Статистический контроль технологического процесса формирования резисторов толстопленочных микросборок

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

СТАТИСТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ РЕЗИСТОРОВ ТОЛСТОПЛЕНОЧНЫХ МИКРОСБОРОК

Цель работы: изучение методики статистического контроля и регулирования технологического процесса форми­рования толстопленочных резисторов

1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПОДГОТОВКЕ К РАБОТЕ

Содержание работы: ознакомиться с объектом контроля, измерить сопротивления указанных резисторов, построить контрольные карты, по которым определить необходимость регулирования техноло­гического процесса.

1.1. Основные сведения из теории

Технологический процесс формирования резисторов толстопле­ночных МСБ (рис.1) реализуется на четырех участках: 1) подго­товки подложек; 2) изготовления (или подготовки) паст; 3) нане­сения паст (трафаретной печати); 4) температурной обработки.

Содержание контрольных операций:

участок 1 - проверка поверхности подложек на отсутствие ца­рапин, трещин, загрязнений,

участок 2 - проверка вязкости паст,

участок 3 - проверка формы и положения элементов, растека­ния, смачиваемости необходимых площадей,

участок 4 - контроль отсутствия дефектов: трещин, царапан, инородных включений (пыли, грязи), вспучивания паст после сушки и обжига.

На участке 4, кроме контроля готовых резисторов по внешнему виду, производится выборочный контроль сопротивлений резисторов каждой партии (по четырем-пяти образцам из партии), на основе ко­торого судят о качестве технологического процесса формирования резисторов в целом. На участке 4 также производится выходной 100%-ный допусковый контроль сопротивлений резисторов, при этом верхний технологический допуск равен схемному для данного резистора, а нижний равен половине номинального значения сопротивления. Подложки с сопротивлениями вне этого допуска отбраковывается.

Технологический процесс формирования резисторов может нахо­диться в одном из двух состояний - налаженном или разлаженном. Налаженному ТП соответствует относительная доля брака подложек в партии, не превышающая допустимую.

Разладка ТП обычно связана с нарушениями точности и стабиль­ности ТП, обусловленными объективными и субъективными технологи­ческими факторами. Для ТП формирования резисторов основными раз­лаживающими факторами являются:

а)         на участке нанесения паст:

- разладка технологического оборудования в процессе обработки подложек последовательности партий одинаковых микросборок (смеще­ние трафарета, изменение давления и скорости перемещения ракеля, ухудшение состояния сетчатого трафарета и т.д.);

- изменение режимов ручного нанесения, связанные с утомля­емостью операторов;

- изменение характеристик паст (структуры, вязкости) за пе­риод обработки всех подложек последовательности партий;

б)        на участке температурной обработки:

- разладка печей температурной обработки, влияющая на изменение технологических режимов;

- флюктуации режимов окружающей среды (температуры, влаж­ности, давления) с периодом, превышающим время обработки одной партии;        

- изменение параметров газа для продувки печей (состава, за­пыленности, скорости продувки).

Для уменьшения доли дефектных изделий необходимо незамедли­тельно перевести ТП в налаженное состояние путем корректировки его параметров. Сигнал о разладке ТП может быть получен по дан­ным контроля ТП или его отдельных операций. В практике управления качеством продукции такая корректировка ТП по результатам выбо­рочного контроля параметров производимой продукции, осуществляе­мая для технологического обеспечения требуемого уровня ее качест­ва, носит название статистического регулирования технологического процесса (СРТП).

Анализ контроля отдельных этапов формирования толстопленочных резисторов показывает, что только по данным выборочного конт­роля сопротивления готовых резисторов, т.е. контроля всего ТП в целом, можно получить полную информацию об изменении состояния TП и использовать ее для корректирования процесса.

Разладку всего ТП можно скорректировать изменением техноло­гических режимов: температурного профиля печи, скорости движения ленты транспортера. Наиболее удобно осуществлять СРТП путем из­менения скорости движения ленты конвейера печи температурной обработки.

Процедура СРТП заключается в следующем. Из каждой партии от­бираются случайным образом несколько подложек (обычно четыре -пять), на которых измеряются сопротивления резисторов - по одному для каждой пасты, и рассчитываются основные выборочные статистические характеристики: среднее значение  и среднее квадратическое отклонение (с.к.о.)

  .                                                               (1)

 .                                                 (2)

Точки, соответствующие выборочным характеристикам, наносят­ся на  -карту или   -карту (рис.2), на которой также отме­чаются верхняя и нижняя границы регулирования -  и  - для -карт и верхняя -  - для  -карт. Если значение выборочной характеристики находится за пределами границ регулирования, то ТП считается разлаженным и для коррекции ТП необходимо изменять скорость движения ленты.

Для того чтобы решить, какой вид карт (-карты или  -кар­ты) применять при контроле ТП, а также построить план контроля, определяющий объем выборки, период отбора выборок, положение границ регулирования, необходимо провести предварительный стати­стический анализ ТП. При этом должно быть определено с.к.о. со­противления в партиях для налаженного ТП -  [6].

Статистический анализ ТП формирования толстопленочных ре­зисторов показывает, что практически все технологические факторы влияют на величину выборочного среднего  , в то время как на величину  - факторы индивидуального характера (поверхность подложки, нанесение пасты).

На практике СРТП можно производить по контрольным картам средних значений. В настоящей работе в целях ознакомления с методикой построения и применения контрольных карт рассматриваются оба вида карт.    

Для построения  -карты необходимо задать среднее значение сопротивления в партиях  , соответствующее налаженному ТП. Целесообразно выбрать   равным значению середины поля допуска. Границы регулирования устанавливаются как статистические допуски для выборочного среднего значения сопротивления в партиях, соот­ветствующие заданной вероятности  (рис. 3,а). Распределение плотности  вероятности величины сопротивления в партиях можно при­нять нормальным, тогда положение границы регулирования определя­ют по формулам

   ,                                                  (3)

где  - объем выборки;  - квантиль нормального распре­деления для вероятности  ,  определяемая из условия [3]

 ,

где  - табулированная функция стандартного нормального распределения.

Для построения  -карты используется найденное при пред­варительном анализе ТП значение  . Границы регулирования ус­танавливаются как статистические допуски для выборочной диспер­сия  , соответствующе вероятности  (рис. 3,б).