автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.23, диссертация на тему:Повышение качества процессов получения диэлектрических покрытий

00501610

На правах рукописи

ОВЧИННИКОВА ЕЛЕНА ВАДИМОВНА

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ (при изготовлении элементов РЭУ)

Специальности:

05.02.23 - «Стандартизация и управление качеством продукции»; 05.27.01 - «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро-и наноэлектроника на квантовых эффектах (технические науки)»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

з май тг

Москва 2012

005016101

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рязанский государственный университет имени С.Л. Есенина»-(РГУ имени С.А. Есенина)

кандидат технических наук, доцент Фатькии Владимир Андреевич

Иванов Евгений Григорьевич

доктор технически наук, профессор. Военный учебно-научный центр ВВС «Военно-воздушная академия им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.Л. Гагарина», старший научный сотрудник

Волков Степан Степанович

доктор физико-математических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Рязанский государственный радиотехнический университет», профессор кафедры электронной техники и технологии

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» (ФГБОУ ВПО «СПбГПУ»), г. Санкт-Петербург.

Защита состоится 17 мая 2012 г. в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 308.002.02 при ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт сертификации» (ВНИИС) по адресу: 123557, Москва, Электрический переулок, д. 3/10, стр. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО «Всероссийский науч-но-исслсдоватсльский институт сертификации» (ВНИИС).

Автореферат разослан «_»_2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 308.002.02 кандидат экономических наук, старший научный сотрудник

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

'У

у/ ' И.И. Чайка

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Повышение качества радиоэлектронных устройств (РЭУ) и обеспечение их конкурентоспособности возможно при условии постоянного совершенствования технологических процессов, лежащих в основе их производства.

Нанесение композиционных диэлектрических покрытий при изготовлении элементов и компонентов РЭУ осуществляется при помощи таких методов как трафаретная печать и электрофоретическое осаждение. Данные методы имеют хорошо проработанную технологическую основу (в работах С.С. Духина, Б.В. Дерягина, Ю.Ф. Дейнега, З.Р. Ульберг, Н.В. Чураева, Г.И. Журавлева и других авторов, посвященных электрофорезу, а также в работах Д. Хаммера, Д. Биггер-са, М. Топфера, В.Г. Доброера, В.Г. Красова, В.Н. Довбня и др., посвященных трафаретной печати). Повышение управляемости данных процессов позволит обеспечить стабильную воспроизводимость параметров диэлектрических покрытий и выход на новый технологический уровень при изготовлении элементов и компонентов РЭУ.

Современный опыт совершенствования производственных систем в области качества опирается на методологию TQM и требования международных стандартов ИСО серии 9000, регламентирующих процессный подход и измерение результативности как эффективные инструменты повышения управляемости отдельных бизнес-процессов и организации в целом. Теоретические, методологические и практические аспекты разработки и внедрения систем управления качеством рассмотрены в трудах зарубежных и отечественных ученых. Среди них необходимо отметить работы отечественных авторов: Ю.П. Адлера, И. Ансоф-фа, В.В. Бойцова, В.Г. Версана, A.B. Гличева, О.П. Глудкина, С.Д. Ильенковой, М.И. Круглова, В.А. Лапидуса, В.В. Окрепилова и др., а также работы зарубежных ученых: У.Э. Деминга, Д. Джурана, К. Исикавы, Ё. Кондо, А. Фейгенбаума, Е. Харрингтона и др.

Обеспечение основы для анализа и совершенствования качества процессов получения диэлектрических покрытий диктует необходимость разработки для них процессно-ориентированной модели информационной поддержки.

Дальнейшее повышение качества процессов получения диэлектрических покрытий определяет перспективы исследования механизмов улучшения показателей геометрической точности и первичной пористости покрытий на этапе их формирования.

Необходимость анализа степени выполнения запланированных мероприятий при получении диэлектрических покрытий делает важной задачу разработки методики определения уровня результативности рассматриваемых процессов.

Цель исследования:

- улучшение показателей качества процессов получения диэлектрических покрытий (трафаретная и электрофоретическая технологии) на основе процессного подхода и в соответствии с принципами TQM.

Исходя из цели исследования, были поставлены следующие задачи:

1. Провести анализ и выявить систему показателей, характеризующих качество диэлектрических покрытий (по трафаретной и электрофоретической тех-

нологиям), выявить направления и возможные механизмы управления качеством процессов получения диэлектрических покрытий.

2. Разработать информационную процессно-ориентированную модель поддержки системы управления качеством процесса получения диэлектрических покрытий (трафаретная печать и электрофоретическое осаждение) при изготовлении элементов РЭУ.

3. Исследовать возможность улучшения характеристик точности геометрических параметров диэлектрических покрытий, а также их структурных характеристик на стадии формирования.

4. Разработать методический подход к управлению уровнем результативности процесса получения диэлектрических покрытий.

Объект исследования:

- процессы получения диэлектрических покрытий (трафаретная и электрофоре-тическая технологии).

Предмет исследования:

- методы повышения качества процессов получения диэлектрических покрытий.

Методическую основу диссертационного исследования составляют концепция Всеобщего управления качеством (TQM), процессный подход в соответствии со стандартами ИСО серии 9000, метод функционального моделирования IDEF0, методы вычислительной математики, объектно-ориентированного программирования.

Основные положения, выносимые автором на защиту:

- процессно-ориентированная информационная модель, отражающая структуру производственных связей при получении диэлектрических покрытий, позволяет выявить направления повышения качества рассматриваемых процессов и является основой для разработки их обобщенной математической модели;

- улучшение характеристик точности диэлектрических покрытий на этапе формирования (трафаретная печать и электрофоретическое осаждение) возможно за счет рационального подбора режимов нанесения; уменьшение первичной пористость двухкомпонентного композиционного диэлектрического покрытия можно достигнуть за счет подбора гранулометрических характеристик исходных компонентов;

- управление уровнем результативности процесса получения диэлектрических покрытий в производственных условиях возможно с использованием инте-гративного подхода, базирующегося на экспертной оценке и учитывающего групповые и единичные составляющие результативности.

Научная новизна диссертационного исследования:

- впервые разработана иерархическая система показателей качества композиционных диэлектрических покрытий, получаемых по трафаретной и электрофоре-тическая технологиям;

- впервые предложен методический подход к совершенствованию управления качеством процессов получения диэлектрических покрытий (трафаретная печать и электрофоретическое осаждение), базирующийся на принципах процессного подхода;

- впервые систематизированы факторы, влияющие на геометрические характе-

ристики печатных элементов; установлен характер совместного влияния параметров сетчатого трафарета, пасты и режимов печати на геометрические характеристики оттиска;

- систематизированы факторы, влияющие на равномерность электрофорети-ческих покрытий; исследована возможность повышения равномерности покрытий при осаждении с учетом влияния формы и геометрических размеров электродов;

- предложен новый методический подход и система единичных показателей позволяющих определить уровень результативности для процессов получения диэлектрических покрытий.

Достоверность научных выводов работы обеспечена: корректным использованием математического аппарата, соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований, воспроизводимостью результатов исследования, внедрением результатов исследований в промышленное производство.

Практическая значимость. Определены механизмы повышения качества диэлектрических покрытий и предложена методика управления результативностью процесса получения диэлектрических покрытий, регламентирующие деятельность производственных подразделений при производстве элементов РЭУ в соответствии с требованиями стандартов ГОСТ Р ИСО 9001-2008. Практические результаты работы внедрены в разработках ряда предприятий г. Рязани: в ЗАО «Технолидер» на основе предложенных исследований уточнены рецептуры композиционных составов и внедрена методика оценки уровня результативности процессов; в ООО НПЦ завода «Красное знамя» внедрена методика оценки уровня результативности процессов получения диэлектрических покрытий.

Апробация работы. Основные положения работы прошли апробацию: на учебно-методическом сборе с руководящим составом вузов ГАБТУ МО РФ и преподавателями военно-технических кафедр «Совершенствование деятельности военно-учебных заведений и повышение качества военно-профессиональной подготовки курсантов» в военном автомобильном институте (17-20 сентября 2001 г., Рязань); на XXXII научно-методической конференции «Профессионально-ориентированное обучение: проблемы, пути решения и перспективы развития» в военном автомобильном институте (Рязань, 2002 г.); на XXXIII научно-методической конференции «Повышение качества подготовки офицеров автомобильной службы в условиях реформирования военного образования» в военном автомобильном институте (26-27 февраля 2003 г., Рязань); на II научной конференции «Приоритетные направления науки, техники и технологий», (14-17 сентября 2005г., г. Астрахань); на общероссийской заочной электронной конференции «Прикладные исследования и разработки по приоритетным направлениям науки и техники» (15-20 января, 2006 г.); на международной научной конференция «Новые технологии, инновации, изобретения» (6-13 августа 2007 г., г. Кемер (Турция)); на II Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии в технике и образовании» (26-27 марта 2009 г., г. Чита); на Всероссийской научной конференции «Информационные технологии в науке, экономике и образовании» (16-17 апреля 2009 г., г. Бийск).

Публикации. Основное содержание работы изложено в 17 публикациях: 4 статьи - из них 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки, 9 тезисов докладов, 2 патента РФ на изобретение и 2 свидетельства о регистрации программ и алгоритмов.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и трех приложений, изложенных на 196 страницах, содержит 17 таблиц, 50 рисунка, список литературы из 128 наименований и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы исследования, сформулированы цели настоящей работы и положения, выдвигаемые на защиту, отмечены ее научная новизна, практическая ценность и достоверность полученных результатов.

В первой главе проведен анализ современных промышленных способов получения диэлектрических покрытий, показаны особенности получения диэлектрических покрытий с использованием электрофоретической и трафаретной технологий; выполнен критический анализ факторов, влияющих на качество композиционных диэлектрических покрытий, с построением иерархической системы этих факторов; определена цель работы и сформулированы задачи исследования.

В условиях быстрой сменяемости поколений радиоэлектронных устройств, непрерывного улучшения характеристик их компонентов одним из основных направлений является исследование возможностей повышения их качества, что делает актуальной задачу дальнейшего улучшения показателей качества композиционных диэлектрических покрытий и технологических процессов их получения. Для покрытий, полученных по трафаретной и электрофоретической технологиям, проведен анализ факторов влияющих на их качество и построена иерархическая структура рассмотренных факторов (рисунок 1). С целью обеспечения воспроизводимости параметров формируемых элементов, на нижнем уровне иерархии выявлена группа факторов требующих дальнейших исследований. Вопросы, связанные с обеспечением показателей точности и улучшением структурных характеристик композиционных покрытий, оказались проработанными в недостаточной мере и потребовали дополнительных исследований.

Важнейшим условием дальнейшего совершенствования процессов получения диэлектрических покрытий является активное внедрение положений стандарта ГОСТ Р ИСО 9001-2008 и положений TQM в систему управления. Вопросы практического применения процессного подхода к управлению деятельностью предприятий широко освещены в различных публикациях. Однако подобные исследования отсутствуют применительно к процессам получения диэлектрических покрытий, что определило необходимость разработки процессно-ориентированной модели информационной поддержки системы управления качеством исследуемых процессов и методики управления их результативностью.

На основании вышеизложенного определена цель работы и сформулированы задачи исследования.

Во второй главе разработана процессно-ориентнрованная модель информационной поддержки системы управления качеством диэлектрических покрытий.

Проведено структурное описание процесса получения диэлектрических покрытий (трафаретная и электрофоретическая технологии) в рамках производственного предприятия. Процесс рассмотрен с различных точек зрения, при этом выявлены основные характеристики, необходимые для его успешного функционирования в сети производственных процессов. При рассмотрении процесса как самостоятельной единицы установлены наименование, назначение процесса, его руководитель, его характеристики и метрики, требования к процессу, критерии и методы обеспечения результативности процесса. Процесс как структурная единица раскрыл составные элементы (входы, выходы, технологии, персонал, ресурсы, оборудование и т.д.) и требования к ним. При описании процесса как элемента системы процессов определены методы выполнения их декомпозиции. Процесс как объект управления

- показывает решение управленческих задач на этапах проектирования и непосредственного управления, а также оценку результативности управления.

В соответствии с концепцией процессного подхода составлено иерархическое распределение управленческих задач производственной сферы предприятия и предложена интерпретация рекомендуемого стандартами ГОСТ Р ИСО 9001-2008 цикла Деминга-Шухарта РОСА, включающего в себя функции планирования, организации работ, контроля их выполнения и регулирования, для случая управления процессом получения диэлектрических покрытий при производстве элементов РЭУ.

С целью повышения качества процесса получения диэлектрических композиционных покрытий, выполнено его функциональное моделирование в производственных условиях ряда промышленных предприятий Рязанского региона. Фрагмент разработанной функциональной модели процесса представлен на рисунке 2. В качестве лингвистического обеспечения при моделировании был использован пакет Международных стандартов моделирования ГОЕРО.

Разработанная модель процессного управления процессом получения диэлектрических покрытий позволяет отслеживать ход внутренних и внешних изменений и адекватно реагировать на них с целью повышения качества производимой продукции. В процессе моделирования выявлена необходимость введения процедуры оценки уровня результативности процессов получения диэлектрических покрытий, тат как изначально она отсутствовала.

На основе функциональной модели проведено построение дерева узлов процесса получения диэлектрических покрытий в виде графовой структуры (рисунок 3), являющейся дискретным множеством взаимосвязанных компонентов. Структура подобного типа представляет собой аппарат удобный для построения обобщенной математической модели рассматриваемого процесса. Для этого вершины дерева узлов процесса дополняются наборами признаков Л,, включающих в себя совокупности системных характеристик (Н'., .Р, где /Г. - показатель связей у'-го объекта ¡-го уровня с внешней средой; /г - показатель функцийу-го объекта /-го уровня;

- показатель структуры /-го объекта 1-го уровня; - показатель истории функционирования объекта }-го объекта х-го уровня.

Ре.'/гъггты Нс^изуш. Требам Федерально н закон

«цкеимлжго (еоамп-ы. сишр» '0 чхн/чвиом

саледсач/я тюзци ГОСТРЮ05КО-Ю рвугировзн!1/

рьнм

Премий оът

т.лчен.-д Н.'Р

-Э"

ТТ № имели ^ |

Сырье. ^'ер/агы. комтт-у^щле

-»1

Проводить НИР

Руководитель НИР, ведущий специалист

Рабочая группа ^

НИР Акт приши

НИР

ОКР

(глзэнык игрук-о)

Исполнители ОКР

Проводить ОКР

А2

тг

ТУ.КДиТД

на из^елни

А-Т ЕН-^И'Я

План выпуска ^ излелии

т нт.

Получать диэлектрические покрытия

АЗ

У У

г

Публикации по теме

Новые научные результаты

Отчет о НИР

Отчет о

проведении ОКР

Изделия с нанесенными покрытиями

Информация о параметрах качества

Сопревал ительный лист (информация)

Анализировать результативность процесса, вырабатывать рекомендации по улучшению

Руководи! ель экспертной группы

\

Ресурс»' (г>ерсонзг. роъош среда. и-4>ра:трупура, ф.мзчглровачие)

Экспертная группа

Докурентированн;« решение го улучшению

Узел: АО

Заголовок: Наносить диэлектрические покрытия при изготовлении элементов РЭУ

Номер: 2

Рисунок 2 Фрагмент функциональной схемы управления качеством процесса получения диэлектрических покрытий.

Рисунок 3

АО - наносить диэлектрические покрытия; Al - проводить НИР; А2 - проводить ОКР; A3 - получать диэлектрические покрытия; А4 - анализировать результативность процесса, вырабатывать рекомендации по улучшению; All - изучить основы теории получения диэлектрических покрытий; А12 - разработать ТЗ на НИР и план календарных работ; А13 - проводить теоретические и экспериментальные исследования параметров качества диэлектрических покрытий; А14— обобщить и оценить результаты НИР; А15 - сдать НИР заказчику; А16 - разработать корректирующие действия; Al31 -разработать рабочие гипотезы исследования и модели диэлектрического покрытия; А132 - разработать методику экспериментальных исследований; Al33 - подготовить оборудование для исследования, проводить экспериментальное исследование; А134 - обработать результаты эксперимента; А135 - составить отчет; А136 - разработать корректирующие действия; А31 - проводить подготовительную стадию; А32 - формировать покрытие; АЗЗ - вжигать покрытие; А34 -контролировать и анализировать параметры качества; А41 - определить критерии результативности; А42 - проводить мониторинг процесса и оценку результативности; А43 - разрабатывать мероприятия по повышению результативности процесса

Обобщенную математическую модель процесса получения диэлектрических покрытий можно представить как совокупность частных математических моделей:

{H0,F0,S0,I0)

М =

/тт\ р! о! г1 \ Д^МЗб'' Пб'^Зб'-МЗй /

где - с индексом 0 приводятся системные характеристики объекта высшего уровня; индекс / изменяется от 1 до I и характеризует номер подпроцесса; индекс _/ изменя-

ется от 1 до г и характеризует номер подпроцессов последующих подуровней.

Дополнение вершин дерева множествами их характеристик П., дает возможность построить дерево технического решения процесса получения композиционных диэлектрических покрытий (рисунок 3).

Полученная математическая модель процесса представляет собой сложную структуру, объединяющую в себя модели подпроцессов, которые в свою очередь включают информационные массивы о назначении и качественных показателях, особенностях проектирования и реализации подпроцессов, технической оснащенности предприятия, а также детальную совокупность связей между всеми элементами.

Предложенный подход к разработке модели информационной поддержки процессов получения диэлектрических покрытий при производстве элементов РЭУ позволяет осуществить разработку интегрированной системы компьютерного проектирования и технологической подготовки производства, которая позволит по исходным данным синтезировать частное техническое решение и прогнозировать конечные результаты процесса.

В третьей главе проведены исследования и выявлены механизмы улучшения характеристик точности и первичной пористости композиционных диэлектрических покрытий, полученных методами трафаретной и электрофоретической технологий.

Характеристики диэлектрических покрытий на стадии формирования во многом определяют технические параметры элементов радиоэлектронных изделий, их надежность и долговечность.

Проведен анализ и построена иерархическая система факторов, влияющих на характеристики точности трафаретных покрытий, которые имеют сложную функциональную взаимосвязь. Отсутствие единой теоретической базы, позволяющей прогнозировать показатели параметров точности, привело к необходимости проведения экспериментальных исследований в области, представляющей наибольший практический интерес.

Исследовались геометрические характеристики оттисков в зависимости от их расположения относительно хода ракеля, толщина оттисков - в зависимости от ширины линий на трафарете и шероховатости запечатываемой поверхности при различных значениях вязкости пасты для сетчатого трафарета. На рисунке 4 представлен график, характеризующий характер изменения толщины покрытия от выше перечисленных факторов (линии по длине располагались параллельно ходу ракеля). С увеличением ширины линий ширина отпечатка увеличивается и стремится к определенному значению, определяемому реологическими свойствами пасты и зазором между сеткой и подложкой.

Геометрические параметры печатного элемента оказывают влияние на характеристики точности оттиска. Проведено исследование ширины линии оттиска покрытия в зависимости от ширины элементов печатной формы, результаты представлены на рисунке 5. Анализ полученных результатов показал: максимальное значение относительного увеличения ширины отпечатка характерно для линий на трафарете с минимальной шириной и уменьшается с увеличением ширины линий на трафарете.

Характер изменения толщины и ширины оттиска покрытия в зависимости от ширины печатного элемента при различных значениях вязкости представлена на рисунке 6.

50 100 150 200 Ьт. мкм

Рисунок 4 Изменение толщины отпечатка Ъ0 в зависимости от ширины линий на трафарете Ът для пасты (дисперсная составляющая АЬОз и легкоплавкое стекло С82-3, в соотношении 1:1, на основе органического связующего раствора) с разной вязкостью пасты Т], Па-с: 1 - 120; 2 -75.

50 100 150 200 Ьт, мкм

Рисунок 5 Зависимость ширины отпечатка Ъ0 в зависимости от ширины линий на трафарете Ьт для пасты (дисперсная составляющая АЬОз и легкоплавкое стекло С82-3, в соотношении 1:1, на основе органического связующего раствора) с разной вязкостью пасты г], Па-с: 1-75; 2-120.

/ъ,,

Ло, МШ

10 20 30 40 50 60 70 80 ДЬ, %

Рисунок 6 Взаимосвязь среднего значения толщины отпечатка й0 с шириной линий на

10 20 30 40 Иг, мки Рисунок 7 Изменение толщины среднего значения толщины отпечатка Л0 в зависимости от шероховатости подложки при печати пастой (дисперсная составляющая /М2О3 и легкоплавкое стекло С82-3, в соотношении 1:1, на основе органического связующего раствора) вязкостью Т]=75 Па с; ширина линии на трафаретной форме 196 мкм.

трафарете и приращением ширины отпечатка А Ь — Ьо—Ьт при печати пастой (дисперсная составляющая Л|2Оз и легкоплавкое стекло С82-3, в соотношении 1:1, на основе органического связующего раствора) с разной вязкостью пасты г], Па с: 1 -75; 2 - 120.

Результаты исследования изменения толщины отпечатка в зависимости от шероховатости подложки приведены на рисунке 7. Печатались линии шириной 200 мкм и длинной 50 мм (параллельно ходу ракеля). Толщина отпечатков, полученных на шероховатой поверхности, сравнивалась с толщиной отпечатков на нешлифованной поверхности. Показано - толщина печатного покрытия уменьшилась более чем в 2 раза, при увеличении высоты неровностей профиля с 2 мкм до 10 мкм, что связано с расходом пасты на заполнение микронеровностей подложки.

Полученные исследования позволяют прогнозировать параметры печатных элементов в исследованных диапазонах значений. В процессе проведения исследований был предложены варианты способов изготовления трафаретной формы с опорными элементами, позволяющие получать отпечатки в широком диапазоне толщин (патент на изобретение №2278406).

Исследование возможности повышения равномерности электрофоретических покрытий проводилось при помощи вычислительного эксперимента с использованием метода математического моделирования. Главный фактор, влияющий на равномерность покрытий, это распределение потенциального поля, которое зависит от формы и расположения электродов и описывается уравнением Лапласа. Решение уравнения Лапласа с использованием метода конечных разностей позволило определить совокупность значений потенциального поля путем замены одного описывающего поле дифференциального уравнения системой простых линейных уравнений в конечных разностях. Разностный эквивалент уравнения Лапласа имеет вид:

Ф,+1,*,; +Ф;д+и +Фа,/+1 +4>1-,,и +Фи-1/ +<Рш-1 "6Фа/ =0'

С учетом заданных граничных значений потенциала, для каждого узла сетки было составлено уравнение Лапласа в разностной форме. В результате была получена система из п линейных уравнений с п неизвестными, вида:

«11 ф, +а,2 ф2 + а, з Фз + •• Ф *

«21 ф, + а22 ■ ф2 + «23 •Фз +• .. + а2п •Ф» = Ьг,

ап1 Ф1 + •Ф2 + апЪ •Фз +• •Ф*

где ф,- - искомые значения потенциального поля, в рассматриваемых узловых точках; ау - коэффициенты при неизвестных, определяющие взаимное расположение точек в пространстве, в которых определяются значения потенциального поля; Ь1 -значения потенциалов, заданные исходя из граничных условий. Разностные уравнения описывают функциональные связи между соседними узлами сетки и коэффициенты системы отличны от нуля только в окрестностях рассматриваемых узлов.

Рассматривались три варианта электродных систем (рисунок 8). Адекватность предложенной математической модели установлена с использованием критерия Фишера. Величина Р-отношения составила Р= 10,79. Соответствующее табличное значение критерия Фишера для чисел степеней свободы и уровня значимости

На базе предложенной математической модели проведен анализ распределения потенциального поля у поверхности катода сложной формы (рисунок 8). Показано: более равномерное распределение значения потенциала, а, следовательно, и осаждаемого покрытия, характерно для вариантов 2 и 3. С целью повышения равномерности покрытий даны рекомендации по рациональному соотношению геометрических параметров электродов.

Обеспечение монолитности структуры диэлектрического композиционного покрытия и его адгезии к подложке в процессе обжига возможно при строго определенном процентном соотношении дисперсных компонентов и форме их частиц.

С целью улучшения топологических характеристик двухкомпонентных структур разработан оригинальный алгоритм расчета первичной пористости покрытия в зависимости от формы и размера частиц матрицы и наполнителя; на его базе проведены исследования. Алгоритм расчета первичной пористости в упрощенном виде представлен на рисунке 9. Установлено, что меньшее значение первичной пористости (П = 0,215) обеспечивают дисперсные компоненты с частицами анизометрической (игольчатой и пластинчатой) формы матрицы и наполнителя.

Рисунок 9

Пояснение к алгоритму: 1- ввод объема частиц матрицы и наполнителя; выбор формы и задание гранулометрических параметров частиц наполнителя: 2 - сферическая форма, 3 — пластинчатая форма, 4 - игольчатая форма; 5 - выбор формы и задание гранулометрических параметров частиц матрицы: 6 - сферическая форма, 7 - пластинчатая форма, 7 - игольчатая форма; 9 - проверка условия максимальной плотности; 10 - расчет первичной пористости.

Предложенная методика позволила уточнить рецептуру композиционной пасты используемой для получения барьеров газоиндикаторных панелей (патент на изобретение №2258968).

В четвертой главе предложен методический подход к управлению результативностью процесса получения диэлектрических покрытий с целью дальнейшего повышения его качества.

При оценке уровня результативности был использован интегративный подход, базирующийся на экспертной оценке и учитывающий составляющие результативности, а также включает в себя элементы метода оценки комплексных аттестационных показателей, экспертного и квалиметрического методов.

Оценка уровня результативности процесса получения диэлектрических покрытий проводилась поэтапно:

- выявление и структуризация факторов, влияющих на рассматриваемый параметр качества продукции;

- определение групповых и единичных показателей результативности; составление перечня возможных состояний единичных показателей и присвоение каждому состоянию оценки в баллах от 0 до 100;

- определение оптимального диапазона и минимального значения каждого единич-

ного показателя в баллах;

- оценивание реального состояния каждого из показателей;

- вычисление результативности и ее анализ для последующего принятия целевых управляющих решений. Алгоритм работы экспертной группы по выявлению и оценке показателей уровня результативности процесса приведен на рисунке 11.

Уровень результативности оцениваемого процесса определяется по основной квалиметрической формуле:

Ур

К г

К

ПБ

где Кп - комплексный показатель результативности процесса; КПБ - комплексный показатель базового (эталонного) процесса.

Показатель Кп определяется по совокупности составляющих результативности (групповые показатели): Кд - действенность; К, - экономичность; Кк - качество; К„ - прибыльность; К„р - производительность; Кктж - качество трудовой жизни; К„ - внедрение новшеств. Каждый групповой показатель характеризуется набором единичных показателей (рисунок 10).

Оценочный показатель /-ой группы единичных свойств найден дифференциальным методом квалиметрии как среднее арифметическое значение их величин по формуле:

Кд1

к,+к2 + ...+к„

Рисунок 10 Дерево групповых и единичных показателей уровня результативности процесса получения диэлектрических покрытий.

п п

где К1 - 7-й единичный показатель (г = 1, 2,...,п)\ п - число учитываемых единичных показателей. Расчет абсолютной величины комплексного показателя осуществлен по формуле:

К„=1]агК,,

где Kj - у'-й групповой среднеарифметический показатель процесса (/ = 1,2,...,

N - количество учитываемых групповых показателей свойств; а) - коэффициенты весомости (значимости) показателя К^.

Постановка задачи по оценке результативности процесса получения диэлектрических/ покрытий трафаретной печатью 1

Создание группы экспертной оценки. Назначение руководителя группы

Экспертное выявление и структуризация факторов влияощих на качество диэлектрических покрытий на каждой стадии процесса

Определение групповых и единичных показателей результативности процесса

Составление перечня возможных состояний оцениваемых показателей. Присвоение каждому показателю цены в баллах от 0 до 100

Определение оптимального диапазона и минимально допустимого

значения каждого показателя в баллах £

Экспертная оценка реального состояния

каждого показателя

1 Показатель 1 I

I Показатель 2 I

1 Показатель N |

\ Да ---Значение показателя С

-—-^меньше минимального?^—

.Нет 5*Нет

*

1.5 2 з

._: = з 5= о £ £ £ о- П I гг

2 £ га (О

III! |§|?

т

) а>

рекомендации по корректирующим. действиям

Выработка рекомендаций по предупреждающим действиям и действиям, направленным на постоянное . _улучшение показателя_

Расчет групповых показателей и уровня результативности процесса

Ур < [Ур] I ^Работка

Ур2[Ур]

рекомендаций по корректирующим действиям

| Решение: результативность удовлетворительная

Выработка рекомендаций по предупреждающим действиям и действиям, направленным на постоянное улучшение результативности

| Составление протокола по результатам работы | *

( За вершение работы экспертной группы ^

Рисунок 11 Алгоритм работы экспертной группы по выявлению и оцениванию показателей уровня результативности.

На основе предложенной методики в ЗАО «Технолидер» проведены исследования, позволившие выявить проблемные зоны системы управления результативностью процесса получения диэлектрических покрытий. Разработан комплекс корректирующих мероприятий, включивших в себя рекомендации по внедрению современных методов непрерывного совершенствования качества и организации производства: метода анализа видов и последствий потенциальных дефектов, изучить возможность внедрения системы 58. Динамика изменения уровня результативности процесса получения покрытий методом трафаретной печати подтвердила целесообразность использования предложенной методики.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основе комплексного подхода решена задача повышения качества процессов получения диэлектрических покрытий, включающая в себя разработку про-цессно-ориентированной модели информационной поддержки данных процессов, совершенствование параметров качества композиционных диэлектрических покрытий (трафаретная и электрофоретическая технологии) и создание модели управления результативностью исследуемых процессов.

2. На основе анализа критериев качества композиционных диэлектрических покрытий полученных по трафаретной и электрофоретической технологиям была проведена систематизация и построена иерархическая система факторов влияющих на их качество. Определены приоритетные направления повышения показателей качества композиционных диэлектрических покрытий.

3. С целью управления качеством диэлектрических покрытий и идентификации процессов их получения в общей производственной системе разработана их классификационная модель. В рамках данной модели исследуемые процессы рассмотрены как самостоятельная и структурная единица, а также как элемент системы процессов и объект управления.

4. Разработана процессно-ориентированная модель информационной поддержки процессов получения диэлектрических покрытий при изготовлении элементов РЭУ, которая послужила основой для построения варианта обобщенной математической модели с учетом показателей структуры, функций, рисков, связей с внешней средой и истории функционирования для каждого этапа. Предложены процесс-но-ориентированные схемы управления трафаретной печатью и электрофоретиче-ским осаждением применительно к получению диэлектрических покрытий при изготовлении элементов РЭУ.

5. Показана возможность улучшения параметров точности и уменьшение первичной пористости двухкомпонентных диэлектрических покрытий на стадии их формирования на примере трафаретной печати и электрофоретического осаждения.

6. Предложен методический подход к управлению результативностью процесса получения диэлектрических покрытий, базирующийся на экспертной оценке значений групповых и единичных показателей. Проведена оценка уровня результативности процессов на предприятиях г. Рязани. Разработаны рекомендации по проведению корректирующих мероприятий.

7. Результаты данной работы приняты к внедрению в ЗАО «Технолидер» и ООО НПЦ завода «Красное знамя».

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ОТРАЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

В изданиях рекомендованных ВАК:

1 Овчинникова, Е.В. Некоторые аспекты реализации процессного подхода при получении диэлектрических покрытий методом трафаретной печати [Текст] / Е.В. Овчинникова, В.А. Фатькин // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. - 2007 - №21, С. 53 - 57. (0,3 п. л.; авт. 0,25 п. л.)

2 Овчинникова, Е.В. Особенности моделирования процесса получения диэлектрических покрытий [Текст] / Е.В. Овчинникова, В.А. Фатькин // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. - 2008 - №25, С.71-76. (0,35 п. л.; авт. 0,3 п. л.)

Другие публикации:

3 Овчинникова, Е.В. Исследование потенциальных электрических полей при нанесении покрытий. [Текст] / Е.В. Овчинникова // Совершенствование деятельности военно-учебных заведений и повышение качества военно-профессиональной подготовки курсантов. Тезисы докладов учебно-методического сбора с руководящим составом вузов ГАБТУ МО РФ и преподавателями военно-технических кафедр 17-20 сентября 2001 г. / Военный автомобильный институт. - Рязань, 2001. - С.206-208. (0,12 п. л.)

4 Овчинникова, Е.В. Оценка плотности упаковки частиц разной формы в процессе электрофоретического осаждения. [Текст] / Е.В. Овчинникова // Совершенствование деятельности военно-учебных заведений и повышение качества военно-профессиональной подготовки курсантов. Тезисы докладов учебно-методического сбора с руководящим составом вузов ГАБТУ МО РФ и преподавателями военно-технических кафедр 17-20 сентября 2001 г. / Военный автомобильный институт. -Рязань, 2001. - С.209-211. (0,12 п. л.)

5 Овчинникова Е.В. К вопросу об использовании численных методов при моделировании потенциального поля в процессе электрофореза. [Текст] / Е.В. Овчинникова, В.И. Кулюгин // Тезисы докладов XXXII научно-методической конференции. / Военный автомобильный институт. - Рязань, 2002. - С.103-105. (0,06 п. д.; авт. 0,04 п. л.)

6 Овчинникова, Е.В. Общие принципы построения математических моделей. [Текст] / Е.В. Овчинникова // Тезисы докладов XXXIII научно-методической конференции 26-27 февраля./ Военный автомобильный институт. - Рязань, 2003. - С. 121122. (0,1 п. л.)

7 Овчинникова, Е.В. Условие формирования диэлектрических электрофорети-ческих покрытий с учетом действия поверхностных сил второго рода. [Текст] / Е.В. Овчинникова // Успехи современного естествознания (по материалам II научной конференции «Приоритетные направления науки, техники и технологий» 14-17 сентября 2005г. Астрахань) .- 2005.- №12, С.47 (0,06 п. л.)

8 Патент на изобретение № 2258969 РФ. Диэлектрическая композиция. / Ив-люшкин А.Н., Овчинникова Е.В., Самородов В.Г., Смирнов В.А. // Заявлено 09.03.2004. Опубл. 20.08.2005. Бюл. №23.

9 Патент на изобретение №2278406 РФ. Способы изготовления трафаретной печатной формы / Ивлюшкин А.Н., Овчинникова Е.В., Самородов В.Г., Смирнов

В.А., Новикова Т.Г. // Заявлено 07.06.2004. Опубл. 20.06.2006. Бюл. №17.

10 Овчинникова, Е.В. Использование метода математического моделирования применительно к проблеме оценки качественного показателя тонкопленочного диэлектрика. [Текст] / Е.В. Овчинникова // Современные проблемы науки и образования (по материалам заочной электронной конференции «Прикладные исследования и разработки по приоритетным направлениям науки и техники» 15-20 января, 2006 г.) - 2006. - № 2, С. 73 - 74. (0,12 п. л.)

11 Овчинникова, Е.В. Инновационный подход к проблеме управления качеством диэлектрических покрытий. [Электронный ресурс] / Е.В. Овчинникова // Электронный журнал «Исследовано в России»,112, стр.1065-1070,2006 г. http://zhurnal.ape.relarn.rU/articles/2006/l 12.pdf (0,34 п. л.)

12 Овчинникова, Е.В. Определение результативности процесса получения диэлектрических покрытий при производстве элементов РЭА. [Электронный ресурс] / Е.В. Овчинникова // Электронный журнал «Исследовано в России», 130, стр. 12331237, 2006 г. http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/130.pdf (0,25 п. л.)

13 Овчинникова, Е.В. Изобретательская деятельность как фактор повышения результативности процесса получения диэлектрических покрытий. [Текст] / Е.В. Овчинникова // Фундаментальные исследования (по материалам международной научная конференции «Новые технологии, инновации, изобретения» 6-13 августа 2007г., г. Кемер (Турция)) 2007. - № 10, С. 74. (0,06 п. л)

14 Овчинникова, Е.В. Алгоритм расчета первичной пористости двухкомпо-нентной композиционной структуры. / Е.В. Овчинникова // Программа зарегистрирована в отраслевом фонде алгоритмов и программ. № ОФАП - 11688 от 24.10.2008; № ВНТИЦ - 50200802231 от 14.11.2008.

15 Овчинникова, Е.В. Расчет потенциального поля системы электродов сложной (гребенчатой) формы. / Е.В. Овчинникова, А.М. Овчинников // Программа зарегистрирована в отраслевом фонде алгоритмов и программ. № ОФАП - 11751 от 18.11.2008; № ВНТИЦ - 50200802235 от 11.11.2008.

16 Овчинникова, Е.В. Информационные технологии в управлении качеством процесса трафаретной печати. [Текст] / Е.В. Овчинникова // Инновационные технологии в технике и образовании / Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет. - Чита, 2009.-Ч. II.-С. 106—108. (0,12 п. л.)

17 Овчинникова, Е.В. Информационные технологии в управлении качеством при нанесении покрытий [Текст] / Е.В. Овчинникова // Информационные технологии в науке, экономике и образовании / Алтайский государственный технический университет имени И.И. Ползунова, Бийский технологический институт (филиал). -Бийск, 2009. - Ч. 2. - С. 39 - 41. (0,12 п. л.)

61 12-5/2572

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина»

(РГУ имени С.А. Есенина)

На правах рукописи

ОВЧИННИКОВА ЕЛЕНА ВАДИМОВНА

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ (при изготовлении элементов РЭУ)

Специальности:

05.02.23 - «Стандартизация и управление качеством продукции» 05.27.01 - «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах (технические науки)»

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Фатькин В. А.

Москва 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................ 5

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ВОПРОСА ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЭЛЕМЕНТОВ РЭУ............................................................................................................ 11

1.1 Обзор современных способов получения диэлектрических покрытий.... 11

1.2 Особенности получения диэлектрических покрытий методом трафаретной печати........................................................................... 20

1.3 Особенности получения диэлектрических покрытий методом электро-форетического осаждения............................................................... 23

1.4 Обзор критериев качества композиционных диэлектрических покрытий............................................................................................ 29

1.4.1 Критерий назначения.............................................................. 36

1.4.2 Критерий технологичности...................................................... 41

1.4.3 Критерии оценки структуры композиционного диэлектрика............. 43

1.5 Выводы и постановка задачи исследований.................................... 44

Глава 2. РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ МОДЕЛИ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ КОМПОЗИЦИОННЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ...................................................................................................................... 46

2.1 Классификационный подход к проблеме управления качеством диэлектрических покрытий на стадии формирования................................. 46

2.1.1 Описание процесса получения диэлектрических покрытий как самостоятельной единицы................................................................... 47

2.1.2 Анализ процесса получения диэлектрических покрытий как структурной единицы......................................................................... 53

2.1.3 Описание процесса получения диэлектрических покрытий как элемента системы процессов.............................................................. 55

2.1.4 Описание процесса получения диэлектрических покрытий как объекта управления............................................................................ 56

2.2 Управление процессом получения диэлектрических покрытий, полученных на базе порошковых технологий............................................ 62

2.3 Создание функциональной модели процесса получения диэлектрических покрытий на базе порошковых технологий................................... 66

2.4 Разработка обобщенной математической модели процесса получения диэлектрических покрытий........................................................... 79

2.5 Разработка модели непрерывного совершенствования процессов получения диэлектрических покрытий................................................... 83

2.6 Выводы................................................................................ 87

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ЭЛЕМЕНТОВ РЭУ.............................................. 89

3.1 Исследование параметров точности диэлектрических покрытий полученных методом трафаретной печати................................................ 89

3.1.1 Факторы, влияющие на характеристики точности печатных элементов........................................................................................... 89

3.1.2 Экспериментальное исследование параметров точности диэлектрических покрытий по трафаретной технологии...................................... 92

3.2 Исследование параметров, характеризующих показатели точности электрофоретических диэлектрических покрытий................................. 100

3.2.1 Факторы, влияющие на характеристики точности электрофоретических диэлектрических покрытий...................................................... 100

3.2.2 Теоретическое и экспериментальное исследование параметров, влияющих на показатели точности электрофоретических диэлектрических покрытий.................................................................................................... 103

3.3 Исследование первичных топологических характеристик диэлектрических покрытий............................................................................. 116

3.3.1 Особенности структуры композиционных покрытий..................... 116

3.3.2 Определение первичной пористости однокомпонентного покрытия... 118

3.3.3 Определение первичной пористости двухкомпонентного композиционного покрытия.......................................................................... 120

3.4 Выводы................................................................................. 131

Глава 4. УПРАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТИВНОСТЬЮ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ................................... 133

4.1 Обоснование необходимости и общие требования к оценке качества процесса получения диэлектрических покрытий при производстве элементов РЭУ................................................................................. 133

4.2 Оценка качества процесса получения диэлектрических покрытий при производстве элементов РЭУ в соответствии с MC ИСО серии 9000....... 134

4.3 Комплексная оценка уровня результативности процесса получения диэлектрических покрытий.................................................................. 137

4.3.1 Формирование и применение методического подхода к комплексной оценке результативности процесса получения диэлектрических покрытий. 137

4.3.2 Определение единичных показателей групповых характеристик процесса получения диэлектрических электрофоретических покрытий.......... 140

4.3.3 Комплексная оценка и критерии оценки уровня результативности процесса получения диэлектрических покрытий.................................. 164

4.4 Выводы................................................................................. 174

Заключение................................................................................. 176

Библиографический список............................................................ 178

Приложения.................................................................................. 189

Введение

Повышение качества радиоэлектронных устройств (РЭУ) и обеспечение их конкурентоспособности возможно при условии постоянного совершенствования технологических процессов, лежащих в основе их производства.

В настоящее время в промышленности при изготовлении элементов и дискретных компонентов РЭУ используются различные технологии получения диэлектрических покрытий. Широкое применение нашли такие методы как трафаретная печать и электрофоретическое осаждение, в основе которых лежат порошковые технологии, позволяющие получать сложные композиционные диэлектрические покрытия, обладающие во многом сходными показателями качества. В работах С.С. Духина, Б.В. Дерягина, Дейнега Ю.Ф., Ульберг З.Р., Н.В.Чураева, Г.И. Журавлева и других авторов [42,43,45,46], посвященных электрофорезу, а также в работах Д. Хаммера, Д. Биггерса, М. Топфера, В.Г., Доброера, В.Г. Красова, В.Н. Довбня и др. [60,70,71,110,112], посвященных трафаретной печати, показана в достаточной степени глубокая теоретическая и практическая проработка данных технологий. Повышение управляемости данных процессов позволит обеспечить стабильную воспроизводимость параметров диэлектрических покрытий и выход на новый технологический уровень при изготовлении элементов и компонентов РЭУ.

Современный опыт совершенствования производственных систем в области качества опирается на методологию TQM и требования международных стандартов ИСО серии 9000, регламентирующих процессный подход и измерение результативности как эффективные инструменты повышения управляемости отдельных бизнес-процессов и организации в целом [3,5,8,17,20,21,33,59,105,116,119,120]. Теоретические, методологические и практические аспекты разработки и внедрения систем управления качеством рассмотрены в трудах зарубежных и отечественных ученых. Среди них необходимо отметить работы отечественных авторов: Ю.П. Адлера, И. Ансоффа,

B.B. Бойцова, В.Г. Версана, A.B. Гличева, О.П. Глудкина, Е.А. Горбашко, Д.С. Демиденко, С.Д. Ильенковой, М.И. Круглова, В.А. Лапидуса, В.В. Ок-репилова, Б.В. Прянкова, А.И. Субетто и др. [3,4, 8, 9, 20, 21, 22, 27, 28, 63], а также работы зарубежных ученых: У.Э. Деминга, Д. Джурана, К. Исикавы, Ё. Кондо, А. Фейгенбаума, Е. Харрингтона и др.

Концепция Всеобщего Управления Качеством предусматривает рассмотрение любого производственного процесса в виде единой и согласованной сети процессов, включающие в себя все виды деятельности, осуществляемые на предприятии. Практическое применение процессного подхода предусматривает детальный анализ и определение основного содержания и цели каждого процесса, владельца и руководителя процесса, нормативов, входов, выходов и ресурсов процесса, измеряемых параметров и показателей результативности и эффективности процесса, а также описание процессов поставщиков и потребителей.

Обеспечение основы для анализа и совершенствования качества процессов получения диэлектрических покрытий диктует необходимость разработки для них процессно-ориентированной модели информационной поддержки.

Необходимость совершенствования изделий электронной промышленности требует постоянного повышения качества процессов получения диэлектрических покрытий, что определяет перспективы исследования механизмов улучшения показателей геометрической точности и первичной пористости покрытий на этапе их формирования.

Необходимость анализа степени выполнения запланированных мероприятий при получении диэлектрических покрытий делает важной задачу разработки методики определения уровня результативности рассматриваемых процессов.

Цель исследования:

- улучшение показателей качества процессов получения диэлектрических покрытий (трафаретная и электрофоретическая технологии) на основе

процессного подхода и в соответствии с принципами TQM.

Исходя из цели исследования, были поставлены следующие задачи:

1. Провести анализ и выявить систему показателей, характеризующих качество диэлектрических покрытий (по трафаретной и электрофоретической технологиям), выявить направления и возможные механизмы управления качеством процессов получения диэлектрических покрытий.

2. Разработать информационную процессно-ориентированную модель поддержки системы управления качеством процесса получения диэлектрических покрытий (трафаретная печать и электрофоретическое осаждение) при изготовлении элементов РЭУ.

3. Исследовать возможность улучшения характеристик точности геометрических параметров диэлектрических покрытий, а также их структурных характеристик на стадии формирования.

4. Разработать методический подход к управлению уровнем результативности процесса получения диэлектрических покрытий.

Объект исследования:

- процессы получения диэлектрических покрытий (трафаретная и электро-форетическая технологии).

Предмет исследования:

- методы повышения качества процессов получения диэлектрических покрытий.

Методическую основу диссертационного исследования составляют концепция Всеобщего управления качеством (TQM), процессный подход в соответствии со стандартами ИСО серии 9000, метод функционального моделирования IDEF0, методы вычислительной математики, объектно-ориентированного программирования.

Научная новизна диссертационного исследования:

- впервые разработана иерархическая система показателей качества композиционных диэлектрических покрытий, получаемых по трафаретной и элек-трофоретическая технологиям;

- впервые предложен методический подход к совершенствованию управления качеством процессов получения диэлектрических покрытий (трафаретная печать и электрофоретическое осаждение), базирующийся на принципах процессного подхода;

- впервые систематизированы факторы, влияющие на геометрические характеристики печатных элементов; установлен характер совместного влияния параметров сетчатого трафарета, пасты и режимов печати на геометрические характеристики оттиска;

- систематизированы факторы, влияющие на равномерность электрофорети-ческих покрытий; исследована возможность повышения равномерности покрытий при осаждении с учетом влияния формы и геометрических размеров электродов;

- предложен новый методический подход и система единичных показателей, позволяющих определить уровень результативности для процессов получения диэлектрических покрытий.

Достоверность научных выводов работы обеспечена: корректным использованием математического аппарата, соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований, воспроизводимостью результатов исследования, внедрением результатов исследований в промышленное производство.

Практическая значимость. Определены механизмы повышения качества диэлектрических покрытий и предложена методика управления результативностью процесса получения диэлектрических покрытий, регламентирующие деятельность производственных подразделений при производстве элементов РЭУ в соответствии с требованиями стандартов ГОСТ Р ИСО 90012008. Получены патенты на изобретение состава диэлектрического композиционного покрытия №2258969 от 20.08.2005. и способы изготовления трафаретной печатной формы №2278406 от 20.06.2006.

Практические результаты работы внедрены в разработках ряда предприятий г. Рязани: в ЗАО «Технолидер» на основе предложенных исследова-

ний уточнены рецептуры композиционных составов и внедрена методика оценки уровня результативности процессов; в ООО НПЦ завода «Красное знамя» внедрена методика оценки уровня результативности процессов получения диэлектрических покрытий.

Материал диссертационной работы изложен в четырех главах.

В первой главе проведен анализ современных промышленных способов получения диэлектрических покрытий; показаны особенности получения диэлектрических покрытий с использованием электрофоретической и трафаретной технологий; проведен анализ критериев качества композиционных диэлектрических покрытий с построением иерархической системы критериев качества на техническом уровне; сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе разработана процессно-ориентированная модель информационной поддержки системы управления качеством диэлектрических покрытий (трафаретная печать и электрофоретическое осаждение); реализована структурно-функциональная модель процесса получения диэлектрических покрытий на базе порошковых технологий с использованием методологии ГОБЕО; предложен вариант построения обобщенной математической модели процессов получения диэлектрических покрытий при производстве элементов РЭУ, являющейся основой для разработки интегрированной системы компьютерного проектирования и технологической подготовки производства.

В третьей главе изучены и систематизированы факторы, влияющие на характеристики точности композиционных диэлектрических покрытий, полученных методом трафаретной печати; представлены результаты экспериментальных исследований параметров влияющих на толщину и отклонение от формы диэлектрических покрытий по трафаретной технологии и обоснованы предпочтительные режимы печати элементов; проведено теоретическое и экспериментальное исследование параметров, влияющих на равномерность электрофоретических диэлектрических покрытий; разработан ал-

горитм расчета первичной пористости упорядоченной двухкомпонентной композиционной структуры с учетом формы и размера частиц компонентов.

В четвертой главе представлен разработанный методический подход к управлению результативностью процессов получения диэлектрических покрытий на базе экспертного метода и комплексной оценке уровня результативности; представлены результаты внедрения разработанной методики на промышленном предприятии.

В заключении сделаны основные выводы по результатам проведенной работы.

Основные положения, выносимые автором на защиту:

- процессно-ориентированная информационная модель, отражающая структуру производственных связей при получении диэлектрических покрытий, позволяет выявить направления повышения качества рассматриваемых процессов и является основой для разработки их обобщенной математической модели;

- улучшение характеристик точности диэлектрических покрытий на этапе формирования (трафаретная печать и электрофоретическое осаждение) возможно за счет рационального подбора режимов нанесения; уменьшение первичной пористость двухкомпонентного композиционного диэлектрического покрытия можно достигнуть за счет подбора гранулометрических характеристик исходных компонентов;

- управление уровнем результативности процесса получения диэлектрических покрытий в производственных условиях возможно с использованием интегративного подхода, базирующегося на экспертной оценке и учитывающего групповые и единичные составляющие результативности.

и

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТ