

a)      RC-цепь. Время задающая

b)      LC-фильтр

c)      к

d)      Датчик температуры

e)      Помехоподавления

f)        Дозиметр

g)      к

 

C=(εε₀S)/d

X_c=1/2πfC

W_c=0,5U²c, Дж

ic=C(dUc/dt), A

Uc=C^-1∫Ucdt,В

f_{контура}=1/(2π√LC)

tgδ=ωGC

ТКЕ=ΔС/CAT

τ=RC

Основные электр. параметры.

1.      Сном, Ф

2.      Сопротивление изоляции

3.      Uраб

4.      Lсоб на ВЧ

5.      tgδ

6.      TKE

 

Пример основной записи.

КМ –

КЛС – литой секционный

КСО – следяной

КПК – подстроечный керамический

МБМ – металлобумажный

ЭТО – электролит, тантал объёмнопористые.

 

1.      Соленоидная

2.      Солиноидная многослойная

3.      Кольцевая

4.      Шаровая

5.      Плоская

 

1. Контурные

СВ, ДВ

Особенности конструкции – многослойные типы намоток из многожильного провода.

Карбонат железа

 

Плёночная катушка индуктивности.

Число активных витков 3-4.

L=ω²L₀.

l – длина линии

d – расстояние проводниками

 

δ и b – толщина и ширина.

Гиратор – 4х полюсники, преобразующие ёмкостной импеданс на выходе в индуктивность на входе.

Паразитные параметры.

1.      Межвитковые потери

2.      Потери на рассинье

3.      Потери на вихревые токи (наличие небольшого воздушного зазора устраняет вихревые токи)

4.      Диэлектрические токи

 

1.      Кольцевой

2.      Замкнутый-стержневой

3.      Магнито-электрический

4.      Стержневой

5.      Броневой

 

 

Коммутационные устройства.

 

- с механическим ручным приводом

- с постоянным контактом

- с электромагнитным приводом

 

1,4 внутренняя обкладка

2 сегнетокерамическая трубка

3 внешние обкладки

5 ферритовая трубка

6 отрезок токонесущего провода

 

 

 

 

 

8 семестр

 

 

 

Общая характеристика производства ЭПиУ.

1.      Этапы развития ЭПиУ

1.      Электровакуумные и газоразрядные

1903 г. - Диод

1907 г. - Триод

2.      Дискретная п/п электроника

1948 г. – изобретение ранзистора

3.      Микроэлектроника

60-е годы

4.      Наноэлектроника

80-е годы

 

 

Уменьшить технологический шаг до 10 нМ.

 

 

10.09.08

 

Развитие ЭКБ 2008…2015г.

Приоритетные направления:

·        твердотельная СВЧ электроника

·        радиационно-стойкая ЭКБ

·        микросистемная техника

·        электронные материалы

·        пассивные ЭКБ

·        вакуумная СВЧ электроника

·        унифицированные электронные модули и конструкции

·        развитие технологии создания радиоэлектронных систем и комплексов

 

Структура российского рынка ЭКБ.

Основные сегменты

 

Технологии

1.      КМОП

2.      БиКМОП

3.      EEPROM

4.      КНИ

5.      SiGr

 

Конструкция ЭА – это совокупность элеиентов, деталей с различными физическими свойствами и формами находящимися в определённой  пространственной, тепловой, механической, энергетической связи.

Технология производства – это основная часть производственного процесса, заключающаяся в выполнении определённых действий, направленных на изменение исходных свойств материалов, объектов производства.

 

Стадии разработки

1.      Техническое задание

2.      Эскизный проект

3.      Технический проект.

 

CALS-технология – стратегия промышленности, направленная на эффективное использование, создание обмен и управление БД.

 

Этапы разработки производства ЭА.

1.      Подготовительный этап(ПР)

2.      Организация обеспечения хода разработки(ПР)

3.      Научное обоснование разработки:

1.      патентный поиск

2.      в

4.      Разработка ТЗ(ПР)

5.      Методическое обеспечение

6.      Разработка системы элементов

7.      Математическое обеспечение

1.      Моделирование

2.      Макетирование

8.      Разработка методов расчёта и алгоритмов

9.      Разработка структурных схем

10.  Разработка функционирования и принципиальной схемы

11.  Разработка печатной платы

12.  Разработка конструкций узлов, блоков

13.  Общая компоновка узлов

14.  Разработка технологии

15.  Испытания

16.  Сравнит. анализ

17.  Подготовка производства

18.  Эксплуатация

 

Изделие – это предмет или набор предметов подлежащих изготовлению на предприятии.

Такт выпуска – время между выпусками двух следующих изделий.

Ритм выпуска – количеств изделий в единицу времени.

Основные типы производства.

Виды технологических процессов (ТП).

Этапы разработки ТП.

Групповой (мелкосерийно и многономенклатурный)

Временный (оперативный для пробных)

Стандартный (обязательный к применению)

Перспективный (при модернизации старого пр-ва и создание нового)

Маршрутный – достаточно для мелкосерийного производства

Операционный (подробно каждая операция)

Маршрутно-операционный

 

Исходные документа.

1.      КД на изделие

2.      Технические требования

3.      Спецификация

4.      Объём выпуска

5.      Сроки выпуска

6.      Перечень и наличие оборудования

7.      Справочно-нормативной

8.      Программная документация

 

Анализ исход исходных	Исключение КД Расчёт технологичности Анализ объёма выпуска и типа пр-ва выбирается
Выбор типового ТП	Фор-е Тех кода Из по классификации
Разработка схемы сборки	Выбор баз дет., споба сборки и монтажа
Составления маршрутн. ТП	Опр-е послед. ТО: Расчёт штучного времени, К-коэф. закрепления операции
Разработка ТО	Структура и последовательность схема баз и установки изд. расчёт реж.
Расчёт ТЭЭ	выбор вариантов операции по технологической себестоимости
Анализ Тп с точки зрения ТБ
Оформление ТД
Разработка ТЗ на спецоснастке

 

 

 

№	Показатели	Формула расчёта	значимость	примечания
1	Использ. ИМС и микросборок	Kисп=Нинс/(Hинс+Hэрк)	1
2	Коэф-т автоматизации и механизации монтажа	Кам=Нам/Нконт соед	1
3	Коэф-т механизации подгот. и монтажа	К=Нмм/сумма кол-ву ЭРЭ	0.8
4	Коэф-т механизации контроля и настрои	Намк/Нобщк	0.5
5	Коэф-т повтором	Нтипоразм эрк/Нвсего	0.3
6	Коэф-т прогрессивности	Dпрогр метод/Dсумма деталей	0.1
7	Коэф-т применяемости	Нориг/Нобщ	0.2

 

 

Выбор техпроцесса сборки электронного узла.

Основные этапы сборы	Объекты сборки	Основные типовые операции
Комплектация	ПП навескна эл-ты детали	Распаковка вход контроль Размещение в тех таре
Подготовка к монтажу	ПП	рихтовка, промывка, кассетирование
	Навесные элементы	формовка, и рихтовка вывода
Установка на ПП	Детали
	Навесные элементы
Выполнение контактных соединений	ПП со сборкой	Пайка контроль
Контроль модуля и защита	Модуль	Контроль, регулировка

 

 

Анализ объёма выпуска продукции.

Nшт в год

Такт производства

Фi – годовой фонд времени

T=фi/N

Разработка схема сборки

Разработка схемы сборки

Разработка маршрутной ТП сборки

 Исходные данные

1. Схема сборки
2. Типовой ТП
3. Объем выпуски Коэф-т закрепление операции

 

К_закр=К_{кол-во операций}/К_{кол-во рабочих мест}

 

Мелкосерийное К3=21...40

Крупносерийное 11...20

массовое 1

Среднесерийное 2...10

 

 

 

№№	Наименование операции	Оборудование, оснастка	Такт, расп	Разряд рабоч.

 

Оборудование по нац. проекту.

 

Печь для оплавления припойных паст.

Установка пайки «Радуга 10»

Технические данные

1.      Пайка одно- и 2х-сторонняя

2.      Тмакс нагр, *С – 350*

3.      Габариты ПП, мм – 270х350

4.      Т,*С - +/-1*С

5.      Рпотр - 2КВт

6.      Масса – 35КГ

 

Электрооборудование

1.      Узел регулировки Т

2.      задания врем интервала

3.      контроль. измеритель Т

 

1. Химическая обработка подложки
2. Нанесение плёнки
3. Нанесение переферийной метализации
4. Формирование полосковых контактных электродов
5. Нанесение первого диэлектрического слоя
6. Нанесение активного покрытия
7. Нанесение второгоо диэлектрического покрытия
8. Нанесение контрастирующего покрытия
9. формирование полосковых электродов из аллюминия
10. герметизация
11. Тренеровка
12. Многоконтактное измерение
13. Монтаж схемы управления
14. Сборка модуля
15. Измерение параметров

4 основных элемента оборудования

1.      Двигательные механизмы

2.      передаточные механизмы

3.      Исполнительные механизмы

4.      Системы управления

Особенности

1.      Несиловой характер

2.      Сверхжёсткие требования

Критерии проектирования	Предельные значения
Вакуум
Вибрации	1e-10 Па
Амплитуда	0,01  мкм
Частота	0
Собственная
Приносимая дифектность	Размер мк-частиц 0.1мкм
Температура	2000К 630К
Чистота	2е-11

 

 

 

 

 

Всё ТО на 2 группы:

1.      ООМП — оборудование общее машиностроение

2.      СТО — специальное технологическое оборудование

 

ОКП — отраслевой классификатор