автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Статистическое регулирование технологических процессов изготовления микроэлектронных устройств

л у>.

- Г "а ^ 1 "* -' •

г. - С'4

V' •••'С?анкт-,Летер6ургская академия аэрокосмичесного приборостроения

На правах рукописи

ИЛЛАРИОНОВ Олег Иванович

УДК 621.3^5.6

СТАТИСТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШКРОЭЛЕКТРОННУХ УСТРОЙСТВ

Специальность 05.12.13 - Устройства радиотехники

и средств связи

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург - 1995

Работа выполнена в Санкт-Петербургской академии аэрокаомического приборостроения

Официальные -оппоненты:

доктор технических наук, профессор ^ироненко И.Г. доктор технических наук, профессор Ларкапотян АЛ', доктор технических наук, профессор Овсищер П.И. .

¿ецулал организация: Российский научно-исследовательский институт "Электронстандарт".

Защита состоится"24" ОПрСЛЯ 1996 г. в 15 час на заседании специализированного совета Д063.21.01 Санкт-Петербургской академии аэрокос.у.ического приборостроения по адресу: 190000, Санкт-Петербург, у л.Б.Морская, 67.

С ци "лертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

, Автореферат разослан "26" (peBpa/ift г.

Ученый секретарь специализированного

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Проблема обеспечения и повышения качества микроэлектронных устройств (МЭУ) на современном этапе научно-технического прогресса, в условиях реформ хозяйственного механизма в нашей стране, приводящих к развитию самостоятельности предприятий, рыночных отношений, конкуренции, международных экономических связей, повышению внимания к потребителю, имеет фундаментальное значение.

Особенности современных МЭУ обостряют проблему обеспечения качества. ЫЭУ,:реализуемые как микросборки, микроблоки, гибридные интегральные функциональные устройства, гибридные интегральные микросхемы, находят широкое применение в аппаратуре различного назначения - связи, наблюдения, управления, измерения, автоматизации, специальной и т.д. При этом доминирующим в последние годы, особенно в нашей стране, является использование МЭУ в аппаратуре бытового и общехозяйственного назначения, для которой обеспечение качества возведено в ранг государственной политики и регламентировано законами, защищающими права потребителей. Качество и надежность ЫЭУ в значительной степени определяют качество и надежность приборов и систем, использующих МЭУ. Постаоянной тенденцией является увеличение сложности МЭУ, что обусловливает увеличение числа элементов и усложнение технологических процессов (ТП) и объективно противодействует повышении производственных показателей качества (в частности, процента выхода годных изделий).

Проблема обеспечения качества МЭУ охватывает вое этапы жизненного цикла МЭУ ("петля качества"). Однако, особая роль принадлежит этапу производства, так как только на этом этапе можно реализовать эффективные меры оперативного управления для поддержания точности и стабильности ТП, что и позволяет в конечном итоге получить планируемое качество и себестоимость изделий.

Мировой опыт управления качеством продукции показывает, что при серийном производстве ооновными в .арсенале методов управления являются статистические методы. Практическую полезность и эффективность статистическиех методов управления качеством лучше всего иллюстрируют обцепризнанныэ достижения в области обеспечения высокого качества японской промышленной продукции. В японской экономике широкое распространение получили так называемые "семь простых мето-

цов контроля качества", представляющие простейшие и наглядные статистические методы. В нашей отране освоение и внедрение "семи простых методов" в практику управления качеством также признано важнейшей, актуальнейшей задачей.

Основным среди "сема простых методов контроля качества" является метод контрольных карг, по отечественной терминологии - статистическое регулирование технологических процессов (СРТП), под которым понимается корректирование значений параметров ТП по результатам выборочного контроля параметров производимой продукции, осуществляемое для технологического обеспечения требуемого уровня ее качества.

Разработке и анализу методов СРТП, способов повышения эффективности, оценке экономических затрат, связанных с СРТ11, анализу условий наиболее выгодного использования СРТП, а также смежным вопросам прикладной статистики (статистический анализ и подготовка данных для построения СРТП, первичная обработка выборочных данных) посвящены фундаментальные работы У.А.Шьюхарта, Д.Коудена, Б.Л.Хэн-сена, А.Хальда, Д.Химмельблау, А.Д.Дункана, Д.л5.Дкурана и др., а также ученых и специалистов отечественной школы Б.В.Гнеденко, Ю.К. Беляева, Я.Б.Шора, С.А.Айвазяна, В.С.Мхитаряна, Ю.П.Адлера, В.В.Головинского, А.М.Бендерского, Ю.Д.Филиппова, А.А.Богатырева и др.

.В последние годы появился ряд работ, предназначенных для инженеров-практиков и имеющих: цель облегчение усвоения и упрощение использования статистических методов и, в частности, СРТП. В первую очередь здесь следует отметить работы Э.Шыидовски и О.Шюрца, Дж. Мэрдока, Л.Ноулера (ред.) и особенно Х.Куме (ред.), содержащую простое, ясное изложение "семи простых методов контроля качества".

Учитывая важную роль СРТП в управлении качеством, в семидеся-тые-восьмидесятые годы в СССР был разработан и введен в действие ряд Государственных стандартов по СРТП и смежным вопросам прикладной математической статистики, содержащих практические инженерные методики а рекомендации.

При изготовлении МЭУ объективно существуют предпосылки для использования СРТП, связанные как с необходимостью, так и возможностью практической реализации. Необходимость СРТП обусловлена большими вариациями контролируемых в процессе производства показателей качества !.'ЭУ и их элементов, еысокой стоимостью ущерба от брака, стремлением уменьшить затраты на подгонку параметров эле-

ментов и регулировку, повысить процент выхода годных изделий. Применению СРТП благоприятствуют хорошая врораСотка операционного контроля, изученность ьидов дефектов и способов ксррекшш ТП, неизменность ТП в течение длительного времени, наличие хорошо регулируемого технологического оборудования (ТО),

Несмотря на существование большого числа научных, научно-методических работ, ГОСТ, а также отмеченных выше объективных предпосылок, СРТП при изготовлении МЭУ фактически не применялось, соответствующие отраслевые нормативные документы отсутствуют. Можно указать две группы причин такого положения - общие, характерные для отечественной экономики в целом, и частные, связанные с особенностями производства МЭУ. Первая группа причин обусловлена отсутствием рыночных отношений в экономике и, как следствие, слабой заинтересованностью в повышении качества и экономической эффективности производства. Вторая группа причин связана с отсутствием научно-обоснованных методик СРТП, которые учитывала бы специфические обстоятельства при производстве МЭУ - групповую обработку, возможность контроля и регулирования технологического оборудования (ТО) при СРТП, априорную недостаточность при мелкосерийном производстве, процессы изменения контролируемых выборочных статистик во времени, возможные отклонения распределений контролируемых параметров от нормального - и дозволяли получать экономически элективное (оптимальное или близкое к нему) СРТП.

В настоящее время в отечественной экономике созданы основные предпосылки для устранения причин первой группы. Поэтому своевременна и актуальна постановка и решение задач по устранению причин второй группы, что с оставляет суть специальной важной научно-технической проблемы. Ряд задач этой проблемы в настоящее время еще не поставлен, отдельные задачи лишь поставлены в работах В.М.Про-лейко, В.А.Абрамова, В.Н.Брюнина, В.Е.Власова, В.П.Захарова, А.И. Коробова, А.П.Сынчука, А.М.'Галаяая, Г.А.Кейджяна и др. Имеются немногочисленные сообщения о попытках статистического регулирования отдельных Ш изготовления МЭУ (статьи Богданова И.М., Волкова Н.В., Власова U.E., Лыскова Н.С., Никифорова Н.П., Морозова Ю.П., Чунае-ва C.B., Шинкаренко Л.М. и др.). Однако в целом, комплексно проблема не рассматривалась. Таким образом, актуальна научная проблема, решению которой и посвящена настоящая диссертационная работа: построение экономически эффективных систем статистического регулиро-

ваная технологических процессов при управлении качеством МЭУ. Решение этой проблемы позволит разработать процедуры статистического регулирования как составные части конкретных Til изготовления 1'лЭУ.

Цель работы: разработка на базе экономического критерия эффективности теории расчета и построения систем статистического регулирования XII изготовления l.iЭУ.

Лля достижения поставленной цели в ходе выполнения теоретических и экспериментальных исследований было необходимо:

- произвести анализ проблемы GFTiI изготовления мЗУ и, в частности, особенностей ТЛ изготовления аЭУ, которые необходимо учесть при построении системы СРГП, а также обосновать комплекс задач, которые должны сыть решены в работе;

- разработать базовый стоимостный критерий (£СК) эффективности СРТЛ и в соответствии с его аналитической структурой сформулировать задачи теории расчета и построения систем CPTil изготовления ¡.¡ЭУ}

- разраоотать методологию статистического анализа Til как этапа построения систем СРТП, выполнить статистический анализ основных базовых Til изготовления мЭУ и выявить общие особенности вероятностно-временных моделей Til изготовления ¡(¡ЭУ;

- разработать методы расчета планов контроля и эффективности обнаружения разладки ТП с-учетом особенностей вероятностно-временных моделей Til изготовления ..¡ЭУ;

- получить на основе ЬОК рабочий стоимостный критерий эффективности, разработать общую методику оптимизации СРТП групповой обработки и на ее основе исследовать оптимальные системы СРТП различных видов, в том числе, с учетом особенностей вероятностно-временных моделей 1Л изготовления ¡¿ЗУ;

- произвести с использованием рабочего стоимостного критерия эффективности экономическую оценку упрощенных неоптимальных и подопткмальных вариантов СРТП и сформулировать условия их возможного применения;

- получить на основе БСК рабочий стоимостный критерий эффективности, разработать методику оптимизации, исследовать возможности и условия получения стоимостного Еыигрыиа оптимальных систем

СРТП с регулированием состоял! я ТО до сравнению с одноконтурным оптимальным GPTII;

- разработать системы статистического регулирования конкретных ТП изгото&чения ¡/¡ЭУ с применением полученных теоретических результатов л произвести их опытную апрооашю.

Методы исследования, используемые в работе, базируются на положениях математического анализа, теорий вероятностей, статистических оценок,проверки статистических гипотез, надежности, статистических методов контроля качества, численных методов.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том,

что:

1. Разработана теория расчета и построения систем СРТП на базе стоимостного критерия эффективности, позволяющая учитывать особенности производства ЫЭУ и решать весь комплекс задач разработки систем статистического регулирования конкретных ТП от статистического анализа ТП до оценки экономической эффективности, включая оптимизацию СРТП.

2. Впбрвые предложены принципы построения, разработаны теоретические основы расчета систем СРТП (в том числе оптимальных)

с регулированием состояния ТО.

На защиту выносятся следующие научные и практические положения:

1. Основы теории расчета и построения систем СРТП изготовления МЭУ, содержание:

- базовый стоимостный критерий эффективности СРТП, обеспечивающий получение экономической опенки вариантов СРТП и рекомендаций по их использованию, а также получение оптимального СРТП;

- вероятностно-временные модели групповых TII, полученные по результатам выполненного статистического анализа основных ТЛ изготовления МЭУ, и основанные на их применении новые методы расчета планов контроля ТП.

2. Методика синтеза оптимальных по стоимостному критерию систем СРТП групповой обработки, включающая:

- обобщенную аналитическую форму критерия'оптимальности;

- основы методики расчета оптимальных характеристик планов контроля ТП и эффективности СРТП;

- процедуры расчета характеристик оптимальных систем СРТП для различных вероятностно-временных моделей ТП и видов СРТП, результата расчетов, позволяющие сделать сравнительные оценки вариантов СРТП.

3. Теоретические основы расчета предложенных систем совместного статистического регулирования ТП и ТО на основе стоимостного критерия эффективности, включающие:

- аналитические формы стоимостного критерия эффективности совместного регулирования для ТП групповой обработки;

' - процедуры и результаты расчетов оптимальных характеристик планов контроля.

4. Методики.статистического анализа и регулирования ТП формирования толстопленочных резисторов, напыления резистивных пленок, изготовления тонкопленочных резисторов, сборки МЭУ.

5. Результаты применения разработанных методик при управлении качеством серийных МЭУ, подтверждающие снижение себестоимости, возможность сукеная допусков на сопротивления резисторов, повышения качества изделий.

Практическая ценность работы и реализация результатов. Полученные в работе теоретические и практические результаты являются теоретической и методологической основой построения систем статистического регулирования конкретных ТП изготовления МЭУ. Их практическая ценность состоит в том, что они позволяют:

- выбрать структуру системы и вид СРТП (использование контура регулирования ТО, вид контролируемых статистик и контрольных карт, способ принятия решения о состоянии ТП);

- рассчитать характеристики плана контроля и эффективности обнаружения разладки по заданным объему выборки и вероятности ошибки первого рода;

- при наличии необходимых экономических данных рассчитать оптимальные по критерию минимума суммарных затрат, связанных о СРТП, характеристики плана контроля;

- разработать инженерные методики (стандарты предприятий) статистического регулирования конкретных ТП, включающие расчет или выбор оптимальных характеристик планов контроля по заданным технико-экономическим данным ТП;

- разработать инженерные методики (стандарты предприятий) статистического анализа конкретных ТП изготовления МЭУ как подготовительного этапа построения СРТП;

- дополнить отраслевые стандарты по тахнолопг-'ескпм процессам изготовления (раздел "Требования к контролю") и методам операционного контроля МЭУ положениями о СРГЛ;

- определить условия экономически эффективного совместного использования СРТП и регулирования состояния ТО;

- разработать структуру автоматизированной на базе ПК системы СРТП при серийном производстве КЭУ;

- построить просто реализуемые и элективные системы СРТП, позволяющие обеспечить допуска на сопротивления голстодленочных резисторов до (10+15);? и на удельное поверхностное сопротивление тонких пленок до (3+5)^ при выходе годных резисторов не менее 70%, уменьшить объем работ по подгонке сопротивления резисторов с допуском 10% на 40+60;? и себестоимость изделий не менее, чем на 10$, повысить стабильность сопротивления толстопленочных резисторов до значений, гарантируемых ТУ на пасты, уменьшить число дефектных плат при сборке КЭУ по отдельным видам дефектов на 10+20^.

Диссертационная работа обобщает результаты НИР "Исследование вопросов технологического обеспечения качества и надежности толстопленочных микросборок народно-хозяйственного назначения" и ОКР "Разработка методики статистического контроля и регулирования технологического процесса формирования резисторов толстопленочных микросборок с улучшенными потребительскими качествами", проводимых по договорам с ЛК1ТИ "Авангард".

Результаты диссертационной работы внедрены в виде методик статистического анализа и регулирования ТП напыления резистивных пленок, формирования толстопленочных резисторов, сборки микросборок в производство ЛНИТИ "Авангард" и на заводе "Компонент". Одобрены и рекомендованы к внедрению в рамках ОКР конструкция резис-тивной толстопленочной тест-латы, методика СРТП с использованием тест-плат, предложения по корректировке ОСТ 107.750878.002-87 "Технология изготовления толстопленочных плат. Общие требования". Результаты работы внедрены также в учебный процесс в Санкт-Петербургской Государственной академии аэрокосмического приборостроения в виде учебной дисциплины (курс лекций и упражнения), а также лабораторных работ ряда конструкторско-технологических дисциплин.

Апробация работы и публикации. Материалы диссертационной работы докладывались на УШ Ленинградской конференции по' надежности

(1981 г.), конференциях НТОГ-С им.А.С.Попова (Ленинград, 1982, 1984 г.г.), конференциях профессорского-преподавательского состава ЛИАП (1981, 1983 г.г.), Всесоюзном научно-техническом совещании "Технические и экономические вопросы обеспечения качества продукции приборостроения " (Ленинград, 1990 г.). По проблеме, разрабатываемой в диссертационной работе, сделано 52 публикации, в том числе 21 -в центральной" йечати (из них 7 - в журнале "Надежность и контроль качества").

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, шести разделов, заключения и приложений, содержит 313 страниц основного текста, 54 страницы рисунков и списка использованной литературы, включающего 165 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЙ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность разрабатываемой в диссертации научной проблемы, формулируется цель работы, описываются методы исследований, оценивается научная и практическкя значимость результатов, приводятся сведения о реализации основных положений диссертации.

В первом разделе диссертационной работы рассматривается содержание проблемы СРТП изготовления МЭУ, при этом ставится цель - выявление оторон проблемы, связанных с назначением СРТП, особенностями ТП изготовления и контроля МЭУ, современными тенденциями в области использования статистических методов при управлении качеством; даны анализ состояния разработки этих сторон проблемы, а также постановка задач, которые необходимо решать в работе.

Проблема построения СРТП включает комплекс последовательно решаемых задач: подготовки исходных данных, анализа вероятностно-временных моделей ТП, выбора контролируемого параметра, выборочной статистики и контрольных карт, способа принятия решения о состоянии ТП, расчет характеристик плана контроля и эффективности СРТП, разработки методики СРТП и ее опытной апробации.

Все задачи выбора и расчета необходимо решать на основании определенного критерия эффективности. Б настоящее время известны 2 критерия - вероятностный и стоимостный.

а соответствии с вероятностным критерием построение системы СРТП производится исходя из заданных вероятностей ошибок I рода -л йО рода - в принятии решений о состоянии ТП. При этом ос-

новные характеристики плана контроля - объем выборкл П и границы регулирования , IJg - определяются из условий

= Р(уф[ун,yj/y=y.) = ЯУн.'Лт), (1) Р = Р(^е[у„,ув]/у=(/о) = НУн.УыгчУ,). (2)

Показателем эффективности является величина р> . Она либо рассчитывается (если задано П ), либо задается как ограничение (тогда рассчитывается П из (I) и (2)).

В соответствии со стоимостным критерием построение системы СРТП производится исходя из заданной стоимости суммарных затрат, связанных с СРТП - Сс. Стоимостный нритерий позволяет получить не только характеристики /г , ун , tj& , но и период контроля ТП

Г , для чего необходимо иметь зависимость Cs (Г; п; Ун,Ув) Стоимостный критерий позволяет более полно и объективно оценивать эффективность вариантов СРТП и получать более экономичное СРТП. Этот критерий выбран как основа теории построения систем СРТП в диссертационной работе. На форму критерия (виц Cz (Т; п.; у„, ys ) ) влияют особенности производства изделий, вероятностно-временные модели ТП, характер разладок ТП, способ контроля.

При анализе конкретных о истем СРТП необходимо решать задача по определению механизма формирования дефектных изделий и характеристик дефектности, а также процедур и характеристик выборочного контроля и коррекции ТП по данным контроля. Решение этих задач зависит от организационно-технических особенностей ТП, в частности, типа производства, вида ТП, числа одновременно обрабатываемых изделий (групповая и индивидуально-поточная обработка), характера чере-зования цинлов полезного времени и настройки ТП, способа коррекции ТП с учетом характера разладки.

При мелкосерийном производстве МЭУ необходимо учитывать дополнительные трудности построения СРТП, обусловленные недостаточным объемом данных для статистического анализа ТП, а также принятия надежного решения о разладке ТП.

Главной особенностью производства МЭУ является большой объем ТП групповой обработки. ТП индивидуально-поточной и групповой обработки различаются формированием выборки и совокупности бракованных изделий. В первом случае максимальный объем выборки составляет T/í-ц т i .а среднее число бракованных изделий при идеальном

t

контроле (T/tu+ i ) (¡/S ( T - период контроля, lu - период выпуска изделий, Q - вероятность брака), во втором случав - соответственно Л/ a AJq (/V- размзр партии). По характеру чередования фаз полезной работы и простоя ТП групповой обработки можно разделить на непрерывные и циклические, для которых по-разному определяется время и стоимость регулирования ТП после его разладки, при этом необходимо такке учитывать характер разладок (параметрические или катастрофические).

. Характерной особенностью производства МЭУ является использование для важных формирующих ТП сложного ТО, имеющего свои системы контроля и управления функционированием.Доля интенсивности разладок таких ТП по вине ТО значительна и будет неуклонно повышаться, учитывая современную тенденцию усложнения ТО. Автономные системы контроля и регулирования состояния ТО позволяют по данным нонгроля определяющих параметров следить за состоянием ТО, обнаруживать неисправности,, определять виц корректирующего воздействия и в ряда случаев автоматически регулировать состояние. В общем случае, интенсивность разладок ТО можно представать в виде Я = Ло + Л™ + vi™

К } нк . » го га

где У1ТЙ , Aro ~ интенсивности разладок, обусловленных отказами контролируемой и неконтролируемой части ТО, A¡¡- интеноивность разладок, обусловленная дополнительными факторами (вне ТО).

'Сиотемы СРТП, в которых используется сложное ТО с системой контроля состояния, целесообразно строить так, чтобы можно было учесть результат контроля ТО. При таком подходе может быть получена более высокая эффективность СРТП для доли разладок ТП с интенсивностью Лтд (а, значит, и более высокая эффективность СРТП вцелом). Это обусловлено тем, что:

- контроль параметров ТО может производиться с большей по сравнению с контролем ТП точностью и частотой за счет применения современных средств автоматизации контроля;

- причина разладки ТО (отказавшего узла ТО) может быть обнаружена быстрее;

- состояние ТО может быть быстрее откорректировано.

Способ представления и получения исходной информации, функционирование систем контроля и регулирования ТО, оценка эффективности этих систем идентичны системам СРТП, поэтому они могут быть построе ны по принципам СРТП и названы системами статистического регулирования ТО (СРТО).

Модели разладка ТП определяются характером случайного процесса разладка и видом параметра распределения КП, изменяющегося при разладке контролируемого признака (¡Ш).

Разладки ТП можно рассматривать как отказы технологической системы и, по аналогии с отказами, целить на внезапные и постепенные в зависимости от вица случайного процесса разладки. Анализ основных технологических процессов изготовления МЭУ показывает, что в общем случае могут иметь место как внезапные, так и постепенные разладки. Для конкретного ТП вид разладки моано установите только по данным предварительного статистического анализа ТП.

Существующая теория расчета характеристик СРТП разработана для внезапных разладок ТП. При этом применяется экспоненциальный закон распределения длительности налаженного ТП, отвечающий условию постоянства интенсивности разладок. Теория расчета характеристик СРТП при постепенных разладках развита слабо. Некоторые результаты ее получены в работах автора п приведены в диссертационной работе. В частности, предлагается процесс постепенной разладки представлять, в виде квазяцетерминированного случайного процесса, реализации которого описываются полиномами невысоких степеней со случайными коэффициентами.

Опенку значения выборочной статистики в отдельной реализации

можно получить о помощью МНК.

т.

д(т+С) = (3)

£ = <

где - значение выборочной статистики в с -ой выборке; 1 = 1.,.т; т - число последовательных выборок, используемых при обработке по МНК; € - число выборок, для которых прогнозируется значение выборочной статистики; = {(т,1,р) ~ постоянные коэффициенты, р - степень полинома; у(т + С) - значение выборочной статистики в ( т + £ ) —ой выборке. Предложенное описание процесса постепенной разладки хороло согласуется с опытными данными и позволяет по прогнозируемым значениям выборочной характеристики осуществить предупредительное СРТП. Получены формулы, позволяющие рассчитать коэффициенты Д' для р = 1,2, а также оценивать дисперсию ошибки прогцоза.

Исследование общих причин разладки ТП изготовления МЭУ, проведенное в работе, показывает, что возможны разладки как по сред-

нему значению, так и по среднему квацратическому отклонению КП. Для групповых ТП, доля которых в технологических маршрутах изготовления МЭУ является большей по сравнение о индивидуально поточными ТП, значительно чаще возникают разладки по среднему значению. Кроме того, для формирующих операций (например, напыление резистив-ных пленок, обкиг толстопленочных резисторов) характерна ситуация, когда изменение среднего значения КП при разладке вызывает измене-ниение среднего квацратического отклонения КП, гак что возможна разладка ТП одновременно по двум параметрам распределения контролируемого показателя качества.

Для получения заведомо эффективных СРТП в диссертационной работе в качестве основополагающего приняг-стоимостный подход к построению систем СРШ. Необходимо обеспечить заданную стоимость суммарных затрат

Сс = Сб + Ср + Ск £ СЕ)а9, (4)

где Ск , СР, Со - стоимости контроля, регулирования ТП," ущерба от брака в расчете на одно изделие. Одним из главных средств обеспечения условия (4) является выбор соответствующих значений характеристик контроля: объема выборка а , граничного значения для контролируемой статистики 31гр , периода контроля Т . В частности; возможна оптимизация плана контроля

Се = /(Толщ , ftimm , %гр.опгц) - ^smia.

Б диссертационной работе для реализации стоимостного подхода предложен базовый стоимостный критерий еффективности (БОК). Его использование позволяет снять ограничения существующего стоимостного подхода и учесть особенности производства МЭУ, в частности рассмотреть ТП групповой обработки, учесть OPTO, возможную неполноту данных о параметрах распределений, возможные отклонения вероятностно-временных моделей ТП изготовления МЭУ от традиционно рассматриваемых идеализированных моделей.

а работе получены общие выражения для отдельных составляющих затрат, входящих в (4), которые определят аналитическую структуру БСК в виде блоков 4-х иерархических уровней:

- нулевого - блоки вероятностно-временных моделей;

- первого - блоки учета вероятностно-временных моделей;

- Еторого - блоки составляющих суммарных затрат;

- третьего - блоки суммарных з&траг и форм критерие».

Создание на основе ВСК рабочих критериев требует детальной рая-

работки блоков всех уровней. Для этого кукно решить следующие задачи :

- на нулевом уровне - оценить плотности распределений КП, изменчивость параметров этих распределений, характер разладки ТП;

- на первом уровне - получить зависимости средних длин серий (СДС) налаженного и разлаженного ТП - и Ь/ - от граничных величин %гр и объемов выборки ■ (I — Ь0 , , где

%?р- нормированная величина, определяющая положение границ регулирования , ув );

- на втором уровне - уточнить зависимости Со, С*;, Ср = f(L0,Llfll) для конкретного числа КП, характера обработка (групповая, индивидуально-поточная);

- на третьем этапе - получить аналитическую форму критерия с учетом его назначения (для решения задач оптимизации, сравнения вариантов, экономической оценки варианта и т.д.).

Разработка ВСК (вцалом) и его блоков закладывают основы теории построения и расчета систем СРТП и определяют содержание последующих разделов диссертационной работы.

Анализ работ по проблеме построения и использования СРТП и, в частности, при изготовлении МЭУ показал, что интерес к проблеме в последние годы возрос, ее актуальность общепризнана. Применительно к ТП изготовления МЭУ рассмотрены лишь частные вопросы проблемы и требуется дальнейшая комплексная разработка проблемы по направлениям: выявление общих особенностей вероятностно-временных моделей ТП, разработка теории расчета планов контроля о учетом этих моделей, разработка на основе БСК стоимостных критериев эффективности, учитывающих организационно-технические особенности производства МЭУ (вид обработки - групповая или индивидуально-поточная, характер разладки, возможность СРТО), исследование оптимальных систем СРШ, в том числе с СРТО, разработка методик статистического регулирования конкретных ТП и их опытной аробации.

Второй раздел работы посвящен статистическому анализу (СА) основных типовых ТП изготовления МЭУ с целью выявления общих особенностей вероятностно-временных моделей ТП изготовления МЭУ, которые необходимо использовать для выбора вица и расчета характеристик СРТП, а также получения числовых данных, необходимых для

расчетов конкретных систем СРТП. Сформулированы основные задачи СА: проверка согласия распределений КЛ с нормальным, опенка точности ТП, исследование изменчивости ТП по среднему значению и дисперсии КП, а также вероятности дефектных изделий, исследование характера разладки ТП.

Анализ методов теории статистических оценок и проверки статистических гипотез позволял отобрать наиболее удобные и надежные из них с учетом особенностей анализируемых ТП, в частности, при возможных ограничениях объемов выборок, длины последовательностей партий, времени СА и др. Учитывая, что на основе этих методов должны Сыть разработаны соответствующие цеховые технологические нормативные документы, которые в целях оперативности должны быть рассчитаны также на обработку исходных данных СА без ЭяМ, в диссертационной работе произведена методическая обработка рекомендуемых статистических приемов в направлениях:

- уменьшения объема подготовительных расчетов и максимального использования графиков для получения результатов;

- разработки рекомендаций по выбору методов и приемов решения задач СА для конкретных исходных данных;

- разработки наглядной формы представления результатов СА в виде контрольных карт.

' Учитывая большую роль МЭУ, изготовленных по гибридной тонкопленочной и толстопленочной технологии, в современной сложной РЭА, а также то, что устройства радиотехники и связи с законченными пункциями, как правило, могут быть изготовлены только по гибридной технологии, в работе проблема СРТП рассматривается применительно к гибридно-пленочным ЫЭУ.

Лля СА оыли выбраны важнейшие базовые ТП, которые, с одной стороны, формируют электрические характеристики МЭУ и сильно влияют на их качество и надежность, а с другой стороны, являются критичными в отношении действия факторов, вызывающих изменение состояния Та. Вицы анализируемых ТП и соответствующие объемы статистических данных приведены в таблице I.

Статистический анализ поназал, что;

- коркальний закон распределения КП можно считать доминирующим, однако, отклонения от этой формы распределения не столь редки, чтобы их не учитывать;

- значимые различия средних значений КП в партиях наблюдаются значительно чаще, чек различия дисперсий;

Таблигч

Вицы ТП и объемы статистических данных

Виц ТП

1 Формирование толстопленочных резисторов

2 Напыление резистивных пленок

3 Изготовление тонкодле-ночных резисторов

4 Сборка МЭУ

Объем цаньых

61 партия (одиночные и последовательности плат) объем выборки 20...60 плат 69 партий из 26 подложек (последовательности 4...10 партий) . 5 партий плат, объемом 5...16 плат (все резисторы на плате) 5...7 партий (по 50 плат) в день для 7-и дней (всего 2200 плат)

- изменения средних значений в партиях имеют характер случайных колебаний относительно некоторого уровня, который изменяется при разладке ТП;

- групповая точность ТП нанесения резистивных' пленок и формирования резисторов достаточно высока, коэффициент вариации в партии лежит обычно в пределах 3...5%и не превышает

- наблюдаются значимые различия вероятности дефектных изделий в партиях;

- разладки Ш имеют внезапный параметрический характер.

Поскольку нередки случаи отклонений распределений олучайной

величины КП от гауссовских, потребовалось провести анализ допустимых отклонений, о которыми практически можно не считаться. В работе разработана методика получения цопусковой области для коэффициентов асимметрии А и эксцесса Е из условия обеспечения заданных допустимых отклонений 5 границ регулирования относительно значений при нормальном распределении КП. Границы допусковой области нужно определять аз выражения

Е .

Р= -

л

6/П-

(г)

где

р Э.

1 «х/а для г = а,_«/г(1± х)J

с*/2 для 2 = -и,-«/г({ ±

1(2) ~ ¿~я производная стандартной гауссовской функции плотности вероятности; Г(2) - стандартная функция нормального распределения; Ир - квантиль нормального распределения для вероятности р .

В третьем разделе работы рассмотрены вопросы теории расчета планов контроля ТП для нетрадиционных моделей ТП изготовления МЭУ, в частности, моделей с . зависимыми изменениями дисперсии и среднего значения КП, с флюктуирующим средним значением КП, с неизвестной дисперсией. Кроме того, рассматривается также способ обнаружения разладки по нескольким последовательным выборкам, позволяющий снизить влияние флюктуаций на эффективность обнаружения. Для заданной модели ТП и способа обнаружения разладки задача сводится к получению зависимостей

* = Нп.Ягр)-, р = {(П,Жгр,2) , (6)

где - нормированная величина, характеризующая степень разладки ТП. Учитывая связи СДС налаженного и разлаженного ТП и с величинами о< и р> (для внезапных разладок и обнаружении разладки по одной выборке = //<* , Ц = ) выражения (6) мокко представить в виде = , = X) , который удобен для их использования в качестве блоков I уровня БСК.

• В теории расчета планов контроля при СРТП предполагается известным значение параметра ^ , распределения КП, характеризующего степень разладки ТП, Значение у^ определяется исходя из заданного уровня выхода годных изделий Рг.3 = Если при контроле по количественным признакам свойств изделий изменения параметров и в при разладке связаны, то требуется определить два значения и в, из условия Рг.д = Значения /»< и будут лежать на границах допусковой области (ДО), внутри которой Рг В-.э . ДО должна быть задана. В работе получена удобная форма ДО для обобщенных параметров V- ^/(Та -/¿о), иг = (/А-ро)/(\ -уи,.) , где у1|д - среднее значение КП при налаженном ТП, % - верхняя граница технологического допуска, в ьпде

Г (Ж±±) - р(Л*^-) = Рг, (7)

Удобство (7) определяется тем, что Рг зависит только от V

и w , при этом ДО могут Сыть рассчитаны заранее для различных Pr.j Параметры V и иг связаны с величинами нормированных разладок, используемых непосредственно при расчете планов контроля, простыми соотношениями

Q/Si = vfy , fr = (jU-JUo)/&a -

где б*о - среднее квадратичеокое отклонение КП при налаженном состоянии TU , (Tq-/'oj/ffo . Если связь ju и & неизвеотна, то оперативная характеристика обнаружения рассматривается как двумерная зависимость Х(Рг ,<?)■ либо

Если связь ja и в известна, то для заданного Pr.j S и Gj<3o определены однозначно и оперативная характеристика одномерна или Х(0/ба).

При флюктуациях среднего значения КП задача обнарукения разладки по среднему*значению теоретически сводитоя к проверка сложной гипотезы Но:/(/•)=({/<,) относительно альтернативной одрнной гипотезы и,: = Ыр) • где Ж О1') а h(P) - распределения флюктуаций среднего при налаженном и разлаженном ТП( которые приняты гауссовскими соответственно со средними значениями jtfo й JUi и одинаковой дисперсией 0/и . Подучено выражение для оперативной характеристики

Х(д)= ¿гj е1 [FfXCïû+Aep) - F(zc + a-4zp)]dzj8)

- Со

где д= Vn(ßi{-JU0)/6-0 -величина, характеризующая степень разладки ТП; Лгр - sfrï /Uo\/69- величина, характе-

ризующая положение верхней û6 и нижней Qu границ регулирования; С = (Sju\fK ¡So - величина, характеризующая интенсивность флкжтуаций среднего. Учитывая, что при д-О а при --Д^О- Х(Д) = р(й) , пользуясь (8), численным методом можно найти характеристики плана контроля и эффективность обнаружения разладки. Анализ показал, что при С< 1 характеристики плана контроля мало отличаются от значений, получаемых без учета флюктуаций.

С целью уменьшения влияния флюктуаций среднего на эффективность обнаружения р'азлацки в работе предложено использовать способ обнаружения разладки по Я последовательным выборкам. В отличие от обнаружения разладки по одной выборке, определять

эффективность обнаружения величиной р> недостаточно. Необходимо также учитывать, что при увеличении Л увеличивается время запаздывания обнаружения разладки, что приводит к увеличению числа бракованных изделий. Более полно эффективность можно охарактеризовать величинами СДС и Lj . Выражение для СДС при обнаружении по К выборкам было получено с использованием результатов теории возвратных рекуррентных событий как среднее время возвращения для серии длиной К успехов подряд

g: г ' o)

где 1-oí для Ьк= Lo и и для Lk = Lm ,

при этом <* и р> - вероятности ошибок обнаружения по одной выборке, определяемые выражением (8).

Эффективность и целесообразность применения способа обнаруке-ния по К выборкам удобно характеризовать коэффициентом

=. Uík / Ь// Расчеты t¿K при различных значениях H ,

Д , С показали, что наиболее предподчтительно выбрать H -2, при атом обеспечивается самый широкий диапазон значения А , внутри которого Çx^i, и значение r¿K до 0,6. Выражения (8) и (9) определяют блоки I уровня аналитической структуры ВЗК.

При нормальном распределении ЯП, но неизвестной дисперсии, для обнаружения разладки ГО может быть использована статистика i'n-i = ¡S , где величина tn-i имеет рас-

пределение Стьюдента с n-í степенями свободы.

Граница применяемости способа обнаружения разладки ТП без уче ta дисперсии КП оценЛвались величиной = ii j ¡_,it , где Lf и Lif - СДС разлаженного ТП при известной и неизвеотной дисперсии соответственно. Получено выражение для расчета в виде

Г1(л,п~{,сх)/ F(A-Uí-al)j (10)

где c<J - табличная функция мощности критерия

Отьюдента для (1-1 числа степеней свободы к параметра нецентральное«! А ; )U-í-<* - квантиль нормального распределения для вероятности 1-ы. ,(разладка принималась односторонней).

Расчеты по формуле (10) для различных И и & показали, что при > ОД/и Лй б 4t > 0,8, т.е. проигрыш, обусловленный незнанием практически невелик. Для удобных расчетов величий ск , л , Lo i 1ц показана возможность применения с прием-

лемой точностью упрощающих аппроксимаций обычного и нецентрального распределений Стыоцента для практически интересных диапазонов исходных данных.

В четвертом разделе разработаны теоретические основы методики оптимизации СРТП по стоимостному критерию и проведены исследования оптимальных планов контроля групповых ТП при одном контролируемом параметре.

На основе ЬСК была разработана форма рабочего стоимостного критерия, для чего конкретизированы выражения для составляющих приведенных стоимостей ущерба от брака, контроля и регулирования ГО (блоки П уровня БСЮ, а также предложен вид стоимостной функции <р (блок Ш уровня ВСЮ, непосредственно используемой для расчета оптимальных значений объема выборки и граничной величины

г ~ Ср.о ~ в * ь< + с/г, ии

где Ср.о - стоимость оцнсЯ операции регулировки ТП, N - объем партий; А = 1 % ~ коэффициент увеличения вероятности брака при разладке ТП; & - среднее чиоло партий изделий, изготовленное при налаженном ТП; = Сор.п / Ср.0 , где средняя стоимость ущерба от брака в партии при налаженном ТП;

В = Ск.о / Ср.о , - где СУо - стоимость контроля одного изделия. Особенностью стоимостной функция является то, что она безразмерна и содержит безразмерные постоянные коэффициент и переменные, а потому удобна для использования. Оптимальный план контроля может быть найден из условия:

Ч)(п.апт, Ьоопп, Цопал ) = Ф(Доа/п , оцт) = Ут.Ч .(12)

Разработана общая процедура численного расчета значений Поит, %?р.оат. методом прямого перебора с использованием блоков I уровня КЖ. Она применена для расчета оптимальных характеристик д: ,

, х - 8 < пр -планов при широком диапазоне изменения технико-экономических параметров £, А . В . 3) • Производилась также оценка чувствительности к отклонени ям. характеристик плана контроля ст оптимальных значений по величине отклонения, соответствующему увеличению стоимостной фуннции на 10? относительно минимального значения.

Исследование оптимальных И -планов показало, что при 3)>1 оптимальные характеристики слабо зависят от , и расчеты могут не производиться. Диапазон допустимых отклонений от оптимальных значений для граничных значений составил (20+60)^, для объемов выборов (5Q+200W.

Для оптимальных 5 -планов характер зависимости Zsp.onm ={(£>) и Птт требует расчета оптимальных характеристик для все-

го диапазона изменения D , представляющего практический интерес Чувствительность к отклонени ям граничной величины от оптимальных значений выше, чем для ОС -планов.

Исследование двойных öc-S -планов контроля при обнаружении связанной разладки T1I по среднему значению и дисперсии НИ показало, что во многих случаях ÖC-S -план лишь немного более эффективен по сравнению с 6с -планом, так что применение cc-S -плана не всегда является обязательным. Стоимостная функция слабо чувствительна к изменениям и поэтому оптимизация плана контроля по объему выборки имеет второстепенное значение.

Расчеты оптимальных характеристик рп. -планов показали, что нередко встречаются ситуации, когда во воем выбранном диапазоне параметров А , ß , £> , Е оптимальные значения объема выборки и граяицы регулирования отсутствуют (в частности, в расчетах для значений вероятности брака <£0 = 0,01).

Практические расчеты оптимальных характеристик планов контроля подтвердили удобство использования стоимостной функции (II) и блочной процедуры расчетов в соответствии со структурой ВСК.

Практический интерес представляют исследования экономической эффективности неоптимальных и подоптимальных (оптимальных для конкретных технико-экономических параметров ТП) вариантов СРТП.

На практике широкое распространение получил неоптимальный вариант СРТП с контральными картами Шьюхарта, в котором план контроля определяется заданными <х = 0,0027 и П. я 5. Исследования показали, что стоимостный проигрыш этого варианта при использовании ОС z S -карт £ = (<р- <&)/% , где <р и % - значения стойыоогйой функции (II).для неоптимального и оптимального СРТП, морет достигать нескольких десятков процентов. Однако, при исполь-вований эс -карт значения £ уменьшаются с увеличением степени разладки б1 и при о >2 проигрыш практически неощутим.

Сравнение эффективности оптимального варианта СРТП о использованием зс -карты с подоптимальным, который получен оптимизацией плана контроля при 5" =1, показало, что проигрыш подоптимально-го варианта составляет всего (5+6)$ для диапазона изменения & , представляющего практический интерес, так что его применение может быть вполне оправдано.

При наличии флюктуашй среднего значения КП и использовании ^ -карт процедура оптимизации остается той же, что и при отсутот-вии флюктуаций. При этом расчет 1->о а производится о использованием соотношения (8). Поскольку определение параметра флюктуаций С может быть затруднительным вследствие априорной недостаточности, представляло интерес рассмотреть возможность применения подоптимального варианта СРТП, оптимизированного без у^бта флюктуаций (при С =0). Исследования показали, что отоимоотиый проигрыш подоптимального варианта по сравнению с оптимальным при С б у не превышал 3Таким образом, при 0^1 в оптимальных системах СРТП можно флюктуации среднего не учитывать. Однако, при С>1 а общем случае отказаться от учета флюктуапий нельзя.

Для моделей ТП со связанными измвненаямй среднего значения я дисперсии КП при разладке ТП представляло интерес оцаййть экономический эффект увеличения дисперсия при разладка ТП по среднему значению и применении ас -карт. При условна - Му* СО, которое хорошо согласуется с результатами отатиотйчеокого анализа, параметры разладки по среднему значению а среднему яв&дратичесйо-му отклонению КП связаны соотношением / &0 л + у С учетом этого конкретными расчетами показано, что для подоптимального варианта СРТП, использующего . ее -карту л оптимальными границами регулирования при д" = I, значения стоимостной функции (II) заметно.-Хсвыше 10%) увеличиваются при учете изменения дисперсии, так что пренебречь изменением дисперсии нельзя,

С использованием стоимостной функции (II) была также произведена оценка экономичеоких последствий отклонений распределения КП от нормального при использовании ¿5?-карт. Расчеты, проведенные для граничных точек цопусковой области, полученной в разделе 2.4, показали, что при использовании контрольных карт с границами регулиЕования, найденными для гауссовских распределений, стоимостный проигрыш по сравнению со случаем, когда распределение КП нормально, незначителен (менее 2%). Результаты этих расчетов-подт-

вержцаюг правильность предложенной методики построения допусковой области.

Пятый раздел диссертационной работы посвящен анализу СРТП с регулированием состояния ТО. СРТП производится в двух контурах: внешнем - по данным контроля изделий (традиционное СРТП) и внутреннем - по данным контроля параметров состояния ТО (СРТО).

Стратегия контроля различна для ТП групповой и индивидуально поточной обработки. Для ТП групповой обработки принятие решения о состоянии Til целесообразно проводить синхронно в обоих контурах, хотя период измерений параметров ТО может быть существенно меньше периода отбора выборок Т . При этом может быть произведена оценка состояния ТП в целом и отдельно ТО в соответствии с решающим правилом

Сигнал о разладке......_Причина_ разладки

в контуре ТП вне ТО

в контуре ТО отказ ТО

в обоих контурах отказ ТО

При индивидуально-поточной обработке целесообразно контроль ТО производить независимо от контроля ТП, так как в этом случае можно производить остановку ТП по сигналу о разладке ТО и за счет раннего обнаружения отказа ТО уменьшит .число дефектных изделий. Схема принятия решений будет иметь виц

Сигнал о разладке_Причина разладки

в контуре ТП вне ТО

в контуре ТО отказы ТО

Системы совместного статистического регулирования ТП и ТО целесообразно отроить на основе стоимостного критерия эффективности. Мокно использовать ВСК, предложенный в работе. При этом необходимо СРТО строить по принципам, используемым для СРТП: периодические измерения параметра состояния, объединение измерений g выборку объема tin , расчет выборочного среднего значения £ xt/n = £сто контроль состояния ТО по контрольной сс -карте. 13 общем случае цля какцого КП необходимо рассчитать: объем выборки tin , период контроля "Сто , границы регулирования Q™, а™ • Используя соответствующие результаты теории расчета характеристик СРТП цля расчета характеристик СРТО при одном КП, можно получить соотношения:

г,': о? - Ю™

5*го = >/б"и + - среднее квадратическое отклонение

значений КП, и 6"ц - дисперсии флюктуаций и .ошибки измерений

соответственно ^

[< - р(дто+ + '«и)-

где ДТ° = I У" I ЛЙГ / 679 .

Анализ вероятностей налаженного и разлаженного состояний в системе СРТП при двух независимых КП показал, что для реальных ситуаций,- характерных для ТП изготовления МЭУ ( В ^ 20, £ 3), разладки по первому и второму параметрам моншо считать приблизительно несовместными.

С учетом этого вывода на основе ЕЗК была получена стоимостная функция для СРТП о регулированием ТО

<р = (15)

При этом конкретный вид функции (15) зависит такве от постоянных коэффициентов - технико-экономических данных ТП и контроля по обоим параметрам.

С помощью (13)...(15) был исследован стоимостный выигрыш оио-темы СРТП с регулированием ТО по сравнению о традиционным одионон» турным СРТП Ч = (ср - %п)/ «РГП Расчеты производились для оптимальных планов контроля, дающих минимальные значения функций и <ртп . Для упрощения исследований в работе прйменялао$ двухэтапная процедура. На первом этапе рассматривался потенциальный выигрыш. Анализ стоимостной функции показал^ что он макет быть получен при предельно низких стоимостях контроля и регулирования и предельно высоком качестве обнаружения в контуре регулирования ТО ( = ^ , Ь0 » ЬI" ). Расчет потенциального выигрыша при этом значительно упрощается, так как нужно вычиолять только две опти-

_ л ТП

мальные харвктеристики - Пто и граничного значения Дгр - и упрощается выражение (15). На втором этапе рассматривается реальный выигрыш, соответствующий реальным стоимостям контроля и регулирова-

ния ТО, применяемому в ТП изготовления ЫЭУ.

Конкретными расчетами показано, что в практически интересных случаях реальный выигрыш может быть значительным (цо 20$), при этом нетрудно получить его значения, близкие к потенциальным. Выигрыш прогрессивно увеличивается с ростом относительной доли разладок ТП по вине ТО, однако становится положительным только при определенном минимальном ее значении.

В шестом разделе диссертационной работы рассматриваются вопросы практической реализации СРТП: последовательность и содержание этапов построения эффективных систем СРТП, статистическое регу лирование важнейших типовых ТП изготовления МЭУ, автоматизация СРТП на базе ПЭВМ.

В работе впервые сформулированы основные этапы и последовательность построения систем СРТП, отвечающих определенным требованиям к эффективности; оценка целесообразности СРТП для конкретной операции или TII; выбор контролируемых параметров изделий; статистический анализ ТП; выбор метода СРТП (контролируемой статистики, вица контрольных карт, способа коррекции ТП); расчет характеристик плана контроля (границ регулирования, оперативной характеристики, периода контроля); экономическая оценка эффективности выбранного варианта СРТП; оптимизация плана контроля или сравнение плана о оптимальным; коррекция СРТП по данным оценки эффективности; экспериментальная оценка эффективности СРТП. Эта процедура использовалась при построении конкретных систем СРТП.

С целью проверки основных теоретических положений диссертационной работы, а также оценки реальной возможности построения эффективных сиотем СРТП изготовления ЫЭУ были разработаны и апробирована при изготовлении конкретных серийных ЫЭУ (микросборок методики СРТП: формирования толстопленочных резисторов, напыления резистивных пленок,, оборки.

СРТП формирования толстопленочных резисторов производится на операции высокотемпературной обработки плат микросборок. Контролируемым параметром является сопротивление одного резистора после обработки, коррекция ТП. производится изменением скорости движения леяга транспортера печи. Регулирование носит компенсационный харак тер, тая как устраняются последствия разладок ТП, которые могут произойти также и на предыдущих операциях, и производится с помощью X -карты. Уровень налаженного ТП nio соответствует значению

середины поля допуска, равному 0,8 RHdm. Границы регулирования и объем выборки ( П =5) рассчитаны с учетом флюктуаций среднего значения КП и соответствуют оптимальным значениям. В работе приведены результаты опытного СРТП для резисторов с номинальными значениями сопротивлений . Rhom = 1,8 кОм (последовательность 5 партий), 10 кОм (2 последовательности 5 и 6 партий), 47 кОм (2 последовательности (6 и 12 партий). Для оценки эффективности экспериментально определялся процент выхода годных резисторов Рг при различных допусках 6Я = (Тм - ju0)/JU0 ('/»),

Анализ показал, что при выходе годных Рг>70% можно за счет СРТП обеспечить уменьшение допусков до 3-х раз, а значения допуст ков до Ю». При этом затраты на контроль и регулирование ТП практически не увеличиваются.

В системе СРТП напыления резистивных пленок контролируемым параметром является удельное поверхностное сопротивление пленки, коррекция ТП осуществляется изменением сопротивления свидетеля. Контроль ТП производится с помощью СС -карты. Уровень налаженного ТП jito задается исходя из обеспечения необходимых номинальных значений готовых резисторов. Границы регулирования и объем выборки соответствуют оптимальным значениям. Опытное СРТП проводилось для резистивных пленок с jua = 270 Ом/а и 1100 Ом/о (соответственно 8 и 4 последовательности). Эффективность оценивалась процентом выхода годных плат при различных допуаках. Применение СРТП позволило обеспечить уменьшение допусков до 2-х раз, а значения допусков до 3-5^ относительно уровня наладки,

С целью анализа возможности СРТП изготовления тонкопленочйых резисторов по контрольным картам для готовых изделий был проведен анализ ТП с помощью х и S -карт для резисторов с различными номинальными значениями. Было поккзано, что при п = 5 состояние ТП можно .контролировать по X -карте и одному резистору в слое, при этом возможно перспективное регулирование ТП настройкой операции напыления на необходимые уровни налаженного ТП.

СРТП сборки МЭУ реализован на операции группового монтажа компонентов на толстопленочную плату с помощью припойной пасты. СРТП производилось по данным контроля-плат, изготовленных за день ( /г = 250...350 шт). Использовались контрольные карты числа дефектных плат с расслоением по четырем видам дефектов: Д1- смеще-

ние и подъем краев компонентов; Д2 - неоплавление припоя; ДЗ -непропай контактных площадок; Д4 - непропай выводов транзисторов. Границы регулирования соответствовали оптимальным значениям. Производилось опытное СРТП для семи дней. Результаты СРТЛ показали, что СРТП по дефектам Д| иД4 привело к снижению процента дефектных изделий на 1ЕЙ и 20:? соответственно. Анализ причин дефектов показал, что для получения эффективного регулированля по дефектам Д2 и ДЗ недостаточно применения СРТП только на участке монтажа, требуется также применить СРТП на предшествующих операциях ТП.

Решение вопросов автоматизации СРТП целесообразно в единой цеховой автоматизированной система СРТП (АСРТП), главная задача которой - автоматизированное ведение и визуализация контрольных карт. Разработана схема АСРТП со следующими функциями: предварительный статистический анализ ТП, накопление статистических данных в ходе выпуска изделий, калибровка контрольных карт, получение измерений (наблюдений) в выборке, передача данных по линиям связи на ПЭВМ в технологическое бюро цеха, обработка данных и получение контролируемой выборочной статистики, отображение значений выборочной статистики на контрольных картах, визуализация контрольных карт на рабочем месте (участке) и в технологическом Йюро цеха, выдача сигналов о разладке и необходимости коррекции 1П.

Схема АСРТП иокет быть просто реализована на основе ПК с применением современных стандартных средств ВТ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблема построения систем СРТП изготовления МЭУ имеет важное практическое значение, так как СРТП является одним из главных технологических методов управления качеством. Кроме того, применение СРТП совместно с другими статистическими методами отвечает современным требованиям к системам качества на производстве и является необходимым условием их аттестации в системе сертификации качества.

В диссертационной работе разработаны основы теории расчета и построения эффективных (в том числе, оптимальных) систем СРТП, позволяющие учесть особенности производства МЭУ, вероятностно-

временные модели Til производства МУУ и для любого варианта CFTil получить его стоимостный показатель.

тоят в следующем.

1. Разработаны основы теории расчета и построения систем CFTil изготовления UáY, содержащие:

-. базовый экономический критерий эффективности СРТЛ, определяемый, как велисина суммарной стоимости контроля, регулирования и ущерба от брака, являющийся основой для экономической оценки и оптимизации CFTjI;

- основы методики статистического анализа технологических процессов изготовления МЭУ, как этапа построения систем СРТЛ;

- полученные по результатам выполненного статистического анализа базовых ТЛ взроятностнз-временные модели случайных изменений контролируемых параметров изделий, учитывающие: отклонения распределений от гауссовых, флюктуации среднего значения а партиях, зависимость дисперсии и среднего распределения с неизвестной дисперсией, внезапные разладки ТЛ;

- новые методы расчета планов контроля ТЛ, разработанные для полученных вероятностно-временных моделей.

2. Разработана методика синтеза оптимальных по стоимостному критерию систем СРТЛ групповой обработки изделий, включающая:

- аналитическую форму стоимостного критерия, позволяющую использовать различные вероятностно-временные модели Til и виды СРТЛ;

- основы методики синтеза оптимальных СРТЛ, процедуры расчета оптимальных характеристик СРТЛ для различных вероятностно-временных моделей Til и видов СРТЛ;

- результаты расчета характеристик оптимальных СРТЛ для широкого задаваемого диапазона исходных технико-экономических данных, позволяющие дать оценку чувствительности к отклонениям характеристик от оптимальных значений, а также рекомендации по выбору наиболее выгодных вариантов СРТЛ.

3. Лроизведен сравнительный анализ эффективности оптимальных и более просто реализуемых неоптимальных вариантов СРТЛ, позволяющий сформулировать условия применения последних.

4. Разработаны принципы построения впервые предложенных систем совместного статистичнского регулирования технологического процесса и оборудования, а также теоретические основы их расчета, включающие:

Основные теоретические и практические результаты

- методику расчета характеристик статистического регулирования технологического оборудования, использующую основные положения СРТП;

- аналитические формы стоимостного критерия эффективности совместного регулирования для Til групповой обработки;

- процедуры и результаты расчетов оптимальных характеристик совместного регулирования, подтверждающие возможность уменьшения стоимости суммарных затрат, связанных с СРТП, до 20Z по сравнению с обычным одноконтурным СРТП.

5. Разработаны организационная структура, функциональная схема централизованной цеховой автоматизированной системы СРТП, а также алгоритм контроля Til с помощью ПЭВМ.

6. Разработаны методики CPTII напыления тонких резистивных пленок, формирования толстопленочных резисторов сборки ЫЭУ. Результаты их практического использования в ТО серийного изготовления МЭУ подтвердили эффективность и целесообразность применения СРТП. При этом на практике (см.анты внедрения) доказана возыокность:

- обеспечения допуоков на сопротивления толстопленочных резисторов ¿(I0+I5K и на удельное сопротивление тонких резистивных пленок до (3+5);? при выходе годных резисторов не менее 70,?;

- уменьшение объема работ по подгонке резисторов с допуском ±10$ на (40+60)/2 и себестоимости изделий не менее, чем на 10.?;

- повышение долговременной стабильности сопротивления толстопленочных резисторов до значений, гарантируемых ТУ на пасты;

- уменьшение числа бракованных плат при сборке МЭУ по отдельным видам дефектов на (10+20);?.

ПУБЛИКАЦИИ

1. Илларионов О.И., Смирнова Л.И. ъыбор аппроксимирующего полинома при прогнозировании значений контролируемых параметров по методу 1Ш. Изв.вузов. Приборостроение !i 10 1934 г.

2. Илларионов О.И., Берман H.ià., Дмитриевский Е.С. Оценка достоверности прогнозирующего контроля параметров приборов. Изв. вузов. Приборостроение 1985 г. № 6.

3. Илларионов О.Л., Берман Н,В. Надежностно-стоимостный критерий эффективности мероприятий по предупреждению постепенных отказов РЭА. Изд-зо вузов. Радиоэлектроника. 1985 г. Ji 3.

4. Илларионов О.И., Филатов Б.Г. Эффективность предупредительного статистического регулирования состояния технологического оборудования при обеспечении качества микроэлектронных изделий в условиях ГПС.//Электронная техника. Сер.Управление качеством, стандартизация, метрология, испытания. 1986 г. Вып.5.

5. Илларионов О.И., Смирнова Л.И. Выбор периода измерений при прогнозирующем контроле РЭА. Изв.вузов. Радиоэлектроника 1986г. if 5. .

6. Илларионов О.И. Приближенная оценка момента достижения заданного уровня периодически измеряемым параметром РЭА. Известия вузов. Радиоэлектроника. 1986 г. Вып.7.

7. Илларионов О.И., Смирнова Л.И.Оценка остаточного ресурса аппаратуры технических систем при предупреждении отказов в процессе технического обслуживания//Надежность и контроль качэот-ва.1986 г. № 2.

8. Илларионов О.И., Смирнова Л,И. Статистическое регулирование технологических процессов при постепенной раэяац!<е.//Надей-ность и контроль качества. 1987 г. ВыпЛ2.

9. Илларионов О.И., Дмитриевский Е.С., Смирнова-Л.И. Выбор прогнозирующих параметров РЭА на основе метода наименьших квадратов. Изц-во вузов. Радиоэлектроника. 1989 г. Вып.З.

.0. Дмитриевский Е.С., Илларионов О.И., Терещенко Б.И. Ошибки прогноза тренда временного изменения определяющих параметров электронных приборов по методу наименьших квадратов. Изд-во вузов. Приборостроение. 1988 г. Вып.4.

I. Ллларионов О.И., Игнатьев В.В. Предупредительное статистическое регулирование технологических процессов в производстве изделий электронной техники. Электронная техника. Сер.Управление качеством, стандартизация, метрология, испытания. 1?Б8г. Вь:п.6.

12. Илларионов 0.И., Смирнова Л.И. Расчет характеристик контроля с прогнозированием параметров F3A на основе метода наименьших

■ квадратов, Изц-во вузов. Радиоэлектроника. 1989. Бып.З.

13. Илларионов О.И. Совместное регулирование технологических процессов и состояния технологического оборудования в производстве изделий микроэлектроники. Деп.рукопись. Реф. в сб.Электронная техника. Сер.7. 1989г. хшп.З.

14. Илларионов О.И., Смирнова Л.И. Расчет средних длин серии выборок при анализе налаженного и разлаженного технологических процессов для случая постепенной разладки.//Надеаность и контроль качества. 1989 г. К I.

15. Илларионов 0.'<■]., дисков U.C., ыамуг Н.Ю. Построение систем статистического регулирования ТО сборки и монтажа узлов РЭА. вопросы радиоэлектроники, сер.ТПО, вып.З. 19о9 г.

16. Статистический анализ технологического процесса формирования толстопленочных резисторов. Берг/ан Н.В., Илларионов О .И., Льюков b.c., К.Ю,¡Ламут, Г.х^.Попанцопуло. вопросы радиоэлектроники. Сер .Технология производства и оборудование. 1989. íiun.3.

17. Илларионов О.И., Лысков К.С., М&чут Н.Ю. Статистическое регулирование состояния технологического оборудования микроэлектронно го производства. Вопросы радиоэлектроники. Cep.OüP, 1990. jjun.I

18. Статистичеокий анализ технологического процесса формирования толстопленочных резисторов по тестовым платам. Н.й.Ь'ерган, О.И. Илларионов, Н.С.Лысков, П.КЫамут, ¿¡.А. Семин, вопросы радиоэлектроники. Сер.ОЬТ. 1990. йып.16.

19. Илларионов О.И. Статистическое регулирование технологических процессов о использованием, х -карт при случайных изменениях ере него значения контролируемого параметра.//Надежность и контроле качества. 1991, № 4.

20. Илларионов О.И. Способ обнаружения разладки технологического процесса с помощью х -карты по нескольким выборкам.//Надежность и контроль качества. 1992, J.' 12.

21. Илларионов О.И. Статистическое регулирование технологических процессов с регулированием состояния технологического оборудования.//Надежность и" контроль качества. 1993. Вып.10.

22. Илларионов О.И. Расчет рабочих характеристик двойных x,S-контрольных карг при фиксированной вероятности годных изделий. Надежность и контроль качества. 1994. № 4.