§ 1.10. Конструкция рэс как объект производства

Конструкция РЭС реализуется в соответствии с конструкторской документацией в процессе производства. Основной частью произ­водственного процесса является технологический процесс (ТП), в результате которого происходит направленное изменение свойств и формы материалов, полуфабрикатов (заготовок), де­талей, а также механическое и электрическое соединение их между собой с определенной точностью и производительностью. Конструкция и технология изготовления РЭС тесно связаны и взаимообусловлены.

Характер используемых ТП не только оказывает влияние на конструкцию, но и определяет такие ее свойства, как экономически целесообразная плотность компоновки узлов, стоимость и надеж­ность РЭС на этапе производства и расходы при эксплуатации; масса, габариты, энергопотребление (ЭСЛ- и КМДП-структуры); конструкция узлов для подключения испытательной аппаратуры. В свою очередь, конструкция определяет структуру ТП производ­ства РЭС, т. е. номенклатуру используемых частных ТП, последовательность их реализации (последовательное, парал­лельное или смешанное производство узлов); требования к точности поддержания технологических режимов; требования к структуре и типу средств контроля (испытания) элементов, узлов и конструкции в целом; возможность механизации и автоматизации производства (возможность использования ро­ботов и манипуляторов).

Конструкция РЭС зависит от типа производства (единичное, серийное, массовое); его вида (механическая обработка, диффузия примесей, эпитаксия, гальваника и т. д.); типа элементов (корпус­ные, бескорпусные ИС, степень их интеграции); номенклатуры и параметров уже освоенных ТП; возможности освоения новых прогрессивных ТП.

Изделия специального назначения выпускаются на предпри­ятиях единично или мелкими сериями. Бытовая электроннаяаппаратура (приемники, магнитофоны, микрокалькуляторы, часы, электронные игры и т. д.) производится серийно или массово. Чем выше серийность производства, тем меньше стоимость аппаратуры (увеличение объема выпуска изделий на три порядка снижает стоимость изделий на порядок), но подготовка про­изводства занимает больше времени.

Влияние конструкции на организацию производства. Если какой-либо узел конструкции (например, кристалл БИС микрокальку­лятора) изготовляется в едином технологическом цикле, то, естественно, в этом случае имеет место последовательное вы­полнение операций. При возможности расчленения конструкции на отдельно изготовляемые и проверяемые узлы производствен­ный процесс может иметь смешанный характер: одновременное (параллельное) изготовление всех узлов, определенная последо­вательность операций в процессе изготовления каждого узла и при сборке аппаратуры из отдельных узлов. Такое построение ТП позволяет уменьшить общую длительность производственного процесса и обеспечить отбраковку неисправных узлов на ранних этапах производства. Однако при этом пропорционально увели­чиваются производственный персонал, количество оборудования, оснастки, производственные площади. В единичном производстве при параллельно-последовательной организации производства тре­буются высококвалифицированные рабочие, универсальное обору­дование и оснастка или ГПС. Но конструкция РЭС должна в последнем случае отвечать определенным требованиям и отли­чаться от конструкции, изготовляемой при неавтоматизированном производстве (см. § 1.4).

Обычно в состав конструкции РЭС входят элементы, изготов­ляемые на специализированных производствах (цехи или пред­приятия): ЭРЭ и ИС, электрические соединители, печатные платы, крепежные и кабельные изделия и т. д. Если подобные изделия приобретаются по кооперации, то они называются комплектую­щими. От конструкции зависит соотношение изделий комплек­тующих и собственного производства, а следовательно, и харак­тер ТП. Большое влияние на характер ТП оказывает элемент­ная база. Для корпусированных ИС малой степени интеграции в качестве коммутационных оснований обычно используют двусторонние печатные платы и не всегда требуется гермети­зация всего блока. Для бескорпусных элементов высокой степени интеграции используют многослойные монтажные ос­нования (керамические, полимерные, стеклотекстолитовые и т. д.), гибкие печатные шлейфы и обязательна герметизация компонен­тов в составе блока. Естественно, что ТП в первом и втором случаях существенно различаются.

От конструкции РЭС зависят не только структура и характер ТП, но и его надежность ,где — общее число изготовленных изделий; — число изделий, забракованных на этапе производства; п₂ — число изделий, имеющих скрытый брак, выявленный при эксплуатации. Отношение n₁/N харак­теризует призводственную, a n₂/N — эксплуатационную надеж­ность технологии производства.

С другой стороны, надежность ТП производства РЭС (Р_а) определяется надежностью операции при изготовлении элемента (Р_оп), надежностью получения элемента, пригодного по всем параметрам (Р_пар), надежностью ТП изготовления всех элементов узла (Р_эл), надежностью ТП изготовления всех узлов РЭС (Р_уз), надежностью сборки РЭС из узлов (Р_с6):

где п - число ТП сборки; х- число узлов в изделии; у - число элементов в узле; z - число параметров элемента; h - число операций ТП изготовления элемента.

Таким образом, для увеличения надежности ТП изготовления РЭС при конструировании необходимо ориентироваться на наибо­лее простые и отработанные (базовые) ТП (увеличиваются ); уменьшать число параметров, опреде­ляющих качество элемента; упрощать конструкцию (уменьшать число элементов и узлов), используя элементы повышенной степени интеграции (БИС и СБИС); уменьшать число общих для изделия процессов сборки, монтажа, герметизации. Если сущест­вующие ТП изготовления элементов, узлов или изделий в целом не обеспечивают заданной надежности прозводства, принимается решение о модернизации существующих или разработке новых более надежных ТП, о доработке конструкции РЭС.

В целом соответствие конструкции ТП характеризуется техно­логичностью, которая носит относительный характер (для конкрет­ной конструкции и конкретных условий производства). От технологичности зависят: 1) объем и длительность конструк­торской подготовки производства (проектирование оснастки, инструмента) и технологической (разработка ТП, приобретение оборудования, материалов, отработка режимов и т. д.); 2) надеж­ность ТП (процент явного и скрытого брака), а следовательно, стоимость РЭС в производстве и расходы при эксплуатации.