В процессе создания различных видов РЭА одной из основных задач
является обеспечение точности основных параметров создаваемой аппара-
туры. На стадии проектирования эта точность обеспечивается путем при-
нятия соответствующих правильных схемных и структурных решений, пра-
вильного выбора номенклатуры применяемых электрорадиоэлементов, кото-
рые должны обеспечить значения основных параметров в пределах, обус-
ловленных техническим заданием допусков. Однако, на этапе изготовления
имеют место отклонения параметров от нормы - производственные погреш-
ности, которые зачастую невозможно определить на стадии проектирова-
ния.
Точность производства - мера соответствия объекта установленному
образцу. Ее назначением является поддержание на заранее известном
уровне или в заданном диапазоне значений каких-либо параметров, в ка-
честве последних могут быть геометрические, электрические, механичес-
кие, химические, тепловые или любые физические параметры, характеризу-
ющие тот или иной объект, например, размеры, формы, токи, напряжения,
мощности и др. Точность задается допуском, т.е. предельно допустимым
отклонением от номинального значения параметра.
Точность бывает функциональная и технологическая. Под функцио-
нальной точностью понимают требования к точности, предъявляемые к вы-
ходным параметрам аппаратуры и обеспечивающие ее нормальное функциони-
рование в соответствии с техническими условиями.
Технологическая точность - это реально достижимая (не планируе-
мая) точность при производстве изделий по выбранной технологии. Она
определяется как качеством материалов и точностью процессов изготовле-
ния сборочных единиц, составляющих изделие, так и точностью используе-
мых комплектующих изделий и самого процесса сборки. Под анализом точ-
ности понимают процесс изучения причин возникновения погрешностей, их
методов исследования и количественных оценок, способов предупреждения
и устранения.
Контроль точности параметров проводится с помощью контрольно-из-
мерительной аппаратуры, составляющей вместе с микро-ЭВМ или микропро-
цессорами информационно-измерительные системы.
Производство РЭА является сложным, прецизионным, многокомпонент-
ным процессом, состоящим из огромного количества различных технологи-
ческих операций. Количество и качество продукции, получаемой после
каждой технологической операции, находятся в прямой зависимости от
степени охвата контролем и управлением физико-химических процессов,
участвующих в производстве компонентов РЭА. При этом одним из важней-
ших условий достижений успеха в производстве является чистота применя-
емых материалов и технологических сред. Совокупность перечисленных
факторов определяет как принципиальную возможность получения РЭА, так
и основные достижимые электрофизические параметры.
Трудоемкость контрольно-измерительных операций достигает 40-50 %
от общей трудоемкости изготовления компонентов РЭА, в частности, ин-
тегральных микросхем, и становится очевидным, что уровень качества и
объем производства во многом определяется уровнем развития средств из-
мерения и контроля. Применительно к производству компонент РЭА конт-
роль - это проверка соответствия параметров технологических процессов,
которые определяют качество готовой продукции, а также структур, крис-
таллов, техническим требованиям. В зависимости от стадий жизни компо-
- 86 -
нентов (производство, хранение, эксплуатация) различают производствен-
ный контроль (контроль производственного процесса и его результатов на
стадии изготовления) и эксплуатационный контроль (контроль на стадии
эксплуатации).
Производственный контроль включает в себя:
- контроль технологических процессов (технологических сред, режи-
мов, параметров процессов, в том числе входной контроль исходных мате-
риалов, используемых в производственном процессе);
- операционный контроль продукции или процесса во время выполне-
ния или после завершения определенной операции;
- приемочный контроль готовой продукции (так называемый финишный
контроль).
Учитывая, что производство компонентов является в большинстве
своем массовым, очевидно, что операции контроля их параметров должны
осуществляться с высоким быстродействием, что возможно только в случае
использования автоматических средств контроля.
Анализ технологического процесса позволяет представить реальный
объем и степень необходимости измерительной информации, необходимой
для его реализации.
Из многочисленных контрольно-измерительных операций значительная
их часть выполняется оператором визуально, с помощью микроскопа, что
приводит к субъективности полученной оценки результата контроля при
весьма низкой производительности труда. Решение проблемы автоматизации
визуального контроля является одной из актуальнейших задач во всем ми-
ре. Данный вид контрольно-измерительных операций является наиболее уз-
ким местом и не позволяет решить вопрос создания автоматизированного
производства компонентов РЭА, в частности интегральных схем.
Задача финишного контроля - проведение испытаний изготовленных
компонентов на их соответствие требованиям как по электрическим, так и
по эксплуатационным параметрам. Все виды испытаний можно разделить на
механические, климатические, электрические , испытания на герметич-
ность, на безотказность и долговечность (электротермотренировка). Из
всех операций финишного контроля наиболее сложной является задача
контроля электрических параметров интегральных схем. Проблема контроля
цифровых интегральных схем заключается в необходимости проведения ог-
ромного количества контрольных тестов, которое неимоверно возрастает с
повышением степени интеграции БИС. В настоящее время практически не-
возможно проверить БИС оперативных запоминающихся устройств и микроп-
роцессоров во всех возможных режимах работы. В связи с этим ведутся
активные поиски методов эффективного контроля цифровых БИС, в частнос-
ти, методов стохастического контроля, обеспечивающих достаточно высо-
кую достоверность контроля за приемлемый отрезок времени.
Другой проблемой контроля является контроль их динамических пара-
метров, так как в этом случае возникает необходимость измерения малых
временных отрезков при большой тактовой частоте. Контроль таких вели-
чин создает большие схемотехнические и конструктивные трудности.
Трудность контроля аналоговых ИС заключается в необходимости сов-
мещения высокочастотных измерений аналоговых величин с одновременно
высоким быстродействием (при контроле динамических параметров).
К технологическим средам относятся технологические газы (азот,
аргон, кислород, сжатый воздух), деионизированная вода. Контролируемы-
ми являются следующие примеси: кислород в восстановительной и нейт-
ральной средах, водород в окислительной и нейтральных средах, пары во-
ды во всех средах, частицы масла во всех средах, удельное сопротивле-
ние деионизированной воды.
Под микроклиматом как технологической средой, участвующей в изго-
товлении микросхем, подразумевается атмосферный воздух, в котором на-
ходятся пластины как в процессе проведения технологических операций
- 87 -
(например, операции контроля), так и между ними. Определяющими пара-
метрами микроклимата являются запыленность, температура, относительная
влажность воздушной среды, а также скорость ламинарных воздушных пото-
ков.
Структурные схемы информационно-измерительных систем (ИИС). Ин-
формационно-измерительные системы (ИИС) предназначены для автоматичес-
кого получения количественной информации непосредственно от изучаемого
объекта путем процедур измерения и контроля, обработки этой информации
и выдачи ее в виде совокупности чисел, графиков и т.д. В ИИС объединя-
ются технические средства, начиная от датчиков и кончая устройствами
выдачи информации, а также программное обеспечение, необходимое для
управления работой собственно системы и позволяющее решать в ИИС изме-
рительные и вычислительные задачи.
В настоящее время ИИС - это в основном информационно-вычислитель-
ные комплексы, в которых осуществляется полный замкнутый цикл обраще-
ния информации - от получения измерительной информации об объекте до
ее обработки, принятия соответствующих решений и выдачи команд управ-
ления на объект без участия оператора. В состав таких систем входят
универсальные или специализированные ЭВМ. Их применение позволяет об-
рабатывать огромные массивы измерительной информации. Алгоритм работы
таких систем программно-управляемый, легко перестраивается при измене-
ниях режимов работы или условий эксплуатации объекта.
Качественно новые возможности при создании и эксплуатации ИИС бы-
ли получены при применении стандартных цифровых интерфейсов и промыш-
ленных функциональных блоков, совместимых между собой по информацион-
ным, метрологическим, энергетическим и конструктивным характеристикам.
Структура, характеристики и конструктивные особенности ИИС опре-
деляются областью ее применения. Так, например, ИИС для контроля и уп-
равления параметрами технологических сред и микроклимата характеризу-
ется большим количеством объектов контроля, расположенных на значи-
тельном расстоянии друг от друга. Это обстоятельство делает необходи-
мым реализацию ИИС по децентрализованному принципу, когда конструктив-
но ИИС рассредоточена, т.е. отдельные ее части (устройства согласова-