автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Контроль спаев металлокерамических плат и корпусов микросхем в условиях массового производства

На правах рукописи

Михеева Елена Викторовна

КОНТРОЛЬ СПАЕВ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ПЛАТ И КОРПУСОВ МИКРОСХЕМ В УСЛОВИЯХ МАССОВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность 05.11.13 «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Йошкар-Ола, 2004

Работа выполнена в Марийском государственном техническом университете.

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор Скулкин Н.М.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Саиткулов В.Г. кандидат технических наук, ген. дир. ООО "Фирма"Мера" Хуснутдинов Ш.Н.

Ведущее предприятие

ФГУП "22 ЦНИИИ Минобороны России" г. Мытищи, Московской обл.

Защита состоится " июня 2004 г. в час. на заседании диссертационного совета Д 212.079.04 в Казанском государственном техническом университете им. А.Н. Туполева по адресу: 420111, г. Казань, ул. К.Маркса, д. 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского Государственного технического университетеа им. А.Н. Туполева.

Автореферат разослан мая_2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат техн. наук . В.А.Козлов

тшб

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Устойчивое нарастание объемов производства метал локерам иче-ских коммутационных плат и корпусов микросхем (МКП, МКК), характерное для промышленности наиболее развитых стран, вывело на одно из первых мест проблему контроля качества, надежности и устойчивости этих устройств и технологии их производства к воздействию дестабилизирующих технологических факторов. Сущность проблемы определили общепризнанная сложность описания многооперационных (свыше 150 операций) технологических процессов, сопровождающихся периодическим воздействием на материал, а также фундаментальная, с точки зрения японских специалистов, научная новизна задач контроля изделий радиоэлектроники, выполненных по технологии тонкой керамики. Было установлено, что наиболее сложной в условиях нарастающего массового производства исследуемых плат и корпусов является проблема дефектов, прямо или косвенно обусловленных качеством герметизирующих металлокерамических спаев радиотехнических устройств. На уровень дефектности в данном случае влияют: специфика выполнения операций групповой обработки, конструктивные особенности изделий, неконтролируемая предыстория подготовки сырьевых материалов, допустимая на данный период нестабильность структуры материала и другие факторы. По результатам пассивного (фильтрующего) контроля на отдельных операциях к категории дефектных относят до 60% заготовок. Многообразие факторов дефектности в подобной ситуации создает дополнительные потери, обусловленные недостаточной научной проработкой и систематизацией соответствующего производственного опыта, делает чрезвычайно актуальной разработку методов контроля, гарантирующих не только качество готовых изделий, но и повышение эффективности всего производственного процесса.

Цели работы и задачи исследования

Целью работы является исследование и разработка экспериментальной и теоретической основы для внедрения методов контроля спаев металлокерамических корпусов и коммутационных плат в условиях массового производства.

Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующей совокупности задач:

1) системного анализа причинно-следственных связей, определяющих качество корпусов и коммутационных плат, герметизируемых по-

средством металлокерг мцд^ских х условиях производства.

БИ Ь1! ¡'ОТЕКА С.Ьетербург »06 РК

Признаками новых условий являются изменения предыстории подготовки сырьевых материалов, условий обработки и объемов производства, а также формы конструктивного исполнения изделий;

2)статистического анализа и моделирования факторов нестабильности технологического процесса, определяющих качество металлокера-мических корпусов и коммутационных плат в условиях массового производства;

3)анализа и моделирования физических факторов технологической нестабильности, определяющих качество металлокерамических корпусов и плат;

4)формирования и ранжирования системы причинно-следственных диаграмм в форме функционально-диагностических моделей, отражающих взаимосвязь выделенных факторов нестабильности технологического процесса с параметрами качества изделий и заготовок.

Методы исследования

Для решения поставленных задач использовались: метод электронно-микроскопического, микрозондового и ренггеноструктурного анализа материалов; метод контрольных карт; метод регрессионного и корреляционного анализа; метод расслоения результатов фильтрующего контроля; метод функционально-диагностического моделирования причин дефектности.

Научная новизна работы

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Систематизированы существующие сведения о формах технологических дефектов. Выделен круг научных и прикладных задач, связанных с проблемой нарастания уровня дефектности, в основе которой лежит качество металлокерамических спаев.

2. В результате экспертного анализа системы производства металлокерамических корпусов и коммутационных плат в сочетании со статистическим анализом результатов фильтрующего контроля изделий разработана модель скалывания металлизации плат, обеспечивающая возможность выделения и контроля основных влияющих факторов разрушения металлокерамических спаев как элементов ненадежности исследуемых изделий, выявлены физические эффекты и сформулированы практические рекомендации, внедрение которых обеспечивает повышение устойчивости спаев к скалыванию.

3. На основе анализа впервые выделенных структурных особенностей материала металлокерамических коммутационных плат и результатов исследования структуры подложек и металлокерамических спаев разработана модель снижения герметичности спая под влиянием фак-

торов конструктивного исполнения и факторов технологической обработки изделий, выделены информативные параметры, контроль которых позволяет обеспечить герметичность спаев в условиях производства.

4. Системный экспертный анализ возможных факторов дефектности металлокерамических плат обеспечил разработку, ранжирование и подтверждение адекватности причинно-следственных диаграмм дефектов как одной из форм функционально-диагностических моделей. Предложенная методика ранжирования причинных факторов модели обеспечила возможность сравнительной оценки основных причинно-следственных цепей формирования дефектов, возможность выделения и контроля новых причинно-следственных связей, а также разработку алгоритма поиска причин брака на множестве технологических операций и физических эффектов, составляющих процесс производства исследуемых изделий.

Практическая ценность

Практическая ценность результатов работы определяется тем, что результаты исследований могут использоваться как при разработке активных методов контроля, так и при и модернизации технологического оборудования и оснастки для изготовления металлокерамических плат и корпусов в условиях массового производства, а также для дефектологической проработки опытно-конструкторских работ и выделения точек контроля при разработке технологических процессов производства вновь разрабатываемых изделий; результаты анализа и контроля структурных особенностей материала плаг могут быть использованы для оптимизации режимов обработки изделий и корректировки состава материала в пределах поля допуска; результаты разработки функционально-диагностической модели могут быть использованы для анализа причин дефектов по факту их проявления либо для оценки степени влияния новых физических эффектов и конструктивных изменений на качество изделий и заготовок.

Достоверность результатов

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждена представленными оценками погрешностей моделей, полученными по результатам статистического контроля качесша продукции; использованием в работе современных средств и методов физико-химического анализа, включая средства и методы рептгенострук 1 урно-го, электронно-микроскопического и микрозондового анализа; результатами экспертной оценки функционально-диагностических моделей с помощью коэффициентов Кендалла, Спирмена и коэффициентов кон-кордации, а также результатами рецензирования работ, опубликован-

ных в центральной печати и межвузовских сборниках научных работ и результатами патентной экспертизы.

Реализация научно-технических результатов работы

Результаты диссертационной работы внедрены в научно-исследовательском институте металлокерамических корпусов микросхем «Мейкон», на федеральном государственном унитарном предприятии «Завод полупроводниковых приборов» (г.Йошкар-Ола), являющемся основным производителем отечественных металлокерамических корпусов и плат, в Марийском государственном техническом университете при подготовке методических указаний и лекций по дисциплинам «Технология радиоэлектронных средств», «Управление качеством радиоэлектронных средств», «Технология электронно-вычислительных средств», в научно-исследовательской работе по фанту Правительства Республики Марий Эл за 2000 год на тему: «Фундаментальные физические процессы формирования структуры керамических материалов как фактор эффективности и контролируемости высоких технологий на основе керамики ПО «Изотоп».

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях по итогам научно-исследовательских работ МарГТУ (Йошкар-Ола, 1998-2003), Всероссийской научной конференции «Цифровая обработка многомерных сигналов» (Йошкар-Ола, 1996), постоянно действующей Всероссийской конференции «Вавиловские чтения» (Йошкар-Ола, 1996, 2000), 5-й, 6-й Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиотехника, электротехника и энергетика» (Москва, 1999,2000), 11-й Международной научно-технической конференции «Тонкие пленки в электронике» (Йошкар-Ола, 2000).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, депонировано 3 рукописи, изданы методические описания, получен патент

Личный творческий вклад

Лично автором выполнены следующие исследования:

1. Разработана аналитическая модель вероятности скалывания металлизации в процессе технологической обработки металлокерамических коммутационных плат. Модель разработана по результатам активного контроля и ранжирования факторов технологического воздействия и выделения массы изделий одного конструктивного ряда в качестве обобщенного показателя степени влияния основных факторов технологического воздействия. Рациональный выбор обобщенного показателя

позволил линергоозать модель вероятности скалывания, обеспечил возможность ее экспериментальной проверки путем статистической обработки результатов фильтрующего контроля.

Результаты опубликованы в работах (4, 10, 14).

2.Разработана регрессионная модель вероятности скапывания, основанная на результатах фильтрующего контроля изделий в условиях массового производства. Получено соотношение для определения погрешности оценки модели. Линейный характер регрессионной модели подтвердил адекватность и обеспечил возможность оценки эмпирических коэффициентов аналитической модели, эффективность ее использования в системе активного контроля технологического процесса.

Результаты опубликованы в работах (2,4,10,11,14).

3.Предложен способ и получен патент, обеспечивающий снижение скалываемости металлизации путем шерохования границы металл-керамика в спаях металлокерамических плат и корпусов микросхем с планарным расположением контактных площадок.

Результаты опубликованы в работах (10,14),

4. Выделены кольцевые структурные дефекты в области кристаллизации стеклофазы керамических подложек и металлизационных слоев. На основании результатов электронно-микроскопического и микрозон-дового анализа кольцевых дефектов выявлена физическая схема их образования и влияния на качество герметизирующих спаев плат и корпусов на стадии технологической обработки. Получено соотношение для расчета и контроля натекания спая в зоне структурного образования.

Результаты опубликованы в работах (1,3,5,6,7,8,12,13,15).

5. Разработана система функционально-диагностических моделей, предназначенных для причинно-следственного контроля схем развития дефектов металлокерамических плат и корпусов, обусловленных снижением качества металлокерамических спаев и выражающихся в виде сколов металлизации, ее шелушений, вздутий и отслоений. На основе предложенной методики экспертной оценки модели выполнено поуров-невое деление и ранжирование причинных факторов. По результатам поуровневого ранжирования выполнено сквозное ранжирование факторов дефектности. Адекватность результатов разработки и ранжирования модели подтверждена посредством коэффициентов Кендалла, Спирмена и коэффициентов конкордации.

Результаты опубликованы в работах (5,6,7,9,15).

Структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы. Материал изложен на 153 страницах текста, на-

бранного и сверстанного на компьютере. В работе 14 таблиц, 47 рисунков; список литературы включает 150 наименований.

На защиту выносятся:

1. Модель изменения количества дефектов скалывания контактных площадок под влиянием факторов объема производства, контролируемых степенью загрузки технологического оборудования и массога-баритными показателями МКП с торцевым и планарным расположением выводов.

2.Результаты исследования структурных образований стеклофазы, определяющих влияние технологических факторов на газопроницаемость металлокерамических спаев МКП, МКК.

3. Методика разработки, ранжирования и развития диаграмм причинно-следственных связей, обеспечивающая активный контроль и системную экспертную оценку дефектов, обусловленных влиянием структурных образований стеклофазы на параметры качества МКП. МКК.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, охарактеризовано состояние вопроса, определены цель, задачи и методы исследования. Сформулированы положения, выносимые на защиту, представлены состав и краткое описание работы, приведены сведения об апробации работы и публикациях автора.

В первой главе диссертационной работы проведен комплексный анализ процесса производства металлокерамических корпусов и коммутационных плат (МКК, МКП), включая систему его контроля.

Технологический процесс производства МКК, МКП является многооперационным (свыше 150 операций) и чрезвычайно слабо поддается декомпозиции, поскольку разбиению на отдельные элементы препятствует большое число операций, связанных с воздействием на материал. При этом рассматриваемая в разделе струкгурная схема техпроцесса отличается унифицированностью; ориентацией на выполнение требований отечественного производства в части программы выпуска, номенклатуры и конструктивных особенностей изделий; адаптированно-стью к отечественным источникам сырья, с присущей им степенью соответствия поля допуска и поля рассеивания основных характеристик.

Анализ материалов, состава среды и режимов обработки МКК, МКП, начиная с операции подготовки сырьевых материалов и операций формообразования и заканчивая стадией приемо-сдаточных испытаний, позволил отнести к числу наиболее значимых факторов дефектности, свойства сырья, режим и условия спекания, а также режим групповой

обработки заготовок на стадиях перегрузки, промывки и химического никелирования. На основе проведенного анализа делается вывод о приоритетности исследования свойств металлокерамических спаев подложек и металлизационных пленок, наиболее заметно влияющих на качество изделий.

Анализ подсистемы контроля показал, что ее эффективность в значительной мере определяется эффективностью физических методов контроля свойств сырья, а также режимов и условий спекания. Максимальной эффективности статистических методов следует ожидать на операциях, сопровождающихся соударением заготовок (обработка в бункерах, перегрузка и т.д.).

Сама операция спекания относится к категории наиболее ответственных и наиболее проблемных, с точки зрения ее контролируемости, операций технологии металлокерамических изделий. Проблема ее контролируемости определяется сравнительно узким полем допуска на параметры условий и среды спекания, сложностью оценки условий обработки в различных точках рабочей зоны и сравнительно большим разбросом параметров материалов, способных повлиять на оптимальность температурного режима.

Исследование особенностей конструкции изделий и способов реализации технологических операций показало, что большая часть дефектов, обусловленных наличием металлокерамических спаев, прямо или косвенно определяется их геометрией (размерами), а также наличием локальных структурных образований и неоднородностей. Наиболее заметным внешним признаком таких дефектов являются сколы металлизации, наиболее часто встречающиеся на операциях групповой обработки изделий и заготовок.

Выделение в качестве объектов исследования группы структурно-зависимых дефектов металлокерамических спаев обусловлено тем, что структура спая и определяющие ее структурные образования стеклофа-зы оказались наименее контролируемыми причинами дефектов, типичными и для отечественной, и для зарубежной керамики. Проведенный анализ показал актуальность исследования указанных причинных факторов не только с прикладной, но и с научной точки зрения. Наиболее характерным сопутствующим признаком структурных образований оказалось снижение стойкости изделий и заготовок к воздействию технологических факторов. Показано, что одной из наиболее весомых причин снижения стойкости является структура столбчатых кристаллических образований, состоящих из радиально расположенных игольчатых кристаллов. Признаком снижения стойкости в этом случае, помимо

скалываемости, является эрозия поверхности платы при ее травлении и разгерметизация плат при их сборке.

В целом, проведенное исследование технологического процесса и системы контроля производства МКК, МКП показало, что перечень форм и причин дефектности металлокерамических коммутационных плат и корпусов микросхем в условиях массового производства чрезвычайно широк и нуждается, с одной стороны, в экспертной систематизации, с другой - в приоритетном исследовании методов контроля, которые обладают наибольшей активностью в условиях массового производства. Особое место в этом перечне занимают дефекты, так или иначе связанные с качеством металлокерамического спая. Их процент велик, имеет сложную физико-химическую природу и тенденцию к нарастанию. Особенно это характерно для новых разработок, отличающихся повышенными эксплуатационными требованиями.

Во второй главе диссертационной работы рассматриваются статистические характеристики процесса производства МКК, МКП на интервале в четыре года. Исследуемый период характеризуется равномерным увеличением объемов производства, сопровождающимся сокращением процента брака у одних изделий и нарастанием его у других. Сглаживание результатов контроля, выполненное на временном интервале в полгода для дефектов, обусловленных сколами металлизации, негерметичностью, деформациями и габаритными отклонениями заготовок различного конструктивно-технологического исполнения, показало, что наиболее значимой и наименее контролируемой является дефектность, обусловленная сколами металлизации. Именно для этой разновидности дефектов результативность активного контроля может оказаться максимальной. Сглаживание по временному интервалу в полгода обеспечило существенное снижение дисперсии результатов благодаря усреднению климатического фактора нестабильности. Установлено также, что численные значения результатов контроля могут быть линеаризованы путем замены переменных либо аппроксимированы линейной зависимостью вероятности скалывания от периода расширения производства изделий фиксированной массы (рис. 1а), либо от массы изделий в фиксированные моменты периода производства (рис.1б). Результаты позволяют сделать вывод, что среди причин скалывания исследование детерминированных факторов в настоящее время является приоритетным. В то же время дефекты деформирования и негерметичности, в существующем их понимании, менее значимы с точки зрения технических потерь, но при этом отличаются существенно большей зависимостью от воздействия случайных факторов.

Полученные регрессионные модели скалывания, как и погрешности их оценки, показали удовлетворительную точность оценивания в диапазоне значений уровня брака, допустимом для стадии становления производства (менее 30%). Модели разрабатывались для трех типов метал-локерамических плат с вертикальным расположением выводов (Монтаж > 2-40, Таран 24, ДИП 13) и для одного типа изделий с пленарным распо-

ложением выводов (Монтаж 4-48). Результаты регрессионного анализа вероятности скола (Р ) и погрешностей оценки ( ст^ ) в зависимости

к от времени нарастания объемов производства приведены в табл. 1 для

изделий Монтаж 2-40, Таран-24, Монтаж 4-48.

Результаты аналитического моделирования показали, что наиболее значимыми факторами, определяющими вероятность (Рс) скалывания,

I

являются: сила удара плат друг о друга при групповой обработке

Сводный анализ кинетики брака по сколам для 3-х типов изделий

РгГЛ

0 1 2 3 4 5

ГОД РАСШИРЕНИЯ ВЫПУСКА Ш.У I газ линия регресс», по киненже брака для кяделия" МУИ"ЖК ; 40'

— ринетика брам по сколам для иадялия 'монтаж 2-4С линия регресси для изделия Таряи-24"

---кинетика брака по скопам для изделия Таран 24*

- - линия регрессиидляиаделил'монтаж л-4в*

- кинетика брака по сколам для изделия "монтаж 448" ;

8 7 б 5

РС<'Л> 4

3

2

1

О

Зависимость уровня брака от массы

Рс = -0.74 + 1.48ш = 1.87 + О.79(т - т):

//

/ 7

/ / /

У / ■ /. / /

/. /

/1 /

/ !

о 2

— Ли»*« регрессии

. тк.кп10г* о

Кинетика брбк»

Рис I Регрессионная модель вероятности скола (Р ) металлизации в зависимости от длительности стадии расширения производства (/) и от массы изделий (ТПк )

Таблица I

Регрессионные модели и погрешности их оценки

Тип платы Вероятность скола (Рс) 2 Погрешность оценки (<у ) рс

Монтаж 2-40 Таран 24 Монтаж 4-48 Рс =-0,12 +6,336* Рс =0,77 +1,99/ Рс =-0,29 +7,155/ = 0,17 + 0,88(/ -/)2 а1с = 0,17 -I- 0,13(/ — /)2 <г1 = 2 + 1,5(/-7)2

изделий (/г )), количество соударений, пропорциональное числу изделий в рабочей зоне (и ), количество контактных площадок на изделии (к ) Для изделий с близкими конструктивными признаками можно принять:

Рс=РХРуд\пуд;,ктУ кпл=а'тк.' пуд =ь + тк , -=§-тк,

где - коэффициенты пропорциональности; тк - масса плат.

С учетом длительности временного интервала нарастания производства

где ? - временной интервал нарастания производства плат; / - коэффициент пропорциональности; Р - вероятность скалывания в зависимости от массы изделий и длительности периода нарастания объемов производства.

Было высказано предположение, что при переходе от производства изделий с вертикальным расположением выводов к изделиям с планар-ным расположением сила скалывающего удара снижается на величину (АР ) ввиду снижения шероховатости границы металл - керамика. Соотношение для вероятности скалывания изделий массой (тк) приобретает вид:

Рсв = Рсп(Ру<>.-№,уд;пуд;куд) = а-Ь'8-1-(тк-гп0)-1,

где Рсв; Рс„ - вероятности скола на корпусе с вертикальным и, соответственно, планарным расположением выводов для плат одинаковой массы тк ; т0 - эквивалентное уменьшение массы платы с планарным расположением выводов, обеспечивающее силу скалывающего удара, при котором вероятности скола металлизации равны для плат, конструкция которых отличается только положением контактных площадок (торцевое либо планарное); AFyö - эффективное уменьшение силы скалывающего удара при переносе контактной площадки с торца платы на ее плоскую поверхность.

Сравнение результатов аналитического и экспериментального моделирования подтвердило линейный характер модели, позволило определить величину коэффициента пропорциональности (qcK):

qch =a b-g-l.

Для исследуемых изделий с вертикальным расположением выводов

q = 0,005 г1 год

■I с к

Установлено, что переход от изделий с вертикальным расположением выводов к изделиям с планарным их расположением повышает вероятность скола на 50% от действующего значения.

В плане практического использования представленных результатов в системах активного контроля предложен способ и получен патент на увеличение шероховатости границы спая методом центрифугирования, разработаны рекомендации по снижению эффекта влияния оборудования в целях уменьшения дефектности изделий.

В основу предлагаемого способа упрочнения спая путем шерохо-вания положено седиметационное смещение частиц металлизации через границу пленка-подложка в направлении, перпендикулярном границе спая. В исходном состоянии спай отличается низкой шероховатостью вследствие того, что формируется путем нанесения металлизационной пасты на поверхность, выглаженную органическим связующим подложки.

Высокая плоскостность границы пленки - подложки сохраняется на всех стадиях дальнейшей обработки, в том числе и на стадии пропитки стеклом системы пленка-подложка. Вследствие плоскостности границы и хрупкости стекла при соударении заготовок трещины распространяются вдоль спая легче, чем непосредственно в пленке или подложке, где их распространению препятствуют столкновения с твердыми частицами. Подобный механизм упрочнения активизируются и в области границы пленка-подложка при ее пересечении частицами пасты в ходе

центрифугирования. Уравнение смещения частиц через границу спая, с учетом столба частиц пленки, давящего на нижнюю частицу, имеет следующий вид:

Иш+ 6т}с Нш-б»2к = о,

ГКо,иР

Решение, определяющее взаимосвязь степени шерохования и времени центрифугирования, имеет вид:

1 -ехр^ -

I ГКо„НР.

Ч ш Зб7с2 где г/с— динамическая вязкость связующего; г - радиус частиц; р -

плотность материала частиц; И ш - требуемая степень шерохования (смещения частиц); О) - угловая скорость вращения центрифуги; I* -

радиус центрифуги; / - время шерохования ; /?„„„„ - толщина пленки

ноля

металлизации.

Для параметров уравнения, характерных для технологии МКК,

МКП:

со^гКр

ш ^ 'иг' '

ч

где /гз = /гпош/7; П - пористость системы металлических частиц пленки.

Приведенные в работе результаты экспериментальной оценки показали, что при скорости вращения 900 об./мин и радиусе центрифугирования 0,25 м время центрифугирования, уравнивающее шероховатость плоского и торцевого спая, составляет порядка 4 мин, что вполне приемлемо с практической точки зрения.

В целом можно констатировать, что предложенная эмпирическая модель изменения вероятности появления дефектов в форме сколов металлизации обеспечивает возможность прогнозирования степени влияния конструктивно-технологических факторов, включая фактор объемов производства, фактор загрузки оборудования и фактор массогабаритных показателей изделий на уровень дефектности плат в условиях массового производства.

В третьей главе диссертационной работы рассматриваются задачи обеспечения активного контроля путем анализа степени влияния на дефектность МКК, МКП фактора нестабильности свойств сырья. Факторы нестабильности проявляются в изменении контролируемых параметров

сырья (измельчаемости) в пределах поля допуска и обусловлены ограниченными возможностями существующей системы контроля сырьевых материалов.

Результатом недостаточно высокой воспроизводимости свойств сырья можно считать сфероидные образования в объеме подложки (рис. 2а,б,в). Образования состоят из игольчатых кристаллов, радиально расположенных вокруг оси, перпендикулярной поверхности платы. Радиус образований лежит в диапазоне от долей миллиметра до 10мм. В керамике ВК91-2 такие образования состоят из кристаллов анортита. Образования наблюдаются и в других типах радиокерамики, как отечественной, так и зарубежной. Вдоль игольчатых кристаллов в этом случае формируются усадочные поры. Ранее рассмотренные модели предполагали самозалечивание таких пор.__

Рис 2 Структурные образования в объеме платы: а-слой металлизации в исходном состоянии, б - слой металлизации после окисления, в - плата после стравливания металлизации, - область кольцевой трещины (канала), - область вскрывшихся радиальных пор

Предполагалось, что самозалечивание происходило вследствие того, что стеклофаза, насыщающая керамику, втягивается в радиальные усадочные поры посредством капиллярных сил. Вследствие высокой вязкости стеклофаза целиком поры не перекрывает, но закрывает внешние их концы. В результате такого перекрытия длинная пора оказывается изолированной от среды, окружающей плату на различных стадиях обработки. Агрессивные технологические среды в этом случае в пору не попадают, герметичность изделий не нарушается.

Эксперимент с окислением металлизации, проводимый в рамках выполнения данной работы, позволил обнаружить вокруг исследуемых образований кайму окисленного металла (рис. 26). Было высказано

предположение, что кайма может быть результатом действия внутренних напряжений на границе, имеющей удовлетворительную, с точки зрения прочностных свойств, структуру, но разделяющей области с резко отличающимися термоупругими свойствами В качестве альтернативной гипотезы, также сформулированной и исследованной в работе, было высказано предположение о том, что причиной повышенной окис-ляемости металлизации вокруг образований является потеря прочностных свойств материала по периметру образований вне зависимости от наличия или отсутствия напряжений.

Расчет по методике Варданяна Г.С. позволил отклонить первую гипотезу и сосредоточить исследования на второй. Несущественность внутренних напряжений была подтверждена и результатами экспериментов по окислению (рис.26): в зоне стыка сфероидных образований кайма повышенной окисляемости не наблюдалась. Подтверждением вывода о потере прочностных свойств керамики на границе образований являются результаты исследования периметра образования путем стравливания металлизации (рис.2в). В процессе исследований (в том числе электронно - микроскопических и микрозондовых) было установлено, что частицы вольфрама, входящие в состав образования, в верхней части пленки металлизации рвут свои связи с частицами, находящимися за пределами образований. Вдоль границы разрыва открываются каналы, соединяющие центральную часть сфероида с его периметром. В наиболее неблагоприятном случае сфероид располагается в центре колодцев с размещенными внутри них кристаллами микросхем.

В работе показано, что граничные значения натекания, обусловленного межкристаллитными радиальными порами, могут быть оценены либо с помощью модифицированной формулы Грошковского (£>.«,) для открытых капиллярных каналов, либо исходя из соотношения Козени для каналов, заполненных частицами. Исследования показали, что канаты, обусловленные выделенными структурными образованиями, формируются только в приповерхностном слое. Канал может достигать глубины, равной толщине пленки (30 мкм), оставаясь заполненным частицами металлизации. Особенностью каналов является и то, что они углубляются пропорционально относительной влажности среды спекания. Происходит это вследствие испарения стеклофазы, герметизирующей систему металлических частиц проводящих пленок. Параллельно с испарением стеклофазы происходит окисление и возгонка окислов вольфрама на поверхности оголяющихся частиц. Соответствующие соотношения приведены в данной работе.

Ввиду того, что значения натекания по открытому и заполненному

единичному каналу и для параметра ()ге0 , и для Qкeo обратно пропорциональны их длине, а натекание участка спая единичной длины пропорционально числу каналов, пересекающих этот участок п,,„ , в работе предлагается методика расчета граничных (предельных) значений нате-кания, основанная на использовании понятия «коэффициент формы спая» (Кф) и понятия «натекание квадратного участка спая» - при использовании соотношения Грошковского, ()кт - при использовании соотношения Козени). Возможность такого подхода основана на выявленном механизме формирования каналов путем испарения стекла и возгонки окислов вольфрама, затрагивающих только приповерхностный слой платы. Достоинство метода заключается в том, что натекание квадрата пленки, как интенсивный параметр, может быть рассчитано на основе предлагаемых в работе соотношений для определения числа каналов и их формы и известных соотношений Грошковского и Козени для натекания каналов фиксированной формы. Результат может быть табулирован для различных газовых сред. В свою очередь, значения коэффициента формы для спаев произвольной геометрии могут быть оценены на основе разработок основоположников отечественной тонкопленочной микроэлектроники: Ермолаева Ю.П., Коледова Л.А. и др Таблица 2

Натекание газовой среды заголовок спеченных при точке росы 25 °С

Тип платы Кф Состав П(х 10"7 Па с) Натекание ( м1 Па с"1)

среды

Открытый Заполненный

канал(0,а канал (<)„)

Мозаика-2 20 С12 133 0,02 6,022 10°

о2 200 0,02 4,004 10'5

Тир-32 36 сь 133 0,036 10,84-Ю-'

02 200 0,036 7,212 10'5

Монтаж 2-40 30 С1г 133 0,03 9,033 10'

о2 200 0,03 6,006 1(Г

Натекание спая (£>£) в этом случае определяется:

где натекание участка спая квадратной формы

Шкв = Огкв = вгед ' пед" открытый канал; =£>«) Аг закРы"

тый канал); пед = (с1к +с1/(р)~1 - число каналов на единице длины спая (в исследуемом случае«^ = 2- 104лГ'); ^ - ширина канала (в

исследуемом случае с1к =25 10"6 м); - ширина игольчатого кристалла, или расстояние между каналами (¿¡^ =25 10"6 м);

йгкв = 12,9-ЮЧэ ■ (0,01 + 51ШКЭ).пед,

I

где с1кэ = • Л)2, И -глубина канала (глубина испарения стеклофа-зы).

(йУ^.^-К п

120-(1-Я2).7г

где Р\,Р2 ' давление на входе и выходе канала, соответственно; т]г -

динамическая вязкость натекающего газа (исследовались газы С12, НЮ, Оъ №2).

Проблемой в использовании соотношения Козени является оценка значений Я и меняющихся в процессе изготовления изделий и существенно влияющих, как показано в работе, не столько на натекание, сколько на прочность спая. В работе получено соотношение, позволяющее по результатам экспериментального определения абсолютной (М„с„ ) либо относительной (у„) потери массы металлизационного слоя квадратной формы в процессе спекания в течение времени и заданной относительной влажности определить скорость испарения металлизации (и) в указанных условиях, изменение пористости (Я,) металлизации при исходном ее значении Я и изменение радиуса частиц ( Г]) при их исходном значении г.

"т«к

Мис„ = | ^Мис„ = \пр

о о

или после интегрирования: ,3. ..3 л „и _ Л..2

4 з 4

—лг--л

3 3

г---

\__

\ ^тах ) )

с1К

~ тах' № + - г Нтлн (Гм ) = 0,

где /гтах - глубина канала после спекания заготовок в указанных условиях; П - число частиц в единице объема; Иг - глубина залегания частицы.

п = 77 + -Ю^п + кИполЛ1_п)

д(ТР-ТР0) ?

гз=гз(1_ Ги-Кш, )=г1(1_±.Кшн)!

ЯЛТр-Тро) Як

где Тр , ТрО - действующее значение влажности по точке росы и значение точки росы, при котором испарение стекла и потери массы металлизации не наблюдаются, соответственно; к, ¿¡г к - коэффициенты.

В работе приводятся полученные соотношения для определения коэффициентов к и где постоянных, характеризующих изменение относительной массы металлизационного слоя и изменение глубины канала при увеличении влажности на 1°С по точке росы Результат показал, что уменьшение среднего радиуса частиц не превышает 5%, а изменение средней пористости не превышает 10% и не зависит от влажности и глубины канала.

В работе приводятся соотношения, позволяющие определить значение пористости и радиуса частиц в различных точках по глубине пленки. Показано, что на основе приведенных соотношений и соотношения Рышкевича может быть оценено относительное изменение временной прочности спая:

уствК=ехр{э-(П]-П)}, где коэффициент 5 6 (4...7). При к= 4 в исследуемом случае Г(ТвК=1,44.

Основной вывод, который следует из результатов экспериментального и теоретического анализа процесса разгерметизации спаев, заключается в том, что независимо от степени переувлажнения среды спекания возрастает абсорбционная способность спая. В том случае, когда испарение стекла и металла из межкристаллитных каналов не регистрируется как увеличение натекания, причиной дефектов становится разгерметизация изделий, но уже не вследствие расширения каналов, а вследствие разрушения спая абсорбируемыми средами с последующим отслоением металлизации. Особенно это заметно на стадии

пайки на плату ободков и приварки к ним крышек, герметизирующих кристаллы на поверхности платы.

В четвертой главе диссертационной работы рассматриваются вопросы систематизации накопленного и постоянно наращиваемого опыта производства металлокерамических плат и корпусов, согласование систематизированного опыта с новыми результатами, полученными в дан- ' ной работе. Актуальность такого рода систематизации и согласования обусловлена, прежде всего, уже упоминавшейся многооперационно-стью исследуемого техпроцесса, его неразбиваемостью на элементы и t актуальностью активного контроля не только на уровне отдельных физических эффектов и видов брака, но и на уровне всей их системы.

Основой для систематизации и согласования результатов исследования и практического опыта в общем случае являются положения теории экспертных систем, теории диагностики и теории графов. Необходимая глубина решения, в контексте темы диссертационной работы, определяется возможностью создания поля знания в форме причинно-следственной диаграммы или функционально-диагностической модели. Источником необходимой информации являются эксперты-специалисты, в роли которых выступают технологи и рабочие, занятые непосредственно на обслуживании операций (стадия разработки и ранжирования диаграмм), и специалисты-технологи, занятые в системной оценке состояния технологического процесса, а также руководители подразделений (стадия экспертной оценки адекватности диаграмм).

Предложенная структурная схема решения поставленных задач обеспечила разработку причинно-следственных диаграмм, их построение, поуровневое деление и экспертное ранжирование, на основе которого, в свою очередь, осуществлялось сквозное ранжирование причинных факторов. Поуровневое ранжирование осуществлялось в рамках « системы причин, замкнутых на одну общую причину более высокого уровня. Ранжированию подлежит способность каждой из причин данной группы порождать причину более высокого уровня. Суммарный в ранг группы причин, согласно Яншину A.A., принимался равным единице. Сквозное ранжирование каждой из причин осуществлялось непосредственно по отношению к дефекту. Ранг причинного фактора в этом случае определялся произведением рангов факторов, входящих в одну с ним цепь, но на уровнях, расположенных выше исследуемого.

Для описания причин используется система индексов уровня

i е[1;;пих],где i - номер уровня; imax -число уровней исследуемой цепи.

Фактор в пределах уровня обозначается индексом х1:

Х, «Ф*,шах]'

где Х1 - номер фактора на уровне г ; хШ1ах количество факторов на уровне /, выходящих на один и тот же фактор уровня (7 — 1) .

Для задания положения фактора в отдельной причинной цепи номер вышестоящего фактора задается парой индексов хм впереди индекса

исследуемого фактора Х1. Причем индекс х в обозначении вышестоящего фактора соответствует номеру причины вышестоящего уровня, на которую замыкается исследуемая причина, а номер вышестоящего уровня /-1 на единицу меньше номера исследуемого уровня i. В целом положение любого фактора уровня х на любом уровне / задается системой индексов, описывающих цепь, в которую входит исследуемый фактор х, на этапе исследования:

(х, , х2...х(_|;х()

Запись Р1{хх...х1_х,х1') = к означает, что ранг Р, фактора х, в цепи

(х,; х2.. .х(_1; х,) равен к.

Условие нормировки, как и в работах Яншина А.А., имеет вид

•*мпах

лг, =1

Сквозной ранг той же причины с учетом экспертного характера оценки предлагается определять с помощью соотношения

и-1 1

Подобная схема ранжирования обеспечивает реализацию принципа наследования, рекомендуемого для полей знаний экспертных систем.

На рис. 3 представлен сокращенный вариант разработанной причинно-следственной диаграммы, определяющей формирование дефектов порообразования. Всего в состав диаграммы входит порядка 160 причинных факторов разного уровня и разной степени влияния, среди которых проведено поуровневое и сквозное ранжирование. В целях упрощения диаграммы после завершения ранжирования большинство элементов на рисунке было опущено. Сохранены на диаграммах те причинные факторы с их сквозными рангами, которые прямо или косвенно зависят от факторов, исследовавшихся в третьей и четвертой главах данной работы.

Пористость вольфрамового слоя_

Вариация температуры спекания от пакета к пакету достигает ширины поля допуска максимальной температуры спекания

Спекание керамики на нижней границе температурного поля

1,2

Пористость

Сфероидная кристаллизация стеклофазы в объеме керамики и металли-зационного слоя

Кристаллизация стск-лофазы в форме сфероидов соосных с переходом

Пористость межслоевых переходов

20

Спекание МКП на нижних этажах пакета

0,8

10

Межслоевая пористость

Сегрегационное воспроизведение частицами вольфрама сфероидных образований стеклофазы

0,02

Испарение стекла при переувлажнении формиргаза в печи спекания, вскрывающее кольцевые поры

Сфероидная кристаллизация стеклофазы в объеме керамики и металлизационного слоя

0,5

Пористость 10 слоя ПСр 72

Пористость, обусловленная навесными элементами

Пористое 1ь 10

слоя хнмни-

келя

10

10

Повышенная пористость меж-_ слоевой границы, обусловленная несмешиваемостью частиц

1,5

Спекание МКП на нижних этажах пакета

Спекание керамики на нижней границе поля допуска максимальной температуры

Сфероидная кристаллизация стеклофазы в объеме керамики и металлизационного слоя

Пористость керамики

30

Рис 3 Причинно-следственная диаграмма изменения пористости керамической подложки и металлизации шит

Помимо диаграмм дефектов порообразования в четвертой главе приводятся диаграммы причин отслоений, шелушений и вздутий металлизации, диаграммы внутренних напряжений, фигурирующих в диаграмме шелушения в качестве одного из факторов.

Адекватность причинно-следственных диаграмм оценивалась экспертным путем. Результаты экспертной оценки оказались в достаточной степени идентичными, о чем применительно к диаграмме порообразования говорит табл 3. Аналогичным образом оценивались в работе диаграммы формирования остальных видов брака из числа исследуемых.

Таблица 3

Сводная таблица значений коэффициента конкордации коэффициента Спирмена р и коэффициента Кендалла т

Вид Первичная Вторичная Третичная

дефекта причина причина причина

Пористость = 0,653 W = 0,722 W= 0,281

р = 0,437 р = 0,478 р-0,454

х = 0,691 т = 0,818 т = 0,802

Приведенные в работе сведения о расслоении базовых процессов формирования металлокерамических герметизирующих спаев на операциях технологического процесса, а также результаты расслоения основных видов брака по технологическим операциям позволяют использовать предложенный алгоритм анализа причин дефектов как в системе активного контроля и обеспечения качества МКК, МКП, так и в системе подготовки кадров.

В целом, полученные результаты анализа причинно-следственных связей, представленные функционально-диагностической моделью, обеспечивают системную, согласованную экспертную оценку влияния структурных образований на параметры качества МКП. Заключение

Основные теоретические и практические результаты работы состоят в следующем.

1 Исследованы основные особенности процесса массового производства металлокерамических коммутационных плат и корпусов микросхем, выделены основные технологические факторы дефектности, определяющие количество изделий дефектных вследствие скола металлизации на операциях групповой обработки изделий и заготовок. Установ-

лено, что масса изделий и программа выпуска являются информативным признаком активного контроля, обобщающим на этапе расширения объемов производства действие выделенной группы факторов дефектности.

2. Разработана аналитическая модель влияния выделенной группы факторов на вероятность скалывания металлизации контактных площадок плат. Включение массы изделий и заготовок в состав модели в качестве обобщающего информативного признака контроля позволяет лине-рилизовать модель, сделать ее доступной для дальнейшего инженерного использования в системе контроля качества изделий.

3. Разработана регрессионная модель скалывания металлизации контактных площадок, основанная на статистических данных полученных в процессе фильтрующего контроля качества изделий и заготовок. Получено соотношение, позволяющее определить погрешность оценки вероятности скалывания с помощью полученной модели. Результаты регрессионного моделирования использованы для определения эмпирических коэффициентов аналитической модели

4. По результатам сравнительного анализа вероятности скалывания, выполненного для изделий одного конструктивного ряда, имеющих различную массу, и изделий с различным конструктивным исполнением контактных площадок (торцевое и планарное), установлено существенное влияние шероховатости границы «металлизация - керамическая подложка» на вероятность скалывания контактных площадок в процессе обработки изделий, а также влияние предыстории подготовки сырьевых материалов на оптимальное значение параметров спекания плат Результаты использованы при разработке запатентованного способа упрочнения спая путем неразрушающего шерохования границы.

5. Впервые выделены дефекты структуры керамических подложек и спаев металлизации платы, связанные со сфероидной кристаллизацией стеклофазы. Выделенные в работе дефекты структуры представляют собой кольцевые области разрыва металлизации, расположенные на границе сфероидного образования и участков платы с незакристаллизо-ванной стеклофазой По результатам электронно-микроскопического и микрозондового исследования структурных дефектов получено соотношение, позволяющее использовать результаты в системе межоперационного контроля изделий и заготовок металлокерамических плат при определении граничного значения натекания герметизирующих спаев как функции топологии спая и условий технологической обработки изделий.

6. Разработана система причинно-следственных диаграмм в форме функционально-диагностических моделей дефектов металлокерамиче-ских плат и корпусов, вызванных снижением качества металлокерами-ческих спаев и выражающихся в форме повышенной пористости мате-^ риала, сколов металлизации, ее шелушений, вздутий и отслоений. На

основе предложенной методики экспертной оценки модели выполнено поуровневое деление и ранжирование причинных факторов, обеспечивающее возможность активного контроля всей системы дефектов ис-* следуемых изделий. По результатам поуровневого ранжирования вы-

полнено сквозное ранжирование факторов дефектности. Адекватность результатов разработки и ранжирования модели подтверждены посредством коэффициентов Кендалла, Спирмена и коэффициентов ранговой корреляции.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1.Михеева Е.В., Скулкин Н.М., Афонов О.Н., Смышляева O.E. Влияние технологических факторов при производстве МКК микросхем на информационную устойчивость цифровой аппаратуры// Всерос. науч. конф. «Цифровая обработка многомерных сигналов»: Тез. докл. -Йошкар-Ола, 1996.-С. 112-113.

2. Скулкин Н.М., Михеева Е.В. Технологическая точность металло-керамических корпусов и коммутационных плат в условиях массового производства// Вестник Верхне-волж. отдел. АКАТ технол. наук РФ. Сер. : Высокие технологии в радиоэлектронике.- Н. Новгород, 1997,-Вып.2(4)/97.-С.187-190.

3. Скулкин Н.М., Михеева Е.В. Повышение коррозионной стойко' сти корпусов и плат на стадии технологической обработки //Материалы

пост, действ, междисципл. науч .конф. «Вавиловские чтения». - Йошкар-Ола, 1996.-С.220-221 » 4. Михеева Е.В. Вероятностно-физическое моделирование техноло-

гических дефектов металлокерамических коммутационных плат и корпусов микросхем//Радиоэлектроника, электротехника и энергетика Пятая междунар. науч.-техн.конф.студентов и аспирантов: Тез. докл.-М., 1999.- С.222-223

5. Михеева Е.В. Влияние сырьевых материалов на технологическую надежность металлокерамических коммутационных плат //Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Шестая междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл.- М., 2000,- С. 191192

6. Михеева Е.В. Размерные эффекты в межслойных переходах ме-таллокерамических коммутационных платах //Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Шестая междунар. науч.-техн. конф.студентов и аспирантов: Тез.докл,- М„ 2000,- С. 192-193.

7. Михеева Е.В. Влияние свойств сырья на состав и структуру ме-таллокерамических корпусов и коммутационных плат // Труды науч. конф. по итогам н.-и. раб. Мар.гос техн. ун-та Секц Радиофиз., локац. и связь/ МарГТУ.-Йошкар-Ола, 1999,- С. 98-102.- Деп. В ВИНИТИ 28.10.99, № 3205-В 99.

8 Михеева Е.В., Скулкин Н.М., Таланцев И.В. Фактор структурной нестабильности при разработке вероятностно-физической модели металлокерамических плат // Труды науч.конф.по итогам н.-и. работ Map гос.техн. ун-та. Секц. Радиофиз., локац. и связь/ МарГТУ.- Йошкар-Ола, 2000,-С. 125-131. Деп. в ВИНИТИ25.11.00, №4201-В00.

9. Михеева Е.В., Таланцев И.В., Скулкин Н.М. Структурные схемы факторов дефектности МКК, МКП // 11 Междунар. науч.-техн. конф. «Тонкие пленки в электронике»: Тез докл. - Йошкар-Ола, 2000. - С.49.

10. Пат. 2164904 РФ, МПК С 04 В 41/88 Способ металлизации ке-рамики/Е.В. Михеева, Н.М. Скулкин (РФ). -99118052; Заявлено 17.08.99; Опубл. 10.09.2001г.

11. Павлов Е.П., Михеева Е.В. Возможности применения математических и физических моделей для анализа работоспособности больших гибридных интегральных микросхем (БГИС) //Четвертые Вавиловские чтения: Материалы Всерос. пост, действ, науч.-техн конф. - Йошкар-Ола, 2000.-С. 239-241.

12. Киселева В.А., Михеева Е.В. Влияние минерализаторов на свойства вакуумплотной корундовой керамики.- Деп. в ВИНИТИ. Сер. 5-2. 16.12.99.-N3744-B99.-5c.

13. Скулкин Н.М., Михеева Е.В. Структурные дефекты при производстве металлокерамических корпусов и коммутационных плат // Проектирование и технология электронных средств - 2003. - №1. - С. 30 -33.

14. Исследование методов органолептического контроля в технологии радиоэлектронных средств: Метод.указ. к лабораторным работам для студ. спец. 200800/ Н.М. Скулкин, Е.В.Михеева.-Йошкар-Ола: МарГТУ, 1998.-27С.

15. Скулкин Н.М., Михеева Е.В., Стрельников Е.В. Статистический анализ дефектов металлокерамических плат в условиях массового производства // Проектирование и технология электронных средств. - 2003. - № 2. - С. 30 - 33.

Подписано в печать 06.05.04. Усл.п.л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 2799.

Отдел оперативной полиграфии Марийского государственного университета 424006 Йошкар-Ола, ул. Панфилова, 17

РНБ Русский фонд

2006-4 1291

Введение

1. Устойчивость и контролируемость технологической системы производства металлокерамических корпусов и плат при переходе к

-) новым условиям массового производства

1.1 Состояние и особенности производства металлокерамических корпусов и коммутационных плат

1.2 Сырьевые материалы в технологии металлокерамических корпусов и плат

1.3 Структура технологического процесса, состав операций и условия технологической обработки металлокерамических корпусов и плат

Выводы

2. Статистический анализ и контроль дефектов, обусловленных качеством металлокерамического спая коммутационных плат

2.1 Карты качества МКК, МКП для условий массового производства

2.2 Регрессионная модель изменения уровня дефектности, обусловленной сколами металлизации

2.3 Упрочняющее шерохование металлокерамического спая элементов коммутационной платы с подложкой

2.4 Физический анализ конструктивно-технологических и организационно-технических факторов, определяющих влияние металлокерамического спая на качество МКП 67 Выводы

3. Контроль среды и режима спекания плат неоднородной структуры металлокерамических спаев

3.1 Информативные признаки структурных технологических дефектов металлокерамических корпусов и коммутационных плат

3.2 Влияние структуры материалов на газопроницаемость металлокерамических спаев

3.3 Модель газопроницаемости радиотехнических устройств, герметизируемых металлокерамическими спаями

3.3.1 Модель проводимости каналов натекания, заполненных частицами металлизационного слоя

Выводы

4. Причинно-следственный анализ факторов дефектности металлокерамических спаев МКК, МКП

4.1 Состояние исследований и задачи разработки и анализа дефектности МКК и МКП

4.2 Структурная схема экспертного анализа процесса производства металлокерамических коммутационных плат

4.3 Причинно-следственные диаграммы дефектов металлокерамического спая

4.3.1 Особенности разработки и количественные характеристики причинно-следственных диаграмм

4.3.2 Структура причинно-следственных диаграмм технологии МКК, МКП и оценка их адекватности

4.4 Алгоритм анализа причин технологических дефектов металлокерамических коммутационных плат и корпусов микросхем

Выводы

Устойчивое нарастание объемов производства металлокерамических коммутационных плат и корпусов микросхем (МКП, МКК), характерное для всех стран с развитой промышленностью, вывело на одно из первых мест проблему надежности и устойчивости к воздействию дестабилизирующих технологических факторов [1]. Сущность проблемы определили, с одной стороны, сложность описания многооперационного производства и ужесточающиеся требования к качеству элементов и устройств радиотехники, а также фундаментальная, с точки зрения японских специалистов, научная новизна задач описания и исследования явлений, протекающих на стадии получения исходных материалов, и кончая операциями формообразования, спекания и обработки такого рода изделий [2,3,4,5,6]. С другой стороны, на уровень проблемы повлияли законы массового производства, вовлекающие в производственный процесс большое количество поставщиков сырья и материалов, единиц и видов оборудования, а также специалистов различного уровня квалификации с различными, субъективными особенностями [7,8]. Как показали исследования, все перечисленные факторы оказали статистически значимое влияние на уровень контролируемости технологического процесса. Было установлено, что наиболее сложной в условиях нарастающего массового производства изделий является проблема дефектов, прямо или косвенно обусловленных качеством металлокерамических спаев [5,9,10]. На уровень дефектности, в данном случае, влияют специфика выполнения операций групповой обработки, конструктивные особенности изделий, неконтролируемая предыстория подготовки сырьевых материалов, допустимая на данный период нестабильность структуры материала и другие факторы. В результате уровень дефектности на отдельных операциях достигает 30%. Многообразие факторов дефектности в подобной ситуации создает дополнительные потери, обусловленные недостаточной научной проработкой и систематизацией соответствующего производственного опыта [11].

Исследования, наиболее полно соответствующие характеру объекта изучения, относятся к теории диагностики технологических процессов, к физической теории надежности элементов и узлов радиоэлектронной аппаратуры (Анищенко Г.А., Бушминский И.П., Глудкин Ю.П., Даутов О.Ш., Достанко

A.П., Коробов А.И., Лапин М.С., Меткин М.П., Новиков В.В., Чабдаров Ш.М, и др.), к теории стекол, ситаллов и радиокерамики (Андрианов Н.Т., Батыгин

B.Н., Власов П.М., Гегузин О.А., К.Ибсен-Марведель, Козловский Л.В., Кин-гери У.Д., ФЛеффлер, Лукин Е.С., Мазурин О.В., Пивинский А.И., и др.), к теории капиллярных и поверхностных процессов (Дерягин Б.В., Раулинсон Д.Ж. Фридрихсберг Д.А. и др.).

Работы данного направления ведутся в различных научных организациях стран Содружества. Прежде всего следует отметить работы АО «Авангард» (г.С-Петербург), С-ПГЭТУ (г.С-Петербург), ФГУП ЗПП (г.Й-Ола), МГТУ (г.Москва), С-ПГТУ (г.Санкт-Петербург) и др.

В странах, занимающих ключевое положение в мировой экономике, одно из ведущих мест в данной сфере принадлежит Японии ( Киото-Керамик), Германии (Симменс), США (IBM) и др.

Цели работы и задачи исследования

Целью работы является исследование и разработка экспериментальной и теоретической основы для внедрения методов контроля спаев металлокерами-ческих корпусов и коммутационных плат в условиях массового производства.

Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующей совокупности задач:

1. Задачи системного анализа причинно-следственных связей, определяющих качество корпусов и коммутационных плат, герметизируемых посредством металлокерамических спаев в новых условиях производства. Признаками новых условий являются: изменение предыстории подготовки сырьевых материалов, изменение условий среды обработки и объемов производства, а также изменение формы конструктивного исполнения изделий.

2. Задачи статистического анализа и моделирования факторов нестабильности технологического процесса, определяющих качество металлокерамических корпусов и коммутационных плат в условиях массового производства.

3. Задачи анализа и моделирования физических факторов технологической нестабильности, определяющих качество металлокерамических корпусов и плат.

4. Задачи формирования и ранжирования системы причинно-следственных диаграмм в форме функционально-диагностической модели, отражающих взаимосвязь выделенных факторов нестабильности технологического процесса с параметрами качества изделий и заготовок.

Методы исследования

Для решения поставленных задач, учитывая их технологическую направленность, использовалось сочетание экспериментальных и теоретических методов исследования причин дефектности изделий и заготовок МКП: метод электронно-микроскопического, микрозондового и рентгеноструктурного анализа материалов в области межслоевых границ элементов платы, в области сегрегационного изменения состава материала, в области кристаллизации стеклофазы; метод контрольных карт, метод регрессионного и корреляционного анализа, метод расслоения результатов фильтрующего контроля базовых конструктивно-технологических вариантов металлокерамических корпусов и коммутационных плат; метод функционально-диагностического моделирования причин дефектности изделий и заготовок МКК, МКП.

Научная новизна работы

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Систематизированы существующие сведения о формах технологических дефектов. Выделен круг научных и прикладных задач, связанных с проблемой нарастания уровня дефектности, в основе которой лежит качество металлокерамических спаев.

2. В результате экспертного анализа системы производства металлокерамических корпусов и коммутационных плат в сочетании со статистическим анализом результатов фильтрующего контроля изделий разработана модель скалывания металлизации плат, обеспечивающая возможность выделения и контроля основных влияющих факторов разрушения металлокерамических спаев как элементов ненадежности исследуемых изделий, выявлены физические эффекты и сформулированы практические рекомендации, внедрение которых обеспечивает повышение устойчивости спаев к скалыванию.

3. На основе анализа впервые выделенных структурных особенностей материала металлокерамических коммутационных плат и результатов исследования структуры подложек и металлокерамических спаев разработана модель снижения герметичности спая под влиянием факторов конструктивного исполнения и факторов технологической обработки изделий, выделены информативные параметры, контроль которых позволяет обеспечить герметичность спаев в условиях производства.

4. Системный экспертный анализ возможных факторов дефектности металлокерамических плат, обеспечил разработку, ранжирование и подтверждение адекватности причинно-следственных диаграмм дефектов, как одной из форм функционально-диагностических моделей. Предложенная методика ранжирования причинных факторов модели обеспечила возможность сравнительной оценки основных причинно-следственных цепей формирования дефектов, возможность выделения и контроля новых причинно-следственных связей, а также разработку алгоритма поиска причин брака на множестве технологических операций и физических эффектов, составляющих процесс производства исследуемых изделий.

Практическая ценность

Практическая ценность результатов работы определяется тем, что результаты исследований могут использоваться как при разработке активных методов контроля так и при и модернизации технологического оборудования и оснастки для изготовления металлокерамических плат и корпусов в условиях массового производства, а также для дефектологической проработки опытно-конструкторских работ и выделения точек контроля при разработке технологических процессов производства вновь разрабатываемых изделий; результаты анализа и контроля структурных особенностей материала плат могут быть использованы для оптимизации режимов обработки изделий и корректировки состава материала в пределах поля допуска; результаты разработки функционально-диагностической модели могут быть использованы для анализа причин дефектов по факту их проявления либо для оценки степени влияния новых физических эффектов и конструктивных изменений на качество изделий и заготовок.

Достоверность результатов

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждена представленными оценками погрешностей моделей, полученными по результатам статистических данных контроля качества продукции, использованием в работе современных средств и методов физико-химического анализа, включая средства и методы рентгеноструктурного, электронномикроскопи-ческого и микрозондового анализа, результатами экспертной оценки с помощью коэффициентов Кендалла, Спирмена и коэффициентов конкордации, а также результатами рецензирования работ, опубликованных в центральной печати и межвузовских сборниках научных работ и результатами патентной экспертизы.

Реализация научно-технических результатов работы

Результаты диссертационной работы внедрены в научно-исследовательском институте металлокерамических корпусов микросхем «Мейкон»,на федеральном государственном унитарном предприятии «Завод полупроводниковых приборов» (г.Йошкар-Ола), являющемся основным производителем отечественных метллокерамических корпусов и плат, в Марийском государственном техническом университете при подготовке методических указаний и лекций по дисциплинам «Технология радиоэлектронных средств», «Управление качеством радиоэлектронных средств», «Технология электронно-вычислительных средств», в научно-исследовательской работе по гранту Правительства Марий Эл за 2000 год на тему «Фундаментальные физические процессы формирования структуры керамических материалов как фактор эффективности и контролируемости высоких технологий на основе керамики ПО «Изотоп»»

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях по итогам научно-исследовательских работ

МарГТУ (Йошкар-Ола 1998.2003гг), Всероссийской научной конференции «Цифровая обработка многомерных сигналов» (Йошкар-Ола, 1996), постоянно действующей, междисциплинарной конференции «Вавиловские чтения» (Йошкар-Ола, 1996, 2000), 5-й, 6-й Международной научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиотехника, электротехника и энергетика» (Москва, 1999,2000), 11-й Международной научно-технической конференции «Тонкие пленки в электронике» (Йошкар-Ола, 2000).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, депонировано 3 рукописи, издано 3 методических описания, получен патент.

Личный творческий вклад

Лично автором выполнены следующие исследования:

1. Разработана аналитическая модель вероятности скалывания металлизации в процессе технологической обработки металлокерамических коммутационных плат. Модель разработана по результатам активного контроля и ранжирования факторов технологического воздействия и выделение массы изделий одного конструктивного ряда в качестве обобщенного показателя степени влияния основных факторов технологического воздействия. Рациональный выбор обобщенного показателя позволил линеризовать модель вероятности скалывания, обеспечил возможность ее экспериментальной проверки путем статистической обработки результатов фильтрующего контроля.

2. Разработана регрессионная модель вероятности скалывания, основанная на результатах фильтрующего контроля изделий в условиях массового производства. Получено соотношение для определения погрешности оценки модели. Линейный характер регрессионной модели подтвердил адекватность и обеспечил возможность оценки эмпирических коэффициентов аналитической модели, эффективность ее использования в системе активного контроля технологического процесса.

3. Предложен способ снижения скалываемости металлизации путем ше-рохования границы металл-керамика в спаях металлокерамических плат корпусов микросхем с планарным расположением контактных площадок.

4. Выделены кольцевые структурные дефекты в области кристаллизации стеклофазы керамических подложек и металлизационных слоев. На основании результатов электронномикроскопического и микрозондового анализа кольцевых дефектов выявлена физическая схема их образования и влияния на качество герметизирующих спаев плат и корпусов на стадии технологической обработки. Получено соотношение для расчета и контроля натекания спая в зоне структурного образования.

5. Разработана система функционально-диагностических моделей, предназначенных для причинно-следственного контроля схем развития дефектов металлокерамических плат и корпусов, обусловленных снижением качества металлокерамических спаев и выражающихся в виде сколов металлизации, ее шелушений, вздутий и отслоений. На основе предложенной методики экспертной оценки модели выполнено поуровневое деление и ранжирование причинных факторов. По результатам поуровневого ранжирования выполнено сквозное ранжирование факторов дефектности. Адекватность результатов разработки и ранжирования модели подтверждены посредством коэффициентов Кен-далла, Спирмена и коэффициентов конкордации.

Структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы. Материал изложен на 153 страницах текста компьютерной верстки. В работе 14 таблиц, 47 рисунков, список литературы включает 150 наименований.

136 Выводы

1. По результатам исследования, состояния процесса производства металлокерамических корпусов и коммутационных плат установлена актуальность упорядочения и согласования причинно-следственных связей факторов дефектности изделий с основными формами брака как основы информационного массива (поля знаний) экспертной системы. Актуальность обусловлена, прежде всего, многочисленностью факторов дефектности и взаимосвязей между ними, с одной стороны, и невозможностью декомпозиции технологического процесса, а значит и независимого анализа отдельных факторов и групп факторов - с другой.

2. Методом экспертного анализа разработаны причинно-следственные диаграммы активации дефектов, обусловленных ухудшением качества металлокерамических спаев (шелушение, сколы, отслоение и вздутие металлических слоев и покрытий) и изменением свойств материалов, связанных с повышением их пористости и внутренних напряжений, являющиеся основными причинами ухудшения качества металлокерамических спаев. Диаграммы выполнены в форме функционально-диагностических моделей, имеющих многоуровневую структуру и относящиеся к категории иерархических схем представления данных, оптимальных с точки зрения возможностей экспертов специалистов к сравнительному анализу групп объектов.

3. Выполнено поуровневое экспертное ранжирование факторов дефектности в отношении их способности активировать дефекты более высокого уровня, а также сквозное ранжирование факторов, образующих неразветв-ленные причинные цепи по способности отдельного фактора цепи активировать исследуемые разновидности дефектов.

4. Разработан алгоритм анализа причин дефектности изделий и заготовок металлокерамических корпусов и коммутационных плат, основанный на разработанных функционально-диагностических моделях массивах ранговых оценок причинных факторов и массивах расслаивания видов дефектов и базовых физико-химических процессов по операциям технологической цепи.

5. Иерархический способ представления данных диаграммами обеспечивает эффективность экспертного анализа их взаимосвязей в условиях многообразия и нечеткого описания отдельных факторов дефектности.

137

Заключение

Нарастание мировых объемов производства металлокерамических коммутационных плат и корпусов микросхем, выполненных по технологии тонкой радиокерамики, с одной стороны, открыло чрезвычайно заманчивые перспективы в области технологии поверхностного монтажа радиотехнических устройств, с другой - породило множество сложных, но актуальных научных проблем. Одной из них стала проблема обеспечения контролируемости процесса массового производства рассматриваемых изделий [8,18]. В основе проблемы лежит специфичность технологического процесса производства металлокерамических изделий. Исследования такого рода процессов показали, что по своим признакам они могут быть отнесены к категории больших систем, при исследовании которых натурное моделирование наиболее предпочтительно, в силу сложностей интерпретации результатов [8]. Вторым существенным моментом исследования является проблема декомпозиции объекта на отдельные элементы. Рассматриваемый технологический процесс относится к разновидности процессов, не поддающихся разбиению на элементы в силу того, что процент операций воздействующих на свойства материала чрезвычайно высок [8].

Усугубляют проблему контролируемости такие факторы, как массовость производства, непрерывное повышение сложности изделий и требований к их эксплуатационным характеристикам. В настоящее время число слоев коммутации в наиболее сложных изделиях превышает 50, число межслойных переходов - несколько тысяч, диэлектрические потери приближаются к уровню 1-10"4, межэлектродное сопротивление должно превышать 109 независимо от расстояния между выводами [1,54].

В работе рассмотрены особенности одной из наиболее перспективных разновидностей технологии изделий из тонкой керамики , так называемой технологии МКП-2, для которой характерна индивидуальная металлизация неспе-ченных керамических плат, последующее их сослоение и спекание [65]. В качестве исследуемого материала рассматривается наиболее распространенная в отечественной радиотехнике радиокерамика ВК91-2. Управление исследуемым производством организовано по жесткой (неадаптивной) схеме, достаточно эффективной для изделий массового производства, но представляющей повышенные требования к точности регулирования режимов работы оборудования и к стабильности свойств изделий и заготовок на входе цепи технологических операций [8,57].

Проведенные в работе исследования методом карт качества показали, что существующие методы обеспечения качества изделий на стадии разработки и изготовления не в полной мере отвечают требованиям производства, поскольку не ориентированы на реально наблюдающееся, достаточно частое изменение характеристик свойств сырья на достигшую ширины величину поля допуска. Недостаточный объем информации не позволяет сделать вывод о степени влияния признаков, не относящихся к контролируемым. Переход к новым формам конструктивного исполнения плат и корпусов делает актуальным перевод ранее неконтролируемых признаков в контролируемые. Чрезвычайно высокие темпы нарастания потребностей в исследуемых изделиях создали в технологии металлокерамических плат для такого сочетания факторов ситуацию, когда развитие отраслевой науки не обеспечивает согласования результатов фундаментальных исследований с потребностями практики. В плане решения проблемы контролируемости в диссертационной работе были сформулированы и решены следующие задачи:

1. Задачи системного анализа причинно-следственных связей, определяющих качество металлокерамических корпусов и плат в новых условиях производства. Признаками новых условий являются: изменение предыстории подготовки сырьевых материалов, изменение условий и объемов производства, а также изменение формы конструктивного исполнения изделий.

2. Задачи статистического анализа и моделирования факторов нестабильности технологического процесса, определяющих качество металлокерамических корпусов и коммутационных плат в условиях массового производства.

3. Задачи анализа и моделирования технологических факторов нестабильности, локализованных на множестве физических процессов и явлений, определяющих качество металлокерамических корпусов и плат.

4. Задачи формирования и ранжирования системы причинно-следственных связей, отражающих взаимосвязь выделенных факторов нестабильности технологического процесса с параметрами технологической системы

В процессе решения поставленных задач были выделены технологические факторы, определяющие уровень дефектности металлокерамических плат. Наиболее значимыми, как было установлено, являются факторы, так или иначе связанные с качеством металлокерамических спаев — сколы металлизации и дефекты шелушения, вздутия и отслоения металлизации. Уровень дефектности для различных периодов производства и различных типов изделий достигает 30%. Причинными факторами данной группы дефектов являются помимо физико-химических факторов, факторы программы выпуска, загрузки технологического оборудования и конструктивных особенностей обрабатываемых изделий. Как показано в работе, влияние выделенных факторов может быть описано с помощью обобщающих параметров - времени расширения производства и массы изделий одного конструктивного ряда. В процессе выполнения работы получены следующие результаты:

1. Систематизированы существующие сведения о формах технологических дефектов, возникающих в процессе нарастания массового производства металлокерамических плат и корпусов микросхем. Выделен круг задач, решение которых имеет высокую практическую значимость и в то же время не может быть получен путем углубленной инженерной проработки - это, в первую очередь, задачи, связанные с нарастанием уровня дефектности, в основе которой лежит качество металлокерамических спаев.

2. Статистический анализ и обработка результатов фильтрующего контроля, полученных в период развития производства, показали низкую информативность методов корреляционного и дисперсионного анализа и достаточно высокую эффективность регрессионного анализа результатов контроля скалы-ваемости металлизации как одной из основных форм дефектности металлокерамических изделий.

3. Выполненное в работе ранжирование и выделение основных конструктивно-технологических факторов дефектности, описание их с помощью единого информативного признака — массы изделия, обеспечило разработку аналитической модели скалывания, согласованной с ее регрессионной моделью, что в свою очередь позволило определить физико-технологическую сущность количественных характеристик регрессионной модели, разработать на этой основе физическую схему коррекции технологического процесса с целью повышения его контролируемости.

4. На основании анализа результатов регрессионного моделирования вероятности скалывания для изделий с торцевым и планарным расположением выводов предложен способ и получен патент на повышение стойкости металлизации к воздействию технологических факторов, заключающийся в шероховании границы спая методом центрифугирования изделий.

5. Анализ эмпирических моделей разработанных по результатам аналитического и статистического (регрессионного) моделирования, согласование результатов моделирования с основными организационно-техническими признаками и конструктивно-технологическими признаками изделий массового расширяющегося производства позволило установить существенное влияние предыстории подготовки сырьевых материалов на контролируемость технологического процесса.

6. На основе анализа впервые выделенных особенностей структурных дефектов материала металлокерамических коммутационных плат и результатов исследования структуры подложек и спая металлизации плат получено соотношение для определения граничных значений натекания герметизирующего металлокерамического спая. Соотношение обеспечивает инженерную оценку граничного значения натекания в зависимости от топологии спая и условий технологической обработки изделий, позволяет оценить предельное значение отклонений технологических режимов. Вопросам качества металлокерамиче-ских спаев посвящено большое количество работ. Тем не менее, ввиду непрерывного нарастания технических требований, к такого рода объектам, проблема совершенствования их свойств не только не теряет, но и наращивает свою значимость. Становится существенным влияние на герметичность металлокера-мических спаев, не принимавшихся во внимание факторов структурной нестабильности материала подложки. Анализ такого влияния осуществляется в условиях отсутствия теоретических и экспериментальных результатов по изменению кристаллизуемости стекол, состав которых идентичен основному и примесному составу стеклофазы в условиях существенного влияния формы и состава дисперсной фазы на кристаллизуемость, абсорбированной ею жидкой фазы.

7. Впервые выполненный системный экспертный анализ причинных факторов дефектности металлокерамических плат, прямо или косвенно определяющих вероятность дефектов скалывания металлизации, шелушения, вздутие либо отслоение металлизационных покрытий, обеспечил разработку и ранжирование причинно-следственных диаграмм указанных дефектов в форме функционально-диагностических моделей. Адекватность моделей подтверждена результатами экспертного анализа с помощью коэффициентов Кендалла, Спир-мена и коэффициента конкордации. Многообразие и нечеткость описания причинных факторов дефектности и их взаимосвязей не позволяет на основе статистического либо аналитического моделирования оценить значимость влияния отдельных факторов на уровень дефектности не только на количественном, но, прежде всего, на качественном уровне.

8. Предложенная методика поуровневого и сквозного ранжирования значимости причинных факторов функционально-диагностической модели обеспечивает оценку значимости причинных факторов дефектности, в том числе, впервые выделенных факторов скалывания и структурной нестабильности материала как в отношении их влияния на степень активности причин более высокого уровня, так и в отношении активации исследуемых дефектов.

Основные научные результаты работы могут быть сформулированы следующим образом:

1. Проведен системный анализ причин дефектов, обусловленных снижением качества металлокерамических спаев в условиях массового производства плат с торцевым и планарным расположением выводов.

2. Разработана методика разработки ранжирования и наращивания причинно-следственных связей, обеспечивающая системную экспертную оценку степени влияния структурных образований стеклофазы на параметры качества МКП. Выполнено поуровневое и сквозное ранжирование причин дефектности, образующих диаграммы дефектов шелушения, вздутия и отслоения металлизации, диаграммы дефектов порообразования, диаграммы причин внутренних напряжений и спаев.

3. Разработана модель изменения количества дефектов скалывания контактных площадок под влиянием факторов объемов производства, степени загрузки технологического оборудования и массогабаритных показателей МКП с торцевым и планарным расположением выводов.

4. Выполнены исследования структурных образований стеклофазы, определяющих влияние технологических факторов на газопроницаемость металлокерамических спаев МКП.

Практическая значимость полученных результатов позволяет рекомендовать их к использованию в технологических процессах и конструктивных вариантах изделий, выполненных на других типах радиокерамики. Результаты разработки функционально-диагностических моделей могут быть рекомендованы к использованию на стадии дефектологической проработки опытно-конструкторских работ, а также на стадии диагностики причин брака по факту его проявления.

1. Чернышов А.А Состояния и перспективы развития производства керамики для подложек и корпусов ИС. / А.А.Чернышов, Э.А.Максимова, И.В.Рыбакова, ГЛ.Сычов // Зарубеж. электрон, техника: Науч.-техн. сб. об-зоров.-1990.- №9(352).- 55с.

2. Тонкая техническая керамика/ Под ред. Х.Янагида: Пер. с яп.-М. Металлургия, 1986.-279с.

3. Технология электрокерамики / Г.Н.Масленникова, Ф.Я.Харитонов, Н.С.Костюков и др.: Под ред. Г.Н.Масленниковой.- М.: Энергия, 1973.- 224с.

4. Шац C.JL, Шубаров В.А., Клыков В.Г. Межкомпонентная коммутация в микроэлектронике. Многослойные керамические коммутационные платы// Зарубеж.радиоэлектроника.- 1986.-№6.-С.20-32.

5. Батыгин В.Н., Метелкин М.И., Решетников А.А. Вакуумплотная керамика и ее спаи с металлами. / Под ред. Н.Д.Девяткина.- М.: Энергия, 1973.-410с.

6. Ерошев В.К. Металлокерамические вакуумно-плотные конструкции.- М.: Энергия, 1970.- 160с.

7. Менгин Ч.Г., Макклелланд С. Технология поверхностного монтажа: Пер. с англ. М.: Мир, 1990.-276с.: ил.

8. Технология и автоматизация производства радиоэлектронной аппаратуры: Учеб. для вузов / И.П.Бушминский, О.Ш.Даутов, А.П.Достанко и др.: М.: Радио и связь, 1989.- 624с.: ил.

9. Алексеенко А.Г. Физический подход к проблеме надежности микроэлектронной аппаратуры// Изв. вузов. Радиоэлектроника.-1968.-Вып.7.-с.704-718.

10. Власов В.Е., Захаров В.П., Коробов А.И. Системы технологического обеспечения качества компонентов микроэлектронной аппаратуры / Под ред. А.И.Коробова.- М.: Радио и связь, 1987.-160с.: ил.

11. Кейджан Г.А., Майнов Р.Г. Анализ дефектов в системе обеспечения качества и надежности интегральных схем// Электрон, техника. Сер. 8.1986.- Вып.2(119).- С. 21-35.

12. Стрелков К.К., Кащеев И.Д. Технический контроль производства огнеупоров.- М.: Металлургия, 1986.- 240с.

13. Скулкин Н.М. Технологический контроль в условиях массового производства металлокерамических коммутационных плат и корпусов микросхем. Деп. в ВИНИТИ, 08.10.92.- № 2930 В92.- 167с.

14. Виды брака в производстве стекла / Под ред. Г.Ибсена- Марведеля, Р.Брюкнера.- М.: Стройиздат, 1986.- 648с.: ил.

15. Рей У. Методы управления технологическими процессами: Пер. с англ. М.: Мир, 1983.- 368с.: ил.

16. Михеева Е.В., Таланцев И.В., Скулкин Н.М. Структурные схемы факторов дефектности МКК, МКП /11 Между нар. науч.-техн. конф. «Тонкие пленки в электронике»: Тез. докл.- Йошкар-Ола, 2000.- С.49

17. Исследование методов органолептического контроля в технологии радиоэлектронных средств. Метод, указ. к выполнению лаб. раб. студ. спец. 200800 /Сост. Н.М.Скулкин, Е.В.Михеева.- Йошкар-Ола, МарГТУ, 1998.-С. 23-39.

18. Давыдов П.С. Техническая диагностика радиоэлектронных устройств и систем М; Радио и связь, 1988.-256с., ил.

19. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. М.: Наука, 1988.-208с.

20. Мушик Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений: Пер. с нем.- М.: Мир, 1990.-208с.: ил.

21. Глудкин О.П., Обичкин Ю.Г., Блохин В.Г. Статистические методы в технологии производства радиоэлектронной аппаратуры/Под ред. В.Н.Черняева. М.: Энергия, 1977.-296с.

22. Управление качеством электронных средств: Учеб. для вузов/ Под ред. О.П.Глудкина.- М.: Высш. шк., 1994.- 414с.: ил.

23. Т.Макино, М.Охаси, X. Докэ, К.Макино. Контроль качества с помощью персональных компьютеров: Пер. с яп. А.Б.Орфепанова; Под ред. Ю.П.Адлера.- М.: Машиностроение, 1991.- 224с.

24. Монден Я. «Тоёта». Методы эффективного управления / Науч. ред. А.Р.Бенедиктов, В.В.Мотылев: Пер. с англ.- М.: Экономика, 1989.- 288с.

25. Каору И. Японские методы управления качеством / Под ред. А.В.Глычева: Пер. с англ. М.: Экономика, 1988.-215с.

26. Кунце Х.И. Методы физических измерений/ под ред. Швиндлерма-на JI.C.: Пер. с нем. М.:Мир,1989.-216с.:ил.

27. Поляков А.А. Технология керамических радиоэлектронных материалов.- М.: Радио и связь, 1988.-200с.: ил.

28. А.с. 1673967 СССР. МКИ G 01 № 33/38. Способ контроля режима спекания металлокерамических плат / Н.М. Скулкин

29. А.с. 1796057 СССР. МКИ G 01 № 21/88. Способ обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов / Никитин Р.И., Золотарев В.Н., Трифонов B.C., Скулкин Н.М., Петрушенко В.В.- Опубл. в Б.И.- 1993.- №23.

30. Практикум по технологии керамики и огнеупоров / Под ред. Д.М. Полубояринова, Р.А. Понильского.- М.: Стройиздат, 1972.- 300с.

31. Гоулстейн Дж., Ньюбери Д., Эчлин П., Джой Д. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ: В 2-х книгах, Книга 1.Пер. с англ.- Мир, 1984.-203с.ил.

32. Практическая растровая электронная микроскопия / Под ред. Дж. Гоудстайна, ХЛковица.- М.: Мир, 1973.- 656с.: ил.

33. Скулкин Н.М., Афонов О.Н. Неразрушающий контроль прочности спаев при производстве МКК микросхем // XII Всесоюз.науч.-техн.конф. «Неразрушающие методы контроля»: Тез.докл.-Свердловск, 1990.-С.141-142.

34. А.с. 1656446 СССР. МКИ G 01N 29/14 Акустоэмиссионный способ контроля процесса контактной сварки элементов изделий / Н.М.Скулкин.-Опубл. в Б.И., 15.06.91.- №22.

35. А.с. 1613946 СССР. МКИ G 01 N 29/04. Способ неразрушающего контроля материалов / В.К.Сальников, Н.М. Скулкин, В.А.Казаков.- Опубл. в Б.И., 15.12.90.-№46.

36. А.с. 1373103 СССР. МКИ G 01 М 3/24. Устройство для контроля герметичности изделий из ферромагнитных материалов / С.Ю.Безденежных, В.К.Сальников, Н.М. Скулкин.- ДСП.

37. Алексеенко А.Г. Физический подход к проблеме надежности микроэлектронной аппаратуры// Изв. вузов. Радиоэлектроника.-1968.-Вып.7.-с.704-718.

38. Черняев В.Н. Физико-химические процессы в технологии РЭА: Учеб. Для вузов. — М.: Высш. школа, 1987.-367с.: ил.

39. Гришин В.А., Камаев В.А. Математическое моделирование изделий и технологий. Учебное пособие. Волгоград. Изд. ВолгПИ, 1988, 192с.

40. Аппен А.А., Галахов Ф.Л. О неоднородностях в стекле и основных принципах его строения. Типы стеклообразных и стеклокристаллических структур// Физика и химия стекла.-1977.-Т.4-С.402-408

41. Точицкий Э.И. Кристаллизация и термообработка тонких пленок. Минск, Наука и техника, 1976. 976с.

42. Петровский В.А. Рост кристаллов в гетерогенных растворах. JL: Наука, 1983.-230с.

43. Калинина A.M., Фокин В.М., Филиппович В.Н. Определение поверхностной энергии границы кристалл-стекло// Физика и химия стекла.-1975 Т. 1 .-Вып.б-с.571 -573

44. Шепилов М.П. Учет размера критического зародыша при расчете кинетики кристаллизации// Физика и химия стекла.-1987.-Т. 13.-Вып.5.-с.791-795.

45. Беленький В.З. Теоретико-вероятностные модели кристаллизации.-М., 1980.-84с.

46. Анищенко JI.M., Лавренюк С.Ю. Математические основы проектирования высокотемпературных технологических процессов.- М.: Наука, 1986.- 80с.

47. Дж. Бек, Б.Блакуэл, Ч. Сент-Клер Некорректные обратные задачи.-М.: Мир, 1989.-312с.,ил.

48. Андрианов Н.Г., Лукин Е.С. Термическое старение керамики.- М.: Металлургия, 1979.- 100с.

49. Скулкин Н.М., Леушин А.В. Дефекты металлокерамических корпусов и плат в условиях массового производства: Деп. в ВИНИТИ, 20.10.92.-№3018.- В92.-11 с.

50. Скулкин Н.М., Афонов О.Н., Ерусалимчик И.Г. Влияние размерных эффектов при спекании толстопленочной металлизации на коррозионную стойкость металлокерамических спаев корпусов // Электрон.техника. Сер.2.-1991.-Вып.З.-С.37-42.

51. Скулкин Н.М., Леушин А.В. Диагностика качества спаев в технологии металлокерамических корпусов и плат: Деп. в ВИНИТИ, 20.10.92.- №3017.-В92.- 9с.

52. Влияние режима спекания керамики на качество металлокерамических плат / Н.М.Скулкин, М.А.Одинцов, Л.А.Дубровин и др. // Всесоюз. на-уч.-техн. конф. «Специальные коммутационные элементы»: Тез. докл.- Рязань, 1984.- С. 15.

53. Скулкин Н.М., Михеева Е.В. Повышение коррозионной стойкости корпусов и плат на стадии технологической обработки//Материалы пост.действ, междисципл. научн.-техн. «Вавиловские чтения».- Йошкар-Ола, 1996.-С.220-221.

54. Аттестация керамики по механическим свойствам/Г.А.Гогоци, ЯЛ.Грушевский, В.П.Завада и др.// Огнеупоры.-1988.-№8.- с.23-28

55. Михеева Е.В. Влияние сырьевых материалов на технологическую надежность металлокерамических коммутационных плат// Шестая между-нар. научн.-техн. конф. студ. и аспир. « Радиотехника, электротехника и энергетика»: Тез. докл. Москва, 2000.- с. 191-192.

56. Михеева Е.В. Размерные эффекты межслойных переходов металлокерамических коммутационных плат // Шестая междунар. научн.-техн. конф. студ. и аспир. « Радиотехника, электротехника и энергетика»: Тез. докл.- Москва, 2000.- с. 192-193.

57. Лавренко В.А., Гогоцы Ю.Г. Коррозия конструкционной керамики.-М.: Металлургия, 1989.- 195с.

58. Скулкин Н.М., Егошин В.А. Проблемы сырьевых материалов при производстве металлокерамических узлов микроэлектронной аппаратуры // Марийск. республ. союз. науч. и инж. обществ.: Тез. науч. работ.- Йошкар-Ола, 1991.-С.13-14.

59. Скулкин Н.М. Влияние размерных эффектов на технологическую надежность корпусов микросхем // Изв. ЛЭТИ.- 1990.- Вып. 430.- С.59-66.

60. Гегузин Я.Е. Физика спекания.- М.: Наука, 1984.-312с.

61. Бесисный П.А., Попильский Р.Я., Андрианов Н.Г. Повышение качества поверхности корундовой керамики// Стекло и керамика.-1982.-№4.-с.22-24.

62. Немец И.И., Болымаз М.С., Гвоздь B.C. Исследование влияния структуры на термическую стойкость корундо-муллитовой керамики // Совер-шенств.технологии стройматериалов.-М.,1981.-С.89-92.

63. A.M. Цирлин Оптимальное управление технологическими процессами. М.: Энергоатомиздат, 1986.-400с.: ил.

64. Боровико А.С. Физические основы и средства капиллярной дефектоскопии. Минск, 1987.-220с.

65. Крутоголов В.Д., Кулаков М.В. Ротационные вискозиметры. -М.: Машиностроение, 1984.-112с. :ил.

66. Мазурин О .Я., Николина Г.Н., Петровская M.JI. Расчет вязкости стекол: Учеб. пособие / ЛТИ им. Ленсовета.- JL, 1988.- 46с.

67. Мазурин О.В., Стрельцина М.В., Швейко-Швайковская Т.П. Свойства стекол и стеклообразующих расплавов:Справ. В 4-х томах. Л.: 19731981.

68. Ямпольский А.И., Ильин В.А. Краткий справочник гальваника.- Л.; Машиностроение, 1972.- 224с.: ил.

69. Нечаева С.М., Сабодаш Н.Г., Скулкин Н.М. Рентгеноспектральный анализ в технологии толстопленочных микросхем // Всесоюзн. науч.-техн. конф. " Технология ГИС и вопросы их производства": Тез. докл.- Ярославль, 1988.- С.56-57.

70. Плаченов Т.Г., Колосенцев С.Д. Порометрия. Л.: Химия, 1988.-176с.: ил.

71. Скулкин Н.М., Афонов О.Н. Микрозондовый анализ неоднородно-стей в многослойных структурах и порошковых композициях // Всесоюзное совещание по рентгеновской и электронной спектроскопии: Тез. локл. — Л., 1988.- С.96-97.

72. Чернышев А.А. Исследование механизма и причин коррозионных обрывов выводов ИС в металлостеклянных корпусах 401, 14-3, 4, 5, 6 // Материалы семинара « Причины и механизмы отказов РЭА и ЭРИ, методы их анализа и предотвращение».-1987.- Вып.2.-С. 96-105.

73. Куме X. Статистические методы повышения качества: Пер. с яп.-М.: Финансы и статистика, 1990.-198с.

74. Афонов О.Н., Скулкин Н.М., Ерусалимчик И.Г. Влияние конструктивно-технологических факторов на коррозионную стойкость корпусовмикросхем // Всесоюз.иауч.-техн.конф. «Технология ГИС и вопросы их производства»: Тез.докл.-Ярославль, 1988.- С.57-58.

75. Ходаков Г.С. Физика измельчения.- М.: Наука, 1972.- 308с.

76. ВКВС. Коллоидный компонент и вяжущие свойства / Ю.Е. Пивин-ский, Ф.С.Каплан, С.Г.Симонова и др. // Огнеупоры.- 1989.- № 2,- С. 13-18

77. Урьев Н.Б. Высококонцентрированные дисперсные системы.- М.: Химия, 1980.- 319с.

78. Пивинский Ю.Е. ВКВС. Дисперсный состав и пористость отливок // Огнеупоры.- 1989.- № 4.- С.17-23

79. Пивинский Ю.Е. ВКВС. Принципы технологии // Огнеупоры.- 1987.-№ ю.- С.3-9.

80. Физикохимия ультрадисперсных систем. — М.: Наука, 1987.

81. Афонов О.Н., Ерусалимчик И.Г. Исследование механизмов дефекто-образования в толстопленочных покрытиях корпусов в процессе обжига // Электронная техника. Сер. 2.-1991.- Вып. 1.- С. 18-25.

82. Скулкин Н.М., Афонов О.Н., Ерусалимчик И.Г. Влияние режимов спекания на качество металлокерамических корпусов микросхем / Электронная техника. Сер.2. 1991.- Вып. 3. С. 32-37

83. Моррисон С. Химическая физика поверхности твердых тел.-М.:Мир, 1980.-260с.

84. Стрелов К.К. Технологические основы технологии огнеупоров.- М.: Металлургия, 1985.- 480с.

85. Справочник по производству стекла. Т. 1./ Под ред. И.И.Китайгородского, С.И.Селиверстова.- М., 1963.- 1026с.: ил.

86. Базы знаний интеллектуальных систем / Т.А.Гаврилова, В.Ф.Хорошевский СПБ.: Питер, 2001.-384с.: ил.

87. Представление и использование знаний: Пер. с японск./ Под ред. Х.Уэно, М.Исидзука.- М.: Мир, 1989.-220с., ил.

88. Соболев А.Н. Физические эффекты: Научное издание. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2001.-168с.

89. Скулкин Н.М., Михеева Е.В., Стрельников Е.В. Статистический анализ дефектов металлокерамических плат в условиях массового производства // Проектирование и технология электронных средств. 2003. 2. - С. 30 -33.

90. Скулкин Н.М., Михеева Е.В. Структурные дефекты при производстве металлокерамических корпусов и коммутационных плат // Проектирование и технология электронных средств. 2003. -№ 1. - С. 30 - 33.

91. Лайнер А.И., Еремин Н.И., Лайнер Ю.А., Певзнер И.З. Производство глинозема. М.: Металлургия, 1978. - 344с.

92. Фельц А. Аморфные стеклообразные неорганические твердые тела / Пер. с нем.- М.: Мир, 1986.- 558с.: ил.

93. Райхель А.М., Непомнящий О.А., Шведун В.Г. К вопросу о влиянии масштабного фактора на прочность ситаллов. / Проблемы прочности, 1986, №10-с. 43.47

94. Писаренко Г.С., Родичев Ю.М., Охраменко Г.М., Полешко А.П., Бо-римский А.И. К вопросу об исследовании масштабного эффекта при испытании ситаллов на одноосное сжатие/ Проблемы прочности, 1977, №10 с. 47.53

95. Киселева ВА., Михеева Е.В. Влияние минерализаторов на свойства вакуумплотной корундовой керамики: Деп. в ВИНИТИ Сер. 5-2 16.12.99.-N3744-B99.-5C.

96. Добровольский А.Г. Шликерное литье. М.: Металлургия, 1977.240 с.

97. А.с. 1629289 СССР. МКИ G 04 В 41/88. Способ металлизации керамики / Н.М.Скулкин, О.Н.Афонов. Опубл. в Б.И. 23.02.91.- № 7.

98. Гуткина Н.Г., Немилов С.В. Связь между кристаллизационной способностью стекол, вязкостью и их химсоставом // Физика и химия стекла. -1980.- Т.6.- №5.- С.535-542.

99. Влияние примесей щелочных окислов, гидроксильных групп, AI2O3, СагОз на вязкость стеклообразного кремнезёма / В.К.Леко, М.К.Гусакова, Е.В.Мещерякова и др. // Физика и химия стекла.- 1977.- Т.З. № 3,- С.219-226.

100. Физические свойства расплавов системы Ca0-Si02-Al203-Mg0-CaF2: Справ, изд-е. / А.А.Акбердин, И.С.Куликов, В.А.Ким и др. М.: Металлургия, 1987.-144с.

101. Мусин Р.А., Конюшков Г.В. Соединение металлов с керамическими материалами.- М.: Машиностроение, 1991.- 224с.

102. Школьников E.B. О стеклообразующей способности расплава вблизи эвтектических составов // Физика и химия стекла.-1987.-Т.13.-№1.-с.145-149.

103. Мазурин О.Я. Стеклование.- J1.: Наука, 1986.-158с.

104. Капиллярные и адгезионные свойства расплавов/ Под ред. Найдича Ю.В. Киев: Наукова думка, 1987.- 172с.

105. Стеклов О.И. Стойкость материалов и конструкций к коррозии под напряжением. М.: Машиностроение, 1990.-384 е.: ил.

106. Ямпольский А.И., Ильин В.А. Краткий справочник гальваника.- JL; Машиностроение , 1972.- 224с.: ил.

107. Дворяшин Б. В. Основы метрологии и радиоизмерений. М.: Радио и связь, 1993. - 320с. :ил.

108. Львович Я.Е., Фролов В.М. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности РЭА.- М. Радиосвязь, 1986.-192с. :ил.

109. Хусу А.П., Виттенберг Ю.Р., Палимов В.А. Шераховатость поверхностей. Теоретико-вероятностный подход. — М.: Наука, 1975. 344с.: ил.

110. Бородюк В.П., Лецкий Э.К. Статистическое описание промышленных объектов.-М.: Энергия, 1977.-112с.

111. Пух В.Л. Прочность и разрыв стекла. Л: Наука, 1973,156с.

112. Бартенев Г.Н. Заводская лаборатория. №26,1960 с.136

113. Хеллан К. Введение в механику разрушения: Пер.с англ. — М.: Мир, 1988. -364с.:ил.

114. Пат. 2164904 РФ, МПК С 04 В 41/88 Способ металлизации керами-ки/Е.В. Михеева, Н.М. Скулкин (РФ)-99118052; заявлено 17.08.99; опубл. 10.09.2001г.

115. Чемерко Л.Г., Сухотинский В.Л, Фастова В.В. Разрушение стекло-кристаллических покрытий в растворах кислот// Защита металлов.-1979.-Т.15.-№5.-с.608-611

116. Попова К.Н., Горшков B.C. О химической стойкости стеютокристал-лических материалов// Стекло и керамика.-1965.-№4.-с.22-24

117. Наценко А.И., Кайнаровский И.С., Орлова И.Г. Критериальная оценка термостойкости керамики на основе корунда // Изв. АН СССР. Неорганические материалы,- 1972.- Т.8.- №2.-С. 419-420.

118. Шитц Ю.А., Гойхман З.В. Тепловое расширение термически неоднородных ситаллизирующих стекол // Изв. АН СССР. Неорганические материалы.-1981 .-Т. 17.-С.727-730.

119. О.А.Кузнецов, А.И.Погалов, В.С.Сергеев Прочность элементов радиоэлектронной аппаратуры. М.: Радио и связь, 1990.-144с.: ил.

120. Куинн Т. Температура.- М.: Мир, 1985.- 445с.: ил.

121. Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности. Учеб. Под ред. Г.С.Варданяна М.: Изд-во АСВ, 1995.-568с.

122. Адсорбция из растворов на поверхности твердых тел. Пер. с англ./ Под ред. Г. Парфита, К. Рочестера.- М.: Мир, 1986.-488с., ил.

123. Петрунин И.Е. Эффект сфероидизации, как причина образования пор // Сварочное производство.- 1971.- №4.- С. 10-12.

124. Николаев Н.И. Диффузия в мембранах.- М.: Химия, 1980.- 232с.

125. Лейбензан Л.С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. М.-Л.: ОГИЗ, 1947.-214с.

126. Роулинсон Дж., Уидом Б. Молекулярная теория капиллярности: Пер.с англ.- М.: Мир, 1986.: 376 е.: ил.

127. Эллиот Р. Управление эвтектическим затвердеванием. М.: Металлургия, 1987.-352С.

128. Грошковский Я.Техника высокого вакуума. — М.: Мир, 1975. — 624с.:ил.

129. Пинко А.И., Плисковский В.Я., Пенченко Е.А. Конструирование и расчет вакуумных систем.-М.: Энергия, 1970.

130. Пористые проницаемые материалы: Справ, издание / Под ред. С.В.Белова.- М.: Металлургия, 1987.- 335с.

131. Физические величины. Справочник / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкин, A.M. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З.Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232с. - ил.

132. Стеклов О.И., Лапшин Л.Н. Коррозионно-механическая стойкость паяных соединений.- М.: Машиностроение, 1981.-101 с.

133. Стеклов О.И. Стойкость материалов и конструкций к коррозии под напряжением. М.: Машиностроение, 1990.-384 е.: ил.

134. Костромина Н.В., Истомин Б.Л. Графы: теория, задачи, алгоритмы: Учебное пособие. Йошкар-Ола: МарГТУ,2000.-104с.

135. Сидоркина И.Г. Информационные и лингвинистические компоненты автоматизированного проектирования инструментов открытого образования: Научное издание.- Йошкар-Ола: МарГТУ, 2001.-196с.

136. Венцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. М.: Наука, 1988.-208с.

137. Харитонов Ф.Я., Медведовский Е.Д., Мороз И.Х. Влияние фазового состава и микроструктуры на механическую прочность и термическую стойкость высокоглиноземистой керамики // Проблемы прочности.- 1989.-№2 (236) .-С. 31-37.

138. А.с. 16893356 СССР. МКИ G 04 В 35/10. Способ изготовления керамики /Н.М.Скулкин, О.Н.Афонов.- Опубл.в Б.И., 30.08.91.- №32.

139. Яншин А.А. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности ЭВА. -М.: Радио и связь, 1983. 312с., ил.

140. Коробов А.И., Никифорова Э.Ф. Определение степени информативности элементов тестовой схемы методом экспертных оценок// Электрон, техника Сер. 10. Микроэлектрон, устройства.-1982.-Вып.6.-с.37-41