Понятие о робастности материалов, технологий, изделий.

Выгода – понятие глобальное. Чаще всего её можно представить в денежном выражении.

Потери – это затраты, которые несёт общество или субъект после того, как приобретает готовы продукт. В инженерии количества потери принято оценивать функцией потерь:

L = k (y - m)²,

где L – потери,

у – значение параметра качества,

m – номинальное значение параметра качества,

к – постоянная потерь, вычисляемая с учётом расходов, которые несёт изготовитель при браковке изделия (т. е. затраты на ремонт или замену).

Графики L по отношению к y можно представить в следующем виде:

y_min – нижнее значение параметра,

y_max – верхнее значение параметра,

y – наименьшее значение.

Технологии электроники – многопараметрические, с многофакторным влиянием на объект.

Вариации размеров, свойств, функциональных параметров и т. д. – главные помехи на пути создания высокоэффективных технологий.

Три основных источника вариации (факторы шумов, ошибок, погрешностей):

• внешние – порождаются условиями производственной и окружающей среды; вносятся на этапах хранения и эксплуатации, в отдельных случаях – при производстве;

• внутренние – несовершенство конструкционных и технологических материалов, старение и износ;

• технологические – совокупность различных погрешностей средств производства, приводящих к различиям между изделиями или параметрами, даже в пределах одной партии продукции.

Задача разработчиков состоит в том, чтобы минимизировать эти вариации.

Обычно для минимизации вариаций используют гибкие технологии и моделирование с целью оптимизации параметров ТС. Самый эффективный путь минимизации представляется в проектировании такой технологии, которая бы обеспечила как можно меньшую чувствительность всех этапов производства влияние некоторых параметров.

Изделия, технологии и материалы, нечувствительные к некоторым факторам, называются робастными.

Задачи:

1. что дешевле – способ подавления шумов или проектирование робастных технологий и изделий;

2. минимизация;

3. выбор оптимально-достаточного количества контролируемых параметров.

Общие принципы робастных технологий.

Стабильность исходных материалов, чистота и специфические свойства, гибкое варьирование параметров технологических сред + встроенный прецизионный контроль ТП; использование схемотехники (резервирование, нелинейность, надёжное диагностическое моделирование), максимальное использование естественных технологий, создание безлюдных технологий (кластерное производство).

Рационализация конструкторских технологических и материаловедческих.

Материалы в МЭ выполняют сложные функции, поэтому требования к ним многопараметрические.

Поиск критериев эффективности выбора материалов труден, а результат его дискуссионный, что связано с многообразием связей критериев с разными факторами.

Два подхода:

1. выбор универсальных материалов, т. е. применимых для разных целей, работоспособных в широком диапазоне температур и т. д. – подход сомнителен, т. к. свойства определяются в нормированных условиях;

2. поиск связей в системе «состав – технология – структура - свойства»; - здесь важно выбрать правильно критерии. Химический состав определяется технологией (плёнки), либо технология – химическим составом. Структура определяется и химическим составом и технологией. С применением теории множеств и корреляционного анализа можно определить эти связи во взаимозависимости с критерием (критерием являются какие-либо свойства). При этом можно выделить только существенно значимые зависимости.

Для МЭ важно правильно использовать сочетание технологических операций (качественное) для регулирования свойств получаемых материалов на этапе синтеза устройств. Это особенно относится к плёночной электронике, электрофизические характеристики, которые существенно зависят от технологический условий (зернистость, влияние границ, полярность).

Поиск возможностей количественной оценки вклада любой из разработок (конструкторской, материаловедческой технической) получаются в виде инварианта – критерия совершенствования МЭА на плёночной технологии связанного с такими разработками.

Инвариант критерия совершенствования МЭА по плёночной технологии, связанный с материаловедческими, технологическими и конструкторскими характеристиками, можно выразить формулой:

N R = 10⁸ ρ_s / k_ф b_min²

где N – число элементов на единицу площади;

R – номинальное электрическое сопротивление;

ρ_s – удельное поверхностное сопротивление;

k_ф – коэффициент формы (отношение длинны к ширина);

b_min – допустимая ширина резистора в зависимости от способа формирования рисунка.

Материаловедческие, технологические и конструкторские разработки тесно переплетены в связи с переходом от использования материалов не в монолитном, а в плёночном состоянии.