Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Современное производство изделий радиоэлектроники и автоматики, выполненных по технологии тонкой керамики, является одним из наиболее масштабных как в стоимостном, так и в количественном выражении. Так в общем, объеме проданных на мировом рынке изделий электронной техники в 1987 году на долю керамических изделий приходится 7.7 миллиарда долларов или более 120 миллиардов штук (рисунок 1.1). Доля США в общем объеме проданных изделий составляет 20% мирового уровня, доля Японии - 60%. Среди фирм лидирующее положение в производстве и продаже занимает Кioto - Ceramik. Ей фактически принадлежит - ( 55-60)% объема рынка . Именно технологический процесс этой фирмы стал основой для реализации отечественной программы массового производство металлокерамических корпусов и коммутационных плат, способных конкурировать по своим техническим характеристикам с изделиями лучших фирм мира.

В свою очередь, основой дипломной работы стали процессы и явления сопутствующие стадии согласования лицензионной технологии со спецификой и перспективами отечественного рынка сырьевых материалов, с особенностями отечественной организации труда, с возможностями дальнейшего совершенствования конструкторско-технологических разработок и обеспечения необходимой контролируемости модифицированного техпроцесса.

Перспективу в области совершенствования разработок металлокерамических корпусов (МКК) и коммутационных плат (МКП), помимо уже упоминавшейся надежности, определяют:

увеличение размера кристаллов микросхем при уменьшении расстояния между соединительными линиями на подложке, определившие требование увеличения размеров колодца и посадочных площадок, формируемых в объеме платы, а также, ужесточение требований к герметичности, защитным и изолирующим свойствам изделий;

увеличение сложности, быстродействия и надежности микросхем, предполагающее необходимость снижения сопротивления элементов коммутации, т.е. уменьшение удельных характеристик и укорочения шин питания;

снижение стоимости технологических систем, обусловленное внедрением интегрально-групповых методов обработки и уменьшением брака при производстве МКК, МКП .

Специфика производства МКК и МКП заключается в том, что процесс этот оригинален, содержит много технологических операций, присутствует постоянное воздействие на материал. Такие системы не поддаются никакому моделированию, кроме натурного. Это происходит из-за того, что обилие взаимодействующих факторов не позволяет выделить количественные выражения и перейти к математическим эмпирическим закономерностям. К тому же на производстве зачастую приходится работать с нечёткой информацией - такими данными, которые не предусматривают чётко выраженной количественной характеристики. Для получения этих характеристик необходимо проводить физико-химический анализ, который либо невозможен по причине постоянного изменения факторов, либо возможен, но требует затрат времени и материала.

Как показали исследования, наиболее применяемой в подобной ситуации представляется вариант, основанный на построении ограниченной системы диаграмм ,ориентированной на исследовании физико-химических процессов и явлений, активируемых под влиянием более радикальных изменений в системе производства. Согласно принципу Паретто, несмотря на многообразие новых форм дефектности число причин брака, как правило, сравнительно невелико и вполне доступно анализу.

1. Исходные данные к проекту

Экспертный анализ особенностей конструкции МКК, МКП существующих видов, анализ основных видов брака изделий и заготовок, а также сопутствующих физико-химических процессов и явлений показал, что наибольший интерес представляют причинно-следственные диаграммы следующих видов дефектов:

Смещение выводов и ободка.

Деформация плат в плоскости подставки.

Деформация донышка.

Деформация металлизационных паст.

Расслоение плат.

Треск керамики над слоем металлизации при пайке.

Негерметичность по слою металлизации.

Коррозия выводов (без наплыва и с наплывом).

Снижение усилия отрыва выводов (голый и неголый).

Треск донышка корпусов «Тор».

Скол металлизации при обработке «внавал».

Окрашивание плат (пайка, спекание).

Проколы в керамике.

Области ликвации прецизионных сплавов.

Отклонение вязкости шликера.

Отклонение вязкости пасты.

Отклонение гранулометрического состава гранулата.

Отклонение активности порошковых материалов.

Отклонение толщины металлизации.

Дефекты покрытия типа «веснушек».

Наплывы припоя.

Несмачиваемость выводов.

Излом выводов.

Растекание припоя по выводам.

Отрыв ободка при сварке.

Скол керамики при обработке «внавал».

Разрыв проводников.

Короткое замыкание.

Пониженное поверхностное сопротивление изоляции.

Вздутие металлизации.

Отслоение металлизации (вольфрам).

Отслоение гальванопокрытий.

Шероховатость керамики.

Нестабильная плотность керамики в пластичном состоянии.

Нестабильная плотность керамики после предобжига.

Приведенный список включает перечень наиболее значимых дефектов металлокерамических корпусов и плат, характерных для исследуемого периода, имеющих нетривиальную природу и предполагающих углубленное исследование базовых физико-химических причин. Результаты исследования позволяют выделить процессы и явления, устранение которых способно обеспечить максимальную эффективность в плане уменьшения числа видов брака.

В продолжение перечня базовых признаков необходимых для построения диаграмм были выделены признаки среды и условий обработки, а также признаки сырьевых материалов. Комплексный анализ показал, что значимого влияния можно ожидать от следующих факторов данной группы:

Деформация металлизированных плат-треск керамики на

Расслоение плат - в слое металлизации и вне его,коррозия

Негерметичность по слою металлизации- треск, коррозия

Области ликвации прецизионных сплавов- излом выводов

Отклонение вязкости шликера-избыток толуола,нестабильность Ку

Отклонение вязкости пасты-изменение пористости,седиментация

Отклонение грансостава гранулата-отклонение вязкости шликера, отклонение Ку

Отклонение активности порошков-отклонение пористости и Ку

Отклонение толщины металлизации- пористость, треск, коррозия

Наплывы припоя- коррозия, отрыв выводов

Нестабильная плотность пластичной керамики - нестабильность Ку

Измельчаемость глинозема / время помола /.

Устойчивость СаСО2 по отношению к процессам декарбонизации в печи спекания.

Вес грузов.

Влажность в печи спекания и предобжига.

Температура спекания.

Положение в печи спекания.

Химического состава сырьевых материалов /тальк, цирконовый концентрат, галька.

К перечню конструктивных факторов усиления дефектности можно отнести:

Размеры ободка.

Размеры плат.

Размеры / длина и ширина/ проводников и переходов, а также их форма.

Плотность и взаимное расположение элементов на плате.

Размеры плат и общее число элементов каждого вида в их составе / контактные площадки/.

Число слоев, форма и размер платы, форма и размер колодца для размещения чипов.

Толщина стенок колодца.

Форма крышки и наличие особенностей типа «свис».

Наиболее сложным в разработке структурных диаграмм входящих в систему возможных дефектов, является выделение процессов, способных вызвать дефекты. Экспертный анализ основных видов дефектов показал, что на существующем этапе развития производства к этой категории могут быть отнесены следующие процессы и явления:

Процессы формирования кристаллической структуры глинозема на стадии его приготовления/ размер кристаллов, степень их припекания, измельчаемость и уровень дефектности кристаллов и гранул.

Измельчаемость Al O , истираемость халцедона при трении и соударениях.

Адсорбция и адгезия компонентов органического связующего на поверхности кристаллов (эффект сольватации, свойства тиксотропности, и признаки бингамовской среды) способствующие загустеванию шликера и пасты.

Седиментация при хранении шликера и паст в процессе литья пленки керамики, в процессе металлизации плат.

Процессы плоской и объемной усадки на стадии сушки ленты и жидкофазного спекания / порообразовние /.

Процессы твердофазного спекания вольфрамовых частиц, внешнее и внутреннее спекание (порообразование ).

Процессы рекристаллизации частиц вольфрама и глинозема в условиях твердо- и жидкофазного спекания (рост частиц на поверхности изделий и в объеме ).

Процессы коркообразования на поверхности спекаемых изделий (рост кристаллов Аl2О3 на поверхности платы и рост кристаллов вольфрама - на поверхности пленок).

Процессы растекания при нанесении пленок ( по периметру элементов при продавливании пасты сквозь ячейки сетки и между ячейками при нанесении пленок, а также при литье шликера на бумажную ленту).

Процессы капилярной пропитки при спекании металлизации и при пайке (остекловывание пленок металлизации при вытекании стеклофазы , растекания, наплывы и проникновение припоя между слоями).

Окисление и возгонка вольфрама и его окислов, в том числе и по периметру сфероидов.

Процессы абсорбции при промывке пористых изделий и изделий со щелями.

Процессы на границе раздела 3-х фаз (излом выводов, проникновение в подложку стекла, окрашенного окислами вольфрама. Схватывание пленки с бумагой).

Процессы сухого трения плат о подставку и мокрого трения металлизационной пленки о подложку спекания как под нагрузкой, так и в свободном состоянии.

Процессы кристаллизации и рекристаллизации стеклофазы в присутствии дисперсных включений,

Коррозия выводов и спаев, выводов с подложкой.

Процессы разрушения пористых структур (отслоение металлокерамических спаев).

Процессы растворения Al2O3 в стекле, окислов вольфрама в стекле и в щелочах, стекла в кислотах и щелочах.

Процессы сегрегации молекулярных и дисперсных частиц в центре сфероида ( Na2 O, K2 O ) и по его периметру (Al2O3, W ).

Процессы температурного расширения (сварка ободка, треск керамики вокруг переходов, треск донышка круглой формы, отрыв металлизации, под наплывом ПСр 72).

Процессы высокотемпературного испарения стекла в условиях повышенной влажности и испарения технологической жидкости абсорбированной в порах воды и щелях (веснушки сколы).

Таблица 1.1 расслаивания основных видов брака по операциям

ВИД БРАКА	ОПЕРАЦИИ
Трещина	Вырубка карт, окон, пазов в сырой керамике; спекание
Проколы	Вырубка карт, окон, пазов в сырой керамике
Вмятина (металлизации и керамики, на металлизированной керамике, под ободком)	Вырубка карт, окон, пазов в сырой керамике; спекание; химическое никелирование; контроль внешнего вида на соответствие требованиям каталога; пайка твердым припоем, контроль внешнего вида, проверка усилия отрыва выводов.
Морщины	Вырубка карт, окон, пазов в сырой керамике
Твердые включения	Вырубка карт, окон, пазов в сырой керамике
Крошка	Вырубка карт, окон, пазов в сырой керамике; спекание
Поперечные и продольные полосы	Вырубка карт, окон, пазов в сырой керамике
Заусеницы	Вырубка карт, окон, пазов в сырой керамике
Грязь (на подложке, керамике, элементах корпуса)	Вырубка карт, окон, пазов в сырой керамике; химическое никелирование; контроль внешнего вида на соответствие требованиям каталога
Непрокрас (рисунка металлизации дна)	Изготовление плат на поточно-технологических линиях; химическое никелирование
Смещение контактных площадок Ободков, выводов (смещение рисунка металлизации, металлизации на торцах относительно контактных площадок, ободка относительно дна колодца, под ободком, металлического вывода)	Изготовление плат на поточно-технологических линиях; химическое никелирование; пайка твердым припоем, контроль внешнего вида, проверка усилия отрыва выводов
Затеки (металлизации и пасты)	Изготовление плат на поточно-технологических линиях; химическое никелирование
Деформация (платы, выводов, дна корпуса)	Спекание; пайка твердым припоем, контроль внешнего вида, проверка усилия отрыва выводов; контроль внешнего вида на соответствие требованиям каталога
Негерметичность	Спекание; контроль герметичности
Отклонения габаритных размеров	Спекание
Изгиб дна	Спекание
Дефекты внешнего вида и формы	Спекание
Отклонение от требований Диагностического каталога	Спекание
Скол ( металлизации и керамики)	Спекание; химическое никелирование; пайка твердым припоем, контроль внешнего вида, проверка усилия отрыва выводов; контроль внешнего вида на соответствие требованиям каталога
Щель	Химическое никелирование; контроль внешнего вида на соответствие требованиям каталога
Короткое замыкание	Химическое никелирование; пайка твердым припоем, контроль внешнего вида, проверка усилия отрыва выводов; контроль внешнего вида на соответствие требованиям каталога
Расслоение платы	Химическое никелирование
Шелушение металлизации	Химическое никелирование
Отсутствие нулевого провода	Химическое никелирование
Непропай (вывода, ободка)	Пайка твердым припоем, контроль внешнего вида, проверка усилия отрыва выводов; контроль внешнего вида на соответствие требованиям каталога
Излом выводов	Пайка твердым припоем, контроль внешнего вида, проверка усилия отрыва выводов
Разрыв проводников схемы	Пайка твердым припоем, контроль внешнего вида, проверка усилия отрыва выводов; контроль внешнего вида на соответствие требованиям каталога
Наплывы ПСр72 на выводе	Пайка твердым припоем, контроль внешнего вида, проверка усилия отрыва выводов
Установочный размер	Пайка твердым припоем, контроль внешнего вида, проверка усилия отрыва выводов; контроль внешнего вида на соответствие требованиям каталога
Неправильная сборка	Пайка твердым припоем, контроль внешнего вида , проверка усилия отрыва выводов
Отсутствие ободка	Пайка твердым припоем, контроль внешнего вида, проверка усилия отрыва выводов
Вздутия (металлизации и гальванопокры-тия)	Золочение, контроль на соответствие ТУ, контроль сцепления, контроль толщины золотого покрытия; химическое никелирование
Несоответствие толщины золотого покрытия	Золочение, контроль на соответствие ТУ, контроль сцепления, контроль толщины золотого покрытия;
Отрыв выводов	Контроль внешнего вида на соответствие требованиям каталога
Сход на приемо-сдаточных испытаниях	Контроль внешнего вида на соответствие требованиям каталога

2. Расчетно-теоретическая часть

2.1 Разработка лексического состава функционально-диагностических моделей

Актуальность проработки лексического состава обусловлена проблемами стабилизации технологического процесса, относящегося к категории больших систем (свыше 500 регулируемых параметров), не поддающихся декомпозиции в силу постоянного воздействия на материал. Особенно чувствительны такие процессы к текучести кадров и к сопутствующей потере сведений, составляющих производственный опыт. Средством сохранения производственного опыта является разработка причинно-следственных диаграмм. В свою очередь, наличие большого количества причин (свыше 130), описанных на языке профессионализмов и технизмов существенно усложняет работу экспертов, привлекаемых к разработке диаграмм и аналитиков, занимающихся обработкой результатов экспертного анализа.

С целью упорядочения и систематизации проблемы сбора и обработки информации, составляющей производственный опыт, в работе исследуются задачи формирования информационного массива систем искусственного интеллекта. Задачи ориентированы на конкретику исследуемого процесса производства металлокерамических плат.

В результате выполнения работы исследованы модели представления данных, показано, что фреймовое представление данных наиболее полно соответствует требованиям разработки причинно-следственных диаграмм на существующем этапе их формирования.

Таблице 2.1

	ПРИЧИНЫ ДЕФЕКТОВ
1	Сфероидная кристаллизация стеклофазы в объеме подложки и металлизационного слоя	10
2	Щели и поры в зоне спая элементов МКК, МКП, не покрытые золотом	4
3	Пористость керамики	6
4	Пористость вольфрамового слоя	5
5	Пористость слоя химникеля	5
6	Пористость слоя ПСр 72	4
7	Остекловывание вольфрамовой металлизации	4
8	Коррозия спая навесных элементов МКК, МКП с платой	4
9	Напряжения в слоях элементов МКК, МКП	5
10	Снижение прочности межслоевых границ и слоев, образующих элементы МКК, МКП	3
11	Механические удары при перегрузке, транспортировке и обработке	2
12	Воздействие агрессивных сред, абсорбированных порами и щелями	3
13	Канал доступа агрессивных сред к торцу вольфрамовой металлизации между слоем керамики и нависающим слоем ПСр 72, покрытым золотом	2
14
15	Возгонка окислов вольфрама, образующихся при переувлажнении на спекании	2
16	Возгонка окислов вольфрама, образующихся при переувлажнении на предобжиге	3
17	Межслоевая пористость	3
18	Неполная декарбонизация вследствие недоувлажнения на предобжиге, сопровождающаяся выделением после образования стеклофазы в печи спекания	2
19	Абсорбция электролитов порами	1
20	Сколы металлизации	1
21	Появление сфероидных образований из частиц вольфрама	4
22	Собирательная рекристаллизация частиц вольфрама	1
23	Спекание частиц вольфрама, положение которых упорядочено тороидальными потоками стекла	1
24	Испарение стекла при переувлажнении формигаза в печи спекания	2
25	Снижение устойчивости материала к коррозии	1
26	Использование ковара с крупнозернистой структурой	1
27	Расслоение припоя ПСр 72 с крупнозернистой структурой	1
28	Медленное охлаждения спая	1
29	Проникновение агрессивных сред в щели и поры, ведущее к коррозии металлов	1
30	Изменение коэффициента трения при изменении шероховатости границы вольфрам-керамика	1
31	Снижение прочности металлокерамического спая	1
32	Снижение прочности вольфрамового слоя	1
33	Снижение прочности спая вольфрам-химникель	1
34	Снижение прочности спая химникель-ПСр 72	1
35	Снижение прочности керамики	1
36	Десорбирующийся в печах пайки кислород	1
37	Восстановительные газовые среды	1
38	Технологические электролиты	1
39	Агрессивные технологические среды	1
40	Коррозия навесных элементов МКК, МКП	1
41	Коррозия крышек МКК, МКП	1
42	Коррозия ободков МКК, МКП	1
43	Коррозия выводов МКК, МКП	1
44	Коррозия в зоне 3-х фазных границ раздела	1
45	Коррозия элементов платы	1
46	Пористость межслоевых переходов	1
47	Коррозия межслоевых переходов	1
48	Коррозия стеклофазы в объеме платы и металлизации	1
49	Коррозия вольфрама металлизационного слоя	1
50	Коррозия золотого покрытия элементов платы	1
51	Коррозия элементов платы, покрываемых золотом	1
52	Появление радиальных трещин вокруг переходов	1
53	Конструктивное изменение диаметра перехода, сопровождающееся изменением его радиальной усадки	1 Повтор 91, 34'
54	Появление столбчатых кристаллических образований (сфероид) стеклофазы, соосных с переходом	1 132, 108
55	Шелушение вздутие и отслоение вольфрамовой металлизации	1
5	Отслоение металлизации за пределами зоны присоединения навесных элементов	1
57	Появление внутренних напряжений в пленках гальванопокрытий	2
58	Плохая адгезия слоев	1
59	Загрязнение графитом кассет	1 (нет объекта- МКП)
60	Окисление металла-основы кислородом, десорбирующимся в печах пайки	1
61	Загрязнение восстановленными в печах пайки солями	(нет объекта-МКП)
62	Шелушение и вздутие гальванопокрытий	1
63	Снижение усилия отрыва выводов	1 к 31, 32, 33, 34
64	Перегрузка МКП с подставок	1
65	Транспортировка МКК, МКП	1 к 11
66	Обработка МКП “внавал”	1 к 11
67	Химникелирование	1 (операция)
68	Проверка МКК в радомине на герметичность	1 (операция)
69	Изменение абсолютной длины контактирования слоев с различными коэффициентами усадки	1 Измен.
70	Изменение длины ободка при фиксированной температуре	1 Измен.
71	Размер многослойной платы с различными коэффициентами усадки слоев	1
72	Различие в температуре участков с одинаковыми ТКЛР	1
73	Различие в температуре донышка и стенок колодца при испытаниях на техфакторы	1
74	Различие в температуре между верхней и нижней поверхностью платы при спекании и испытаниях на техфакторы	1 Измен. 37'
75	Термомеханические воздействия на элементы МКК, МКП	1 37'
76	Термоудар при сварке крышки корпуса	1 Измен. 37'
77	Скорость сварки	1
78	Ток сварки	1
79	Термоудар при испытаниях на техфакторы	1 36', 37', 72, 73, 74, 75, 76,
80	Различие в скорости пропитки стеклофазой частей платы, расположенных в различных температурных зонах	1
81	Неоднородность давления в плоскости усаждающего элемента, контактирующего с другим элементом или подставкой	1
82	Появление щелей в элементах МКК, МКП	1
83	Образование корки на поверхности пленок металлизации и керамики	1
84	Изменение ТКЛР отдельных участков элементов в процессе обработки	1
85	Седиментационное расслоение металлизации	1
86	Изменение среднего размера участков или объема стеклофазы, заполняющей пленку вольфрама	1
87	Изменение ТКЛР элементов платы в процессе обработки	1 Сравнить с п.84
88	Изменение формы донышка (круг-прямоугольник)	1 есть 19', 35', 92
89	Изменение формы крышки корпуса	1 есть 22'
90	Наплывы ПСр 72 по краям контактных площадок	1
91	Конструктивное изменение диаметра перехода, сопровождающееся изменением его радиальной усадки	1 к 53 (повтор) 34'
92	Изменение формы элементов платы в процессе технологической обработки и конструирования	1 88, 19', 35'
93	Изменение коэффициента трения при изменении шероховатости границы подложка-подставка	1 30, 95
94	Изменение веса груза при их фиксированной площади	1 измен.
95	Изменение коэффициента трения при изменении шероховатости границы подложка-подложка	1 30, 94
96	Изменение коэффициента трения на границе усаждающихся слоев	1
97	Межкристаллитные усадочные поры	1
98	Испарение из межкристаллитных промежутков стекла, насыщенного сегрегировавшимися компонентами и примесями ()	1 24
99	Переувлажнение формигаза в летний период вследствие использования увлажнителей, не имеющих холодильников	1
100	Недостаток в стеклофазе	1
101	Использование легкоизмельчаемого глинозема, дающего слабый намол (применяемый для определения рентгеноструктурный анализатор слабо реагирует на намолотые частицы )	1
102	Спекание керамики на нижней границе поля допуска максимальной температуры	1 36
103	Спекание МКК на нижних этажах пакета	1
104	Вариация спекания от пакета к пакету. Разброс температур на пяти последовательно стоящих пакетах достигает ширины поля допуска максимальной температуры спекания (определение пакетной вариации температур спекания)	1
105	Низкая температура спекания, ведущая к недоспеканию	1
106	Пористость	1
107	Пористость межслоевых переходов	1
108	Кристаллизация стеклофазы в форме сфероидов, соосных с переходом	1 1, 54, 132
109	Рассогласование радиальной усадки перехода и плоской усадки платы при конструктивном изменении диаметра перехода	1 к 10', 53, 91
110	Рассогласование вертикальной усадки перехода и вертикальной усадки платы	1
111	Седиментационное удаление частиц из верхней части перехода	1
112	Пористость, обусловленная навесными элементами	1
113	Укладка вырубленных выводов заусенцами к плате	1
114	Неполное удаление пузырьков из шликера при вакуумировании	1 неполное?
115	Расслоение вольфрамовых металлизационных пленок вследствие седиментации при многократном прохождении ракеля по трафарету	1
116	Внутреннее спекание пленки вольфрама при повышенной активности вольфрамового порошка, обусловленной увеличением доли плазменного вольфрама, введение активаторов (), повышенной температуры спекания	1 (повышенная концентрация)
117	Пористость границы, обусловленная пористостью верхнего и нижнего слоя	1 разбить
118	Повышенная пористость межслоевой границы, обусловленная несмешиваемостью частиц соприкасающихся пластичных слоев вдоль границы их контактирования	1 разбить
119	Образование прослойки (связующего слоя) при седиментации твердых частиц слоя пасты, расположенного между слоями платы	1
120	Размерная усадка пленок, сопровождающаяся появлением поры вдоль проводника (по краю проводника)	1
121	Высокая плотность твердых частиц	1
122	Низкая вязкость связки (связующего) в пасте сослоения или металлизации	1
123	Сегрегационное воспроизведение частицами вольфрама сфероидных кристаллов стеклофазы
124	Увеличение доли плазменного вольфрама
125	Введение активаторов спекания вольфрама ()	Было
126	Повышенная температура спекания	103, 104, 105
127	Подпрессовка пленок с вдавливанием их в подложку
128	Быстрое выгорание органического связующего
129	Сквозная пористость слоя вольфрама при нанесении пасты
130	“непрокрас” при металлизации пасты
131	Плохая адгезия слоя химникеля к слою вольфрама
132	Кристаллизация стеклофазы в форме сфероидов, соосных с переходом	К 1, 54, 108,
133	Абсорбция технологических жидкостей	к 12, 13, 25, 39
134
135	Возгонка окислов вольфрама	к15, 16

Ключевые слова, входящие в название причины дефекта (к таблице 2.1) приведены в таблице 2.2

Таблице 2.2

	Ключевые слова	Комментарий
1	Стеклофаза, кристаллизация, сфероид, подложка, металлизация
2	Элементы, спай, щель, пора, незолоченая
3	Керамика, пористость
4	Вольфрам, пористость
5	Химникель, пористость
6	ПСр 72, пористость
7	Вольфрам, остекловывание
8	Элемент навесной, плата, спай, коррозия
9	Элемент, слой, напряжение
10	Элемент, слой, межслоевая граница, прочность, снижение
11	Удар, перегрузка, транспортировка, обработка
12	Поры, щели, абсорбция, агрессивная среда, воздействие
13	Вольфрам, металлизация, торец, канал, керамика, нависший ПСр 72, золотое покрытие, агрессивная среда, доступ
14
15	Вольфрам, окисел, возгонка, спекание, переувлажнение
16	Вольфрам, окислы, возгонка, предобжиг, переувлажнение
17	Пористость, межслоевая
18	Стеклофаза, СО2, выделение, декарбонизация, неполная, формиргаз, недоувлажнение
19	Поры, абсорбция, электролиты
20	Металлизация, сколы
21	Вольфрам, частица, сфероиды, появление (образование, сфероиды)
22	Вольфрам, частицы, рекристаллизация, собирательная
23	Частицы вольфрама, упорядочение, стекло, потоки, тороидальность, спекание
24	Стекло, испарение, формиргаз, переувлажнение
25	Материал, коррозия, устойчивость, снижение
26	Ковар, крупнозернистая структура
27	Припой ПСр 72, крупнозернистая структура, расслоение
28	Спай, охлаждение, медленное
29	Металл, коррозия, щели и поры, агрессивная среда, проникновение
30	Спай, керамика, вольфрам, шероховатость, изменение, коэффициент трения, изменение
31	Спай, металл-керамика, прочность, снижение
32	Слой, вольфрам, прочность, снижение
33	Спай, вольфрам - химникель, прочность, снижение
34	Спай, химникель - ПСр 72, прочность, снижение
35	Керамика, прочность, снижение
36	Кислород, десорбция, печь пайки
37	Среды восстановительные газовые (газы, восстановление)
38	Среды агрессивные технологические
39	Электролит технологический
40	МКП, навесной, элемент, коррозия
41	МКП, крышка, коррозия
42	МКП, ободок, коррозия
	Ключевые слова
43	МКП, вывод, коррозия
44	Граница, трехфазная, коррозия
45	Плата, элемент, коррозия
46	Переход, пористость
47	Переход, коррозия
48	Стеклофаза, коррозия, плата, металлизация
49	Металлизация, вольфрам, коррозия
50	Плата, элемент, золочение, коррозия покрытия
51	Элемент, плата, золочение, коррозия элемента
52	Переход, окрестность, трещина, радиальная, появление
53	Переход, диаметр, изменение, усадка, радиальная, изменение
54	Переход, сфероид, соосность, появление
55	Металлизация, отслоение, вздутие, шелушение
56	Металлизация, отслоение, зона присоединения, граница, навесной элемент
57	Гальванопокрытие, напряжение, внутреннее, появление
58	МКП, загрязнение, графит, кассета	Одна из схем описания
59	Металл, окисление, кислород, десорбция, печь пайки
60
61	МКП, загрязнение, соли, восстановление, печь пайки	- в оригинале нет
62	Гальванопокрытие, вздутие, шелушение
63	Вывод, отрыв, усилие, снижение
64	МКП, перегрузка, подставки
65	МКП, транспортировка
66	МКП, обработка, внавал
67	МКП, химникель
68	МКП, герметичность, проверка, радомин
69	Слои, контакт, протяженность, изменение, ТКЛР слоя, усаждаемость слоя, различие
70	Ободок, длина, изменение, температура, неизменность (постоянство, стабильность)
71	Плата, многослойная, размер, слой, коэффициент усадки, различие
72	Температура, различие, ТКЛР, идентичность, участок
73	Температура, стенка, донышко, колодец, испытания, техфакторы, различия
74	Температура, поверхность, плата, спекание, испытание, техфакторы, различия
75	МКК, МКП, элемент, воздействие, термомеханическое
76	Крышка, основание, сварка, термоудар
77	Сварка, скорость
78	Сварка, ток
79	Термоудар, испытания, техфакторы
80	Части платы, температурный разброс (градиент), скорость пропитки, стеклофаза, различие
81	Давление усаждающее, плоскость усадки, элемент, смежный элемент, подставка, плоскость контакта
82	МКК, МКП, элемент, щель, появление
83	Пленка, металлизация, пленка, керамика, поверхность, корка, образование
84	Элемент, отдельный участок, ТКЛР, изменение, процесс обработки
	Ключевые слова
85	Металлизация, расслоение, седиментация (Металлизация, седиментации, расслоение)
86	Пленка вольфрама, стеклофаза, размер включений, среднее значение, изменение
87	Элементы. ТКЛР, изменение, процесс обработки
88	Донышко, форма, изменение
89	Крышка, форма, изменение
90	Контактная площадка, край, наплыв, припой, ПСр 72
91	Переход, диаметр, изменение (конструктивное), усадка, радиальная, изменение
92	Элемент, форма, изменение, технология, конструирование
93	Трение, коэффициент, изменение, шероховатость, граница, подложка, изменение
94	Грузы, вес, изменение, грузы, площадь, неизменность
95	Трение, коэффициент, изменение, шероховатость, граница, подложка, подложка, изменение
96	Трение, коэффициент, изменение, граница, слои, усадка
97	Поры, межкристаллитные, усадочные
98	Стеклофаза, испарение, межкристаллитная, насыщенная, примеси, агрегация
99	Формигаз, переувлажнение, летний, период, увлажнитель, холодильник, отсутствие
100	SiO2, стеклофаза, концентрация, низкая
101	Глинозем, легкоизмельчаемый, намолотый, SiO2, слаборегистрируемый, низкая, концентрация
102	Температура, максимальная, спекание, керамика, допуск, граница, нижняя
103	Спекание, плата, пакет, этаж, нижний
104	Температура, спекание, пакеты (пакетная), нестабильность, вариация, температура
105	Температура, спекание, низкая, недоспекание
106	Пористость
107	Переход, межслоевой, пористость
108	Стеклофаза, кристаллизация, сфероид, переход, соосность
109	Усадка, переход, радиальная, усадка, плата, плоская, рассогласование, при, переход, диаметр, конструкция, изменение
110	Переход, плата, усадка, вертикальная, рассогласование
111	Переход, часть, верхняя, частицы, седиментация, удаление
112	Элементы, навесные, пористость, обусловленная
113	Заусенцы, вывод, укладка/, вырубка, к, плата
114	Шликер, вакуумирование, пузырьки, удаление, неполное
115	Пленка, вольфрам, расслоение, вследствие, седиментация, ракель, трафарет, прохождение, многократное
116	Пленка, вольфрам, спекание, внутреннее, вольфрам, активность, повышенная, вольфрам, плазменный, концентрация, активатор, введение, температура, повышенная, спекание
117	Граница, пористость, пористость, слой, верхний, нижний, обусловленная
118	Граница, межслоевая, пористость, повышенная, частицы, несмешиваемость, слой, пластичный, соприкасающийся, граница, контакт, вдоль
	Ключевые слова
119	Частицы, твердые, пасты, слой, седиментация, расслоение, слой, связующее, слой, плата, расположение, между
120	Пленка, усадка, размерная, пора, проводник, край, появление
121	Плотность, частица, твердая, высокая	Твердая - лишнее
122	Связующее, паста, сослоение, металлизация, вязкость, низкая
123	Вольфрам, частицы, сегрегация, стеклофаза, кристалл, сфероид, воспроизведение	Кристалл - лишнее
124	Вольфрам, плазменный, доля (концентрация), увеличение
125	Вольфрам, спекание, активатор, введение
126	Температура, спекание, повышение
127	Пленка, подложка, подпрессовка, вдавливание	Подпрессовка - лишнее
128	Связующее, органическое (неорганическое), выгорание (деструкция), быстрое
129	Вольфрам, слой, пористость, сквозная, паста, нанесение	129, 130: сквозная пористость при нанесении слоя вольфрама; непрокрас при нанесении слоя вольфрама
130	Плата, металлизация, непрокрас, плата	Плата - лишнее
131	Химникель, вольфрам, адгезия, слой	Слой - лишнее
132	Стеклофаза, кристаллизация, сфероид, переход, соосность
133	жидкость технологическая, абсорбция
134
135	Возгонка, вольфрам, окисел

2.2 Разработка методики определения весовых коэффициентов основных видов брака

Организационные факторы массового, многономенклатурного, нарастающего производства, каким является производство МКК и МКП, на существующем его этапе не позволяют одними лишь статистическими методами обеспечить адекватную оценку влияния на уровень брака, таких технологических факторов как температура, измельчаемость глинозёма, конструктивные размеры элементов и изделий и т.д. Ещё более усложняет анализ то, что действуют предполагаемые факторы дефектности не только интегрально (на один вид брака влияет несколько факторов), но и комплексно, т.е. каждый фактор воздействует одновременно на несколько признаков качества. В результате комплексного воздействия системы факторов дефектности один и тот же дефект в различных ситуациях может иметь существенно различные причины. Практика показала, что первоочередным этапом исследования в этих условиях становится этап экспертной оценки и формирования банка признаков и причин негативной ситуации с последующей разработкой системы причинно-следственных цепей, их идентификацией, выделением и исследованием дефектных изделий физико-химическими методами.

К примеру, в настоящее время с необходимой достоверностью можно констатировать, что в процессе экспериментов на сравнительно небольших опытных партиях (без оценки поля рассеивания) установлена и подтверждена:

· связь дефектов габаритной нестабильности отрыва выводов и коррозионной стойкости МКК, МКП с уровнем влажности в печах спекания и предобжига (преимущественно в спекании);

· связь уровня брака с габаритами изделий и с количеством в изделии идентичных, конструктивных элементов (габаритные дефекты, связанные с усадкой, сколы керамики и металлизации);

· связь уровня дефектности со степенью смещения соединяемых элементов (дефекты коррозии, отрыва выводов и т.д.);

· связь степени изменения окраски изделий на предобжиге, на пайке, на стадии нанесения металлических покрытий электрохимическими и химическими методами с усилиями отрыва выводов;

· связь усилия отрыва с пористостью металлокерамического спая (зона кристаллизации стеклофазы);

· связь степени деформации плат с весом грузов;

· связь стойкости металлокерамического спая к термоударам с наличием подслоя в зоне вольфрам-керамика.

Приведенные факты в значительной мере определяют цели, задачи и методику дальнейших поисковых исследований, а также методику повышения эффективности производства на основе полученных результатов. Одновременно можно утверждать, что даже в условиях, когда не удаётся корректно оценить взаимосвязь возможных факторов дефектности с уровнем того или иного вида брака, реального эффекта от проводимых исследований следует ожидать:

· во-первых, по причине, сопутствующей экспериментам широкомасштабной интенсификацией работ по поиску причин брака и сопровождающей такие работы повсеместной стабилизацией процесса производства вследствие повышения его культуры и дисциплины труда;

· во-вторых, по причине появления новых информативных признаков, в роли которых выступают признаки исследуемых явлений, даже если последние не связаны с теми или иными дефектами, либо такая связь временно не выявлена.

Оба положения укладываются в предлагаемую японскими специалистами концепцию интегрального повышения стабильности, устойчивости и контролируемости производственного процесса на всех его этапах.

В этих условиях, уже выявленными резервами, дальнейшего повышения эффективности работ по улучшению качества технологии МКК, МКП становятся повышение корректности обратных задач обработки результатов эксперимента, к которым, в частности, относятся задачи определения причин брака по форме его проявления, а также корректная постановка прямых задач прогнозирования дефектов по факту отклонения режимов обработки изделий.

К выявленным резервам повышения эффективности работ можно также отнести следующие:

· выявление частоты и амплитуды стохастического изменения температуры спекания;

· выявление разброса времени помола в целях прогнозирования статистических характеристик брака, обусловленного нестабильностью состава материала;

· выявление мига зарождения и появления дефектов в целях временного пооперационного прогнозирования уровней дефектности;

· разработка структурных схем развития дефектов;

· выявление на базе разрабатываемых структурных схем набора информативных признаков, определяющих конкретную реализацию на множестве причинно-следственных цепей, ответственных за данный вид брака;

· исследование и подавление, либо коррекция узловых факторов дефектности (конструктивных, физико-химических, технологических), выделенных причинно-следственных цепей.

Поиск причин брака по факту его проявления можно отнести к основным задачам технологов, сопровождающих производимую продукцию от начала до конца производственного цикла. Поскольку этот класс задач относится к обратным, некорректным задачам обработки эксперимента, эффективность их решения, а значит и эффективность труда технологов определяется именно возможностью выделения регистрируемых признаков конкретной цепи причинно-следственных связей.

Как показала практика, одной из наиболее сложных в условиях конкретного производства, является не столько задача выявления количественных показателей той или иной причинно-следственной цепи, сколько выявление его состава (температура, состав атмосферы печи, процесс массообмена и т.д.). Что касается количественного описания причинного фактора, сложность таких задач существенно ниже, тюк в большинстве своём они замкнуты на конкретный участок, конкретную единицу оборудования и находятся в области ответственности конкретного специалиста-технолога. Тот факт, что локализованная задача для своего решения не требует согласованных исследований специалистов смежных подразделений, существенно упрощает её решение, повышает эффективность оперативного управления. Решение задач, реализуемых на уровне или в рамках компетенции конкретного специалиста, отличаются эффективностью использования современных методов исследования (планирование эксперимента, математическое моделирование на микро-, макро- и мегауровнях и т.п.) Такое положение объясняется сравнительно высокой изученностью различных состояний объекта исследований и условий реализации каждого из состояний, накапливающейся в процессе ежедневных корректировок указанных условий ответственным специалистом. Основой для корректировок нередко являются неформализуемые опыт и интуиция технолога.

Методом, обеспечивающим удовлетворительное решение задач по устранению «кумулятивных», т.е. накапливающихся от операции к операции разновидностей дефектов являются, например, метод экспертных оценок. В целях повышения эффекта идентификации причинных связей традиционные формы причинно-следственных диаграмм могут быть модифицированы. Модификация особенно оправдана в том случае, когда выявлена взаимосвязь признаков брака с признаками сопутствующих физико-химических процессов, с признаками отклонения свойств материалов и технологических режимов. Дальнейшая разработка диаграмм предполагает учёт побочных процессов формирования дефектов и учёт соответствия полей допуска и полей рассеивания параметров. Таким образом, разработка причинно-следственных диаграмм представляет собой выбор информативных признаков, позволяющих на множестве причинно-следственных связей выделить конкретную их реализацию, адекватно отвечающей исследуемой форме брака в заданных условиях производства. Наиболее перспективными в данной ситуации являются те признаки, которые доступны органолептическому контролю, могут быть использованы в автономных системах контроля и обладают необходимой информативностью для адекватной оценки причинной связи.

При дальнейшей доработке причинно-следственных диаграмм необходимо реально и точно оценивать влияние каждой конкретной причины на основной вид брака, для этого была разработана методика, приведённая ниже:

Для разработки данной методики был использован такой способ:

Берётся причина N-го порядка из любой причинно-следственной диаграммы. Зная её коэффициент значимости по отношению к причине N-1 порядка к которой она относится, что на плакатах причинно-следственных диаграмм показано стрелкой, (на плакатах причинно-следственных диаграмм он приводится справа от названия причины в верхнем ряду), мы перемножаем его на коэффициент значимости причины N-1 порядка), а затем перемножаем его на коэффициент значимости причины N-2 порядка, и т.д. до причины 1-го порядка.

Например, на плакате «Диаграмма коррозии спая» причина 4-го порядка «восстановительные газовые среды» имеет 100%-ое влияние на причину 3-го порядка «технологические электролиты», а та в свою очередь 50%-ое влияние на причину 2-го порядка «агрессивные технологические среды», а эта 11%-ое влияние на причину 1-го порядка «проникновение агрессивных средств в капилляры, ведущая к корродированию металла, которая сама имеет 95%-ый вес, по отношению к «коррозии спая». В итоге влияние причины 4-го порядка «восстановительные газовые среды» на «коррозию спая» будет равно 1*0,5*0,11*0,95=0,052 или 5,2%. Аналогично просчитываются и влияние других причин на форму брака.

Кроме того, к причинно-следственным диаграммам в данной дипломной работе прилагаются таблицы для удобства использования самих причинно-следственных диаграмм.

В 1-ой таблице приведены все причины, они имеют индивидуальный порядковой номер, также у каждой указан порядок, процентное влияние на форму брака, а также номер причины, к которому данная причина относится.

2.3 Разработка графо-аналитической модели причинно-следственных связей

Исследование причин снижения качества металлокерамических спаев, выполненное методами статистического и физического анализа показало, что эффект практического использования результатов наиболее заметен только при условии глубокого системного анализа всего однообразия причинно-следственных связей отражающих появление дефектов изделий и заготовок МКП. Актуальность системного подхода объясняется тем, что большинство видов брака МКП отличается эффектом кумулятивного накопления негативных воздействий, характерных для всей системы технологических операций. При этом многие формы брака отличаются длительным инкубационным периодом, сильным взаимовлиянием и зависимостью от предистории обработки сырья и заготовок изделия. Подтверждением сказанного являются результаты исследования сфероидных аномалий, способных зарождаться, как на стадии подготовки керамической массы, так и на стадии спекания изделий.

Негативный характер многообразия причинно-следственных связей особенно заметен на стадии формулировки рабочих гипотез, определяющих весь дальнейший путь причин некондиционности изделий и заготовок. Проблема повышения контролируемости на этой стадии разработки определяется тем, что в условиях массового производства существенным фактором успеха или неудачи работ наряду с методическим становится организационный фактор системный и субъективный по своей сути. Влияние организационного фактора объясняется в данном случае необходимостью вовлечения в процесс поиска и анализа причин брака специалистов различного профиля и различного уровня подчинённости, необходимостью координации содержательной части исследований и согласование формулировок их краткой семантической (смысловой) характеристики.

Основой подобной комбинации и согласования является разработка структурной схемы взаимодействия и впервые выделенных причин брака. Схема должна охватывать всю систему технологических операций производства МКК, МКП. Несмотря на достаточно богатый производственный опыт отечественных предприятий в области стабилизации параметров техпроцесса производства МКП до настоящего времени такой системы не создано. Предпринятый обзор работ в области диагностики тенхнологических систем показал, что наиболее полным целям и задачам структурного упорядочивания причин некондиционности МКК, МКП отвечает метод функционально-диагностического моделирования (ФДМ). Альтернативный ему метод аналитического регулирования вследствие низкого уровня наглядности и высокой сложности описания исследуемых объектов проявляет свою эффективность только после того, как в результате системных исследований с помощью причинно-следственных диаграмм причина брака будет локализована на ограниченном перечне операций.

Применительно к технологии МКК, МКП с характерной для неё многооперационностью и многократным воздействием на свойства материала наибольшую эффективность при построении ФДМ продемонстрировал метод экспертного анализа. Основным достоинством экспертного анализа в данном случае является возможность комплексного (физического, статистического, прагматического и семантического) насыщения моделей всеми специалистами, занятыми в производстве МКК, МКП. Широкое внедрение средств и методов органолептического контроля в процессе экспертного анализа открывает возможность построения на базе разрабатываемых причинно-следственных диаграмм систем автономного (реализуемого на рабочем месте) контроля

2.3.1 Состояние исследований в области разработки и анализа дефектности МКК и МКП

В настоящее время в технологии МКК, МКП с необходимой достоверностью можно констатировать, что в процессе экспериментов на опытных партиях (без оценки поля рассеивания) установлена, и подтверждена:

? связь дефектов габаритной нестабильности, отрыва выводов и коррозионной стойкости МКК, МКП с уровнем влажности в печах спекания и предобжига (преимущественно в спекании);

? связь уровня брака с габаритами изделий и с количеством в изделии идентичных, конструктивных элементов (габаритные дефекты, связанные с усадкой, сколы керамики и металлизации);

? связь уровня дефектности со степенью смещения соединяемых элементов (дефекты коррозии, отрыва выводов и т.д.);

? связь степени изменения окраски изделий на предобжиге, на пайке, на стадии нанесения металлических покрытий электрохимическими и химическими методами с усилиями отрыва выводов);

? связь между формой элементов (круглой формы донышка МКК «Тор») и их склонностью к определенным видам дефектов (треск донышка при пайке кристалла);

? связь усилия отрыва с пористостью металлокерамического спая (зона кристаллизации стеклофазы);

? связь степени деформации плат с весом грузов;

? связь стойкости металлокерамического спая к термоударам с наличием подслоя в зоне вольфрам-керамика.

? связь уровня брака (относительное значение) с программой производства (объемом выпуска) изделий.

Следует отметить, что даже при отсутствии корректной оценки взаимосвязей возможных факторов дефектности с уровнем того или иного вида брака, реального эффекта от проводимых исследований следует ожидать:

- во-первых, по причине, сопутствующей экспериментам широкомасштабной интенсификации работ по поиску причин брака и сопровождающей такие работы повсеместной стабилизации процесса производства вследствие повышения его культуры и дисциплины труда;

- во-вторых, вследствие накопления производственного опыта и расширения числа выделенных информативных признаков и явлений, определяющих качество заготовок, степень стабильности материалов, и оптимальность режимов обработки.

Оба положения укладываются в предлагаемую японскими специалистами концепцию интегрального повышения стабильности, устойчивости и контролируемости производственного процесса на всех его этапах. Применительно к технологии МКК, МКП резервами повышения эффективности работ по анализу причин брака как разновидности обратных задач обработки эксперимента, а также работ корректного прогнозирования дефектов по факту отклонения технологических режимов являются:

- разработка и внедрение средств и методов регистрации изменений физико-химических свойств материалов и изделий, а также статистических характеристик подобных изменений;

- выделение физико-химических процессов, способных, с одной стороны, реализовываться при существующих режимах и условиях обработки, с другой - способных вызвать регистрируемые изменения в материале и в конструкции изделия;

- разработка алгоритма и построения ПСД и систематизация на его основе полученных сведений в виде ПСД (ФДМ, иерархической схемы представления данных, графов);

- ранжирование (в том числе, экспертное) дефектообразующей способности выявленных причинных факторов дефектности (дуги графа)

- разработка алгоритма анализа ПСД и формирование наборов информативных признаков, обеспечивающих идентификацию конкретной причинно-следственной цепи на множестве их реализаций, объединенных в причинно-следственную диаграмму и количественное описание ранжирования;

- разработка методов исследования и подавления либо коррекции узловых факторов дефектности (конструктивных, физико-химических, технологических), выделенных причинно-следственных цепей.

Обоснованием актуальности именно такой постановки задач, требующих первоочередного решения является:

1. Появление факторов, способных активизировать новые физические причины брака. МКП. Наиболее значимыми, из которых, следует признать :

- Непрерывное расширение номенклатуры МКК, МКП сопровождающегося изменением формы конструктивного исполнения изделия.

- Сопутствующее изменение условий оптимальных режимов обработки изделий, включая режим спекания, состав среды, оборудование, персонал. Исследование режимов отдельных печей участка спекания показали, что погрешности установки и поддержание режимов работы печей сравнимы с шириной поля допуска на режим спекания и даже превышают его.

- Изменение технических требований и допусков на параметры изделий существующих конструктивных форм. (После снижения требований к усилию отрыва с 13Н до 6Н металлокерамический спай в значительной мере теряет признаки комплексного элемента ненадежности или комплексного показателя качества).

- Существенное изменение объемов производства и сопутствующее изменение условий расцеховки и других организационно - технологических факторов. (Формирование цехов по принципу родственности операций привело к потере прослеживаемости брака по отслоению металлизации вследствие нарушения режима спекания. Расцеховка по признаку близкой конструктивной сложности свободна от этого недостатка).

- Изменение системы контроля, включая ее организационные характеристики, аппаратно - методическое и информационное обеспечение.

- Изменение свойств материалов вследствие частой смены партии сырья и неконтролируемой предыстории подготовки сырьевых материалов.

2. Выявление признаков, свидетельствующих о нестабильности технологического процесса (не обязательно ухудшающей), об активации новых физических процессов сопровождающихся появлением органолептические (визуализируемые) признаков несоответствия исследуемых и эталонных изделий и заготовок и как следствие нарастания уровня брака коррелирующее, как минимум, с объемом производства и с массогабаритными характеристиками изделий.

3. Целесообразность опережающих поисковых работ по выделению процессов вызывающих либо способных вызвать нарастание брака, обусловленное непрерывно возрастающими требованиями к сложности и качеству МКК, МКП. Предложенный вариант наиболее полно соответствует полученным оценкам статистической значимости различных признаков технологического процесса.

Предложенная формулировка задач, условий и ограничений является оригинальной, поскольку в основе её лежит системный анализ исследуемого ТП. Решение поставленной задачи распадается на решение целого комплекса вспомогательных, согласования признаков состояния системы до и после выявления нового фактора дефектов.задач. В технологии такое согласование, как правило, затрагивает подсистемы весьма разноплановых признаков - физических, технических, экономических, организационных, психологических и т.д.