Содержание к диссертации
Введение
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
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 ди
электрических 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
2.1.4 Описание процесса получения диэлектрических покрытий как объ
екта 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 композици онных диэлектрических покрытий, используемых при изготовлении элементов РЭУ 89
3.1 Исследование параметров точности диэлектрических покрытий полу
ченных 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 МС ИСО серии 9000 134
4.3 Комплексная оценка уровня результативности процесса получения диэлектрических покрытий
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
- Особенности получения диэлектрических покрытий методом электро-форетического осаждения
- Описание процесса получения диэлектрических покрытий как элемента системы процессов
- Экспериментальное исследование параметров точности диэлектрических покрытий по трафаретной технологии
- Формирование и применение методического подхода к комплексной оценке результативности процесса получения диэлектрических покрытий
Введение к работе
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, А.В. 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 изготов
лении элементов РЭУ.
Исследовать возможность улучшения характеристик точности геометрических параметров диэлектрических покрытий, а также их структурных характеристик на стадии формирования.
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 процес
сов 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 покры
тий при осаждении с учетом влияния формы и геометрических размеров элек
тродов;
- предложен новый методический подход и система единичных показателей по
зволяющих определить уровень результативности для процессов получения ди
электрических 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.
Особенности получения диэлектрических покрытий методом электро-форетического осаждения
Основными элементами трафаретной печати являются пасты, трафарет и устройство трафаретной печати [93]. Завершающей операцией получения покрытий является высокотемпературное вжигание.
Пасты для трафаретной печати - это высоконаполненные порошковые композиции в органическом связующем. Порощковая часть пасты всегда полидисперсная и характеризуется минимальным и максимальным размерами частиц. От размеров и формы частиц, а также степени их полидисперсности зависит объемная концентрация порошковой составляющей в пасте. От степени дисперсности порошка зависит реология пасты. Она определяет толщину и разрешающую способность оттиска. Особенностью трафаретных паст является псевдопластичность, то есть снижение и увеличение вязкости при приложении и снятии механических нагрузок. Пасты должны обладать определенной величиной растекаемости, чтобы после получения оттиска поверхность отпечатка выравнивалась и не несла на себе следы от сетчатого трафарета. При расчете рецептуры и в процессе приготовления пасты основными факторами, влияющими на качество диэлектрических покрытий, являются гранулометрические характеристики, форма частиц и концентрация твердой фазы пасты (порошков), концентрация полимера (с высокой температурой кипения) в жидкой фазе, а также вязкость и дисперсность пасты.
Трафарет является важной составляющей трафаретной печати и служит дозирующим устройством, через которое паста поступает на запечатываемую поверхность. Основа трафарета - рама с натянутой сеткой, на которой сфор 21 мирован рисунок. Параметры сетки (диаметр нити, размер ячейки, материал, тип переплетения) выбираются из требований технологии. Натяжение сетки на раму контролируется при изготовлении трафарета. Сетка натягивается на металлическую раму и фиксируется специальным клеем. Рисунок на трафарете формируется методами фотолитографии. При изготовлении трафарета контролируемыми показателями качества покрытия являются геометрические параметры риеунка и оптичеекая плотность фотошаблона, степень натяжения сетки на раме, толщина наносимого на сетку фотослоя, освещенность и время экспонирования, геометрические параметры рисунка на трафарете.
Печать диэлектрических покрытий заключается в дозировании пасты через сетку трафарета на подложку при помощи специального ракельного устройства. Движущийся по трафарету ракель перемещает перед собой пасту, которая под его давлением заполняет отверстия в сетке трафарета. Для продавливания пасты через плотную сетчатую структуру требуется соответствующее усилие. Оно складывается из гидродинамического и гидростатического давлений. Гидродинамическое давление возникает в объеме пасты, расположенной в клине между кромкой ракеля и сеткой трафарета, при движении ракеля. Гидростатическое давление обусловлено весом пасты. К силам препятствующим проникновению пасты сквозь печатную форму относятся силы гидростатического сопротивления (Free) и сила поверхностного натяжения пасты (Fmrn)- Первая - пропорциональна вязкости пасты, скорости печати и плотности структуры сетки и печатного элемента; вторая - обусловлена смачиваемостью нитей сетки пастой и ведет себя по разному на этапе первичного заполнения и в процессе печати сквозь смоченную паетой сетку.
Гидродинамическое давление зависит от скорости перемещения ракеля, угла наклона его к плоскости печати, плотности прижима ракеля к подложке, величины зазора между трафаретом и подложкой. На рисунке 1.1 приведена схема устройства трафаретной печати. Следует отметить требования к печатному оборудованию - высокое качество печати, точность форми Рисунок 1.1 Схема получения печатного оттиска по трафаретной технологии [93]; 1 - ракель; 2 - печатная форма; 3 - подложка (запечатываемая поверхность; 4 - паста; 5 - поперечные нити сетки;
hi - высота подъема ракеля под действием гидравлического давления; h2 - толщина сетки; h3 - копировальный слой под сеткой; к4 - зазор; кз - усредненное углубление микронеровностей поверхностей; а - изображение на оттиске; б - печатный элемент; в - пробельный элемент. рования отпечатков, производительность и эффективность производства. Последовательность процесса получения диэлектрических покрытий методом трафаретной печати описана с использованием диаграммы потоков и представлена на рисунке 1.2.
Анализ литературных источников [32, 53, 55, 60, 91, 106, 112] показал, что, несмотря на широкое практическое использование технологии трафаретной печати в различных областях (полиграфия, производство микроэлектроники и интегральных схем), единой теории объединяющей весь технологический процесс до сих пор не существует. Качество покрытий полученных методом трафаретной печати является сложной функцией множества переменных величин (таблица 1.4). Точность и воспроизводмость параметров диэлектрических обеспечивается путем подбора и регулирования условий формирования печатных элементов.
Параметры трафарета определяются техническими характеристиками сетки, фотополимерной композиции и технологией его изготовления. В работах [106, 112] отражена технология изготовления трафаретов и проанализированы их параметры, влияющие на показатели качества отпечатков.
Для получения качественных покрытий по трафаретной технологии необходимо, чтобы используемые пасты обладали определенными реологическими свойствами: вязкостью, деформацией, пластичностью, степенью дисперсности. Анализ влияния реологических свойств печатных паст на параметры качества оттисков приводится в работах [70,106,112].
Описание процесса получения диэлектрических покрытий как элемента системы процессов
Композиционный диэлектрик состоит из матрицы и наполнителя. Основой является матрица, которая связывает композицию в процессе горячего прессования и придет ей форму. В матрице равномерно распределен наполнитель. Композиционный материал обладает своими собственными, только ему присущими свойствами. Замена одного материала другим, изменение количественного соотношением между компонентами и увеличения адгезии между матрицей и наполнителем позволяют регулировать свойства тонкой диэлектрической пленки.
Структурная составляющая композиционного диэлектрика характеризуется топологией системы, фазовым составом композиции и физико-химическими характеристиками.
Топология композиционной системы определяется гранулометрическим составом матрицы и наполнителя и пористоетью покрытия. На етадии формирования порошкового покрытия получается пористая дисперсная структура глобулярного типа - первичная структура. Под дисперсными структурами глобулярного типа понимают такие структуры, в которых непрерывный каркас - носитель прочности, образуется в результате сцепления отдельных частиц дисперсной фазы при превращении свободнодисперсной системы в связанную [128]. В результате обжига формируется окончательное монолитное покрытие, характеризующееся вторичной пористостью.
Фазовый состав композиционного покрытия определяется исходя из того, что монолитность его конечной структуры обеспечивается материалом матрицы (обычно легкоплавкое стекло), которое после проведения термических операций расплавляется и заполняет свободное пространство между оставшимися в исходном состоянии частицами наполнителя. С точки зрения физики диэлектриков, материалы матрицы и наполнителя обладают разными диэлектрическими характеристиками. Свойства композиционных структур сложным образом зависят от объемного содержания входящих в них компонентов.
Физико-химические характеристики композиционного покрытия определяются диэлектрическими свойствами пленочной структуры, взаимодействием на разделе двух фаз (адгезия и когезия), параметрами фазовых переходов (температура плавления, кристаллизации и стеклования компонентов).
1. Анализ современного научно-технического состояния способов получения диэлектрических покрытий показал перспективность успешного использования электрофоретической и трафаретной технологий при изготовлении элементов РЭУ. Однако вопросы обеспечения показателей точности оказались исследованы в недостаточной степени. Элементы РЭУ, на которые наносится диэлектрическое покрытие, имеют сложную форму и конечные размеры. Получение равномерного по толщине покрытия, обеспечение требуемой точности при заданной форме рисунка покрытия определяет воспроизводимость свойств формируемых элементов, а, следовательно, окончательное качество изделия.
2. Показаны особенности получения диэлектрических покрытий методами трафаретной печати и электрофоретического осаждения. Выявлена тенденция недооценки влияния начальных стадий формирования композиционных покрытий на конечные показатели качества, тогда как методы получения исходных материалов и их гранулометрические характеристики играют определяющую роль на стадии формирования покрытий, а вместе с режимами спекания обеспечивают их окончательную структуру и свойства. С данной точки зрения актуальным является вопрос установления взаимосвязей между гранулометрией и формой частиц исходных компонентов, параметрами технологического процесса и структурными характеристиками композиционных диэлектриков.
3. Предложена иерархия аритериев качевтва композиционных диэлектрических покрытий на техническом уровне для порошковых технологий, которая позволяет создать научную основу и определить приоритетные направления и пути повышения их качества. На сегодняшний день проблему формирования требуемого уровня качества производимой продукции возможно решить опираясь на положения регламентируемые международными стандартами ИСО серии 9000 и методологии Всеобщего управления качеством (TQM).
Механизмы управления качеством композиционных диэлектрических покрытий и технологических процессов, лежащих в основе их получения, нуждаются в постоянном совершенствовании. Для решения данной проблемы необходимо решить следующие задачи: 1. Разработать информационную процессно-ориентированную модель поддержки системы управления качеством процесса получения диэлектрических покрытий (трафаретная печать и электрофоретическое осаждение) при изготовлении элементов РЭУ. 2. Исследовать возможность улучшения характеристик точности геометрических параметров диэлектрических покрытий, а также их структурных характеристик на стадии формирования. 3. Разработать методический подход к управлению уровнем результативности процесса получения диэлектрических покрытий.
Экспериментальное исследование параметров точности диэлектрических покрытий по трафаретной технологии
Для рещения задачи соверщенствования уровня показателей качества композиционных диэлектрических покрытий выполнен функциональный анализ процесса их получения на промыщленных предприятий города Рязани: ЗАО «Технолидер», ООО НПЦ завода «Красное знамя». В качестве лингвистического обеспечения рещения данной задачи был использован пакет Международных стандартов моделирования IDEF (Integrated Computer-Aided Manufacturing Definition), позволяющий проанализировать процессы с ключевых точек зрения.
В настоящее время общая методология IDEF включает ряд частных методологий для моделирования систем [40, 69, 95, 96], в том числе: IDEF0 - методология функционального моделирования используется для создания функциональной модели, с помощью наглядного графического языка IDEF0 отображающая структуру, процессы и функции системы, в виде набора взаимосвязанных функций (функциональных блоков), а также потоки информации и материальных объектов, преобразуемые этими функциями. Как правило, моделирование средствами IDEFO является первым этапом изучения любой системы; IDEF1 - методология информационного моделирования, применяется для построения информационной модели, отображающей структуру и содержание информационных потоков внутри системы, необходимых для поддержки функций системы. Позволяет отображать и анализировать их структуру и взаимосвязь; IDEF1X (IDEF1 Extended) - методология построения реляционных структур. IDEF1X относится к типу методологий «Сущность-взаимосвязь» (ER - Entity-Relationship) и, как правило, используется для моделирования реляционных баз данных, имеющих отношение к рассматриваемой системе; IDEF2 - методология динамического моделирования развития систем, позволяющая создавать динамическую модель меняющихся во времени поведения функций, информации и ресурсов системы; IDEF3 - методология моделирования процессов (Process Flow and Object State Description Capture Method), происходящих в системе, предназначенная для создания сценариев и описания последовательности операций для каждого процесса. IDEF3 напрямую связана с методологией IDEF0: каждая функция (функциональный блок) может быть представлена средствами IDEF3 в виде отдельного процесса; IDEF4 - методология объектно-ориентированного проектирования и анализа систем (Object-Oriented Design Method). Средства IDEF4 наглядно отображают структуру объектов и принципы их взаимодействия, позволяя анализировать и оптимизировать сложные объектно-ориентированные системы; IDEF5 - методология определения онтологий (словарей) исследования сложных систем (Ontology Description Capture Method). С помощью словаря терминов и правил позволяет описать онтологию системы. В итоге могут быть сформированы достоверные утверждения о состоя 68 ний системы в некоторый момент времени, на основе которых делаются выводы о дальнейшем развитии системы и производится её оптимизация. IDEF6 - методология использования рационального опыта проектирования (Design Rationale Capture), назначение; сохранение рационального опыта проектирования информационных систем для предотвращения структурных ошибок при новом проектировании; IDEF7 - методология аудита информационной системы (Information System Auditing); IDEF8 - методология проектирования интерфейса пользователя (User Interface Modeling); IDEF9 - методология анализа имеющихся условий и ограничений (Scenario-Driven IS Design), в том числе физических, юридических, политических, и их влияния на принимаемые решения в процессе реинжиниринга; IDEF10 - моделирование архитектуры выполнения (Implementation Architecture Modeling); IDEE11 - информационное моделирование артефактов (Information Artifact Modeling); IDEE12 - организационное моделирование (Organization Modeling); IDEE13 - Three Schema Mapping Design - трехсхемный дизайн карт (Three Schema Mapping Design); IDEE 14 - методология моделирования компьютерных сетей (Network Design). Позволяет выполнять представление и анализ данных при проектировании вычислительных сетей на графическом языке с описанием конфигураций, очередей, сетевых компонентов, требований к надежности и т.п. При разработке структурно-функциональной модели процесса получения диэлектрических покрытий на базе порошковых технологий использова 69 на наиболее распространенная среди аналитиков на этапе концептуального анализа методология IDEF0. Использование методологии IDEF0 дает возможность уменьшения дорогостоящих ошибок за счет структуризации процесса на ранних этапах создания интеллектуальной системы, улучшения контактов между пользователями и разработчиками и сглаживания переходов от анализа к проектированию. Известно [54], что цена обнаружения и исправления ошибок становится выше на более поздних стадиях проектирования интеллектуальных систем: исправление ошибки на стадии проектирования стоит в 2 раза, на стадии тестирования - в 10 раз, а на стадии производства в 100 раз дороже, чем на стадии анализа. На обнаружение ошибок, допущенных на этапе анализа и проектирования, расходуется примерно в 2 раза меньше времени, а на их исправление - примерно в 5 раз, чем на ошибки, допущенные на более поздних стадиях.
Исходя из положений IDEF-моделирования, сложная задача процесса получения диэлектрических покрытий при изготовлении элементов РЭУ разбита на ряд простых задач, решение которых позволяет наиболее эффективно справиться с исходной проблемой.
Функциональная модель процесса получения диэлектрических покрытий представлена на рисунке 2.8. Диаграмма АО, находящаяся на вершине модели обобщает весь рассматриваемый процесс. Диаграмма АО, следующего уровня представляет важнейшие подпроцессы с их взаимосвязями, а диаграммы А1, A3, А4 (рисунки 2.9-2.13) нижнего уровня представляют детализированные функции и т.д. до необходимого уровня конкретизации. Дерево узлов процесса получения диэлектрических покрытий при изготовлении элементов представлено на рисунке 2.14.
Формирование и применение методического подхода к комплексной оценке результативности процесса получения диэлектрических покрытий
Закономерность изменения толщины и ширины оттиска покрытия в зависимости от ширины печатного элемента при различных значениях вязкости представлена на рисунке 3.5.
Значительное влияние на четкость края печатного элемента и точность печати имеет степень контакта сетки и запечатываемой поверхности. Немалую роль в данном случае играет Rz - фактор. Большое значение величины Rz - фактора приводит к плохому контакту фотослоя с запечатываемой поверх ностью, в полость между сеткой и подложкой подтекает паста и искажает четкость края отпечатка. Аналогичное влияние имеет шероховатость запеча тываемой поверхности подложки, которая влияет на количество продавли ваемой пасты, а следовательно, и на толщину отпечатка. На рисунке 3.6 приведены результаты исследования изменения толщины отпечатка в зависимости от шероховатости подложки. Печать выполнялась на стеклянные подложки с различной шероховатостью. Характеристики запечатываемой поверхности контролировались с помощью профилографа.
Изменение толщины среднего значения толщины отпечатка h0 в зависимости от шероховатости подложки при печати пастой вязкостью г/=75 Па-с; ширина линии на трафаретной форме 196 мкм. отпечатков полученных на поверхностях с различной шероховатостью. Исследование показало, что толщина печатного покрытия уменьшилась более чем в 2 раза, при увеличении высоты неровностей профиля с 2 мкм до 10 мкм. Уменьшение толщины отпечатка связано с расходом пасты на заполнение микронеровностей подложки.
Снижение трудоемкости изготовления трафаретной печатной формы и ее себестоимости за счет использования отечественной жидкой фотополимерной композиции (ЖФПК) стало возможным благодаря способам изготовления предложенным в [82]. Для данной трафаретной печатной формы проведено экспериментальное исследование толщины отпечатка относительно ширины линий на трафарете, результаты которого представлены на рисунке
Исследование проводилось с использованием трех сетчатых трафаретов (сетка из нержавеющей стали №0140, диаметр нити 90 мкм, размер ячейки 140 мкм). В качестве фотополимерного слоя использовалась ЖФПК типа «Фотоком». Фотошаблоном служила фотопленка с тестовым рисунком из линий диной 100 мм и шириной 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5 мм. Линии располагались по группам - первые два типа линий по 10 линий в каждой группе, ос 100 тальные - по 5 линий в группе. Величина профиля ЕОМ соответственно составила: трафарет №1-10 мкм, трафарет №2 - 60 мкм, трафарет №3 - 100 мкм. Технология изготовления трафаретных печатных форм №2 и №3 проводилась в соответствии со способом, описанным в [82] с применением плоского (вспомогательного) фотошаблона толщиной соответственно 60 и 100 мкм из бериллиевой бронзы. Печать выполнялась на полуавтоматическом оборудовании экспериментальной пастой на основе органического связующего раствора оксипропилцеллюлозы в пропиленгликоле, в качестве дисперсной составляющей использовалась смесь алунда и легкоплавкое стекло С82-3, в соотношении 1:1. Степень дисперсности пасты не более 10 мкм по показателям гриндометра «Клин». Исследования проводись с использованием электронного микроскопа.
Необходимо отметить, что все выше исследованные факторы взаимосвязаны со скоростью печати, поэтому изменение скорости печати при постоянстве исходных данных приведет к изменению параметров качества отпечатка.
Электрофоретическое осаждение диэлектрического материала проводится из дисперсной среды. Согласно теории, разработанной М. Смолухов-ским, Е. Гюккелем и дополненной Д. Овербеком, Д. Генри, С.С. Духиным, движение частицы в электрическом поле рассматривается как результат действия на ее поверхностный заряд электрической силы, силы вязкого сопротивления среды, а так же седиментационной составляющей.
Известна формула для расчета массы электрофоретического осадка при осаждении в однородном электрическом поле, образованном системой параллельно расположенных плоских электродов [11]; m = v3lp-c-S-E, (3.1) где уэф - электрофоретическая подвижность; с - концентрация суспензии; t -время осаждения; S - площадь поверхности электродов. Из формулы (3.1) видно, что масса образующегося на электроде осадка зависит от параметров электрического поля, то есть выход диэлектрика из суспензии на катод прямо пропорционален распределению потенциального поля у его поверхности. Характер распределение электрического поля при электрофоретиче-ском осаждении обуеловлено рядом причин [41, 42, 94]: - электрохимическими параметрами суспензии (значением электрокинетического потенциала частиц, концентрацией суспензии, концентрацией электролита и т. д.); - геометрическими размерами и формой электродов, а также размещением их в пространстве; - случайными факторами (природой покрываемого материала, состоянием его поверхности, неоднородностью суспензии по гранулометрии и составу и т.д.). Иерархическая система факторов, влияющих на характеристики точности электрофоретических покрытий, приведена на рисунке З.8..
Главный фактор, оказывающий влияние на равномерность диэлектрического покрытия - первичное распределение электрического поля, которое зависит только от геометрических параметров еистемы [16, 47]. На практике элементы и компоненты РЭУ, на которые наноеится диэлектрическое покрытие, имеют сложную форму и конечные размеры. Исследование закономерностей распределения электрического поля и влияния его на равномерность получаемых покрытий позволяет выявить способы уменьшения разницы
