Электрорадиоэлементы устройства функциональной микроэлектроники и технология радиоэлектронных (стр. 49 из 102)

Четвертое поколение (80-е гг.) характеризовалось использованием микроблоков, которые содержали микросборки частного применения, бескорпусные ИМС, большие и сверхбольшие интегральные микросхемы (БИС и СБИС), акусто- и оптоэлектронные приборы, а также безвыводные поверхностномонтируемые ЭРЭ и ИМС.

Основной конструктивной единицей оставался ТЭС, но для его изготовления использовались методы поверхностного монтажа, внутриблочный монтаж полосковыми линиями (ПЛ) и ГПК. Плотность монтажа увеличилась, объем монтажа уменьшился в 20 раз, потребляемая мощность — в 50 раз, производительность труда увеличилась в 40—50 раз по сравнению со вторым поколением.

Пятое поколение (90-е гг.) характеризуется использованием многокристальных модулей (МКМ), сверхпроводниковых схем и элементов, вхождением в молекулярную электронику. Это требовало создания новых материалов, сверхчистых и безлюдных технологий. Повышение степени интеграции изменило состав и структуру конструктивных уровней компоновки ЭА: увеличилась сложность элементной базы, уменьшилось число уровней, снизилась сложность конструкции, устройств, т. е. микроэлектронные изделия заняли уровни более высокой функциональной сложности.

Анализ развития ЭА позволяет не только установить особенности современной аппаратуры, но и наметить перспективные пути развития технологии ее производства. К конструктивно-технологическим особенностям ЭА относятся:

постепенное усложнение и переход от аппаратов к сложным комплексам и системам; прогрессирующая микроминиатюризация изделий;

модульная компоновка из функционально законченных схем и блоков; изготовление отдельных модулей и последующая их сборка в более

сложные единицы;

автоматизация проектирования, изготовления и управления производством.

Таким образом, микроминиатюризация и повышение степени интеграции определяют комплексный подход к разработке ЭА, включающий во взаимосвязи решение системо-, схемотехнических и конструкторско-технологических вопросов.

Рис.1.1. Структурные схемы поколений ЭА

1.2. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ТЕХНОЛОГИИ И ИЕРАРХИЧЕСКИЕ

УРОВНИ ПРОИЗВОДСТВА

Производственный процесс изготовления ЭА состоит из большого количества технологических операций, реализуемых на различном оборудовании. Отдельные станки объединяются в линии изготовления деталей, ЭРЭ, сборки. Работа станков, линий и процесс в целом характеризуется частичной или полной синхронизацией и взаимозависимостью выполнения режимов. Поэтому производственный процесс можно отнести к сложным системам, а для его анализа необходимо использовать системный подход. Процессы, используемые в производстве ЭА, классифицируют на 5 групп.

1. Производство элементной базы, в том числе ЭРЭ, функциональных элементов (ФЭ), микросборок (МСБ) и ИМС, для которого характерны: высокий уровень технологичности и автоматизации, массовый тип производства, тщательность разработки конструкции, высокая надежность и низкая стоимость. Дальнейшее развитие элементной базы будет идти по пути разработки новых материалов, ужесточения требований к их параметрам, уменьшения дефектов подложек, повышения точности и автоматизации контроля параметров, использования ЭВМ на стадии проектирования и управления всеми процессами.

2. Изготовление элементов несущих конструкций методами, которые заимствованы из других отраслей и приспособлены для производства ЭА (штамповка, литье, прессование, точение, фрезерование, электрофизические методы обработки и др.). Совершенствование осуществляется по пути унификации как конструкторских, так и технологических решений, широкого использования безотходных и программно-управляемых технологий и гибких модулей программно-управляемого оборудования.

3. Изготовление функциональных элементов — ЗУ, линий задержки и фильтров на поверхностно-акустических волнах (ПАВ), которое характеризуется широким применением интегральной технологии, высокой идентичностью параметров, высокими требованиями к оборудованию и его производительности. Перспективными направлениями развития ФЭ и их технологии являются: использование новых материалов и явлений, повышение точности изготовления, снижение массогабаритных показателей.

4. Сборка, монтаж и герметизация ЭА, трудоемкость которых составляет до 50—80 % общих затрат производства. Эти процессы имеют низкий уровень автоматизации и механизации, широкую номенклатуру технологического оснащения, большую долю ручного труда. Для снижения длительности производственного цикла осуществляется параллельная сборка модулей различных уровней, комплексная автоматизация. Основными направлениями их совершенствования являются: повышение плотности компоновки навесных элементов на ПП, плотности печатного монтажа за счет применения МПП на керамических и полиимидных основаниях; широкое использование бескорпусных ЭРЭ, перспективной технологии поверхностного монтажа, применение автоматизированного оборудования; разработка новых методов сборки и монтажа модулей второго и последующих уровней; оптимизация количества операций промежуточного контроля по экономическим критериям; разработка мер по технологическому обеспечению надежности электрических соединений.

5. Контроль, регулировка и испытания ЭА, характеризуемые применением высококвалифицированной рабочей силы, специальной измерительной аппаратуры. От качества выполнения этих процессов во многом зависит надежность выпускаемой аппаратуры. Перспективным является широкое использование контролирующей и диагностирующей аппаратуры с применением микропроцессорных комплектов, повышение гибкости их работы и снижение трудозатрат.

Качество и надежность ЭА, а также экономическая эффективность ее производства обеспечиваются с учетом особенностей всех групп процессов. С позиций системного подхода производство ЭА — это сложная динамическая система, в которой в единый комплекс объединены оборудование, средства контроля и управления, вспомогательные и транспортные устройства, обрабатывающий инструмент или среды, находящиеся в постоянном движении и изменении, объекты производства (заготовки, полуфабрикаты, сборочные единицы, готовые изделия) и, наконец, люди, осуществляющие процесс и управляющие им. Указанную сложную динамическую систему называют технологической системой (ТС).

Как любую сложную систему, ТС характеризуют следующие признаки:

возможность разбиения на множество подсистем, объединенных

общей целью функционирования; взаимодействие системы и внешней среды; функционирование в условиях воздействия случайных факторов; сложные информационные связи между элементами и подсистемами; наличие иерархической структуры.

Иерархическая структура ТС означает возможность разбиения системы на подсистемы нижних уровней. С другой стороны, ТС как сложная система входит составной частью в систему отрасли. В настоящее время технологические проблемы решаются на четырех уровнях (рис. 1.2):

1) в масштабах республики (Государственный комитет по науке и технологиям — ГКНТ);

2) в масштабах отрасли (Министерство промышленности); 3) в масштабах предприятия (ПО или НПО);

4) в подсистемах предприятия (цех, участок).

На первом уровне основными задачами являются:

разработка и реализация государственной политики в сфере науки и

технологий;

координация деятельности министерств и других органов управления в

сфере научно-технической деятельности; проведение единой государственной политики в сфере международного

научно-технического сотрудничества;

организационно-методическое регулирование развития науки и

техники;

повышение эффективности использования научно-технического

потенциала республики;

контроль за исполнением законодательства в области науки и

технологий, а также за использованием

бюджетных средств, выделяемых на развитие науки.

Республиканским аналитико-информационным центром, обеспечивающим организацию научно-технической деятельности и создание информационного фонда новых технологий, является БелИСА.

На втором уровне решаются следующие задачи:

разработка перспективных направлений научно-технического

прогресса;

определение номенклатуры и программ выпуска изделий в форме

госзаказа; определение поставщиков комплектующих деталей и материалов; разработка типовых технологических процессов в виде отраслевых