Раздел 1. Технологический процесс производства эвс и задачи повышения его эффективности и качества продукции.

1.1. Основные понятия и определения технологического процесса.

Технология ЭВС – это наука, занимающаяся изучением закономерностей, действующих в процессе изготовления радиоэлектронных изделий, с целью использования этих закономерностей для обеспечения требуемого качества изделий и наименьшей ее себестоимости.

В процессе разработки и изготовления ЭВС разработчику приходится решать целый комплекс вопросов, направленных на получение требуемых показателей качества. При этом необходимо учитывать как характеристики изготавливаемой аппаратуры, так и процессу производства и их взаимодействие. Решение задач технологии невозможно без учета реальной структуры производства, взаимосвязей между отдельными ее частями, учета случайных событий, действующих в процессе производства.

Для изготовления ЭВС необходим производственный процесс, в ходе которого осуществляется превращение полуфабрикатов в готовое изделие.

Производственный процесс радиоэлектронного завода включает в свой состав получения материалов, комплектующих изделий ЭВС, заготовок, различные виды обработки их, контроль качества, транспортирование, хранение на складах, сборку, регулировку, испытание и упаковку, т. е. Требуется деятельность коллектива людей, направленной на получение определенного вида изделий с заданным качеством. Таким образом, можно рассматривать производство ЭВС как большую систему, включающую в себя коллектив людей, объединенных в сложнейших по технологии и структуре взаимосвязей производственных процессах, работающих на современном оборудовании.

Решение технологических вопросов по обработке деталей, включающей механическую, химическую, термохимическую и другие виды обработок, требует знания всех достижений в данных областях химии, физики, которые направлены на получение определенных свойств обрабатываемых деталей. Рассмотрение технологической точности производства ЭВС ставит новые задачи по определению ошибок изготовления, анализу их, применению современных методов статистического анализа и контроля технологических процессов производства с соответствующей их корректировкой.

Такое разнообразие задач решаемых технологией ЭВС, основанных на большом количестве точных и прикладных наук, описывающих различные аспекты создания ЭВС, позволяет считать технологию ЭВС, комплексной, синтезирующей наукой.

Понятия и определения технологического процесса

Производственный процесс включает все этапы, которые проходит природный материал на пути превращения его в изделие.

Производственный процесс на электронном предприятии делится на ряд технологических процессов, выполняемых в различных цехах и участках (заготовительных, обработки, сборки и т. д.).

Технологический процесс – это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда.

Технологический процесс может быть отнесен к изделию, его составной части или к методам обработки, формирования и сборки.

К предметам труда относятся заготовки и изделия. Технологический процесс разделяется на часть технологических операций.

Технологическая операция – это законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте. Операция связана с выполнением законного объема работы и является основным элементом производственного планирования и учета.

Технологическая операция делится на установки, позиции и переходы. Основной частью операции является переход, представляющий собой совокупность процессов по обработке одной или комплекта деталей, одним и тем же инструментом или его набором, при неизменном режиме.

Установка представляет собой часть операции, выполняемую при одном закреплении изделия.

Позиция – часть операции, выполняемая при неизменном положении изделия относительно рабочих органов оборудования, при этом деталь, заготовка занимает неизменно закрепленное положение.

Технологические процессы и операции по организации производства делятся.

Единичный технологический процесс – представляет процесс изготовления и ремонта изделия одного наименования, типоразмера и исполнения, независимо от типа производства.

Типовой технологический процесс – изготовление группы изделий (деталей) с общими конструктивными технологическими признаками.

Групповой технологический процесс – изготовление группы изделий с различными конструктивными, но общими технологическими признаками.

Характеристика технологического процесса (операции), цикл – это интервал времени от начала до конца периодически повторяющейся технологическая операция не зависимо от числа одновременно изготовляемых изделий.

Технологические нормы.

Технологическая норма – регламентированное значение показателя технологического процесса.

Норма времени – регламентированное время выполнения некоторого объема работ в определенных производственных условиях одним или несколькими исполнителями одной квалификации.

Единица нормирования – количество производственных объектов или число работающих, на которое устанавливается технологическая норма.

Норма выработки – регламентированный объем работ, который должен быть выполнен в единицу времени в определенных организационно-технических условиях одними или несколькими исполнителями соответствующей квалификации.

Расценка – размер вознаграждения работнику за единицу объема выполненной работы.

Отмеченные основные понятия и определения установлены в соответствии с требованиями ЕСТД ГОСТ 3.1109-82 «Термины и определения основных понятий».

Конструктивно-технологические особенности ЭВС.

ЭВС представляет собой совокупность элементов, объединенных в узлы и устройства и предназначенных для преобразования и обработки информации. Элементы, рассчитанные на совместную работу с ЭВС, различаются по функциональным физическим, конструктивно-технологическим признакам и типам связей.

Устройство, входящие в ЭВС, представляют собой автономную часть и имеют, как правило, определенное функциональное назначение (усилители, дискриминаторы, АПЧ и т. д.). Назначение аппаратуры определяет состав устройств и технические требования к ним (чувствительность, быстродействие, объем памяти и т. д.).

Кроме технических, к устройствам ЭВС предъявляют другие требования.

К конструктивно-технологическим требованиям относятся с соблюдением функционально-узлового принципа конструирования, технологичность, минимальные размеры, ремонтопригодность. Следует отметить, что требования, предъявляемые к ЭВС, зависят от вида назначения аппаратуры.

Функционально-узловой принцип конструирования ЭВС основан на объединении функционально законченных схем в узлы и их модульной компоновке. Базовые конструкции ЭВС имеют несколько уровней модульности, предусматривающих объединение простых модулей в более сложные.

К модулям первого уровня относятся интегральные схемы (ИМС) – микроэлектронные изделия, выполняющие преобразования, обработку, накопление информации, а также имеющие высокую плотность электрических соединений.

Модулями второго уровня (порядка) являются типовые элементы ТЭЗ или ячейки, печатные платы, на которых конструктивно и электрически объединяют в ИМС и дискретные ЭРЭ.

Модули третьего уровня представляют собой панели (блоки), которые с помощью плат или каркасов объединяют ТЭЗ и ячейки в конструктивный узел.

Модулем четвертого уровня является рама (конструктивный узел – каркас рама).

Модулем пятого уровня является стойка.

Конструктивное и функциональное разделение ЭВС на модули позволяет успешно решать ряд технологических задач.

Специализация производства возможна. Осуществление параллельно сборки модулей, регулировки и т. д.

Компоновка электронных узлов производится модульным принципом следующим образом.

ИМС  ТЭЗ Панель  Рама  Стойка.

Основной конструктивной единицей ЭВС является ТЭЗ, который состоит из печатной платы на одной или двух сторонах которой могут быть размещены ИМС, ЭРЭ, микросборки и т. д.

Общие вопросы производства ЭВС.

Анализ конструктивно-технологических особенностей ЭВС позволяет перейти к изложению общих вопросов ее производства.

Микроминиатюаризация ЭВС, повышение быстродействия и точности функционирования требуют особого внимания к технологическим процессам их разнообразия, к точности метода контроля и т. д. Использование специальных материалов и химической технологии поставило вопрос об охране окружающей среды.

Структура, виды и типы организации производства ЭВС.

Производственный процесс представляет собой совокупность всех действий изготовления, сборки, контроля, наладки, снабжения и обслуживания рабочих мест, комплекс работ по подготовке производства.

Технический процесс (ТП) ГОСТ 3.1103–82 – это часть производственного процесса, содержащая действия по изменению состояния предмета труда. ТП строят по отдельным методикам их выполнения (процесс литья, механической и термообработки покрытий, сборки, монтажа и контроля ЭВС) и разделяют на операции.

Технологическая операция – законченная часть ТП, выполняемая непрерывно на одном рабочем месте. Состав операции устанавливается на основе технологических соображений, а также с учетом организационной целесообразности. Технологическая операция является основной единицей производственного планирования и учета, так как определяет трудоемкость изготовления изделия; устанавливает нормы времени и расценки; определяет требуемое количество рабочих, оборудования, приспособлений и инструментов; ведется и осуществляется контроль качества и сроков выполнения работ.

Кроме технологической операции в состав ТП включают в ряд необходимых для его осуществления вспомогательных операций (транспортировки, контроля и маркировки). В свою очередь, операции делят на установы, позиции, переходы, приемы.

Установ – часть ТО, выполненный при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или сборки.

Позиции – часть операции, выполненной при неизменном положении инструмента относительно детали.

Технологический переход – законченная часть ТО, характеризующая постоянство режимов, применяемых инструментов и поверки.

Прием – законченная совокупность действий, применяемых при выполнении перехода и объединенных одним целевым назначением.

В производстве ЭВС используется много видов ТП, основанных на различных физических, химических, структурных методах изготовления.

Микроминиатюризированные ЭВС требуют внедрения неразрушающих методов контроля и управления качеством, использование специальных материалов и химической технологии, ставит вопрос об охране окружающей среды при организации производства ЭА.

Производство ПП основано на химическом (субтрактивном), аддитивным, электрохимическим, полуаддитивным, комбинированных методах изготовления . Они различаются способами получения рисунка печатного монтажа и токопроводящего слоя, промышленное применение нашла сетка – графический способ офсетной печати, а также способ фотоформирования рисунков. Проводящий слой получают травлением, химическим или хим-гальваническим наращиванием. Для этих методов характерны следующие типовые хронологические операции: механическая обработка, нанесение рисунка, травление, химическое и хим-гальваническое осаждение меди, удаление защитной маски и так далее.

Производство сборочных единиц модуля ЭВС основано на сборке и электрическом монтаже, причем, монтаж является более трудоемким. Электромонтажные работы по получению контактных соединений выполняют различным методом: пайкой, сваркой, склеиванием, накруткой, механическим контактированием, а также электрическим монтажом (печатным, жгутовым, проводным на платах, плоскими кабелями). Механическое контактирование модулей 3,4,5 уровней осуществляется с помощью электрических соединений (разъемов). Технология их изготовления построена на типовых процессах холодно-листовой штамповки, переработки пластмасс, механической и химической обработки. В производстве ЭВС разработаны типовые технологические процессы пайки (для модулей всех уровней сварки (модуля 1, 2-го уровня)) и накрутки (модуля 3, 4-го уровня), в результате которых образуются контакты с низкими электрическими переходными сопротивлениями и высокой механической прочностью.

При электрическом объемном монтаже основное место занимает трассировка (укладка проводов), являющаяся наиболее трудоемкой. Жгутовой монтаж снижает трудоемкость путем раскладки и вязки жгутов на специальных шаблонах с последующим переносом в аппаратуру, монтаж плоскими кабелями. Для опытного и мелкосерийного производства разработаны техпроцессы проводного монтажа на ПП, заключающимся в упорядоченной укладке проводов на ПП с последующим электрическим соединением их с печатным монтажом и выводами навесных элементов.

Производство ферритовых сердечников основано на применении технологии изготовления деталей из металлокерамических материалов. Особенность ее заключается в необходимом достижении стабильных магнитных параметров сердечника путем регулируемых основных факторов ТП. Изготовление электромеханических узлов ЭВС осуществляется с помощью традиционных методов обработки и сборки.

Производство полупроводниковых ИС с диффузионными планарными структурами базируется на интегральной технологии (диффузия, ионное легирование, эпитаксия, пассивация).

Создание гибридных тонкопленочных ИС основано на ТП термического и вакуумного напыления и распыления материалов ионной бомбардировкой, производство толстопленочных основано на нанесении элементов способом сетка – графической печати, т. е. Путем продавливания смеси резистивных, диэлектрических, проводящих мелкодисперсных материалов через сетчатый трафарет с последующей сушкой, выжиганием и подгонкой элементов.

При разработке ТП учитывают принцип совмещения технических, экономических и организационных задач, решаемых в данных производственных условиях.

В соответствии с ГОСТ 14.004-83 в зависимости от номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий, современное производство подразделяют на различные типы:

единичное;

серийное;

массовое.

Единичное – характеризуется широтой номенклатуры и малым объемом выпуска.

Массовое – характеризуется узкой номенклатурой, большим объемом выпуска изделий. Коэффициент закрепления операций (ГОСТ 3.1108-74) для массовых равен единице, т. е. на каждом рабочем месте закреплен выполнением одной постоянно выполняющейся операцией. При этом используется специальное высокопроизводительное оборудование, широко применяются автоматические линии и автоматизированные производственные системы. Требуемая точность достигается методами автоматического получения размеров при обеспечении взаимозаменяемости.

Серийное производство характеризуется отграниченной номенклатурой изделий и сравнительно большим объемом выпуска. В зависимости от коэффициента закрепления операций существует мелко-, средне-, и крупносерийное производство. Объем выпуска при серийном производстве колеблется от десятков и сотен до тысяч регулярно повторяющихся изделий. При этом в производстве используется универсальное и специализированное оборудование. Требуемая точность достигается как методами автоматического получения размеров, так и методами подбора, регулировки. Коэффициент закрепления операций определяется по формуле:

К₃₀=О/Р

где О – число операций; Р – число рабочих мест.

При К₃₀=20 – 40 производство мелкосерийное.

При К₃₀=10 -20 производство среднесерийное.

При К₃₀=1 – 10 производство крупносерийное.

При массовом производстве К₃₀=1.

Программа выпуска в массовом производстве обеспечивает возможность узкой специализации рабочих мест, за которыми закреплена только одна операция. В этом случае предоставляется возможность расположить оборудование в соответствии с характером технологического процесса. Если производство и количество рабочих мест рассчитаны таким образом, что переход с одной операции на другую осуществляется без задержки, то такая организация производства называется поточной. Выполнение каждой операции на потоке должно осуществляться с заранее установленным тактом и ритмом выпуска.

Такт выпуска – интервал времени, через который периодически производится выпуск изделий.

Ритм выпуска – количество изделий, выпускаемых в единицу времени. Для производства сложной аппаратуры характерно изменение серийности производства. На этапах изготовления элементов, узлов, производство приближается к серийному, а на этапах сборки блоков и систем – как мелкосерийное.