Математическое моделирование лазерной подгонки пленочных резисторов

Для уменьшения неопределенности выбора ПХ, выражение (34) дополним еще одним параметром до выражения

R* = max ( R, P, F ), (35)

где P параметр, отражающий множество возможных условий применения (реализации) результатов выбора.

Выделим основные классы параметров, позволяющие уменьшить неопределенность и неполноту информации при выборе ПХ.

1. Параметризация во времени, характеризующая производительность подгонки.

2. Параметризация по стабильности, учитывающая тепловое воздействие на точность РЭ.

3. Параметризация по электрической мощности, определяющая устойчивость РЭ к электрическим перегрузкам и служащая ограничением при расчете величины врезки лазерного луча в тело корректировочной секции.

При решении задачи проектирования выполняется поиск вариантов подгонки сравнением значений параметров ПХ. Эквивалентность параметров и их значений, а также отношение «не хуже» означает, что траектория с номером i является аналогом данной ПХ. Если ни одна из ПХ не удовлетворяет требованиям по одному или нескольким параметрам, то можно говорить о возникновении цели проектирования как необходимости получения новой ПХ. В этом случае все рассматриваемые ранее варианты ПХ являются как прототипами (по конфигурациям РЭ), так и прецедентами (по приемам подгонки). Достижение необходимых значений параметров ПХ - целей связано с выявлением значений других их параметров, которые, в свою очередь, становятся целями (подцелями) и требуют выявления связанных с ними параметров нижнего уровня. Выявленная иерархия параметров образует структуру целей проектирования (табл. 4), которая позволяет определить существенные, относительно поставленной цели, параметры, являющиеся ее подцелями.

Таблица 4. Пример таблицы структуры целей

При этом путь от главной цели до выбранной подцели условно можно считать основной задачей проектирования подгонки.

В основу знаний АСМ «ПОДГОНКА ГИС» положена модель базы объектов топологии (рис. 15), которая содержит геометрическую, физическую и технологическую информацию. При проектировании учитываются также эвристические знания (правила и методы), которые используются при выполнении проектных процедур над объектами топологии.

Использование экспертных компонент на основе знаний специалистов по лазерной подгонке позволяет формировать, сравнивать, изменять и накапливать модели ПХ.

Рис. 15. Схема структуры данных: K число резисторов на плате; Мчисло секций резистора

Правила, применяемые экспертом, составляют базу проектирования, включающую следующие процедуры:

а) определение цели проекта подгонки;

б) разработку модели подгонки;

в) графическое представление подгонки.

В дополнение к правилам логики, применяемым при решении задачи проектировании подгонки, реализована технология решения с учетом прошлого опыта (по прецеденту). Прецедент представляется записью в базе данных подгоночной характеристики (в зависимости от приема подгонки) РЭ. Наполнение базы прецедентов происходит как во время реальной подгонки, так и при моделировании. При отборе прецедента применяются методы, в основе которых - сравнение разных ПХ.

Два направления экспертных методов при проектировании подгонки позволяют решать задачу регулирования ТП изготовления плат гибридных ИС на основе интеллектуальных методологий.

На базе системы автоматизированного моделирования и проектирования подгонки осуществляется синтез алгоритма регулирования ТП, который базируется на теории искусственного интеллекта и теории нечетких множеств. Процесс синтеза алгоритма регулирования ТП включает: постановку задачи; обоснование значений целевой функции; формирование нечеткой логики (шкал и интервалов); моделирование подгонки; формирование управляющих воздействий по правилам нечеткой логики (фаззификация); получение решения, обеспечивающего адаптацию алгоритма регулирования к условиям функционирования ТП (дефаззификация); оценку эффективности алгоритма регулирования.

В шестой главе представлена структура и состав комплекса программ автоматизированной системы моделирования и проектирования подгонки.

При разработке программных средств учитывались требования создания компьютерного аналога лазерной подгонки, сопоставимого с реальным процессом. Для реализации поставленных требований программный комплекс включает базы данных, средства ввода данных, интерактивную машинную графику для проектирования и отображения результатов моделирования. Наличие приведенных выше компонентов, математических моделей подгонки, исследованных в предыдущих главах, позволяет выполнять:

1) ввод данных (с клавиатуры, в режиме «сколка»);

2) описание объектов топологии при проектировании;

3) моделирование подгонки c применением разных методов расчета ПХ;

4) визуализацию динамики процесса;

5) сортировку, оптимизацию и выбор ПХ по параметрам подгонки;

6) сохранение результатов проектирования в файле прецедентов с целью дальнейшего обращения к ним.

Структура программного обеспечения (ПО) и интерфейс среды моделирования и проектирования представлены на рис. 16, 17.

Рис. 16. Структура ПО системы моделирования и проектирования

Задача разработки и выбора проекта подгонки решается с помощью:

1) модельного эксперимента;

2) поиска моделей подгонки по ПХ, имеющимся в БД прецедентов.

Каждый полученный вариант подгонки рассматривается с точки зрения решения задачи регулирования (оптимизации целевой функции) ТП изготовления плат ИС.

Рис. 17. Интерфейс среды моделирования

В дополнение к среде моделирования разработан язык описания подгонки, который позволяет:

- редактировать сценарии моделирования;

- осуществлять подбор резистивных конечных элементов при поиске решения;

- представлять результаты в табличной и графической формах.

Язык имеет несколько модулей, позволяющих решать вышеперечисленные задачи. Ниже представлен пример одного сценария подгонки на языке моделирования.

ЗАГОЛОВОК ` Подгонка '; {Заголовок выводится на график

подгонки и на таблицу}

ПОСТОЯННЫЕ { Раздел постоянных данных}

Delta=0.01; {Точность подгонки}

Ua = 0; {Потенциал на левой границе}

Ub= 3; {Потенциал на правой границе}

ПЕРЕМЕННЫЕ {Раздел описания переменных}

R {Неизвестное сопротивление}

ФУНКЦИИ {Раздел функций расчета сопротивления}

Func1;

{ Раздел описания геометрических областей}

ОБЛАСТЬ 1

начало (10,10);

линия 1 (10,20);

. . . . . . . . . . . .

ПОДГОНКА {Раздел имитации подгонки}

Старт (15,15);

Перемещение ((x=,y-), (40,0), 5, 1); { Перемещение по Y со скоростью

5 мм/сек и включенным лазером}

ВЫВОД { Раздел вывода результатов}

ПЕЧАТЬ ( R );

ГРАФИК ( R ) ;

КОНЕЦ.

Применение языка при реализации имитационных моделей обеспечивает гибкость при написании программы, ее отладке и испытании и позволяет разрабатывать клиент-серверные версии системы моделирования с распределенными вычислениями и технологическими действиями с возможностью настройки на специфику предприятий, изготавливающих гибридные интегральные схемы.

В приложении приведены акты внедрения.

Основные выводы и результаты

В результате исследований процессов лазерной подгонки пленочных резисторов гибридных ИС разработаны научные основы и методология математического моделирования лазерной подгонки, что позволяет утверждать, что цели диссертации достигнуты.

Научные, технические и технологические решения доведены до алгоритмов и комплексов программ, внедрение которых позволяет увеличить выход годных гибридных ИС в условиях роста требований к их выходным параметрам.

В процессе работы над диссертацией автором получены следующие результаты.

1. Разработана математическая нечеткая модель лазерной подгонки на основе объединения четких моделей изменения конфигурации РЭ и нечеткой модели оценки его состояния.

2. Предложена система методов расчета ПХ РЭ для имитации подгонки в процессе моделирования.

3. Разработан алгоритм моделирования лазерной подгонки на основе метода анализа иерархий.

4. Разработан комплекс программ, позволяющий в цикле моделировать и проектировать лазерную подгонку, прогнозировать ее результаты, выбирать наиболее предпочтительный вариант проекта при настройке механизма регулирования ТП.

5. Определен состав языка моделирования подгонки, с помощью которого можно редактировать сценарии моделирования РЭ и отображать результаты.

6. Применение комплекса программ сокращает объем физических экспериментов в 5-20 раз и позволяет проектировать подгонку для сложных конфигураций РЭ и форм лазерных резов.

7. Полученные результаты имеют широкое применение в гибридных и полупроводниковых ИС, микросистемной технике и в других областях, где лазер является единственным средством регулирования и обеспечения качества.

Библиографический список

Монография

1. Антонов, Ю.Н. Проектирование средств регулирования в методе лазерной подгонки. УлГТУ 2007. 134 с.

Публикации в изданиях из перечня ВАК

2. Антонов, Ю.Н. Программное обеспечение автоматизированной установки лазерной подгонки резисторов / Ю. Н. Антонов, К. И. Вершинин, В.М. Николаев // Приборы и системы управления. М.: Машиностроение, 1991. № 8. С. 17.

3. Антонов, Ю.Н. Идентификация состояния пленочных резисторов и гибридных интегральных схем при нормировании точности сопротивления / Ю. Н. Антонов// Метрология. М.:ИПК Изд-во «Измерительная техника», 2004. № 11. С. 3134.

4. Антонов, Ю. Н. Разработка проекта нормирования точности сопротивления резисторов гибридных интегральных схем методом лазерной подгонки / Ю. Н. Антонов // Радиотехника и электроника. М.: РАН, 2006. том 51. № 11. С. 15.

5. Антонов, Ю.Н. Применение нечетких моделей данных для регулирования технологического процесса изготовления плат гибридных интегральных схем / Ю. Н. Антонов // Известия вузов. ЭЛЕКТРОНИКА. 2007. 2. С. 934.

6. Антонов, Ю.Н., Соснин П.И. Оценка устойчивости технологического процесса изготовления плат гибридных интегральных схем / П. И. Соснин, Ю. Н. Антонов // Известия вузов Поволжский регион. Технические науки Пенза: ПГУ, 2007. № 3(30). С. 109114.

7. Антонов, Ю.Н. Допусковый контроль резистивных элементов и идентификация плат гибридных интегральных схем с помощью нечеткой экспертной системы / Ю. Н. Антонов // Известия Самарского научного центра РАН. Моделирование и управление. Самара: Изд-во Самарского научного центра РАН, 2006. Том. 8. № 4(18). С. 10611066.

8. Антонов, Ю.Н. Автоматизированная система допускового контроля резисторов гибридных ИС / Ю. Н. Антонов // Известия Самарского научного центра РАН. Технологии, процессы и системы в ходе их эволюционного развития. Самара: Изд-во Самарского научного центра РАН, 2006. Том. 1. № 4(18). С. 1218.

Публикации в зарубежных журналах

9. Аntonov, Yn. N. Use of Laser Trimming for the Development of a Project for Accuracy-Normalization of the Resistance of Resistors in Hybrid Integrated Circuits // Yn. N. Antonov // Journal of Communications Technology and Electronics. Pleiades Publishing inc., 2006. Vol. 51. № 12. pp. 13511355.

10. Antonov, Y. Features of application of the laser method for normalization of accuracy of resistors in hybrid integrated circuits / Y Antonov // Key Engineering Materials. Zuerich. Switzerland: Trans Tech Publications, 2005. Vols. 291-292. pp. 643646.

Материалы зарубежных конференций

11. Antonov, Y. The indistinct approach to an estimation of condition of film resistors and hybrid integrated circuits / Y. Antonov // ICEP 2006. International Conference on Electronics Packaging (April 19-21 2006 г.). Tokyo. Japan. p. 360-364.

12. Antonov, Y. Features of application of the laser method for normalization of accuracy of resistors in hybrid integrated circuits // Y. Antonov // Advances in Abrasive Technology VIII. ISAAT2005: international symposium (St. PetersBurg 21 24 June 2005). Zuerich. Switzerland: Trans Tech Publications, 2005. p. 643646.

Материалы международных конференций

13. Антонов Ю.Н. Моделирование процесса нормирования точности пленочных резисторов методом лазерной подгонки / Ю.Н. Антонов // Новые методологии проектирования изделий микроэлектроники «NEW DESIGN METODOLOGIES». Материалы международной научно-технической конференции (г. Владимир 19-20 декабря 2002 г.). - Владимир: ВГУ, 2002. - С. 18-19.

14. Антонов, Ю.Н. Измерение сопротивления пленочных РЭ в процессе нормирования точности / Ю. Н. Антонов // Теория методы и средства измерений, контроля и диагностики: материалы международной IV научно-практической конференции (Новочеркасск 20 сентября 2003 г.). Новочеркасск: ЮРГТУ, 2003. Ч. 1. С. 4347.

15. Антонов, Ю. Н. Модель распознавания РЭ в процессе лазерной подгонки / Ю. Н. Антонов // Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике: материалы III Международной научно-практической конференции (Новочеркасск 17 января 2003 г.). Новочеркасск: ЮРГТУ, 2003. Ч. 2. - с. 41-42

16. Antonov, Y. N. Expert Support of Design of Film resistors normalization Process / U. N. Antonov // The Problems of Human - Computer Interaction: international Conference Interactive Systems And Tecnologies. Ulyanovsk: ULSTU, 2003. p. 4851.

17. Antonov, Y. N. Designing of process of resistance accuracy normalization of film resistors in hybrid integrated circuits / U. N. Antonov // The Problems of Human - Computer Interaction: international Conference Interactive Systems And Tecnologies. Ulyanovsk: ULSTU, 2003. p. 6769.

18. Антонов, Ю.Н. Моделирование процесса лазерной подгонки резисторов гибридных интегральных схем / Ю. Н. Антонов // Компьютерное моделирование 2004: труды 5-й Международной научно технической конференции (Санкт-Петербург 29 июня 3 июля). СПб.: Издво «Нестор», 2004. Ч. 2. С. 106109.

19. Антонов, Ю.Н. Применение моделирования для проектирования процесса лазерной подгонки резисторов ГИС / Ю. Н. Антонов // Системы искусственного интеллекта и нейроинформатика: труды международной конференции «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейро-информатика в науке и технике КЛИН-2004» (г. Ульяновск, 1820 мая 2004 г.) / Под общей ред. Л. И. Волгина. Ульяновск: УлГТУ, 2004. Том 3. С. 811.

20. Антонов, Ю.Н. Экспертная поддержка проектирования процесса нормирования точности пленочных резисторов гибридных интегральных схем / Ю. Н. Антонов //Микропроцессорные, аналоговые и цифровые системы: материалы IV Международной научно-практической конференции (г. Новочеркасск 27 февраля 2004 г.). Новочеркасск: ЮРГТУ, 2004. С. 5558.

21.Антонов, Ю.Н. Возможности гибридной технологии микроэлектроники / Ю. Н. Антонов // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления: материалы XVI научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов (г. Москва 24-31 мая 2004 г.). М: МГИЭМ, 2004. -С. 357359.

22. Antonov, U. N. Parameters Of Efficiency Of Technological Systems Of Hybrid Integrated Circuit Manufacturing / U. N. Antonov // The Problems of Human - Computer Interaction: international Conference Interactive Systems And Tecnologies. Ulyanovsk: ULSTU, 2005. pр. 205208.

23. Антонов, Ю. Н. Нечеткий подход к оценке состояния гибридных интегральных схем / Ю. Н. Антонов // Электроника и информатика2005: материалы V Международной научно-технической конференция (Зеленоград 23-25 ноября 2005). М.: МИЭТ, 2005. Ч. 2. С. 5-6.

24. Antonov, Y . Methods Of State Evaluation Of Plates In Hybrid Integrated Circuits / Y. Antonov // The Problems of Human - Computer Interaction: International Conference Interactive Systems And Technologies (Ulyanovsk 26-30 September 2005). ). Ulyanovsk: ULSTU, 2005. Vol. 1. P. 209212.

25. Антонов, Ю.Н. Роботизированный модуль лазерной подгонки пленочных резисторов / Ю. Н. Антонов // Проблемы синергетики в трибологии трибоэлектрохимии, материаловедении, и мехатронике: материалы IV Международной научно-практической конференции (г. Новочеркасск 4 ноября 2005 г.). Новочеркасск: ЮРГТУ, 2004. С. 4952.

26. Антонов, Ю.Н. Использование теории нечетких множеств для контроля гибридных интегральных схем / Ю. Н. Антонов // Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы: материалы VI Международной научно-практической конференции (г. Новочеркасск 21 октября 2005 г.). Новочеркасск: ЮРГТУ, 2004. С. 1114.

Другие публикации

27. Антонов, Ю. Н. Разработка экспертной системы для лазерной подгонки пленочных резисторов ГИС. / Ю. Н. Антонов // Микроэлектроника в машиностроении: материалы международной научно-технической конференции (Ульяновск, 11-12 марта 1992 г.). Ульяновск.: НПК УЦМ, 1992. С. 3738.

28. Антонов, Ю. Н. Применение средств машинной графики для сопровождения процесса лазерной подгонки пленочных резисторов / Ю. Н. Антонов // Микроэлектроника в машиностроении: материалы международной научно-технической конференции (Ульяновск, 11-12 марта 1992 г.). Ульяновск.: НПК УЦМ, 1992. С. 3940.

29. Антонов, Ю. Н. Принципы построения модели анализа качества элементов топологии в процессе лазерной подгонки / Ю. Н. Антонов // Микроэлектроника в машиностроении: материалы международной научно-технической конференции (Ульяновск, 11-12 марта 1992 г.). Ульяновск.: НПК УЦМ, 1992. С. 6667.

30. Соснин, П.И. Разработка траектории коррекции пленочных резисторов ГИС / П.И. Соснин, Ю. Н. Антонов // Методы и средства преобразования и обработки информации. Ульяновск: УлГТУ, 1998. С. 8184.

31. Антонов, Ю.Н. Метод расчета резисторов с лазерной коррекцией / Ю.Н. Антонов // Информационные технологии системы и приборы. Ульяновск: УлГТУ, 1998. С. 7479.

32. Соснин, П. И. Программно-логический метод управления коррекцией пленочных резисторов гибридных интегральных схем / П. И. Соснин, Ю. Н. Антонов // Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве: материалы 1 всероссийской международной научно-технической конференции (г. Нижний Новгород, 3-4 февраля 1999 г.). Нижний Новгород: НГТУ, 1999. Ч. 2. С. 1819.

33. Антонов, Ю. Н. Модели изучения объекта / Ю. Н. Антонов // материалы ХХХIII научно-технической конференции (г. Ульяновск, 19-31 января 1999 г.). Ульяновск: УлГТУ, 1999. С. 5758.

34. Ю. Н. Антонов // Моделирование и обработка информации в технических системах: материалы Всероссийской научно-технической конференции (г. Рыбинск, 1820 мая 2004 г.). Рыбинск: РГАТА, 2004. С. 278281.

35. Антонов, Ю.Н. Интеллектуализация процесса лазерной подгонки пленочных резисторов микросборок и гибридных интегральных схем / Ю. Н. Антонов // Аэрокосмические технологии и оборудование: материалы Всероссийской научно-практической конференции (г. Казань, 1013 августа 2004 г.). Казань: КГТУ, 2004. Том 3. С. 634639.

36. Антонов, Ю. Н. Применение траекторного подхода к нормированию точности сопротивления пленочных резисторов гибридных ИС / Ю. Н. Антонов // Электроника: материалы II Всероссийской научно-технической конференция (Зеленоград 17 ноября 11 декабря 2003 г.). М.: МИЭТ, 2003. С. 8485.

Размещено на Allbest.ru