Учебное пособие 800294

На стадии производства стремятся достичь оптимального уровня выхода годных. Определение этого уровня позволяет наметить пути дальнейшего совершенствования производства. Наряду с оптимальным целесообразно определить достижимый при существующих технологических методах уровень, который указывает на возможный резерв повышения выхода годных без разработки принципиально новых технологических решений, а путем мелких усовершенствований силами специалистов предприятия, т.е. наиболее экономичным.

Забракованное на технологической операции изделие в литературе классифицируется как отказ по параметрам, который характеризует надежность технологического процесса. По функциональным признакам отказы технологического процесса условно можно разделить на три группы:

отказы по оборудованию; отказы по организационным причинам;

отказы по техническим причинам.

К причинам, вызывающим отказы первой группы, можно отнести:

поломки деталей и узлов, разрегулирование механизмов и устройств, нестабильность параметров

отсутствие необходимых материалов, оснастки, заготовок, запасных частей; неритмичность работы и др.

Причины, вызывающие отказы по техническим причинам, следующие: низкое качество исходных материалов, их неоднородность;

недостаточная надежность методов входного, операционного и приемочного контроля изделий и материалов;

низкая точностная надежность технологического оборудования; неправильно выбранные режимы исполнения технологических операций;

несоответствие помещений или рабочих мест требованиям "вакуумной гигиены" и др.

Под надежностью технологического процесса (ТП) предлагается понимать его способность обеспечивать выпуск продукции заданного качества с заданным ритмом в течение требуемого промежутка времени.

Практически надежность технологического процесса производства ППИ будем характеризовать двумя параметрами: управляемостью технологического процесса, который характеризуется параметром , и стабильностью этого процесса, т.е. величиной ( ).

Коэффициент управляемости технологическим процессом Ку рассчитывается следующим обра-

выхода годных за определенный период времени (например, месяц) или по контролируемым партиям; – ширина поля допуска, устанавливаемая для данного процесса.

Для оценки стабильности технологического процесса по параметру Х, необходимой при проведении аттестации процесса за определенный период времени, может быть использован показатель стабильности ТП, заданный выражением:

где – среднеквадратическое отклонение величины Х в партиях, изготовленных за период аттестации.

Управляемость и стабильность технологического процесса характеризуют его надежность за данный промежуток времени. Управляемость технологического процесса зависит от точности и воспроизводимости отдельных технологических операций.

Функционирование многооперационных технологических процессов производства ППИ сопровождается случайными возмущениями, выражающимися в отклонении показателей. Очевидно, чем позже на стадии производства обнаруживается отклонение этих показателей, тем к большим технологическим потерям это ведет.

Чтобы избежать этого, в управляемом технологическом процессе применяется активный метод контроля.

При изготовлении ППИ имеем дело с партиями ограниченного объема, поэтому для получения необходимой информации вводится стопроцентный контроль изделий на ряде основных операций, что дает возможность по абсолютным значениям параметров изделий судить об управляемости и стабильности ТП.

Активный метод контроля предполагает после выяснения причин отклонения процесса от оптимального обязательную обратную связь воздействия на технологический процесс в целях его регулирования или ликвидации нарушений. Поэтому наибольшую надежность обеспечивают регулируемые ТП, в которых имеется возможность обратного воздействия на них по результатам выходных испытаний. Технологический процесс необходимо осуществить так, чтобы исключить влияние оператора на надежность изготовляемых изделий.

Практика показывает, что на тех операциях, на которых наблюдается большой процент брака, имеет место малая их надежность. Это объясняется тем, что ТП для данных операций не управляем или слабо управляем.

На рис.2.3 показано, влияние роста среднего значения процента выхода годных, т.е. управляемость ТП, и среднеквадратического отклонения процента выхода годных, т.е. стабильность этого процесса, на интенсивность отказов кремниевых ИС средней степени интеграции серии 106 (по годам).

Рис. 2.3. Рост среднего значения и среднеквадратического отклонения процента выхода годных ИС по годам

2.2. Применяемые показатели оценки технологической операции

Осуществление даже самой простой технологической операции связано с воздействием разнообразных факторов. Нельзя добиться значительного улучшения качества изделий, если изучать технологический процесс в целом. Поэтому первый этап анализа надежности технологического процесса состоит в разделении его на операции с последующей количественной оценкой их надежности.

ППИ окажется бракованной, если исполнитель допустил, например, ошибку при проведении операции термокомпрессии или на эту операцию были поданы плохо разбракованные сборки с кристаллами, имеющие загрязнения, царапины и т.п.

Пусть в i-й операции сборки одного изделия участвуют a одних деталей и b других деталей. Найдем вероятность того, что изделие после данной операции окажется бракованным. Это может быть в том случае, если бракованной была хотя бы одна из участвующих в сборке деталей или в процессе сборки была нарушена технология. Появление брака той или иной детали на операции сборки является независимым событием и, полагая, что общая вероятность брака на сборке будет мала, вероятность брака изделия после i-й операции сборки будет

Вероятность ошибки при сборке увеличивается с ростом числа операций, которые выполняются на одном рабочем месте. Во многих случаях вероятность внесения брака исполнителем в процессе проведения i-й технологической операции связана с числом рабочих циклов операции m, выполняемых на одном рабочем месте, квадратичной зависимостью:

Производственный интерес представляет доля возврата Wв, равная отношению числа возвращенных изделий (партий) к числу предъявленных на контроль изделий (партий). Доля возврата характеризует качество ТП и влияет как на уже завершившийся ТП, так и на последующий процесс изготовления. Предъявление изделий (партий) может быть как между отдельными операциями ТП, так и между различными технологическими процессами.

Если ввести следующие обозначения: д – дефектное, г – годное, п – принятое изделие, о – отбракованное изделие, то вероятность появления брака Wi и вероятность появления годных изделий Pi, полученных в результате данной i-й операции:

где Nгi, Nдi – число годных и дефектных изделий после i-й операции; Ni – число всех изделий, пришедших на i-ю операцию.

Для оценки надежности технологических операций и процессов может использоваться группа показателей.

Основным параметром технологической операции является доля дефектов W, равная отношению числа дефектных изделий к числу изготовленных. Этот показатель определен как вероятность

где Nг/n – число годных принятых изделий; Nд/n – число дефектных принятых изделий.

При отсутствии на контрольной операции случаев, когда дефектные изделия могут ошибочно быть принятыми, значение = 1, то есть наивысшее значение эффективности контрольной операции равно единице.

Коэффициент нечувствительности контроля Kн, – это отношение отбракованных дефектных изделий после проведения контроля на данной операции к общему количеству изделий, отбракованных на этой операции по тем же параметрам-критериям, то есть

где Nд/о – число дефектных отбракованных изделий. При Nд/п = 0 имеем Kн = 1.

Другими показателями процесса испытаний являются: коэффициент скольжения дефектов S, равный отношению числа необнаруженных дефектных изделий к числу фактически обнаруженных дефектных изделий, и коэффициент резерва качества r, равный отношению числа ошибочно отбракованных годных изделий к числу испытанных N, то есть:

где Nг/о – число годных отбракованных изделий.

При Nд/п = 0 значение S = 0; при Nг/о = 0 значение r = 0.

Для технологических операций, включающих измерение электрических параметров, испытания на воздействие различных климатических и иных факторов, принят показатель – коэффициент ошибочности контрольной операции Kо, который приближенно равен отношению суммы не выявленных дефектных изделий и ошибочно забракованных годных к числу проверенных на этой операции изделий, то есть

При r = 0, S = 0 получим значение Kо = 0. На практике величина r оказывается пренебрежимо малой, поэтому Kо S W. Графически указанные коэффициенты представлены на рис. 2.4.

Рис.2.4. Возможные значения коэффициентов, характеризующих качество контрольных операций

Приведем пример подсчета показателей надежности технологической операции. При проведении первой классификации из партии БИС объемом 100 шт. забраковано 19 схем, в том числе 2 схемы забракованы необоснованно, а одна бракованная схема принята как годная, то есть N = 100; Nд =

19; Nг/о = 2; Nд/о = 17; Nд/п = 1. Тогда Nг/п = (100 – 19 – 1) = 80;

доля дефектов равна W= 19/100 = 0,19;