1.8. Выбор наиболее экономичного варианта тп по себестоимости.

Разработка ТП - задача многовариантная. Например, операция пайки может выполняться паяльником, окунанием в расплавленный припой, пайкой волной, а может быть заменена на механическое соединение накруткой. Основным критерием выбора варианта являются затраты, т. е. себестоимость данного ТП.

На рис. 1.10 приведены кривые себестоимости в зависимости от программы (объема) выпуска изделий двух вариантов ТП.

Себестоимость первого варианта      

Себестоимость второго варианта    

Рис. 1.10. Графики выбора наиболее экономичного ТП по себестоимости.

При выпуске определенного количества изделий оба варианта могут быть равноценны, тогда себестоимость первого варианта

Решая это равенство относительно N, получим

Обозначим N как N_Kp. Тогда при программе N<N_Kp выгоден 1-ый вариант, а при N>N_КР - 2-й вариант.

Первый вариант имеет дешевую оснастку (В₁), но менее производительную, чем у второго варианта, у которого оснастка дороже (B₂), но и более производительная.

При малой программе дорогая оснастка разложится на себестоимость изделия и резко ее повысит, поэтому ее более выгодно использовать при большей программе выпуска. Однако во втором случае возможно придется больше платить рабочему, так как оснастка сложнее и требуется рабочий с более высоким разрядом, но производительность, т. е. трудоемкость, будет меньше, чем в первом случае.

Чтобы снизить технологическую себестоимость, необходимо уменьшать входящие в нее составляющие: уменьшать отходы за счет правильного раскроя материала, покупать менее дорогие материалы, применять роботы-манипуляторы вместо рабочих, применять энергосберегающие ТП и др.

2.1. Общие сведения о микросхемах и технологии их изготовления.

Тактико-технические, конструктивно-технологические, эксплуатационные и экономические характеристики ЭА определяют примененные в ней микросхемы (МС), выполняющие функции преобразования, хранения, обработки, передачи и приема информации.

Микросхемой (интегральной микросхемой - ИМС) называют функционально законченный электронный узел (модуль), элементы и соединения в котором конструктивно неразделимы и изготовлены одновременно в едином ТП в общем кристалле-основании.

Теория, методы расчета и изготовления микросхем составляют основу микроэлектроники - современной наукоемкой отрасли техники.

По конструктивно-технологическому исполнению МС делятся на полупроводниковые и гибридно-пленочные. ПолупроводниковыеМС имеют в своей основе монокристалл полупроводникового материала (обычно кремния), в поверхностном слое которого методами литографии и избирательного легирования создаются транзисторы, диоды, резисторы и (иногда) конденсаторы, а соединения между ними формируются по поверхности кристалла тонкопленочной технологией. Полупроводниковые МС бываютоднокристальные (монолитные) и многокристальные (микросборки). Однокристальная МС может иметь индивидуальный герметизированный корпус с внешними выводами для монтажа на коммутационной (печатной) плате, или быть бескорпусной и входить в состав микросборки.

Многокристальная микросборка представляет собой совокупность бескорпусных МС, смонтированных на общейкоммутационной плате. В качестве компонентов в микросборке могут присутствовать бескорпусные согласующие резисторы и развязывающие конденсаторы. Вследствие высокой насыщенности связей коммутационная плата выполняется многоуровневой и, таким образом,

Рис. 2.1. Укрупненная схема ТП изготовления полупроводниковых (монолитных) ИМС

является миниатюрным аналогом многослойной ПП. При изготовлении коммутационной платы используют как тонкопленочную, так и толстопле­ночную технологии.

Гибридно-пленочные МС состоят из пленочных пассивных элементов (резисторов и конденсаторов), коммутационных проводников, нанесенных непосредственно на подложку из изоляционного материала, и бескорпусных полупроводниковыхкристаллов (транзисторов, диодов, диодных матриц, несложных ИМС), монтируемых на той же подложке. Пассивные элементы и проводники выполняются по тонкопленочной или толстопленочной технологии.

В качестве активных элементов в полупроводниковых микросхемах используются униполярные (полевые) транзисторы со структурой Ћметалл - диэлектрик (оксид) - полупроводникЛ (МДП- или МОП-транзисторы) и биполярные транзисторы. В соответствии с этим все полупроводниковые ИМС делятся на три группы: биполярные, униполярные (МДП или МОП) и биполярно-полевые.

Число элементов в ИМС характеризует ее степень интеграции. По этому параметру все микросхемы условно делят на малые (МИС - до 10² элементов на кристалл), средние (СИС - до 10³), большие (БИС - до 10⁴),сверхбольшие (СБИС - до 10⁶), ультрабольшие (УБИС - до 10⁹) и гигабольшие (ГБИС - более 10⁹ элементов на кристалл).

Рис. 2.2. Укрупненная схема ТП изготовления гибридно-пленочных МС

Наиболее высокой степенью интеграции обладают цифровые ИМС с регулярной структурой: схемы динамической и статической памяти, постоянные и перепрограммируемые ЗУ. Это связано с тем, что в таких схемах доля участков поверхности ИМС, приходящаяся на межсоединения, существенно меньше, чем в схемах с нерегулярной структурой.

Укрупненные схемы ТП изготовления полупроводниковых (монолитных) и гибридно-пленочных микросхем приведены соответственно на рис. 2.1 и 2.2. В последующих разделах главы приведено описание характерных особенностей выполнения отдельных технологических операций, определяющих основные параметры ИМС.