Проектирование гибкого полиимидного носителя для высоковольтного драйвера газоразрядного экрана

Реперный знак не должен обрабатываться припусками и усадками.

2.15. На границе металлизированных элементов и в отверстиях необходимо обеспечить перекрытие металла полиимидом на 50 мкм по ширине.

2.16. Минимальная величина зазора между металлизированными элементами 40 мкм (в готовом виде).

2.17. Величина зазора между металлизированными элементами в зоне монтажа должна быть одинаковой по всей их длине (по возможности).

2.18. Для выполнения необходимой разводки допускается использовать внутреннюю зону платы гибкой (внутри опорной рамки), выполняя при этом рекомендации примечания 3 п 2.8.

2.19. При необходимости допускается зоне присоединения к кристаллу вывод закольцовывать.

2.20. Минимальный размер проводников, в том числе и лежащих на защитной полиимидной рамке, должен быть не менее номинального размера вывода по таблице 4.

2.21. При необходимости допускается выполнять расположение выводов и контактных площадок в зоне контактирования в шахматном порядке.

2.22. При длине проводника, свободного от полиимида, между защитной полиимидной рамкой и зоной контактирования более 1000мкм необходимо вводить полиимидные рамки.

Ближняя к зоне присоединения к плате полиимидная рамка (в зоне формовки) должна быть разрезана по углам (в случае четырехстороннего расположения выводов). При этом ширина полиимидных перемычек в зоне формовки должна быть не более 200 мкм, а расстояние между перемычкой и защитной полиимидной рамкой (при ее наличии), расположенной между защитной перемычкой в зоне формовки, должно быть не менее 300 мкм.

2.23. В технически обоснованных случаях размеры, указанные в разделах 2,3 и вводимые в формат, могут уточняться при обязательном согласовании с технологом.

2.24. Контролируемыми размерами на плате гибкой являются:

ширина вывода в зоне присоединения к кристаллу,

ширина вывода в зоне присоединения к плате.

2.25. В технически обоснованных случаях указывать размеры между крайними выводами в зоне присоединения к кристаллу в каждом ряду, между внутренними противоположными сторонами защитной полиимидной рамки по двум направлениям, между внутренними сторонами реперных элементов с допуском 50 мкм., указывающих линию присоединения золотых объемных выводов (ЗОВ).

2.26. В чертеже на плату гибкую указывать размеры, обеспечивающиеся инструментом:

межосевое расстояние базовых отверстий с допуском,

расстояние между внешними сторонами реперных элементов с допуском,

расстояние от базовых отверстий до внешней стороны реперного элемента с допуском,

ширину полиимидных рамок и перемычек и расстояния между ними.

3. МИНИМАЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ РАЗМЕРЫ ЭЛЕМЕНТОВ ТОПОЛОГИИ

3.1. Зона монтажа.

3.1.1. Зона присоединения к кристаллу.

3.1.1.1. Ширина выводов в зоне присоединения к кристаллу должна соответствовать размеру КП кристалл -10мкм, допустимые отклонения по табл.4, графа 3, а допустимые размеры фотошаблонов при их изготовлении должны соответствовать данным, указанным в таблице 5.

3.1.1.2. Ширина опорной полиимидной рамки должна быть не менее 300 мкм.

3.1.1.3. Ширина защитной полиимидной рамки должна быть 300-500 мкм.

3.1.1.4. Величина заходов выводов на опорную полиимидную рамку должна быть не менее 150 мкм.

3.1.1.5. Величина захода полиимидной защитной рамки на пассивацию кристалла должна быть не менее 10 мкм.(в готовом виде).

3.1.1.6. Расстояние между внутренними противоположными сторонами защитной полиимидной рамки должно соответствовать указанному в таблице 3.

3.1.1.7. Расстояние между КП кристалла и полиимидной опорной рамкой должно быть 50-200 мкм (в готовом виде)

3.1.1.8. В технически обоснованных случаях, допускается использование выводов в консольном варианте, при этом выводы должны выходить за пределы контактных площадок на 10-20 мкм.

3.1.2. Зона присоединения к плате.

3.1.2.1. Ширина выводов в зоне присоединения к плате, допустимые отклонения должны соответствовать таблице 5, а допустимые размеры фотошаблонов должны соответствовать данным, указанным в табл. 6.

3.1.2.2. Длина выводов в зоне присоединения на плату должна быть 500-1000 мкм, в зависимости от конкретной конструкции платы гибкой по согласованию с технологом.

3.1.2.3. Ширина реперного элемента 100мкм, длина реперного элемента 100-200 мкм.

Таблица 4

Размер КП на кристалле (мкм)	Зазор между КП (мкм)	Ширина вывода в КД на ПН (мкм)
100	60	100-40
120	60	110-40
130	70	120-50
140	70	130-50
150	70	130-50

Таблица 5

Шаг выводов (мкм)	Ширина вывода в КД на ПН (мкм)
0,5 0,625	+50 250 -10
0,625	+20 300 -40

Таблица 6

Ширина вывода в КД на	Ширина вывода в для ГИ припуск	информации (мкм)	Ширина вывода лон и припуск	на фотошаб- (мкм)
ПН (мкм)	Рулонная технология	Кассетная технология	Рулонная технология	Кассетная технология
+50 250 -10	300 (25 на сторону)	320 (35 на сторону)	300 5	320 5
+20 300 -40	320 (10 на сторону)	340 (20 на сторону)	320 5	340 5

2.3 Разработка конструкции для крепления кристалла при ультразвуковой сварке

При сборке микросхем с применением полиимидного носителя с облуженными Al выводами, после технологических процессов, таких как, ломка пластин на кристаллы, укладка кристаллов в тару и контроль внешнего вида, возникает необходимость присоединить полиимидные выводы (паучок) непосредственно к самому кристаллу.

Разработанный механизм перемещения позволяет зафиксировать сам кристалл на фиксаторе, сначала с помощью откачки воздуха из- под кристалла, а затем уже "губками", которые окончательно закрепляют кристалл с четырех сторон и не позволяют ему смещаться при механических нагрузках во время УЗС.

Предусмотрено перемещение закрепленного кристалла для проведения ультразвуковой сварки по трем координатам: x, y, z и по углу наклона.

Чертежи прилагаются.

3. Исследовательская часть

3.1 Анализ научно-технической информации по сварным узлам лепестковых выводов бескорпусных БИС

Анализ научно-технической информации показал, что ведущие зарубежные фирмы считают наиболее перспективные для сборки многовыводных СБИС и активно внедряют метод автоматической сборки на ленточном носителе (АСЛН). Существует два основных варианта этого метода:

1- с использованием группового присоединения золотых контактных столбиков на контактных площадках кристаллов к медным многовыводным рамкам на гибком ленточном носителе;

2- с использованием присоединения алюминиевых контактных площадок к алюминиевым многовыводным рамкам на ленточном носителе сваркой.

Зарубежные фирмы, главным образом Японские, используют в основном 1-ый вариант. Фирма National (США) применяет метод АСЛП на основе однослойной медной ленты с контактными выступами.

Непрерывное совершенствование процессов присоединения лепестковых выводов к контактным площадкам кристаллов позволяет создавать схемы с количеством выводов до 500 и более. При этом лепестки монтируются на кристалл с шагом 0.2 мм и менее при ширине лепестка 65-100 мкм. Основной метод присоединения - групповая пайка медных луженых выводов к золотым выступам на кристалле импульсно нагретым инструментом. в меньшей степени используется термокомпрессионная сварка двухслойных золоченых выводов к золотым выступом на кристалле. только в отдельных случаях используются алюминиевые лепестки, привариваемые к алюминиевым контактным площадкам на кристалле.

Реализация бескорпусных ИС на базе использования гибкого носителя системы выводов типа алюминий-полиимид и медь-диэлектрическая пленка позволяет повысить надежность соединений и устойчивость конструкции в целом к воздействию специальных факторов. анализ надежности бескорпусных БИС на гибком носителе проводился в ряде работ, в том числе и исследования напряженного состояния сварных соединений м сборочных узлов при их монтаже в устройства РЭА.

С целью повышения надежности при монтаже кристаллов со столбиковыми выводами на подложки используют различные конструктивные решения с целью компенсации разницы в коэффициентах термического расширения.

Например, при монтаже кристаллов с матричным расположением выводов используют составные столбики припоя, сформированные на полиимидных пленках.

Повышение качества и надежности соединений лепестковых выводов во многом определяется правильным методом и параметров монтажа соединений. Так, например, при групповом монтаже лепестковых выводов постоянно или импульсно нагреваемым инструментом на столбиковые выводы кристаллов ИС требуется обязательное программирование усилие сжатия при сварке или пайке. это особенно важно, если ведется сварка, например Au-Au, или сварка-пайка с малыми толщинами припоя на рамках выводов. Оптимальная прочность соединений обеспечивается при определенных сочетаниях температуры нагрева инструмента и усилия. См рис 6.



Рис. 6

Сварка ультразвуком относится к высокоскоростному процессу пластической деформации, соизмеримому с процессом листовой прокатки или ковки (2-5 м/сек). такие процессы сопровождаются выделением большого количества тепла, приводящего к росту температуры контактирующих тел.

3.2 Оценка напряжений в сварных соединениях бескорпусных БИС

Качество и эксплуатационная надежность сварных узлов при монтаже лепестковых выводов на кристалл и на подложку ГИС будут предопределяется их конструктивным исполнением, методом монтажа и уровнем напряжений, возникающих в сварных или паянных соединениях.

Рассмотрим конструктивное исполнение присоединения кристалла с точки зрения возникающих в нем напряжений.

В случае присоединения кристалла с балочными выводами напряжения в выводах (лепестках) определяются по формуле

_л=Е_л/l_л*(b_кр*_кр*T_кр+2*l_л*_л*T_л-l*_п*T_п)

Где _л - напряжения растяжения в лепестке; Е_л - модуль Юнга материала лепестка; _{кр, л, п} - коэффициенты линейного расширения материала кристалла, лепестка и подложки при монтаже и эксплуатации. См. рис 7

Рис. 7: 1 - кристалл; 2 - лепестковые выводы

3.3 Конструктивное исполнение сварных узлов

При монтаже лепестковых выводов на кристалл от конструктивного исполнения и правильного выбора размеров в большой степени будет зависеть эксплуатационная надежность изделий.

При сварке лепесткового вывода к кристаллу БИС, одним из вариантов может быть схема, представленная на рис. 8 В этом случае алюминиевый вывод закреплен на полиимидных рамках (внутренней и внешней частью относительно сварного соединения).

При такой конструкции имеются ограничения минимального размера " l ", который выбирается исходя из относительного допустимого удлинения материала вывода при растяжении (l). В этом случае оценка минимального размера " l ", проводится по формуле:

_П + 0,5*_Al

l _МИН = --------------

l *(2+ l)

где: l _МИН - минимальная длина вывода;

_{П, Al} - толщина пленки и алюминия;

l - относительное удлинение материала вывода.

При монтаже лепестковых выводов,жестко закрепленных в полиимидной рамке, групповой импульсной пайкой на столбиковые выступы кристалла, расчетная формула выглядит так:

l_Л (E_Л * b_кр /2)*(_кр*T_кр)/((2*_СР*h_СМ/_л)-E_Л*_Л*T_Л

где: E_{Л, СР, Л} - модуль упругости, допустимое напряжение среза, коэффициент линейного расширения материала вывода;

h_{СМ, л} - высота столбика и толщина вывода;

T_кр, T_Л - температура нагрева кристалла и лепестка

b_кр - размер кристалла.

Рис. 8: 1 - алюминиевый вывод; 2 - внутренняя полиимидная рамка; 3 - кристалл; 4 - наружная полиимидная рамка.

Рассмотрим зависимость прочности сварного соединения от сварного инструмента и расстояния от КП до защитного кольца.

На рис.... приведены зависимости P=f(l) для случаев использования сварочных инструментов с рабочим торцом 100, 130 мкм. Согласно рисунку 9 при l=30 мкм (100) прочность стабилизируется, однако, окончательная стабилизация прочности наступает при l=40-50 мкм, т.к. при l=30 мкм имеет место отрыв по месту сварки в 50% случаев, из-за напряженного состояния узла.

При размере торца сварочного инструмента 130 мкм при l=30 мкм еще сказывается эффект "подреза", и превышение средней прочности сварных соединений при l=60 мкм объясняется увеличением зоны взаимодействия.

Рис. 9

3.4 Расчет оптимальной рабочей длины балки, в зависимости от толщины полиимида и толщины фольги

Прочностные характеристики и уровень надежности сварных и паянных соединений зависят в большей степени от правильного выбора сварного или паянного соединения, уровня и характера деформирования зоны сварки, сочетания соединяемых материалов.

При сварке плоских выводов на контактные площадки кристаллов БИС прочность соединения зависит от характера деформации. Наиболее высокой прочностью обладает сварное соединение с ребрами жесткости. Такой вид наиболее оптимален при ограниченной ширине вывода. Вид сварной точки с оптимальным соотношением размеров, выполненной ультразвуковой сваркой, показан на рис.11.



Рис. 11

L_СОЕД = (2..4)_Л;

B_К = _Л

R_К = 0,5*_Л;

h_СОЕД = (0,5..0,7)*_Л

При монтаже лепестковых выводов на контактные площадки кристалла для снижения механических напряжений, возникающих из-за неравномерного деформирования и возможного смещения защитных полиимидных рамок необходимо проводить сварку выводов в определенной последовательности - рис. 12.

Рис. 12: 1 - кристалл; 2 - защитные полиимидные рамки; 3 - алюминиевые выводы. I - VIII - последовательность сварки

При ультразвуковой сварке плоских выводов с контактными площадками подложек для получения оптимальной прочности соединения необходимо правильно выбирать размеры инструмента и величину деформации вывода. Оптимальными являются следующие соотношения:

Du = d_СОЕД = (0,37...0,4)*b_Л

h_ДЕФ = (0,4...0,5)* _Л

С d_СОЕД

где: Du - диаметр инструмента;

b_Л - ширина лепестка;

h_ДЕФ - величина деформации вывода по толщине;

_Л - толщина лепестка;

С - расстояние от конца вывода до центра точки.

Параметры режима ультразвуковой сварки лепестковых выводов на плату оптимизируются на основе уравнения регрессии для конкретного типоразмера соединения. За оптимальные параметры можно принять: удельное давление 22 - 30 Н/мм²; длительность импульса 50 - 60 мс; мощность ультразвуковых колебаний подбирается экспериментально.

Итак, общие технологические рекомендации по сварке выглядят следующим образом: минимальная длина алюминиевого вывода должна рассчитываться по формуле:

_П + 0,5*_Al

l _МИН = --------------

l *(2+ l)

При УЗС алюминиевого вывода к КП кристалла и подложки сварная точка должна формироваться с ребрами жесткости крестообразной формы за счет специальной конструкции рабочего торца инструмента. При этом ребра жесткости формируются за счет канавок на инструменте с радиусом, равным половине толщины алюминиевого вывода. При сварке на подложку выводов (лепестков) относительно большой ширины диаметр сварной точки должен составлять около 0,4 от ширины вывода, при этом расстояние от центра сварной точки до конца вывода должно быть не меньше диаметра сварной точки.

При одиночной сварке выводов к кристаллу должен реализовываться определенный алгоритм: сначала свариваются выводы с одной стороны кристалла, затем с противоположной, а угловые выводы свариваются в последнюю очередь в такой же последовательности.

При групповой сварке лепестковых выводов к шариковым столбикам на кристалле необходимо обеспечить следующее:

- программирование усилия сжатия (удельного давления) с определенной скоростью нарастания (не более 200 Н/мм²с), оптимизацией максимального значения (до 50-60 Н/мм²) и обязательной промежуточной ступенью нагружения (на уровне 0,4-0,5 от максимального);

- наличие системы взаимной ориентации инструмента и кристалла в процессе нагружения для обеспечения параллельности торца инструмента и поверхности кристалла.

4. Расчет себестоимости высоковольтного драйвера газоразрядного экрана и прогнозирование путей ее снижения

4.1 Понятие себестоимости

При производстве любой продукции неизбежны издержки, связанные с ее изготовлением и реализацией. Отражением уровня этих издержек или затрат является себестоимость производимых изделий.

Себестоимость продукции представляет собой стоимостную оценку используемых в процессе производства продукции природных ресурсов, сырья, материалов, топлива, энергии, основных фондов, трудовых ресурсов, а так же других затрат на ее производство и реализацию.

В себестоимость продукции включаются: затраты, непосредственно связанные с производством продукции (работ, услуг), обусловленные технологией и организацией производства, включая затраты по контролю производственных процессов и качества выпускаемой продукции; затраты, связанные с использованием природного сырья; затраты на обслуживание производственного процесса; затраты по обеспечению нормальных условий труда и техники безопасности; затраты на подготовку и освоение производства; затраты, связанные с изобретательством и рационализацией; текущие затраты, вызванные содержанием и эксплуатацией фондов природоохранного назначения; затраты, связанные с управлением производством; затраты, связанные с подготовкой и переподготовкой кадров; выплаты, предусмотренные законодательством о труде, за непроработанное на производстве время (оплата основных и дополнительных отпусков и т.д.); отчисления на государственное социальное страхование и пенсионное обеспечение, в государственный фонд занятости населения, отчисления по обязательному медицинскому и имущественному страхованию; платежи по кредитам банков в пределах ставки, установленной законодательством; затраты, связанные со сбытом продукции; затраты на воспроизводство основных производственных фондов; износ по нематериальным активам; налоги, сборы и другие обязательные отчисления; другие виды затрат, включаемые в себестоимость продукции в соответствии с установленным законодательством порядком.

4.2 Затраты, включаемые в себестоимость

По методу включения в себестоимость, все затраты подразделяются на две группы:

Прямыми являются те затраты, которые могут быть непосредственно рассчитаны и включены в себестоимость изготовления конкретного изделия. К прямым затратам относятся:

затраты на сырье;

затраты на основные и вспомогательные материалы;

затраты на комплектующие, полуфабрикаты;

основная и дополнительная заработная плата (с отчислениями на социальные нужды) основных производственных рабочих;

затраты на амортизацию оборудования.

Накладные затраты - это затраты, рассчитываемые накладным или бухгалтерским методом, т.е. путем начисления определенных процентов на основную заработную плату. Накладные расходы формируются в следующие группы:

--- цеховые расходы;

--- заводские расходы;

--- внепроизводственные расходы.

Цеховые расходы включают в себя износ малоценных инструментов и приспособлений, материалы для содержания производственного оборудования, энергию, топливо, газ, воду, пар для технологических целей, основную и дополнительную заработную плату (с отчислениями на социальные нужды), вспомогательных рабочих, обслуживающих оборудование и рабочие места. Кроме того к цеховым расходам относятся: основная и дополнительная заработная плата (с отчислениями на социальные нужды) цехового управленческого персонала и вспомогательных рабочих, занятых на общепроизводственных и хозяйственных работах; расходы на материалы, топливо, энергию, воду для хозяйственных нужд цеха; амортизация и текущий ремонт производственных зданий цеха, малоценного хозяйственного инвентаря; транспортные расходы; расходы по производству опытов, испытаний и исследований; расходы по охране труда и технике безопасности, и некоторые другие.

Общезаводские расходы включают в себя основную и дополнительную заработную плату (с отчислениями на социальные нужды) работников аппарата заводоуправления и служб общезаводского назначения, оплату командировок, канцелярские и почтово-телеграфные расходы, содержание и амортизация здания заводоуправления, а также зданий материальных складов завода, склада готовой продукции, заводских лабораторий, представительские расходы.

К внепроизводственным расходам относятся затраты на стандартизацию и научно-исследовательские работы, расходы по освоению новых типов приборов (до начала их серийного выпуска), затраты на тару, транспортировку готовой продукции и другие расходы.

4.3 Учет технологических потерь

На ряде этапов изготовления изделий возникают необратимые потери, называемые технологическими потерями. Количественной характеристикой этих потерь является коэффициент выхода годных (КВГ), обозначаемый через величину вероятности выхода годных P

N_ГОДН.

КВГ=Р=

N_ЗАП.

где N_ГОДН. - количество годных изделий

N_ЗАП. - количество изделий (деталей, узлов), запущенных на операцию, принятую за начальную.

Кроме КВГ используется также коэффициент запуска (К_ЗАП), который показывает во сколько раз больше должно поступить на данную операцию деталей, узлов, полуфабрикатов для того, чтобы получить заданное количество годных изделий.

Коэффициент запуска определяется отдельно для каждой операции или для группы последовательно выполняемых операций, между которыми не осуществляется промежуточный контроль и учет на основании действующих на предприятии маршрутных карт технологического процесса.

Коэффициент запуска определяется как величина, обратная общему коэффициенту выхода годных для данной операции:

1 1

К_ЗАП =

P_i*P_i+1*...*P_m П P_i

Из приведенной формулы видно, что коэффициент запуска на последующей технологической операции не может быть больше, чем на предыдущей. Следовательно, значения коэффициентов запуска убывают от начальных к конечным операциям технологического процесса.

По признаку зависимости от объема производства различают два вида затрат:

Переменные затраты (пропорциональные) зависят от объема выпускаемой продукции (затраты на материалы, основная и дополнительная заработная плата (с отчислениями на социальные нужды) основных производственных рабочих). Увеличение объема производства влечет за собой пропорциональное повышение общей суммы (на весь выпуск) этих затрат, но в себестоимости единицы продукции размер их остается неизменным.

Общая сумма условно-постоянных (непропорциональных) затрат остается постоянной при изменении объема производства. К условно-постоянным затратам относятся: заработная плата цехового и заводского управленческого персонала (с отчислениями на социальные нужды); затраты на освещение и отопление помещений; расходы на кондиционирование воздуха; амортизация.

4.4 Расчет себестоимости высоковольтного драйвера

Расчет материальных затрат S_M производится по следующей формуле:

S_{M =} K_T[ K_ЗАПi*q_ji*Ц_j ]

K_T - коэффициент, учитывающий транспортные расходы;

K_ЗАПi - коэффициент запуска на i-ой технологической операции;

q_ji - нормы расхода конкретных j-х видов материалов, используемых на i-й технологической операции, (физ.ед/шт);

Ц_j - цена приобретения j-го вида материала (без учета НДС) с учетом наценок, комиссионных вознаграждений, уплачиваемых снабженческим и внешнеэкономическим организациям, (руб);

m - количество операций;

n_i - номенклатура видов, используемых на i-ой операции материалов.

Данная формула является упрощенной и не учитывает номенклатуру реализуемых отходов, так как при изготовлении высоковольтного драйвера таковые отсутствуют.

Основная заработная плата рассчитывается по формуле:

L₀ = K_ЗАПi*l_Ti*t_ШТi

где K_ЗАПi - коэффициент запуска на i-ой технологической операции;

l_Ti - часовая тарифная ставка рабочего на i-ой операции р/ч;

t_ШТi - трудоемкость i-ой технологической операции;

m - количество операций.

Значения коэффициента запуска, часовой тарифной ставки и трудоемкости каждой технологической операции приведены в Таблице 8.

Исходя из этих данных, имеем:

L₀¹=1,43*5680*0,006= 48,7

L₀²=1,36*5400*0,01= 73,44

L₀³=1,29*5800*0,01= 74,82

L₀⁴=1,23*5680*0,01= 69,86

L₀⁵=1,15*5680*0,005= 32,66

L₀⁶=1,1*5750*0,005= 31,63

L₀⁷=1,06*5680*0,05= 301,04

L₀⁸=1,1*5750*0,005= 31,63

Следовательно, общая заработная плата на всех технологических операциях составит:

Цеховая, заводская, и полная себестоимость рассчитываются, соответственно по формулам:

S_ЦЕХ = S_M + L₀*(1+K_Д/100)*(1+K_СН/100)+L₀*K_Ц.Р./100

S_ЗАВ = S_ЦЕХ + L₀*(K_ЗР/100)

S_П = S_ЗАВ *(1+K_В.Р./100)

Где K_Д - процент дополнительной заработной платы;

K_СН - процент отчислений на социальные нужды;

K_Ц.Р - коэффициент цеховых расходов,%;

K_ЗР - коэффициент заводских расходов,%;

K_В.Р - коэффициент внепроизводственных расходов,%;

Возьмем K_Д = 20% (на каждом предприятии имеет свое значение)

K_СН = 40%;

K_ЦР = 120%;

K_ЗР = 250%;

K_ВР = 20%;

Значения последних трех коэффициентов также имеют свое значение на каждом предприятии.

Таким образом, получаем цеховую себестоимость:

S_ЦЕХ = 10144+664*(1+20/100)*(1+40/100)+664*120/100= 12056 ^РУБ/_ШТ

заводскую себестоимость:

S_ЗАВ = 12056+664*250/100= 13716 ^РУБ/_ШТ

полную себестоимость:

S_П = 13716*(1+20/100)= 16459 ^РУБ/_ШТ

4.5 Пути снижения себестоимости

Пути снижения себестоимости изделия достаточно обширны, однако, все они имеют свои специфические особенности, накладывающие ограничения на их применение. Рассмотрим ряд способов снижения себестоимости, их достоинства и недостатки применительно к нашему случаю.

Единственно возможное снижение затрат на материалы, это нахождение нового поставщика этих материалов, с более низкими ценами на комплектующие.

В процессе изготовления высоковольтного драйвера газоразрядного экрана образуются отходы: сколотые кристаллы, обрезки полиимидного носителя.Реализация этих отходов практически невозможна.

Как уже упоминалось, при увеличении количества выпускаемой продукции, ее себестоимость уменьшается за счет снижения условно-постоянных затрат, приходящихся на единицу продукции.

При неизменной тарифной ставке, снижение заработной платы возможно за счет уменьшения коэффициента запуска или (и) трудоемкости на каждой (или нескольких) технологических операциях. Первый вариант предпочтительнее, так как снизить трудоемкость не представляется возможным из-за того, что практически все технологические операции выполняются на автоматизированных рабочих местах. Уменьшение коэффициента запуска возможно лишь благодаря более точным настройкам автоматизированных рабочих мест или возникает необходимость приобретения другого оборудования.

Попробуем применить именно этот вариант для того, чтобы снизить себестоимость высоковольтного драйвера газоразрядного экрана.

4.6 Расчет себестоимости изделия, учитывая пути ее снижения

На технологической операции " электротермотренировка" см. таблицу 2, затрачиваемая на изделие трудоемкость самая большая.Если использовать более производительное оборудование, правда и более дорогое, то трудоемкость может уменьшиться с 0,05^Ч/_ШТ до 0,034 ^Ч/_ШТ т.е. на 32 %, именно на этой операции.

Тогда имеем:

L₀¹=1,43*5680*0,006= 48,7

L₀²=1,36*5400*0,01= 73,44

L₀³=1,29*5800*0,01= 74,82

L₀⁴=1,23*5680*0,01= 69,86

L₀⁵=1,15*5680*0,005= 32,66

L₀⁶=1,1*5750*0,005= 31,63

L₀⁷=1,06*5680*0,034= 204,7

L₀⁸=1,1*5750*0,005= 31,63

Следовательно, общая заработная плата на всех технологических операциях составит:

L₀ = L₀ⁱ= 567 руб/шт

Из-за введения нового оборудования общая заработная плата уменьшилась на 15 %

Цеховая, заводская, и полная себестоимость рассчитываются, соответственно по формулам:

S_ЦЕХ = S_M + L₀*(1+K_Д/100)*(1+K_СН/100)+L₀*K_Ц.Р./100

S_ЗАВ = S_ЦЕХ + L₀*(K_ЗР/100)

S_П = S_ЗАВ *(1+K_В.Р./100)

Где K_Д - процент дополнительной заработной платы;

K_СН - процент отчислений на социальные нужды;

K_Ц.Р - коэффициент цеховых расходов,%;

K_ЗР - коэффициент заводских расходов,%;

K_В.Р - коэффициент внепроизводственных расходов,%;

Возьмем K_Д = 20% (на каждом предприятии имеет свое значение)

K_СН = 40%;

Так как коэффициент цеховых расходов рассчитывается как отношение суммы амортизационных отчислений по оборудованию и суммы затрат по сметам общецеховых расходов к фонду основной заработной платы основных производственных рабочих, введение нового оборудования не может не отразится на амортизационных расходах предприятия. Поэтому, для расчета полной себестоимости, возьмем значение K_ЦР = 130%_, т.е. на 10% больше, чем в предыдущем расчете.

K_ЗР = 250%;

K_ВР = 20%;

Значения последних трех коэффициентов также имеют свое значение на каждом предприятии.

Таким образом, получаем цеховую себестоимость:

S_ЦЕХ = 10144+567*(1+20/100)*(1+40/100)+567*130/100= 11039 ^РУБ/_ШТ

заводскую себестоимость:

S_ЗАВ = 11039+567*250/100= 12456 ^РУБ/_ШТ

полную себестоимость:

S_П = 12456*(1+20/100)= 14947 ^РУБ/_ШТ

Итак, новая себестоимость составила 14947 ^РУБ/_ШТ, что на 10 % меньше себестоимости подсчитанной раньше (16459 ^РУБ/_ШТ).

В организационно-экономическом разделе дипломного проекта была рассмотрена структура себестоимости, затраты, включаемые в нее. На основе реальных на сегодняшний день данных был произведен расчет себестоимости высоковольтного драйвера газоразрядного экрана. Помимо этого, в разделе приводится анализ возможных путей снижения себестоимости изделия, рассмотрены их достоинства и недостатки применительно к нашему случаю. На основе этого анализа рассчитана новая себестоимость высоковольтного драйвера, составившая 14947 ^РУБ/_ШТ, что на 10 % меньше, чем себестоимость полученная ранее.

5. Анализ производственно-экологической безопасности при производстве высоковольтных драйверов газоразрядных экранов

5.1 Анализ опасных и вредных воздействий при операциях сборки и монтажа высоковольтных драйверов

В настоящий момент,с увеличением загрязнения окружающей среды резко возрастает роль промышленной экологии, призванной на основе анализа степени вреда, приносимого природе техническим пргрессом, разрабатывать и совершенствовать инженерно-технические средства защиты окружающей среды,внедрять и развивать замкнутые, безотходные и малоотходные технологические циклы и производства.

При этом разрабатываемые конструкции и технологические процессы наряду с высокими техническими параметрами в обязательном порядке содержат мероприятия, избегающие случаи травматизма на производстве или профессиональных заболеваний.

Вместе с тем разработка комплекса мероприятий по созданию безопасных условий труда работников электронной промышленности невозможна без знания процессов и причин возникновения вредных и опасных факторов при производстве ИМС. Поэтому прогрессивный и эрудированный инженер-электронщик, наряду с высокой профессиональной подготовкой должен владеть знаниями и в области безопасности производственных процессов, так как необходимое условие научноорганизованного труда - обеспечение безопасности людей.

Произведем декомпозицию факторов производства с целью выявления материальных носителей потенциальных вредностей.

1. Предметы труда: полиэмидные носители сами по себе не являются потенциальными источниками вреда.

2. Средства труда: к ним можно отнести установки пайки, лужения, сушильные шкафы, контрольно-измерительные приборы. Со стороны перечисленных средств существует потенциальная опасность поражения электрическим током.

3. Технологический процесс: на этапе монтажа изделия имеется процесс пайки. Этот процесс характеризуется наличием следующих вредностей:

- оловянно-свинцовые припои содержат токсические вещества (например свинец);

- все флюсы во время пайки выделяют газы;

- существует возможность получения ожога.

4. Производственная среда: так как процесс сопровождается выделением вредных веществ в воздух, то немаловажное значение приобретает вопрос обеспечения вентиляции участка. Кроме того, необходимо обеспечить защиту от ожогов и необходимый уровень освещенности.

Составим перечень факторов обитаемости.

- физические: электробезопасность, освещение, шум, вибрация;

- химические: воздушная среда, растворители, припои, флюсы;

- биологические: грибки, бактерии, вирусы;

- психофизические: монотонность труда, переутомление.

Производственная воздушная среда

Состояние воздушной среды на участке определяется микроклиматом (температура, влажность и т.д.) и поступлением вредных воздействий (паров, влаги, газов, пыли). Нормы метеоусловий на производстве регламентирует ГОСТ 12.1005-76 "Воздух рабочей зоны". Вредные выделения в виде паров, влаги, газов, пыли при контакте с организмом человека вызывают производственные травмы, профессиональные заболевания, отклонения в состоянии здоровья. В зависимости от ПДК вредных веществ устанавливается класс опасностей рабочей зоны. На участке ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны 0,1 - 1 мг/куб.м и смертельная концентрация вредных веществ в воздухе 500 - 5000 мг/куб.м.

Соблюдение правил электронно-вакуумной гигиены должно соответствовать ОСТ 11050.007-82 "Изделия электронной техники. Гигиена электронная. Общие технические требования".

Класс чистоты воздушной среды участка определяется концентрацией аэрозолей в производственных помещениях, в нашем случае это 1000 мг/куб.м. Температура окружающей среды и относительная влажность воздуха поддерживаются в соответствии с нормами ГОСТ 12.1.005-76. Колебания температуры на участке допускаются в пределах ±2°С, относительной влажности ±10%. В холодный период года температура в помещении должна быть 20-23°С, относительная влажность - 40-60%. В теплый период года температура - 21-24°С, относительная влажность - 40-60%. Движение потока воздуха должно быть минимальным при скорости потока не менее 0,5 м/с. При поведении работ на участке необходимо применение смешанной вентиляции - общеобменной и местной. Местная вентиляция применяется для удаления загрязненного воздуха непосредственно с мест образования вредных веществ и исключения распространения их по всему помещению.

Производственные шумы, вибрация, инфра и ультразвук

Источником шума, вибрации, инфра и ультразвука может быть работающее на участке оборудование.

Основными характеристиками звука являются его частотный диапазон (спектр), интенсивность (сила), и звуковое давление. Допустимые величины по указанным параметрам регламентируются ГОСТ 12.1.003-76 (для частот до 11 кГц) и ГОСТ 12.1.001-76 (для частот свыше 11 кГц). За эталон принят 1 кГц. При этом человеческое ухо способно воспринимать звуковое давление 10-210 Па и интенсивность звука 1-10 Вт/м с частотой 20-20000 Гц. Нормы допустимого шума регламентированы ГОСТ 12.1.003-76 ССБТ "Шум. Общие требования безопасности". Нормы вибрации на местах регламентированы ГОСТ 12.1.012-78.

Анализ производственных опасных и вредных воздействий.

Процесс монтажа выводов высоковольтного драйвера на полиэмидный носитель включает в себя процесс пайки. Качество выполнения паяного соединения во многом зависит от тщательной подготовки соединяемых поверхностей. Эта операция предшествует процессу пайки.

Химическая очистка поверхностей представляет собой процесс травления подготавливаемых поверхностей и характеризуется наличием опасных факторов, обусловленных необходимостью работы с кислотами. В процессе отмывки протравленных поверхностей следует соблюдать меры безопасной работы с органическими растворителями типа спиртов, сиртобензиновых и спиртофторовых смесей,а также обеспечивать меры защиты, необходимые при обслуживании ультразвуковых установок (при ультразвуковой промывке).

При подготовке поверхностей под пайку осуществляют их предварительное облуживание. При использовании защитного металлорезиста олово-свинец практикуется его оплавление. Основная опасность сопутствующая данной операции - это наличие длинноволнового (l = 1,8-28 мкм) и коротковолнового (l = 0,4-4мкм) инфракрасного излучения, с помощью которого проводят оплавление металлорезиста для устранения недостатков, присущих металлорезисту, нанесенному гальваническим способом. Для устранения вредного воздействия ИК-излучения в конструкции оборудования предусмотрены экранирующие защитные средства.

Проведение непосредственно операции пайки сопровождается загрязнением воздушной среды на рабочих местах и в помещениях, а также рабочих поверхностей и кожи рук работающего парами и частицами флюса на основе канифоли и припоя на основе олова, свинца, кадмия и др. Небольшие и непостоянные количества свинца, имеющегося в воздушной среде, а также поступающие в организм вследствие загрязнения кожи рук, могут вызвать у лиц занятых пайкой патологические изменения, которые при продолжительной работе с припоями характеризуются начальными стадиями хронической свинцовой интоксикации. Проведение операций пайки требует выполнения комплекса защитных мероприятий для предупреждения нарушений здоровья работающего. Производственный процесс изготовления изделий целесообразно строить так, чтобы операции пайки сосредотачивались только на определенных местах, при этом рабочие столы и другое оборудование, предназначенное для выполнения операций связанных с пайкой, должно быть максимально простой конструкции, позволяющей легко проводить их тщательную очистку. Участки пайки оборудуются местными вытяжными устройствами, обеспечивающими скорость движения воздуха непосредственно на месте пайки не менее 0,6 м/с. Эксплуатация или ввод в эксплуатацию участков пайки не оборудованных вентиляцией не допускается. Помещения, в которых оборудуются участки пайки, необходимо обеспечить приточным воздухом через общеобменную вентиляцию, подаваемым в верхнюю зону в количестве, составляющем примерно 90% объема вытяжки. Недостающие 10% объема воздуха подаются в смежные более чистые помещения.

В процессе работы необходимо тщательно соблюдать меры индивидуальной профилактики. Во избежание электротравм паяльники питаются напряжением не более 36В. Питание производится от понижающих трансформаторов с заземленной вторичной обмоткой, использование автотрансформаторов не допускается. Во избежание ожогов необходимо использовать пинцеты и не допускать разбрызгивания припоя.

5.2 Требования безопасности при организации технологических операций

В целях обеспечения безопасности работающих при организации технологических операций необходимо предусмотреть коллективные и индивидуальные средства защиты.

Для предупреждения поражения электротоком необходимо предусмотреть:1) заземление всех металлических частей оборудования (установок пайки, лужения, сушильных шкафов, КИП, электроинструмента, вентиляционных систем), которые могут оказаться под напряжением, согласно требованиям ГОСТ 2.751-73, ГОСТ 12.2.007.0-75, ГОСТ 21130-75;

2) укрытие всех питающих кабелей и соединительных проводов, исключающее повреждение изоляции;

3) выполнение "Правил технической эксплуатации электроустановок", а также требований ГОСТ 12.2.003-74, ГОСТ 12.2.007.0-75, ГОСТ 12.2.007.7-83, ГОСТ 216.57-83, ГОСТ 21130-75.

Для предупреждения воздействия статического электричества необходимо предусмотреть:

1) использование рабочей одежды из антистатического материала;

2) отвод зарядов путем заземления оборудования;

3) выполнение "Правил защиты от статического электричества", распространенных на предприятиях отрасли приказом Министерства от 24 августа 1973 года N477 и ОСТ 11073.062-84.

Для предупреждения пожара и взрыва необходимо предусмотреть:

1) специальные, изолированные помещения для хранения и разлива легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), оборудованные приточно-вытяжной вентиляцией во взрывобезопасном исполнении по ГОСТ 12.4.021-75;

2) соблюдение норм сменного запаса ЛВЖ на рабочих местах в количествах, не превышающих суточных потребностей;

3) тару с плотно закрывающимися крышками для хранения и перевоза ЛВЖ, изготовленную из небьющихся материалов согласно ОСТ 4.ГО.091.241; на таре должны быть надписи с наименованием ЛВЖ, словом "Огнеопасно" и предупреждающие знаки по ГОСТ 19433-88;

4) сборники с плотно закрывающимися крышками для обтирочных материалов, загрязненных ЛВЖ, с надписью "Огнеопасно"; содержимое сборников удалять из помещения в установленные места в конце смены по указанию пожарной охраны;

5) первичные средства пожаротушения на производственных участках (передвижные углекислотные огнетушители ГОСТ 9230-77, пенные огнетушители ТУ 22-4720-80, ящики с песком, войлок, кошма или асбестовое полотно);

6) автоматические сигнализаторы (типа СВК 3М1) для сигнализации о присутствии в воздухе закрытых помещений довзрывных концентраций горючих паров растворителей;

7) выполнение требований "Общих требований техники безопасности и производственной санитарии для предприятий и организаций радиопромышленности, промышленности средств связи и электронной промышленности", утвержденных постановлением ЦК профсоюза от 21 декабря 1977 года, а также требований ГОСТ 12.1.004-85, ГОСТ 12.1.010-76, ГОСТ 12.4.009-83, ОСТ 4.ГО.091.241.

Для предупреждения воздействия общетоксичных веществ предусмотреть:

1) общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию на производственных участках, а также местную вытяжную вентиляцию на рабочих местах (обезжиривания, лужения, пайки, очистки от остатков флюса) в соответствии с ГОСТ 12.4.021-75, ОСТ 4.ГО.029.233-84, ОСТ 4.ГО.033.200, обеспечивающие ПДК по ГОСТ 12.1.005-88;

2) блокирующее устройство, исключающее возможность запуска оборудования при отключении местной вентиляции;

3) индивидуальные средства защиты (резиновые анатомические перчатки ТУ 38-106140-81, защитные очки ГОСТ 12.4.013-85, хлопчатобумажные халаты ГОСТ 12.4.132-83, ГОСТ 12.4.131-83, фартуки ГОСТ 12.4.029-76);

4) выполнение "Санитарных правил организации процессов пайки мелких изделий сплавами, содержащими свинец", утвержденных главным санитарным врачом СССР 20 марта 1972 года N952-72 и распространенных в отрасли приказом министра от 19 декабря 1972 года N470, и "Санитарных правил при работе с эпоксидными смолами" N348-60, утвержденных Госсанинспекцией СССР 27 декабря 1960 года.

Для предупреждения термических ожогов необходимо предусмотреть:

1) термоизоляцию нагревательных устройств и оборудования, температура наружных поверхностей которых согласно СН 245-71 не должна превышать 45°С.

Для предупреждения травмирования движущимися частями оборудования необходимо предусмотреть:

1) защитные кожухи и ограждения на подвижных частях оборудования;

2) блокировку защитных ограждений с пусковым устройством, а также блокировку от самопроизвольного включения оборудования при прекращении и последующей подаче напряжения.

На производственных участках и рабочих местах предусмотреть знаки безопасности по ГОСТ 12.4.026-76.

Освещенность рабочих мест должна удовлетворять требованиям СНиП 11-4-79. При выполнении технологических операций пайки, лужения необходимо предусмотреть следующие методы и средства контроля параметров опасных и вредных производственных факторов:

1) периодический контроль (не реже 1 раза в год) воздушной среды производственных помещений, производимый промышленно-санитарной лабораторией предприятия, по графику, утвержденному главным инженером предприятия и согласованному с местной санэпидемстанцией, методами, предусмотренными ГОСТ 12.1.005-88 и ГОСТ 12.1.004-84;

2) периодический контроль (не раже 1 раза в год) заземления переносным омметром типа М-372 (ТУ 25-04-1106-75) и сопротивления изоляции в соответствии с "Правилами устройства электроустановок" (ПУЭ), утвержденными Министерством энергетики и электрификации в 1977 году;

3) проведение испытаний вентиляционных установок местной вытяжной вентиляции согласно ГОСТ 12.3.018-79.

Наличие ограждений и приспособлений следует проверять визуально. Контроль освещенности осуществлять люксометром по ГОСТ 1.4941-80. Электротехнические изделия и оборудование периодически должны подвергаться внешнему осмотру и испытываться в сроки, установленные соответствующей документацией на указанные изделия и оборудование и с учетом местных условий.

Индивидуальные средства защиты работающих, применяемые при выполнении техпроцессов, должны подвергаться контрольным осмотрам в порядке и в сроки, предусмотренные соответствующей нормативно-технческой документацией.

Расчет необходимого воздухообмена

Для обеспечения выполнения санитарных норм на рабочем участке монтажника обычно применяется местная вытяжная вентиляция. Необходимый воздухообмен для разбавления выделяющихся газов, паров, пыли в среде помещений до допустимых концентраций определяется по формуле:

, ,

где - концентрация в.в. в уходящем воздухе (мг/куб.м).

В среднем, на одном рабочем месте монтажного участка расход припоя составляет 20 г/ч, т.к. в припое содержится, в среднем, 39% свинца, то расход свинца составляет 7,8 г/ч. При пайке свинец испаряется в количестве 0,5% от общего расхода, т.е. в воздух выделяется 39 мг паров свинца в час, т.е. = 39 мг/ч. Т.к. расчет ведется только по свинцу и считается, что в приточном воздухе, поступающем на участок вредностей нет, то формула примет вид:

.

ПДК по свинцу равен 0,01 мг/куб.м. Таким образом необходимый воздухообмен равен:

(куб.м/ч).

Если рабочих мест несколько, то каждое должно быть оборудовано местной вытяжной вентиляцией, либо, при удобном расположении рабочих мест, устраивается общая вентиляция с

,

где - количество рабочих мест.

Отходы предприятия являются одним из основных факторов загрязнения воздушного бассейна. Ядовитые газы, пары, пыль, удаляемые из производственных помещений загрязняют атмосферный воздух.

Очистка выбросов - неотъемлемая часть любого технологического процесса. Существующие санитарные нормы проектирования предприятий (СН-245-71) устанавливают ПДК в.в. в воздухе. Предотвратить загрязнение воздушного бассейна ядами и пылью, удаляемыми из производственных помещений, можно пропуская загрязненный воздух через специальные фильтрующие устройства, а также обезвреживающие устройства. В пылеосадочных камерах принцип осаждения пыли основан на разном снижении скорости движения загрязненного воздуха в камере, где пылинки оседают на дно.

В центробежных пылеотделителях загрязненный воздух, подаваемый в кольцевое пространство между цилиндрами, получает вращательное движение. Пылинки центробежной силой отбрасываются на стенки.

Более тонкая очистка происходит в масляных фильтрах. Здесь частицы задерживаются на пористых перегородках при движении воздуха через них.

Наибольшее распространение в промышленности для сухой очистки газовых выбросов от примесей имеют тканевые рукавные фильтры. Для изготовления рукавов применяются различные ткани и войлок. Рукавные фильтры используются при входной концентрации примесей до 60 г/куб.м и обеспечивают эффективность очистки свыше 0,99. Гидравлическое сопротивление фильтров не превышает 500-2000 Па. В корпусе фильтра устанавливается необходимое число рукавов. Во внутреннюю часть подается загрязненный воздух. Частицы загрязнения оседают на ворсе внутренней поверхности рукавов. Для увеличения эффективности очистки фильтрующие материалы покрывают слоем масла. В нашем случае эффективно использовать именно рукавный фильтр.

5.3 Обеспечение экологической безопасности на производстве

Научно-техническая революция и связанный с ней резкий подъем промышленного производства приводят к загрязнению окружающей среды - воздуха, воды, почвы, продуктов питания.

В народном хозяйстве используются и выпускаются тысячи химических соединений (и их число растет), многие из которых не разлагаются на более простые безвредные продукты, а накапливаются в атмосфере, воде или почве и преобразуются в еще более токсичные продукты. Большое число соединений, попадая в атмосферу, включаются в происходящие в ней процессы и затем возвращаются к человеку, проникая в его организм через дыхательные пути, кожу и органы пищеварения.

И хотя каждое вещество поступает в сравнительно небольших количествах, однако токсичность веществ может очень высокой. Кроме того, некоторые вещества вызывают канцерогенные, мутагенные, аллергенные и другие последствия, проявляющиеся порой через несколько лет и даже в следующих поколениях.Стабильные соединения, выпавшие на почву, проникают в грунтовые воды, входят в состав растительности, а затем попадают в продукты питания животных и человека.

Загрязнение окружающего нас мира влияет на все стороны жизни - уменьшается число солнечных дней, гибнет растительность, разрушаются строительные материалы, изменяется химический состав воздуха, воды и почвы.