автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация управления процесса поверхностной термодиффузии межсоединений многослойных печатных плат при обеспечении требуемых параметров надёжности

На правах рукописи

Шуклин Игорь Игоревич

АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССА ПОВКРХНОСТНОЙ ТЕРМОДИФФУЗИИ МЕЖСОЕДИНЕНИЙ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ ПРИ ОБЕСПЕЧЕНИИ ТРЕБУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ НАДЁЖНОСТИ

Специальность: 05.13.06 — Автоматизация и управление

технологическими процессами и производствами (в машиностроении)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Курск - 2006

Работа выполнена в Курском государственном техническом университете

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Емельянов Виктор Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Судник Юрий Александрович

Ведущая организация:

кандидат технических наук, с.н.с. Михайлов Сергей Николаевич

Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения

Защита диссертации состоится 27 декабря 2006 года в 14 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.105. 03 при Курском государственном техническом университете по адресу 305040, Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Курского государственного технического университета.

Автореферат разослан 24 ноября.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.105.03

Старков ФА.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современный этап развития машиностроения позволяет перейти на новый уровень надёжности и энергосбережения систем управления приводных двигателей станков с числовым программным управлением (ЧПУ) при интеграции достижений математического моделирования с комплексной автоматизацией подготовительных операций в автоматизированной системе технологической подготовки производства (АСТПП).

При использовании аналоговых систем управления приводных вентнльно- , реактивных двигателей станков с ЧПУ значительное влияние на надёжность всей системы оказывала надёжность отдельных электронных элементов из-за их большого количества. В современных микроконтроллерных системах управления количество электронных элементов сведено к минимуму и значительное влияние на их надёжность оказывает достаточно большое количество межсоединений многослойных печатных плат (МПП), на долго которых приходится около 52-58% случаев отказа систем управления.

Выявлено, что при интенсивности отказов межсоединений МПП порядка 10 6 - 107 ч 1 параметры надёжности системы управления вентильно-реактивного двигателя на 50-60% определяется надёжностью межсоединений МПП, тогда как при интенсивности отказов порядка 10 8 ч"1 эта величина составляет 7-10%. Однако имеющиеся технологические процессы изготовления МПП не всегда позволяют достичь требуемой интенсивности отказов межсоединений в единичном и мелкосерийном производстве на предприятиях машиностроительного профиля, не имеющих дорогостоящих высокоточных поточных линий изготовления МПП, Указанные параметры надёжности межсоединений МПП могут быть достигнуты за счёт введения технологической операции термодиффузионной обработки. При этом улучшаются показатели работоспособности станков с ЧПУ и время работы оборудования по назначению. Как следствие снижается прямой и косвенный ущерб от отказов межсоединений МПП в системах управления приводными двигателями в станках с ЧПУ. В результате применения межсоединений с требуемыми значениями параметров надёжности экономический эффект на одном из машиностроительных предприятий составил 1,34 млн. руб. в год.

Таким образом, обеспечение требуемых значений параметров надёжности межсоединений МПП с использованием автоматизированного процесса поверхностной термодиффузии является актуальным.

Цель работы. Обеспечение требуемых значений параметров надёжности межсоединений МПП, применяемых для построения систем микроконтроллерного управления вентильно-реакгивными двигателями, с определением режимов процесса поверхностной термодиффузии в автоматизированной системе технологической подготовки производства (АСТПП).

Задачи исследования:

1. Разработка метода математического моделирования параметров надёжности межсоединений МПП, учитывающего взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений различных слоев МПП;

2. Решение обратной задачи моделирования параметров надёжности межсоединений МПП, позволяющее дня заданных параметров надёжности межсоединений МПП определить значение допустимого начального сопротивления;

3. Оценка адекватности математической модели надёжности межсоединений МПП, достоверности процесса моделирования значений параметров надёжности межсоединен и Л и точности решения обратной задачи моделирования;

4. Построение алгоритма функционирования автоматизированной системы подготовки производства МПП в части выбора'режимов термодиффузионной обра» ботки, позволяющего определять режимы технологической операции изготовления

межсоединений МПП требуемой надёжности с возможностью последующего управления параметрами надёжности посредством термоднффузиоиной обработки.

Методы исследования. Базируются на математическом аппарате векторно-матричного исчисления, теории вероятностей, теории надёжности и статистического моделирования. Статистическими данными, используемыми в работе, являются полученные экспериментально значения электрического сопротивления межсоединений МПП и их надёжность. Также использовались полученные моделированием, распределённые по нормальному закону, корреляционно связанные случайные величины сопротивлений межсоединений МПП с заданными средне-квадратическими отклонениями (СКО) и коэффициентами корреляции.

Положения, выиоашые па защиту:

1. Метод моделирования параметров надёжности межсоединений МПП, учитывающий взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений различных слоёв МПП путём приведения к некоррелированному виду с помощью фундаментальной матрицы;

2. Методика решения обратной задачи моделирования параметров надёжности межсоединений МПП, позволяющая для заданных параметров надёжности межсоединений определить допустимое начальное электрическое сопротивление межсоединений МПП с учётом взаимосвязи сопротивлений межсоединений слоёв;

3. Алгоритм функционирования автоматизированной системы технологической подготовки производства МПП в части выбора режимов термодиффузионной обработки, позволяющий определять режимы технологического процесса изготовления для получения межсоединений требуемой надёжности с применением термодиффузионной обработки.

Научная новизна:

1, Разработан метод моделирования надёжностных параметров межсоединений МПП, отличающийся тем, что позволяет повысить точность обработки экспериментальных значений электрического сопротивления межсоединений с помощью регрессионного анализа, учесть взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений слоёв МПП приведением к некоррелированному виду с помощью фундаментальной матрицы.

2. Предложена методика решення обратной задачи моделирования параметров надёжности межсоединений МПП, отличающаяся тем, что позволяет для заданных значений параметров надёжности получить значение допустимого электрического сопротивления межсоединений с учётом взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединений слоёв МПП.

3. Построен алгоритм функционирования автоматизированной системы технологической подготовки производства МПП в части выбора режимов термодиффузионной обработки, отличающейся тем, что позволяет определять режимы технологического процесса изготовления для получения межсоединений требуемой надёжности с применением термодиффузионной обработки.

Практическая ценность и результаты внедрения работы. Основные результаты работы внедрены в ОАО «Электроагрегат» г. Курск, а именно: использованы в автоматизированной системе технологической подготовки производства микроконтроллерных систем управления.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на: научно-технической конференции в «on-line chaie» по адресу: hitp/Zconf. vol pi.ru (г. Волгоград, 2004 г.); научно-технической конференции "Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации 2005" (г. Курск, 2005 г.); Международной научно-практической конференции «Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий, Инноватика - 2006» (г. Сочи, 2006 г.) и др.

Публикации, По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе зарегистрировано две программы в реестре программ для ЭВМ, подана заявка на изобретение, 2 статьи - в изданиях, рекомендованных ВАКом для публикации основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора или кандидата наук. Основных публикаций, раскрывающих тему диссертации, 9.

Личный вклад автора. В работах, опубликованных в соавторстве и приведённых в конце автореферата, в [2] автором предложена марковская модель отказов микроэлектронной аппаратуры, в [3] соискатель предложил способ определения коэффициентов модели отказов межсоединений, в [4] соискатель определил алгебраическую структуру собственных чисел для функционально зависимых и независимых случайных параметров, в [5] автор предложил использование учёта корреляционной взаимосвязи экспериментальных данных, в [6] соискатель разработал метод моделирования параметров надёжности с учётом взаимосвязи сопротивлений межсоединений слоёв, в [7] автор решил обратную задачу моделирования параметров надёжности, устранив неопределённость, характеризующуюся тем, что для заданной наработки до отказа межсоединений необходимо определить сразу ш значений допустимых сопротивлений межсоединений, где m - число слоёв МПП, и т.д.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх разделов, заключения, списка литературы из 97 наименований, б приложений, изложена на 156 страницах машинописного текста, содержит 45 рисунков и 26 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы, определена цель и задачи исследования, дана общая характеристика выполненной работы, раскрыта научная новизна и практическая значимость выполненных исследований.

В первом разделе диссертации проведён анализ современного состояния научно-технической и производственной базы моделирования надёжностных параметров межсоединений МПП,

Повышение интеграции сложной микроэлектрон ной аппаратуры/используемой в системах микроконтроллерного управления двигателями, резко увеличивает её работоспособность, что вызывает необходимость существенного повышения наработки до отказа межсоединений, которые на 50-70% определяют надёжность изделий.

Во втором разделе диссертации представлены результаты разработки метода математического моделирования параметров надёжности межсоединений МПП, позволяющего учесть взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений МПП приведением к некоррелированному виду с помощью фундаментальной матрицы, а также повысить точность их измерения выравниванием значений электрических сопротивлений межсоединений по кривой полиномиальной регрессии.

Взаимосвязь значений электрического сопротивления межсоединений МПП характеризуется коэффициентом корреляции и учитывается приведением матрицы центрированных начальных значений электрического сопротивления межсоединений к некоррелированному виду Д!^,, с помощью фундаментальной матрицы (рис. 1)

др:

Он.21

ЛИ

¿я

Ок.12 Он.22

дн ЛЯ

0»,1) Он.!}

Д1*0

OH.ii дкОН,Н ^^ол ^о,«; ^П1 111

где ДЯ^у - отклонение значения начального электрического сопротивления межсоединения от его математического ожидания;

ДКон.ч - то же, приведённое к некоррелированному виду; j - количество слоев МПП; 1 - количество межсоединений на слое;

^ - элементы фундаментальной матрицы р, полученной из условия

ДИо

(дк0.1 I

дк ди

0,12 0,22

Д1г ДЯ

0,1) 0,2]

ДИ0

ДЯо

ГЧ1

,(1)

\гл

<12

Г22

ГУ

и; 41 1,4, 41 Ч»; V" " М/

где Гц - коэффициент корреляции значений электрического сопротивления меж-соединеинП .¡-го слоя к значениям электрического сопротивления межсоединений .¡-го слоя;

^ - собственное число вектора значений начального сопротивления межсоединений .¡-го слоя.

?22

ГЧ1 Ч*

^2

ЧЛ

Б и/

(X, 0

о

о

,(2)

АХ

■ ...

Рис. 1 Приведение значений отклонений электрического сопротивления межсоединений к некоррелированному виду с помощью фундаментальной матрицы в многомерной системе координат:

1 - эллипсоид рассеяния корреляционно связанных значений отклонений электрического сопротивления межсоединений МПП; .

2 - эллипсоид рассеяния ие коррелированных значений отклонений электрического сопротивления межсоединений МГ1П.

Данное преобразование значений электрического сопротивления межсоединения позволяет определить значение наработки до отказа межсоединений с учётом взаимосвязи сопротивлений межсоединений слоёв МПП, влияние которой на наработку до отказа межсоединений приведено на рис. 2.

Рис. 2 Зависимость моделируемого значения наработки до отказа межсоединений от коэффициента корреляции сопротивлений межсоеди-. нений слоев.

Таблица 1

Сравнительный анализ наработки до отказа Т и интенсивности отказов

№ типа МПП Параметр надёжности Способ расчёта

без учета взаимосвязи сопротивлений межсоединений с учетом взаимосвязи сопротивлений межсоединений

40 Т,107 ч 183 3,499

Х„ ,10"' ч'1 0,055 2,858

37 Т,107 ч 68,62 1,483

Ям ,10 " ч1 0,146 6,74

s

Согласно табл. 1 учёт взаимосвязи даёт значение наработки до отказа межсоединений меньше, чем определённое без их учёта, что вызывает необходимость проведения термодиффузионной обработки МПП.

Вследствие того, что при изготовлении межсоединений используются различные режимы этой технологической операции, то математическое ожидание начальных значений электрических сопротивлений межсоединений может быть различное, как и допустимое сопротивление межсоединений МПП. Зависимость наработки до отказа межсоединений от их начального и допустимого электрических сопротивлений приведена на рис. 3.

1109

МО1

1-JC6

' 1 105

1 11)4 1.8 2 22 2.4 2.6 LS 2 23 24 26

4В,.и0ч 4 К, .Юн

Рис. 3 Зависимость наработки до отказа межсоединений от их начального электрического сопротивления при различных значениях допустимого электрического сопротивления межсоединений МПП: а) с учетом взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединений;, ó) без учета згой взаимосвязи.

При решении обратной задачи моделирования параметров надёжности межсоединений МПП взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений возникает неопределённость, характеризующаяся тем, что для заданной наработки до отказа межсоединений необходимо определить сразу m значений допустимых сопротивлений межсоединений, где m - число слоёв МПП. Данная неопределённость снимается тем положением, что в нормированном и центрированном виде допустимые сопротивления межсоединений равны. Тогда допустимое сопротивление межсоединений при некоррелированных значениях можно вычислить из уравнения

апр-Кдоп^мИ-^-к^)^ _^ = 0_ (3)

V К доп ) Кдоп

где м[и] - математическое ожидание начальных значений сопротивлений межсоединений; к1тр - коэффициент пропорциональности, учитывающий отношение максимального и допустимого значений сопротивления межсоединений; т - заданное значение наработки до отказа межсоединений; цкк- коэффициенты математической модели параметров надёжности межсоединений; - значение электрического сопротивления отказа межсоединения.

При распространении законов распределения электрических сопротивлений межсоединении различных слоёв на полученное 1?до|1, определяются допустимые сопротивления межсоединений слоёв для некоррелированных данных.

В целях повышения точности идентификации значений межсоединений, не соответствующих заданным требованиям надёжности межсоединений, необходимо учесть взаимосвязь значений сопротивлений межсоединений слоёв МПП (рис. 4). В частности, при вычислении допустимого сопротивления межсоединений без учёта взаимосвязи сопротивлений межсоединений слоёв (одномерный расчёт) можно идентифицировать только максимальные начальные значения сопротивления межсоединений, превысившие полученное допустимое значение (прямая 1 рис, 4), которое определяется как квантиль нормального распределения с вероятностью р = 1 - у, где п - количество межсоединений, имеющихся на МПП.

Однако, значения начальных электрических сопротивлений межсоединений имеют нормальное распределение и при наличии коэффициента корреляции, отличного от нуля, их область рассеяния принимает вид эллипса (точками на рис. 4 отмечены экспериментальные значения начального электрического сопротивления межсоединений в системе координат сопротивлений межсоединений К) первого слоя и И2 второго слоя; область рассеяния этих экспериментальных точек имеет форму, близкую к форме эллипса). Как следствие, не все значения электрического сопротивления межсоединений, вышедшие за пределы этой области рассеяния, будут отсекаться прямой 1 рис.4. Эта задача решается заданием значений допустимого электрического сопротивления в виде прямой линейной регрессии (прямая 2 рис.4). Однако в этом случае не отсекаются максимальные значения электрического сопротивления межсоединений слоёв, вышедшие за пределы указанной области рассеяния.

Наиболее точно значения допустимого электрического сопротивления межсоединений можно описать эллипсом (кривая 3 рис.4), определённого с помощью квадратичной формы к сопротивлений межсоединений, вычисленной для вероятности р = 1-^/ попадания случайных значений электрического сопротивления межсоединений в их область рассеяния. При этом уравнение эллипса допустимого электрического сопротивления межсоединений примет вид

(¿К) -м[К|]У | (ю^м^ЙДд-м!^^ | |

X, ^

где Яj - собственные числа корреляционной матрицы; текущее отклонение

допустимого электрического сопротивления межсоединений МПП ^го слоя;

- математическое ожидание электрического сопротивления межсоединений МПП ^го слоя. 4К1 дОм

1.93 1.8 167 1.54 1.42 1.29 1.16 1.03 0.9,

• • ч V

• • щ

• « # /

• • / / У

4 • 4 1 • . « • * • • • / А

* « ♦ / *

• * /

• • 1

Рис. 4 Зависимость допустимого сопротивления от сопротивления межсоединения в двухпараметр] веской системе координат при различном учете корреляционной взаимосвязи сопротивлений межсоединений: 1 — без учйта взаимосвязи: 2 - учет взаимосвязи в виде прямой регрессии; 3 — учет взаимосвязи в виде эллиптической кривой.

4112,мОм

.4 1М Ш 1.81 1.93 209 2.23 236 3,5

В качестве примера учёта взаимосвязи сопротивлений межсоединений МПП приведен учёт взаимосвязи сопротивлений И межсоединений с их геометрическим местоположением (рис. 5).

Рис. 5 Зависимость о<5-, , ласти рассеяния на-

чального электрического сопротивления межсоединений от их геометрического положения на МПП: й&„ - без учета взаимосвязи сопротивлений межсоединений; ДЙ, - с учетом указанной взаимосвязи.

д-г ТТА'ЛГТТ-^"^ Тг^.71--Г- 1 I I*. А. -I | л I I [ЛА^ц

'ХХд | гххя| |у>;1| 1.чх1—| ) ктугч |

Учёт зависимости рис. 5 позволяет повысить точность обработки значений электрического сопротивления межсоединений МПП, полученные в результате измерении, при этом среднеквадратическое отклонение (рассеяние) значений электрического сопротивления межсоединений уменьшилось на 30%.

и

В третьем разделе проведена оценка адекватности математической модели надёжности межсоединений МПП, достоверности процесса моделирования значений параметров надёжности межсоединений с учётом и без учёта их взаимосвязи и точности решения обратной задачи моделирования.

Для проверки точности моделирования обратной задачи моделирования параметров надёжности межсоединений проведена оценка вероятности попадания случайной (распределённой по многомерному нормальному закону) точки в об- ' ласть рассеяния значений электрического сопротивления межсоединений с учётом и без учёта их взаимосвязи, указанная область рассеяния описывается эллипсоидной (в случае учёта взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединении слоёв) или псевдосфероидной (без её учёта) поверхностью, квадратом радиуса к ко-

—I

торой является выражение к = ДИ • г

к-

4*1 /

Гди, ди

л

ДК.2

ДЕ. ДНм

дя

ДК:, ДЯ,

ДК21

<1

«И Д1122

которое в матричном виде имеет вид г Л"1

«и

Гц Гц

Гц Гц

ГЧ

чТ

(5)

Д1*и ДК;.

где ДКд -отклонение значений электрических сопротивлений от их математического ожидания;

г^ - коэффициент корреляции значений электрического сопротивления

межсоединений .¡-го слоя к значениям электрического сопротивления межсоединений ]-го слоя.

Вероятность попадания в эллипсоид рассеяния экспериментальных значений электрического сопротивления межсоединений оценивается с помощью неполной гамма-функиии Г (рис. б)

• и2 ¿и

(б)

где п - количество слоёв МПП; ц -параметр, равный текущему радиусу, полученному в результате преобразования декартовой параметрической системы координат в многомерную сферическую систему координат.

Из рис. 6 видно, что при учёте взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединений слоёв кривые зависимости вероятности попадания в область рассеяния значений электрических сопротивлений межсоединений от 1-й квадратичной формы значений электрических сопротивлений межсоединений при раз-

личной корреляции расположены рядом с кривой для г = 0. Разность Рг при любом 1 для кривых с разной величиной корреляции значений электрических сопротивлений межсоединений пренебрежимо мала.

В случае, когда взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений не учитывается, с увеличением корреляции значений электрических сопротивле-„ кий межсоединений увеличивается разность вероятности их попадания в область рассеяния для г = 0 и г, соответствующей корреляции экспериментальных значений электрических сопротивлений межсоединений. Данное явление наблюдается для большинства значений I и разность указанных вероятностей определяет точность оценки вероятности попадания в область рассеяния экспериментальных значений электрического сопротивления межсоединений.

Рис. 6 Вероятность попадания точки в область, описанную ¡-й квадратичной формой сопротивлений межсоединений с учетом (а) и без учета (б) их взаимосвязи при наличии коэффициента парной корреляции г, равном 0; 0,2; 0,5; 0,9 и коэффициенту корреляции исходных значений сопротивлений межсоединений МПП.

Оценка адекватности математической модели надёжности межсоединений МПП основана на следующем свойстве экспериментальных значений сопротивлений межсоединений. Вычисляется сумма векторов электрических сопротивлений межсоединений

(7)

где п - количество межсоединений на МПП, т - количество слоёв.

Вычисляется СКО сгЕ полученного вектора II ^ , Затем вычисляется квадратичная форма вектора без учёта взаимосвязи электрических сопротивлений межсоедн нений

/о 1 f4

ID R4

>1

(8)

где О) - СКО значений сопротивлений межсоединений ^го слоя МПП, и с учётом взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединений

кь = т/оТ -г-о, (9)

где г - корреляционная матрица значений электрических сопротивлений межсоединений слоёв. При этом для некоррелированных данных величины оь, к^ и

равны; при г#0 соответственно оЕ=кЕ:1 ^к^. Следовательно, вектор учитывает взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений слоёв.

Исходя из этого, для вектора с коэффициентом корреляции г=0 и коэффициентом корреляции экспериментальных значений сопротивлений межсоединений вычисляется наработка до отказа. Оценка адекватности математической модели надёжности межсоединений МПП осуществлялось по критерию Смирнова

vn о,

СЮ)

где ш/, т, - математические ожидания (МО) исследуемого параметра по результатам эксперимента и моделирования соответственно; о,*, сг, - средиеквад-рати чески е отклонения исследуемого параметра по результатам эксперимента и моделирования соответственно; я - табличное значение критерия Смирнова.

Тогда по выражениям (10) при проверке адекватности по математическим

ожиданиям: с учётом взаимосвязи h.59lxio7 -3 499 х l о1! s М.2221!0

" 1 VTÍ9

9,2 xio5 < 3.2х106; без учёта взаимосвязи kjgixio'-l fif"--H'*lj* '■g03>t10^ или

1 ' I Vil»

1,767x1o9гэ.г1хю8; при некоррелированных данных Ь o25xio"-1 ноз-ю'к 1,803x10

1 ' 1 VM9

или

или 2,22х108 < 3.21 х 108; по среднеквадратическим отклонениям: с учётом

взаимосвязи Г 3.591 *ю' ^ I г4 или 1,05 < 1,24; без учёта взаимосвязи ^3,499x10* )

Гзлнхю'У ]21 или 0,001 < 1,24; при некоррелированных данных

[иОЗхЮ^

ГгдоДхЮ^У £ 1 г4 или 123 < 1,24. 1,1,803x10*^

Следовательно, без учета взаимосвязи сопротивлений межсоединений ело-ёв математическая модель адекватна по среднеквадрагическим отклонениям и математическим ожиданиям только для некоррелированных данных, тогда как с учётом взаимосвязи - адекватна по рассматриваемым критериям.

Достоверность процесса моделирования значений параметров надёжности межсоединений МПП для коррелированных и некоррелированных значений электрического сопротивления межсоединений МПП подтвердилась соответственно путем проверки попадания моделируемых значений наработки до отказа межсоединений Тк =3,499х10тч и Тн = 1,803 х 10% соответственно в доверительные интервалы ^2,27x107 3.77х107] ч и ^7,56x108 2.25x10Ч] ч.

Четвёртый раздел посвящён результатам разработки алгоритма функционирования автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП) МПП, в части, касающейся технологической операции термодиффузионной обработки межсоединений МПП.

Входными данными рассматриваемой технологической операции АСТПП являются: конструктивно-технологические параметры межсоединений, сроки изготовления и требуемые показатели их надёжности. Выходные данные включают: вариант технологического процесса, план контроля, выбор оснастки, расчет норм расхода основных и вспомогательных материалов, трудовых затрат и прочее.

В процессе функционирования АСТПП МПП выполняет технологическую операцию в части применения термодиффузионной обработки в следующей последовательности:

1. Сбор статистических значений сопротивлений межсоединений МПП и формирование базы данных для значений сопротивлений межсоединении разных слоёв при различных конфигурациях печатных плат.

2. Обработка статистических данных.

3. Нахождение значений коэффициентов математической модели расчета параметров надёжности межсоединений МПП.

4. Вычисление наработки до отказа планируемых к изготовлению межсоединений МПП.

5. Вычисление начальных значений сопротивлений межсоединений для заданных требований надёжности.

6. Определение допустимого отклонения от полученного значения начального сопротивления межсоединений.

7. Корректировка режимов технологической операции изготовления межсоединений.

8. Определение режимов термодиффузионной обработки.

После ввода исходных данных для АСТПП проводится поиск ранее разработанных проектных решений, отвечающих заданным требованиям. В случае отсутствия разработанного технологического процесса для заданных параметров надёжности выбирается технологический процесс, обладающий близкими параметрами, и проводится его доработка для новых условий. Новый вариант технологического процесса заносится в базу данных. Следующим этапом является воспроизведение результатов проектирования в виде чертежей, технологических карг и другой проектной документации. Для выбора технологического процесса в целях изготовления межсоединений заданной надёжности применяется алгоритм (рис. 7).

( Начало ) --

Сбор статистических данных эл. сопротивлений межсоединений МПП

Обработка статистических данных эл. сопротивлений межсоединений МПП

Д1*0н=ДН0-?

Нахождение коэффициентов к (I |Д математической модели

1

Моделирование наработки до отказа межсоединений

I

Определение требуемых значений начальных эл.сопротивлений

Выбор режимов тероднффузи-оиной обработки

""^«ИтгУ *

х(а™ш +0«; - ДО.,)1

С

Конец

Рис. 7 Алгоритм АСТПП МПП для технологической операции поверхностной термо-диффузпонной обработки.

В случае несоответствия параметров надёжности изготовленных межсоединений предъявляемым требованиям их показатели могут быть улучшены термодиффузионной обработкой. При этом используется поверхностная термодиффу-зиокиая обработка вследствие приемлемой оптимальной рабочей температуры (20-50% от температуры плавления металла контактных площадок). В силу пористости структуры контактного перехода МПП фактическая площадь касания сопряжённых поверхностей меньше номинальной поверхности контакта в 10" -105 раз. Это соотношение может быть улучшено в процессе термодиффузионной обработки МПП.

Термодиффузионная обработка проводится нагревом МПП, однако при повышении температуры наблюдается рост термомеханических напряжений, поэтому необходимо соблюдать условие

а^ЙОо + ДО. (Ю

где До - величина, на которую возросла адгезия за счёт термодиффузионной обработки при текущей температуре;

Стмн ~ величина термомеханических напряжений, возникающих в межсоединении при заданной температуре обработки.

Как следствие, температура повышается ступенчато с выдержкой времени на каждой ступени.

Для автоматизированного соблюдения режимов термодиффузионной обработки при выполнении условия (6) разработан блок микроконтроллерного управления процессом термодиффузионной обработки по заданным режимам (рис. 8).

т-шгс ко но 100;

Рис. 8 Графическая интерпретация режимов термической диффузионной обработки межсоединении МПП.

На рис. К обозначено: штрихпунктирная линия - допустимое термо механическое напряжение в контактном переходе межсоединения;

утолщенная линия - процесс обработки, осуществляемый микроконтроллерным блоком управления; основная линия — температура термодиффузионной обработки МПП при выдержке времени 1 с целью достижения требуемой адгезии о.

Оценка эффективности термодиффузионной обработки МПП приведена в табл. 2.

Таблица 2

Влияние термодиффузионной обработки на значения электрического

№ тестовой МПП Количество изменившихся значений эл. сопротивления межсоединений, % Изменение МО эл. сопротивления межсоединений Изменение СКО эл. сопротивления межсоединений

увеличившиеся уменьшившиеся неизменившиеся динамика, % До термообработки динамика, % До термообработки

После термообработки После термообработки

37 11,7 74,8 13,5 -9,6 0,239 -11,5 1,555

0,218 1,376

40 4,2 89,9 5,9 -5 0,278 -4.2. 1,416

0,264 1,257

45 0,8 90,8 8,4 -8,1 0,298 -15,3 1,645

0,274 1,394

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Установлено, что существующие методы оценки параметров надёжности межсоединений МПП не учитывают взаимосвязь значений электрического сопротивления межсоединений слоёв, что существенно снижает достоверность оценки параметров надёжности межсоединений МПП в системах управления вентильно-реактивных двигателей,

2. Разработан метод моделирования надёжностных параметров межсоединений МПП, отличающийся тем, что позволяет учесть взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений МПП приведением к некоррелированному виду с помощью фундаментальной матрицы, а также повысить точность их измерения выравниванием значений электрических сопротивлений межсоединений по кривой полиномиальной регрессии.

3. При моделировании параметров надёжности межсоединений МПП установлено, что без учёта взаимосвязи их электрических сопротивлений расчётное значенне наработки до отказа межсоединений МПП завышается на порядок и более.

4. Выявлена закономерность распределения сопротивления межсоединений по поверхности платы, учёт которой позволил уменьшить рассеяние экспериментальных значений электрического сопротивления межсоединений МПП до 30%.

5. Предложена методика решения обратной задачи моделирования параметров надёжности межсоединений МПП, отличающаяся тем, что позволяет для заданных значений параметров надёжности получить значения допустимого электрического сопротивления межсоединений с учётом взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединений слоёв МПП.

6. Установлено, что без учета взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединений моделирование параметров надёжное™ межсоединений адекватно только при малой корреляции данных, тогда как с учётом взаимосвязи -адекватно при любой корреляции значений сопротивлений.

7. Построен алгоритм функционирования автоматизированной системы подготовки производства межсоединений МПП, отличающаяся тем, что позволяет определять режимы технологического процесса изготовления для получения межсоединений требуемой надёжности с применением термодиффузионной обработки.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Шуклин, И.И. О корреляционном и регрессионном анализах в расчётах надёжности [Текст]/ И.И. Шуклин; Курск, гос. техн. ун-т. - Курск, 2004. — 19 с. -Деп. в ВИНИТИ 24.11.04 №1859.

2. Диффузионная, марковская и аналитическая математические модели отказов микроэлектронной аппаратуры [Текст]/ В.М, Емельянов, И.И. Шуклин, С.Ю. Носорев, В.В. Емельянов // Материалы X Международной конференции и Российской научной школы «Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий», Часть 7 (1-15 окт. 2005 г., г.Сочи). - М.: Радио и связь, 2005. - С. 35 - 48.

3. Математическое моделирование надёжностных характеристик по многомерным взаимозависимым параметрам микроэлектронной аппаратуры [Текст]/

B.М. Емельянов, И.И. Шуклин, С.Ю. Носорев, В.В. Емельянов // Материалы X Международной конференции и Российской научной школы «Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий», Часть 7 (1-15 окт. 2005 г., г. Сочи). - М.: Радио и связь, 2005. -

C. 48-60.

4. Емельянов, В.М. Собственные числа ковариационных матриц информационных сигналов [Текст]/В.М. Емельянов, A.B. Грехиёв, И.И. Шуклин, В.В. Емельянов, С.Ю. Носорев // Телекоммуникации. - 2005. - №8. — С. 5 - 8.

5. Повышение точности оценки вероятности безотказной работы телеметрической системы управления с взаимозависимыми информационными параметрами [Текст]/ В.М. Емельянов, И.И. Шуклин, В.В. Емельянов, С.Ю. Носорев //Телекоммуникации. - 2005. - №10. - С. 31 - 34.

6. Решение прямой задачи моделирования надёжностных характеристик межсоединений многослойных печатных плат с учётом корреляционной взаимо-

зависимости параметров [Текст]/ В.М. Емельянов, И, И. Ш у клин. В.В. Емельянов // Материалы Международной конференции н Российской научной школы «Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий», Часть 3. Том 1. (1-15 окт. 2006 г., г.Сочи). - М.: Радио и связь, 2006. - С. 29 - 37.

Решение обратной задачи математического моделирования характеристик надёжности межсоединений многослойных печатных плат [Текст]/ В.М. Емельянов, И.И. Шуклин, В.В. Емельянов // Материалы Международной конференции и Российской научной школы «Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий». Часть 3. Том 1. (1-15 окт. 2006 г., г.Сочи).-М.: Радио и связь, 2006. - С. 37-45. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005611249 Российской Федерации. Программа автоматизированного определения соответствия экспоненциальному закону распределения многомерных статистических данных / И,И, Шуклин, С.Ю. Носорев.; Правообладатель Курс кГТ У. № 2005610084; дата приоритета 18.01.2005. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006610495 Российской Федерации. Программа моделирования наработки до отказа межспойных соединений микроэлектронной аппаратуры с использованием полумарковской математической модели / И.И. Шуклин, В.М. Емельянов; Правообладатель КурскГТУ. №2005613219; дата приоритета 07.12.2005.

Соискатель

Шуклин И.И.

Формат набора 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. п.л. 1,16. Заказ 525. Тираж 20. Отпечатано в МУП «Курская городская типография», 305004, г. Курск, ул. Ленина, 77.

Обложка отпечатана на цифровой печатной машине HP Indigo Press г 1000

ВВЕДЕНИЕ.

1. Анализ научно-технической и производственной базы моделирования надёжностных параметров межсоединений МПП.

1.1 Методология оценки показателей надёжности.

1.1.1 Оценка надёжностных параметров межсоединений МПП.

1.1.2 Основные положения статистических исследований, проводимых при расчёте параметров надёжности межсоединений МПП.

1.1.3 Методы расчёта надёжности.

1.2Анализ методов моделирования надёжности, управление надёжностью межсоединений МПП и построение АСТПП.

1.2.1 Методы построения моделей надёжности межсоединений МПП, применяемых в системах управления двигателей.

1.2.2 Поверхностные термодиффузионные процессы в межсоединениях МПП.

1.2.3 Технологическая подготовка производства многослойных печатных плат.

1.3 Точность моделирования параметров надёжности межсоединений

1.3.1 Методы повышения точности определения параметров при обработке данных с нелинейной корреляцией.

1.3.2 Проверка адекватности и достоверности моделирования параметров надёжности межсоединений МПП.

1.3.3 Точность расчёта надёжности межсоединений многослойных печатных плат.

1.4Математическая постановка задачи исследования.

Выводы и постановка задач исследования.

2. Статистическое математическое моделирование параметров надёжности межсоединений многослойных печатных плат при корреляционно связанных величинах.

2. Щель и методика статистического моделирования параметров надёжности межсоединений многослойных печатных плат.

2.2Решение прямой задачи математического моделирования параметров надёжности межсоединений МПП без учёта корреляционной взаимосвязи величин.

2.3Разработка метода математического моделирования параметров надёжности межсоединений МПП с учётом корреляционной взаимосвязи величин.

2.4Методика решения обратной задачи математического моделирования параметров надёжности межсоединений многослойных печатных плат.

Выводы.

3. Оценка адекватности математической модели надёжности межсоединений мпп, достоверности и точности процесса моделирования значений параметров надёжности межсоединений.69 3.1 Цель и методика оценки адекватности математической модели надёжности межсоединений МПП, достоверности процесса моделирования значений параметров надёжности межсоединений и точности решения обратной задачи моделирования.

3.20ценка точности решения обратной задачи моделирования параметров надёжности межсоединений многослойных печатных плат.

3.3Оценка адекватности математической модели надёжности межсоединений МПП, достоверности процесса моделирования значений параметров надёжности межсоединений.

3.40ценка адекватности решения обратной задачи моделирования параметров надёжности межсоединений МПП.

Выводы.

4. Автоматизированная система технологической подготовки производства МПП.

4.1 Цель и методика исследования.

4.20собенности построения автоматизированной системы технологической подготовки производства МПП.

4.3 Автоматизированная подсистема управления процесса поверхностной термодиффузии МПП.

4.4 Контроль межсоединений МПП в процессе их изготовления.

Выводы.

Актуальность работы. Современный этап развития машиностроения позволяет перейти на новый уровень надёжности и энергосбережения систем управления приводных двигателей станков с числовым программным управлением (ЧПУ) при интеграции достижений математического моделирования с комплексной автоматизацией подготовительных операций в автоматизированной системе технологической подготовки производства (АСТПП).

При использовании аналоговых систем управления приводных вентиль-но-реактивных двигателей станков с ЧПУ значительное влияние на надёжность всей системы оказывала надёжность отдельных электронных элементов из-за их большого количества. В современных микроконтроллерных системах управления количество электронных элементов сведено к минимуму и значительное влияние на их надёжность оказывает достаточно большое количество межсоединений многослойных печатных плат (МПП), на долю которых приходится около 52-58% случаев отказа систем управления.

Выявлено, что при интенсивности отказов межсоединений МПП порядка 10"6 - 10"7 ч"1 параметры надёжности системы управления вентильно-реактивного двигателя на 50-60% определяется надёжностью межсоединений МПП, тогда как при интенсивности отказов порядка 10"8 ч"1 эта величина составляет 7-10%. Однако имеющиеся технологические процессы изготовления МПП не всегда позволяют достичь требуемой интенсивности отказов межсоединений в единичном и мелкосерийном производстве на предприятиях машиностроительного профиля, не имеющих дорогостоящих высокоточных поточных линий изготовления МПП. Указанные параметры надёжности межсоединений МПП могут быть достигнуты за счёт введения технологической операции термодиффузионной обработки. При этом улучшаются показатели работоспособности станков с ЧПУ и время работы оборудования по назначению. Как следствие снижается прямой и косвенный ущерб от отказов межсоединений МПП в системах управления приводными двигателями в станках с

ЧПУ. В результате применения межсоединений с требуемыми значениями параметров надёжности экономический эффект на одном из машиностроительных предприятий составил 1,34 млн. руб. в год.

Таким образом, обеспечение требуемых значений параметров надёжности межсоединений МПП с использованием автоматизированного процесса поверхностной термодиффузии является актуальным.

Цель работы. Обеспечение требуемых значений параметров надёжности межсоединений МПП, применяемых для построения систем микроконтроллерного управления вентильно-реактивными двигателями, с определением режимов процесса поверхностной термодиффузии в автоматизированной системе технологической подготовки производства (АСТПП).

Объект исследования. АСТПП многослойных печатных плат микроконтроллерных систем управления вентильно-реактивными двигателями в части, касающейся изготовления межсоединений.

Предмет исследования. Математическое моделирование параметров надёжности межсоединений МПП с учётом корреляционной взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединений слоев.

Методы исследования. Базируются на математическом аппарате век-торно-матричного исчисления, теории вероятностей, теории надёжности и статистического моделирования. Статистическими данными, используемыми в работе, являются полученные экспериментально значения электрического сопротивления межсоединений МПП и их надёжность. Также использовались полученные моделированием, распределённые по нормальному закону, корреляционно связанные случайные величины сопротивлений межсоединений МПП с заданными среднеквадратическими отклонениями (СКО) и коэффициентами корреляции.

Научная новизна результатов исследования заключается в том, что:

1. Разработан метод моделирования надёжностных параметров межсоединений МПП, отличающийся тем, что позволяет повысить точность обработки экспериментальных значений электрического сопротивления межсоединений с помощью регрессионного анализа, учесть взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений слоев МПП приведением к некоррелированному виду с помощью фундаментальной матрицы.

2. Предложена методика решения обратной задачи моделирования параметров надёжности межсоединений МПП, отличающаяся тем, что позволяет для заданных значений параметров надёжности получить значение допустимого электрического сопротивления межсоединений с учётом взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединений слоёв МПП.

3. Построен алгоритм функционирования автоматизированной системы технологической подготовки производства МПП в части выбора режимов термодиффузионной обработки, отличающейся тем, что позволяет определять режимы технологического процесса изготовления для получения межсоединений требуемой надёжности с применением термодиффузионной обработки.

Практическая ценность и результаты внедрения работы Основные результаты работы внедрены в ОАО «Электроагрегат» г. Курск, а именно: использованы в автоматизированной системе технологической подготовки производства микроконтроллерных систем управления.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на: научно-технической конференции в «on-line chate» по адресу: http//conf.volpi.ru (г. Волгоград, 2004 г.); научно-технической конференции "Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации 2005" (г. Курск, 2005 г.); Международной научно-практической конференции «Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий, Инноватика -2006» (г. Сочи, 2006 г.) и др.

Положения, выносимые на защиту:

1. Метод моделирования параметров надёжности межсоединений МПП, учитывающий взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений различных слоёв МПП путём приведения к некоррелированному виду с помощью фундаментальной матрицы;

2. Методика решения обратной задачи моделирования параметров надёжности межсоединений Ml 111, позволяющая для заданных параметров надёжности межсоединений определить допустимое начальное электрическое сопротивление межсоединений Ml 111 с учётом взаимосвязи сопротивлений межсоединений слоев;

3. Алгоритм функционирования автоматизированной системы технологической подготовки производства МПП в части выбора режимов термодиффузионной обработки в части технологической операции термодиффузионной обработки, позволяющий определять режимы технологического процесса изготовления для получения межсоединений требуемой надёжности с применением термодиффузионной обработки.

Содержание диссертации раскрывается в четырёх разделах.

Во введении обоснована актуальность темы, определена цель и задачи исследования, дана общая характеристика выполненной работы, раскрыта научная новизна и практическая значимость исследований.

В первом разделе проведён анализ современной научно-технической и производственной базы моделирования надёжностных параметров межсоединений МПП на основе отечественных литературных источников. Излагаются основные положения расчета параметров надёжности. Рассмотрены общие вопросы построения математических моделей. Приведено описание методов повышения точности моделирования параметров надёжности межсоединений МПП. На основании выводов по первому разделу сформулированы основные задачи исследования.

Во втором разделе диссертации разрабатывается метод математического моделирования параметров надёжности межсоединений МПП, учитывающий корреляционную взаимосвязь значений электрического сопротивления межсоединений МПП слоёв. Разработан метод моделирования параметров надёжности межсоединений МПП, учитывающий взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений различных слоёв МПП путём приведения их к некоррелированному виду с помощью фундаментальной матрицы. Предложена методика решения обратной задачи моделирования параметров надёжности межсоединений, результатом которой являются значения допустимых сопротивлений межсоединений МПП, распределённых по поверхности МПП для каждого слоя при заданных параметрах надёжности межсоединений.

В третьем разделе проведена оценка адекватности математической модели надёжности межсоединений МПП, достоверности процесса моделирования значений параметров надёжности межсоединений и точности решения обратной задачи моделирования. Для этого проводилось вычисление квадратичных форм отклонений значений электрического сопротивления межсоединений относительно их математического ожидания с учётом и без учёта их корреляционной взаимосвязи, проведено имитационное моделирование электрических сопротивлений межсоединений МПП с различным коэффициентом корреляции. Определено рассеяние значений начального электрического сопротивления межсоединений по поверхности МПП.

В четвёртом разделе разработан алгоритм функционирования автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП) МПП в части технологической операции изготовления межсоединений. Рассмотрено построение автоматизированной системы контроля, определяющей соответствие надёжности межсоединений по начальным значениям электрического сопротивления межсоединений предъявляемым требованиям. Разработана автоматизированная подсистема управления процесса поверхностной термодиффузией межсоединений, позволяющая улучшить параметры надёжности межсоединений МПП.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе зарегистрировано две программы в Реестре программ для ЭВМ и одна заявка на изобретение.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх разделов, заключения, списка литературы из 97 наименований, 6 приложений, изложена на 156 страницах машинописного текста, содержит 45 рисунков и 26 таблиц.

123 ВЫВОДЫ

1. Основным результатом исследований, приведённых в данном разделе, является разработка автоматизированных средств, позволяющих изготавливать межсоединения МПП с заданными параметрами надёжности и включающих:

- автоматизированную систему технологической подготовки производства;

- автоматизированную подсистему управления процессом поверхностной термодиффузии;

- автоматизированную систему контроля.

Разработанная АСТПП отличается тем, что позволяет выбрать режимы технологических переходов операции изготовления межсоединений МПП для достижения требуемой надёжности.

2. Разработан блок микроконтроллерного управления процессом термодиффузионной обработки, позволяющий автоматизировать технологическую операцию термодиффузии межсоединений с оптимизацией по времени и выбором режима обработки. В процессе работы автоматизированной подсистемы управления процессом поверхностной термодиффузии автоматизировано определяются режимы термодиффузионной обработки для достижения заданных требований надёжности межсоединений МПП.

3. В процессе работы АКС формируются методика и критерии приёма межсоединений МПП отделом технического контроля предприятия для заданных требований надёжности. В качестве критерия приёма межсоединений выступает значение и допустимый интервал рассеяния сопротивления межсоединений, полученные во втором и третьем разделах работы.

4. Разработано основное программное обеспечение подсистем АСТПП в пакете прикладных программ «Matcad 11» без глубокой проработки сервисных программ (подготовка технологических документов и другие).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Установлено, что существующие методы оценки параметров надёжности межсоединений МПП не учитывают взаимосвязь значений электрического сопротивления межсоединений слоёв, что существенно снижает достоверность оценки параметров надёжности межсоединений МПП в системах управления вентильно-реактивных двигателей.

2. Разработан метод моделирования надёжностных параметров межсоединений МПП, отличающийся тем, что позволяет учесть взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений МПП приведением к некоррелированному виду с помощью фундаментальной матрицы, а также повысить точность их измерения выравниванием значений электрических сопротивлений межсоединений по кривой полиномиальной регрессии.

3. При моделировании параметров надёжности межсоединений МПП установлено, что без учёта взаимосвязи их электрических сопротивлений расчётное значение наработки до отказа межсоединений МПП завышается на порядок и более.

4. Выявлена закономерность распределения сопротивления межсоединений по поверхности платы, учёт которой позволил уменьшить рассеяние экспериментальных значений электрического сопротивления межсоединений МПП до 30%.

5. Предложена методика решения обратной задачи моделирования параметров надёжности межсоединений МПП, отличающаяся тем, что позволяет для заданных значений параметров надёжности получить значения допустимого электрического сопротивления межсоединений с учётом взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединений слоёв МПП.

6. Установлено, что без учета взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединений моделирование параметров надёжности межсоединений адекватно только при малой корреляции данных, тогда как с учётом взаимосвязи - адекватно при любой корреляции значений сопротивлений.

7. Установлено, что при равенстве квадратичных форм электрических сопротивлений межсоединений и коэффициенте парной корреляции г >0,2 целесообразно вести расчёт с учётом корреляционной взаимосвязи сопротивлений межсоединений МПП отдельных слоёв, тогда как при описании области рассеяния сопротивлений межсоединений отдельных слоёв без учёта их корреляционной взаимосвязи последняя остаётся неизменной. При коэффициенте парной корреляции г < 0,2 целесообразно вести расчёт без учёта корреляционной взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединений МПП, так как погрешность вычисления области рассеяния сопротивлений межсоединений будет соответствовать погрешности измерительных приборов.

8. Построен алгоритм функционирования автоматизированной системы подготовки производства межсоединений МПП, отличающаяся тем, что позволяет определять режимы технологического процесса изготовления для получения межсоединений требуемой надёжности с применением термодиффузионной обработки.

9. Практическое значение диссертационной работы заключается в том, что учёт взаимосвязи значений электрического сопротивления межсоединений Ml 111 позволяет более точно рассчитать надёжность изделия, откорректировать сроки гарантийных обязательств, процесс термодиффузионной обработки межсоединений позволит улучшить значения их параметров надёжности.

10. Прикладное значение диссертационной работы заключается в том, что применение ее результатов позволяет решить широкий круг задач машиностроительного и приборостроительного производства, в частности в интегрированной микроэлектронной аппаратуре, а именно получение продукции с требуемыми надёжностными показателями. Результаты диссертации можно применять в машиностроении, текстильной промышленности, радиоэлектронной промышленности, микроэлектронике.

Задачи дальнейших исследований

1. Повышение точности моделирования параметров надёжности межсоединений МПП за счёт учёта автокорреляционной связи между значениями электрического сопротивления межсоединений разных испытательных циклов в виде автокорреляционной функции.

2. Повышение точности определения начального электрического сопротивления межсоединений для заданных параметров их надёжности путём проведения перераспределения величин разбросов сопротивлений с учетом корреляционной взаимосвязи между значениями электрических сопротивлений межсоединений отдельных слоёв МПП.

3. Оптимизирование автоматизированной подсистемы управления процессом поверхностной термодиффузии межсоединений МПП за счёт вывода аналитических выражений изменения электрического сопротивления межсоединений МПП в процессе их термодиффузионной обработки.

1. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения Текст. Введ. 01.07.90. - М.: Изд-во стандартов, 1990. -38 с.- Гос. стандарт СССР.

2. Голинкевич, Т.А. Прикладная теория надежности Текст./ Т.А. Голинкевич; М.: Высшая школа, 1985.- 168 е., ил.

3. Кубарев, А.И. Надежность в машиностроении Текст./ А.И. Ку-барев;- М.: Издательство стандартов, 1989.- 224 с.

4. Преснухин, Л. Н. Конструирование электронных вычислительных машин и систем Текст./ Л.Н. Преснухин, В.А. Шахнов. М.: Высшая школа.,1986. 512 с.

5. Емельянов, В. М. Автоматизация управления надежностными, физико-механическими и электрическими параметрами межсоединений интегрированной микроэлектронной аппаратуры: Монография Текст./ В.М. Емельянов; Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 1998. 311 с.

6. Решетов, Д. Н. Надежность машин Текст./ Д.Н. Решетов, А.С. Иванов, В.З. Фадеев. -М.: Высшая школа., 1988-239 е., ил.

7. Ермолин, Н. П. Надежность электрических машин Текст./ Н.П. Ермолин, И.П. Жерихин. Л., «Энергия», 1976.

8. Шуклин, И. И. Надежность системы электронного управления синхронного генератора/ И.И. Шуклин; Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 2003.-41 с. - Деп. в ВИНИТИ 23. 09. 03 №1725 - В 2003.

9. Уразбахтин, И.Г. Свойства распределений случайных величин, заданных в ограниченном интервале Текст./ И.Г. Уразбахтин, А.И. Уразбахтин// Телекоммуникации. 2005, №5. - С. 5-9.

10. Филимонов, Ю.Ф. К вопросу вычисления параметров усечённых нормальных распределений Текст./ Ю.Ф. Филимонов, В.Г. Яковлев// Телекоммуникации. 2005, №7. - С. 6-8.

11. Вентцель, Е. С. Теория вероятностей и её инженерные положения Текст./Е. С. Вентцель, J1. А. Овчаров. М.: Издательский центр «Академия»,2003.- 464 с.

12. Гмурман, В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика Текст./ В.Е. Гмурман. -М.: Высш. шк., 2003.

13. Турецкий, В.Я. Математика и информатика Текст./ В.Я.Турецкий. М.:ИНФРА-М, 2000. - 560 с.

14. Математическое моделирование стохастических процессов Текст. / В.П. Анцупов [и др.]; Магнитогорск, 2003. с. 16-19.

15. Шуклин, И.И. О корреляционном и регрессионном анализах в расчётах надёжности Текст./ И.И. Шуклин; Курск, гос. техн. ун-т. Курск,2004. 19 с. - Деп. в ВИНИТИ 24.11.04 № 1859-В 2004.

16. Понятия математического моделирования: автоматизация технологических процессов Текст. / И.Ф.Бородин [и др.]; Москва, 2003. с. 32-33.

17. Елисеева, И. И. Общая теория статистики Текст.: учебник / И.И. Елисеева, М.М. Юзбашев. М.: Финансы и статистика, 2004. - 656 с.

18. Карасев, А. И. Теория вероятностей и математическая статистика Текст./ А.И. Карасев;- М.: Статистика, 1979.- 279 с.

19. Кияновский, И. В. Исследование и предсказание внезапного отказа Текст./ Н.В. Кияновский, А.В. Басков, Ю.Л. Мищук// Надёжность и контроль качества. 1991. - №1 - С. 24-26.

20. ГОСТ 27.301-95. Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения Текст. Взамен ГОСТ 27.410-87 (в части п. 2); Введ. 01.01.97. - Минск.: Изд-во стандартов, 1996. - 16 с. - Межгос. стандарт.

21. Кейджан, Т. А. Прогнозирование надежности микроэлектронной аппаратуры на основе БИС Текст./ Т.А. Кейджан. М.: Радио и связь, 1987. -152 с.

22. Рыбалко, В. В. Корабельные газотурбинные энергетические установки. Организация разработки и эксплуатации Текст./ В.В. Рыбалко, А.А. Бабичев. СПб.: Военно-морская академия, 2000. - 560 с.

23. Стрельников, В. П. Оценка и прогнозирование надежности электронных элементов и систем Текст./В.П. Стрельников, А.В. Федухин. Киев: Логос, 2002.-486 с.

24. ГОСТ 25359-82. Изделия электронной техники. Общие требования по надежности и методы испытаний Текст. Введ. 01.01.83. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 6 с. - Гос. стандарт СССР.

25. Демидович, Н. О. Перспективы подхода к задачам надежности на основе физико-технологической модели отказов Текст./ И.О. Демидович// Надежность и контроль качества. -1991.-№1.-С.8-13.

26. Криволапов, С. Я., Коломиец Н. Г. Оценка показателей надежности высоко надежных систем на основе объединения расчётной и экспериментальной информации Текст./ С.Я. Криволапов, Н.Г. Коломиец// Надежность и контроль качества. 1991. - №1. - С. 19-23.

27. Савчук, В. П. Эмпирическая байесовская оценка вероятности безотказной работы при форсированных испытаниях Текст./ В.П. Савчук, Е.Ю. Худолей// Надежность и контроль качества. 1991. - №7. - С. 22-27.

28. Боревич, Б.Н. Показатели живучести технических изделий, подвергающихся последовательности разрушающих воздействий Текст./ Б.Н. Боревич //Известия академии наук. Теория и системы управления. 2004. -№2.-С. 112-119.

29. Гришин, В.В. Модель готовности сложной технической системы управленияТекст./ В.В. Гришин// Информационно-управляющие системы. -2004.-№6.-С. 8-11.

30. ГОСТ 27.004-85. Надежность в технике. Системы технологические. Термины и определения Текст. Взамен ГОСТ 22954-78; Введ. 01.07.86. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 14 с. Гос. стандарт СССР.

31. Кониченко, А. В. Внешнее проектирование РЭА Текст./ А.В. Кониченко, Т.А. Мирталибов, B.C. Титов, С.П. Ющенко; Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 2004. - 172 с.

32. Этапы построения математической модели Текст./ В.С Анфила-тов,. [и др.]; Системный анализ в управлении. Москва, 2002. с. 58-61.

33. Гришин, В.В. Модель готовности сложной технической системыуправления Текст./ В.В. Гришин// Информационно-управляющие системы. -2004-№6.-С. 8-11.

34. Димов, Э. М. Реализация алгоритма имитационного моделирования для повышения эффективности работы телекоммуникационной компании Текст./ Э.М. Димов, Н.В. Коныжёва// Телекоммуникации. 2005 - №1. -С. 20-23.

35. Арайс, Е. А. Автоматизация моделирования многосвязных механических систем Текст./Е.А. Арайс, В.М. Дмитриев. М.: Машиностроение, 1987.-240 е.: ил.

36. Барзилович, Е. Ю. Модели технического обслуживания сложных систем Текст./Е.Ю. Барзилович. М.: Высшая школа, 1982. - 231 с.

37. Советов, Б. Я. Моделирование систем: Текст. Учеб. для вузов/ Б.Я. Советов, С. А. Яковлев. М.: Высшая школа, 2005. - 343 с.

38. Бубенников, А. Н. Моделирование интегральных микротехнологий, приборов и схем Текст./ А.Н. Бубенников. М.: Высшая школа, 1989. -320 с.

39. Бейли, М. Математика в биологии и медицине Электронный ресурс. www. biometrika. tomsk. ru.

40. Проверка адекватности модели на основании реальных данных Текст./А.А. Рогов [и др.]; Петрозаводск, 2001. с. 166-173.

41. Деев, Д. J1. Вероятностные основы математического моделирования Текст./ Д. Л. Деев. М:, 1999. 68 с.

42. Адекватность модели и объекта Текст./ З.Г Насибов [и др.]; Краснодар, 2003. с. 30-35.

43. Адекватность и работоспособность модели Текст./ А.А. Лебедев [и др.]; Введение в анализ и синтез систем. -М.:, 2001. с. 141-143.

44. Соболь, И. М. Метод Монте-Карло Текст./ И.М. Соболь. М.: Наука, 1978.-64 с.

45. Ермаков, С. М. Метод Монте-Карло и смежные вопросы Текст./ С.М. Ермаков. -М.: Наука, 1975.-471 с.

46. Бусленко, Н. П. Моделирование сложных систем Текст./ Н.П. Бусленко. М.: Высшая школа, 1985.

47. Коструба, С. И. Моделирование систем обеспечения электробезопасности методом Монте-Карло Текст./ С.И. Коструба// Электричество. -2004,-№7.-С. 56-58.

48. Емюков, И. С. Методы, алгоритмы, программы многомерного статистического анализа. Пакет ППСА Текст./ И.С. Емюков. М.: Финансы и статистика, 1986. - 232 с.

49. Математическое моделирование как средство исследования качества принятых проектных решений. Элементы моделей непрерывных и дискретных систем электроприводов Текст./ С.Р Залялеев; Красноярск, 2003. с. 3-7.

50. Лысенко, А. В. Моделирование адаптивного управления надёжностью технологических процессов производства технических тканей: Авто-реф. дис. . кан-та тех. наук: (05.13.07) Текст./ А.В. Лысенко; Курск, гос. тех. ун-т. Курск, 2000. - 20 с.

51. Емельянов, В. М. Теория автоматического управления и автоматизация сварочных процессоров Текст./ В.М. Емельянов; Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 1996. - 104 с.

52. Назарян, А. А. Анализ качества изготовления синхронных генераторов мощностью до 100 кВт Текст./ А.А. Назарян, Г.С. Улиханян, З.А. Беллуян// Надежность и контроль качества. 1991. - №6. - С. 36- 45.

53. Перепёлкин, Е. А. Применение прогнозирующего управления в электромеханических системах с амплитудно-импульсной модуляцией Текст./ Е.А. Перепёлкин// Электричество. 2002. - №7. - С. 30-32.

54. Коломейцева, М.Б. Синтез адаптивной системы автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора на основе фаззи-регулятора Текст./ М.Б. Коломейцева, Хо Дак Локк// Электричество. 2002. - №6. - С. 13-15.

55. Крэйн, М. Введение в регенеративный метод анализа моделей Текст./ М. Крейн, О. Лешуан. М.: Наука, 1982. - 104 с.

56. Математическое моделирование. Вероятностно-статистические методы научных исследований: основы научно исследовательских и опытноконструкторских работ Текст./ С.В. Ворохобин [и др.]; Владивосток, 2002. -с. 24-38.

57. Матвеев, Н. М. Математическое моделирование реальных процессов Текст./Н.М. Матвеев, А.В. Доценко. Л.: Знание, 1985. - 32 с.

58. Шор, Я. Б. статистические методы анализа и контроля качества и надёжности Текст./Я. Б. Шор. -М.: Советское радио, 1962.

59. Технологическая подготовка гибких автоматизированных сбо-рочно-монтажных производств в приборостроении Текст. /Н.П.Меткин и др. -Л.; Машиностроение, 1986. 192 с.

60. Представления о физическом, специальном и математическом моделировании Электронный ресурс. / С.П. Казаков [и др.]; Новокузнецк, 2003. с. 32-37.

61. Методы математического моделирования управляемых систем Текст. / Д.Н. Попов; Москва, 2003. с. 152-194.

62. Проверка адекватности модели: прикладная математика Текст./ В.И. Пименов [и др.]; Санкт-Петербург, 2003. с. 219-220.

63. Подобие дифференциальных уравнений как основа математического моделирования фильтрации Текст./ В.А. Мироненко.// Динамика подземных вод.- М., 2001.- С. 121-123.

64. Основные этапы исследования систем путем математического моделирования Текст./ А.А. Лебедев// Введение в анализ и синтез систем. -М.,-2001.-С. 66-69.

65. Математическое моделирование методология системного анализа Текст./ С.М. Хачатурова// Математические методы системного анализа. - Новосибирск, 2004.- С. 38-84.

66. Проверка адекватности модели: статистические методы моделирования систем Текст./Ю.Ф.Мартемьянов; Тамбов, 2002. с. 36-44.

67. Емельянов, В.М. Собственные числа ковариационных матриц информационных сигналов Текст./В.М. Емельянов, А.В. Грехнёв, И.И. Шуклин, В.В. Емельянов, С.Ю. Носорев// Телекоммуникации. 2005. - №8. -С. 5 - 8.

68. Тихонов, А.Н. Математическое моделирование технологических процессов и обратных задач в машиностроении Текст./ А.Н. Тихонов. Москва, 1999.-264 с.

69. Беклемишев Д.В. Курс аналитической геометрии и линейной алгебры Текст./Д.В. Беклемишев. М.: Высшая школа, 1998. - 320 с.

70. Обеспечение достоверности, адекватности и точности измерений и оценок Текст. / В.К. Федюкин; Основы квалиметрии. Управление качеством продукции. Москва, 2004. с. 51-54.

71. Автоматизированная система технологической подготовки производства гребенной пряжи Текст./ В. М. Емельянов, А.В. Лысенко, Т.А. Чистякова, A.M. Борин// Автоматизация и современные технологии. -2000.-№ 12.-С. 22-25.

72. Прогрессивные методы технологической подготовки серийного производства Текст. Под ред. д-ра техн. наук С. П. Митрофанова. Л.: «Машиностроение», 1971.-304 с.

73. Клемин, А.И., Надёжность ядерных энергетических установок: Основы расчёта Текст./ А.И. Клемин. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 344 с.

74. Казаков Н. Ф. Диффузионная сварка материалов Текст./ Н.Ф. Казаков. -М.: «Машиностроение», 1976. 312 с.

75. Ошарин, В.И. Многослойный печатный монтаж в приборостроении, автоматике и вычислительной технике Текст./ В. И. Ошарин, И. В. Борисов, JI. Н. Московкин, А. Т. Белевцов. М.: Машиностроение, 1978. - 264 с.

76. Лариков, Л. Н. Диффузионные процессы в твёрдой фазе при сварке Текст./ Л.Н. Лариков, В. Р. Рябов, В.М. Фальченко. М.: «Машиностроение», 1975.-192 с.

77. Бачин, В.А. Диффузионная сварка стекла и керамики с металлами Текст./В.А. Бачин. -М.: Машиностроение, 1986. 184 с.

78. Заявка на получение патента №2006125136 от 12.07.2006. Способ металлизации отверстий многослойных печатных плат / И.И. Шуклин, В.М. Емельянов; правообладатель КурскГТУ

79. Дунаев И.М. Организация проектирования системы технического контроля Текст./ И.М. Дунаев, Т.П. Скворцов, В.Н. Чупырин. М.: Машиностроение, 1981. - 191 с.

80. Список используемых сокращений