Geum.ru
   Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]

Автоматизация управления процесса поверхностной термодиффузии межсоединений многослойных печатных плат при обеспечении требуемых параметров надёжности

Автореферат кандидатской диссертации

 

На правах рукописи

 

 

 


Шуклин Игорь Игоревич

 

АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССА ПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕРМОДИФФУЗИИ МЕЖСОЕДИНЕНИЙ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ ПРИ ОБЕСПЕЧЕНИИ ТРЕБУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ НАДЁЖНОСТИ

 

 

Специальность: 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими
процессами и производствами
(в машиностроении)

 

автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Курск - 2006


Работа выполнена в Курском государственном техническом

университете

Научный руководитель: аа доктор технических наук, профессор

Емельянов Виктор Михайлович

Официальные оппоненты:аа доктор технических наук, профессор

Судник Юрий Александрович

кандидат технических наук, с.н.с.

Михайлов Сергей Николаевич

Ведущая организация:аа Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения

Защита диссертации состоится 27 декабря 2006 года в 14 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.105. 03 при Курском государственном техническом университете по адресу 305040, Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Курского государственного технического университета.

Автореферат разослан 24 ноября.

 


Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.105.03а аСтарков Ф.А.


Общая характеристика работы

Актуальность темы. Современный этап развития машиностроения позволяет перейти на новый уровень надёжности и энергосбережения систем управления приводных двигателей станков с числовым программным управлением (ЧПУ) при интеграции достижений математического моделирования с комплексной автоматизацией подготовительных операций в автоматизированной системе технологической подготовки производства (АСТПП).

При использовании аналоговых систем управления приводных вентильно-реактивных двигателей станков с ЧПУ значительное влияние на надёжность всей системы оказывала надёжность отдельных электронных элементов из-за их большого количества. В современных микроконтроллерных системах управления количество электронных элементов сведено к минимуму и значительное влияние на их надёжность оказывает достаточно большое количество межсоединений многослойных печатных плат (МПП), на долю которых приходится около 52-58% случаев отказа систем управления.

Выявлено, что при интенсивности отказов межсоединений МПП порядка 10-6 - 10-7 ч-1 параметры надёжности системы управления вентильно-реактивного двигателя на 50-60% определяется надёжностью межсоединений МПП, тогда как при интенсивности отказов порядка 10-8 ч-1 эта величина составляет 7-10%. Однако имеющиеся технологические процессы изготовления МПП не всегда позволяют достичь требуемой интенсивности отказов межсоединений в единичном и мелкосерийном производстве на предприятиях машиностроительного профиля, не имеющих дорогостоящих высокоточных поточных линий изготовления МПП. Указанные параметры надёжности межсоединений МПП могут быть достигнуты за счёт введения технологической операции термодиффузионной обработки. При этом улучшаются показатели работоспособности станков с ЧПУ и время работы оборудования по назначению. Как следствие снижается прямой и косвенный ущерб от отказов межсоединений МПП в системах управления приводными двигателями в станках с ЧПУ. В результате применения межсоединений с требуемыми значениями параметров надёжности экономический эффект на одном из машиностроительных предприятий составил 1,34 млн. руб. в год.

Таким образом, обеспечение требуемых значений параметров надёжности межсоединений МПП с использованием автоматизированного процесса поверхностной термодиффузии является актуальным.

Цель работы. Обеспечение требуемых значений параметров надёжности межсоединений МПП, применяемых для построения систем микроконтроллерного управления вентильно-реактивными двигателями, с определением режимов процесса поверхностной термодиффузии в автоматизированной системе технологической подготовки производства (АСТПП).

Задачи исследования:

  • Разработка метода математического моделирования параметров надёжности межсоединений МПП, учитывающего взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений различных слоёв МПП;
  • Решение обратной задачи моделирования параметров надёжности межсоединений МПП, позволяющее для заданных параметров надёжности межсоединений МПП определить значение допустимого начального сопротивления;
  • Оценка адекватности математической модели надёжности межсоединений МПП, достоверности процесса моделирования значений параметров надёжности межсоединений и точности решения обратной задачи моделирования;
  • Построение алгоритма функционирования автоматизированной системы подготовки производства МПП, позволяющего определять режимы технологической операции изготовления межсоединений МПП требуемой надёжности с возможностью последующего управления параметрами надёжности посредством термодиффузионной обработки.

Методы исследования. Базируются на математическом аппарате векторно-матричного исчисления, теории вероятностей, теории надёжности и статистического моделирования. Статистическими данными, используемыми в работе, являются полученные экспериментально значения электрического сопротивления межсоединений МПП и их надёжность. Также использовались полученные моделированием, распределённые по нормальному закону, корреляционно связанные случайные величины сопротивлений межсоединений МПП с заданными среднеквадратическими отклонениями (СКО) и коэффициентами корреляции.

Положения, выносимые на защиту:

  • Метод моделирования параметров надёжности межсоединений МПП, учитывающий взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений различных слоёв МПП путём приведения к некоррелированному виду с помощью фундаментальной матрицы;
  • Методика решения обратной задачи моделирования параметров надёжности межсоединений МПП, позволяющая для заданных параметров надёжности межсоединений определить допустимое начальное электрическое сопротивление межсоединений МПП с учётом взаимосвязи сопротивлений межсоединений слоёв;
  • Алгоритм функционирования автоматизированной системы технологической подготовки производства МПП, позволяющий определять режимы технологического процесса изготовления для получения межсоединений требуемой надёжности с применением термодиффузионной обработки.

Научная новизна:

  • Разработан метод моделирования надёжностных параметров межсоединений МПП, отличающийся тем, что позволяет повысить точность обработки экспериментальных значений электрического сопротивления межсоединений с помощью регрессионного анализа, учесть взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений слоёв МПП приведением к некоррелированному виду с помощью фундаментальной матрицы.
  • Предложена методика решения обратной задачи моделирования параметров надёжности межсоединений МПП, отличающаяся тем, что позволяет для заданных значений параметров надёжности получить значение допустимого электрического сопротивления межсоединений с учётом взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединений слоёв МПП.
  • Построен алгоритм функционирования автоматизированной системы технологической подготовки производства МПП, отличающейся тем, что позволяет определять режимы технологического процесса изготовления для получения межсоединений требуемой надёжности с применением термодиффузионной обработки.

Практическая ценность и результаты внедрения работы. Основные результаты работы внедрены в ОАО Электроагрегат г. Курск, а именно: использованы в автоматизированной системе технологической подготовки производства микроконтроллерных систем управления.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на: научно-технической конференции в on-line chate по адресу: http//conf.volpi.ru (г. Волгоград, 2004 г.); научно-технической конференцииа "Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации 2005" (г. Курск, 2005 г.); Международной научно-практической конференции Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий, Инноватика - 2006 (г. Сочи, 2006 г.) и др.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе зарегистрировано две программы в реестре программ для ЭВМ, подана заявка на изобретение, 2 статьи - в изданиях, рекомендованных ВАКом для публикации основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора или кандидата наук.

ичный вклад автора. В работах, опубликованных в соавторстве и приведённых в конце автореферата, в [4] автором проведена оценка влияния интенсивности отказов системы управления на интенсивность отказов конечного изделия, в [5] соискателем сформулирована модель перераспределения СКО с учётом взаимосвязи, [6] автором предложена марковская модель отказов микроэлектронной аппаратуры, в [7] соискатель предложил способ определения коэффициентов модели отказов межсоединений, в [8] автор использовал приведение к некоррелированному виду с помощью фундаментальной матрицы с целью повышения точности математического моделирования надёжностных характеристик межсоединений МПП, в [9] соискатель определил алгебраическую структуру собственных чисел для функционально зависимых и независимых случайных параметров, и т.д.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх разделов, заключения, списка литературы из 97 наименований, 6 приложений, изложена на 156 страницах машинописного текста, содержит 45 рисунков и 26 таблиц.

Содержание диссертации

Во введении обоснована актуальность темы, определена цель и задачи исследования, дана общая характеристика выполненной работы, раскрыта научная новизна и практическая значимость выполненных исследований.

В первом разделе диссертации проведён анализ современного состояния научно-технической и производственной базы моделирования надёжностных параметров межсоединений МПП.

Повышение интеграции сложной микроэлектронной аппаратуры, используемой в системах микроконтроллерного управления двигателями, резко увеличивает её работоспособность, что вызывает необходимость существенного повышения наработки до отказа межсоединений, которые на 50-70% определяют надёжность изделий.

Во втором разделе диссертации представлены результаты разработки метода математического моделирования параметров надёжности межсоединений МПП, позволяющего учесть взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений МПП приведением к некоррелированному виду с помощью фундаментальной матрицы, а также повысить точность их измерения выравниванием значений электрических сопротивлений межсоединений по кривой полиномиальной регрессии.

Взаимосвязь значений электрического сопротивления межсоединений МПП характеризуется коэффициентом корреляции и учитывается приведением матрицы центрированных начальных значений электрического сопротивления межсоединений к некоррелированному виду ?R0н с помощью фундаментальной матрицы (рис. 1)

, (1)

где а - отклонение значения начального электрического сопротивления межсоединения от его математического ожидания;

а - то же, приведённое к некоррелированному виду;

j - количество слоёв МПП;

i - количество межсоединений на слое;

а - элементы фундаментальной матрицы F, полученной из условия

, (2)

где а - коэффициент корреляции значений электрического сопротивления межсоединений j-го слоя к значениям электрического сопротивления межсоединений j-го слоя;

а - собственное число вектора значений начального сопротивления межсоединений j-го слоя.

Рис. 1 Приведение значений отклонений электрического сопротивления межсоединений к некоррелированному виду с помощью фундаментальной матрицы в многомерной системе координат:

1 - эллипсоид рассеяния корреляционно связанных значений отклонений электрического сопротивления межсоединений МПП;

2 - эллипсоид рассеяния не коррелированных значений отклонений электрического сопротивления межсоединений МПП.

а

Данное преобразование значений электрического сопротивления межсоединений позволяет определить значение наработки до отказа межсоединений с учётом взаимосвязи сопротивлений межсоединений слоёв МПП, влияние которой на наработку до отказа межсоединений приведено на рис. 2.

Рис. 2 Зависимость моделируемого значения наработки до отказа межсоединений от коэффициента корреляции сопротивлений межсоединений слоёв.

аа


Таблица 2

Сравнительный анализ наработки до отказа Т и интенсивности отказов lм межсоединений МПП при разных способах расчёта надёжности

№ типа МПП

Параметр надёжности

Способ расчёта

без учёта взаимосвязи сопротивлений межсоединений

с учётом взаимосвязи сопротивлений межсоединений

40

Т,107 ч

183

3,499

lм ,10-8 ч-1

0,055

2,858

37

Т,107 ч

68,62

1,483

lм ,10-8а ч-1

0,146

6,74

Согласно табл.2 учёт взаимосвязи даёт значение наработки до отказа межсоединений меньше, чем определённое без их учёта, что вызывает необходимость проведения термодиффузионной обработки МПП.

Вследствие того, что при изготовлении межсоединений используются различные режимы этой технологической операции, то математическое ожидание начальных значений электрических сопротивлений межсоединений может быть различное, как и допустимое сопротивление межсоединений МПП. Зависимость наработки до отказа межсоединений от их начального и допустимого электрических сопротивлений приведена на рис. 3.

а)

а

б)

а

Рис. 3 Зависимость наработки до отказа межсоединений от их начального электрического сопротивления при различных значениях допустимого электрического сопротивления межсоединений МПП: а) с учётом взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединений;.б) без учёта этой взаимосвязи.

При решении обратной задачи моделирования параметров надёжности межсоединений МПП взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений возникает неопределённость, характеризующаяся тем, что для заданной наработки до отказа межсоединений необходимо определить сразу m значений допустимых сопротивлений межсоединений, где m - число слоёв МПП. Данная неопределённость снимается тем положением, что в нормированном и центрированном виде допустимые сопротивления межсоединений равны. Тогда допустимое сопротивление межсоединений при некоррелированных значениях можно вычислить из уравнения

,а (3)

где а - математическое ожидание начальных значений сопротивлений межсоединений; а - коэффициент пропорциональности, учитывающий отношение максимального и допустимого значений сопротивления межсоединений; ? - заданное значение наработки до отказа межсоединений; ? и ? - коэффициенты математической модели параметров надёжности межсоединений; а - значение электрического сопротивления отказа межсоединения.

При распространении законов распределения электрических сопротивлений межсоединений различных слоёв на полученное , определяются допустимые сопротивления межсоединений слоёв для некоррелированных данных.

В целях повышения точности идентификации значений межсоединений,а не соответствующих заданным требованиям надёжности межсоединений, необходимо учесть взаимосвязь значений сопротивлений межсоединений слоёв МПП (рис. 4). В частности, вычислении допустимого сопротивления межсоединений без учёта взаимосвязи сопротивлений межсоединений слоёв (одномерный расчёт) можно идентифицировать только максимальные начальные значения сопротивления межсоединений, превысившие полученное допустимое значение (прямая 1 рис. 4), которое определяется как квантиль нормального распределения с вероятностью , где n - количество межсоединений, имеющихся на МПП.

Однако, значения начальных электрических сопротивлений межсоединений имеют нормальное распределение и при наличии коэффициента корреляции, отличного от нуля, их область рассеяния принимает вид эллипса (точками на рис. 4 отмечены экспериментальные значения начального электрического сопротивления межсоединений в системе координат сопротивлений межсоединений R1 первого слоя и R2 второго слоя; область рассеяния этих экспериментальных точек имеет форму, близкую к форме эллипса). Как следствие, не все значения электрического сопротивления межсоединений, вышедшие за пределы этой области рассеяния, будут отсекаться прямой 1 рис.4. Эта задача решается заданием значений допустимого электрического сопротивления в виде прямой линейной регрессии (прямая 2 рис.4). Однако в этом случае не отсекаются максимальные значения электрического сопротивления межсоединений слоёв, вышедшие за пределы указанной области рассеяния.

Наиболее точно значения допустимого электрического сопротивления межсоединений можно описать эллипсом (кривая 3 рис.4), определённого с помощью квадратичной формы k сопротивлений межсоединений, вычисленной для вероятности апопадания случайных значений электрического сопротивления межсоединений в их область рассеяния. При этом уравнение эллипса допустимого электрического сопротивления межсоединений примет вид

,(4)

где а - собственные числа корреляционной матрицы; - текущее отклонение допустимого электрического сопротивления межсоединений МПП j-го слоя; М[Rj] - математическое ожидание электрического сопротивления межсоединений МПП j-го слоя.

Рис. 4 Зависимость допустимого сопротивления от сопротивления межсоединения в двухпараметрической системе координат при различном учёте корреляционной взаимосвязи сопротивлений межсоединений: 1 - без учёта взаимосвязи; 2 - учёт взаимосвязи в виде прямой регрессии; 3 Ца учёт взаимосвязи в виде эллиптической кривой.

а

В качестве примера учёта взаимосвязи сопротивлений межсоединений МПП приведен учёт взаимосвязи сопротивлений R межсоединений с их геометрическим местоположением (рис. 5).

Рис. 5 Зависимость области рассеяния начального электрического сопротивления межсоединений от их геометрического положения на МПП:

?Rн - без учёта взаимосвязи сопротивлений межсоединений;

?Rз - с учётом указанной взаимосвязи.

а

Учёт зависимости рис. 5 позволяет повысить точность обработки значений электрического сопротивления межсоединений МПП, полученные в результате измерений, при этом среднеквадратическое отклонение (рассеяние) значений электрического сопротивления межсоединений уменьшилось на 30%.

В третьем разделе проведена оценка адекватности математической модели надёжности межсоединений МПП, достоверности процесса моделирования значений параметров надёжности межсоединений с учётом и без учёта их взаимосвязи и точности решения обратной задачи моделирования.

Для проверки точности моделирования обратной задачи моделирования параметров надёжности межсоединений проведена оценка вероятности попадания случайной (распределённой по многомерному нормальному закону) точки в область рассеяния значений электрического сопротивления межсоединений с учётом и без учёта их взаимосвязи. Указанная область рассеяния описывается эллипсоидной (в случае учёта взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединении слоёв) или псевдосфероидной (без её учёта) поверхностью, квадратом радиуса k которой является выражение , которое в матричном виде имеет вид

,а (5)

где ?Rij Цотклонение значений электрических сопротивлений от их математического ожидания;

а - коэффициент корреляции значений электрического сопротивления межсоединений j-го слоя к значениям электрического сопротивления межсоединений j-го слоя.

Вероятность попадания в эллипсоид рассеяния экспериментальных значений электрического сопротивления межсоединений оценивается с помощью неполной гамма-функции Г (рис. 6)

,а (6)

где n - количество слоёв МПП; u Цпараметр, равный текущему радиусу, полученному в результате преобразования декартовой параметрической системы координат в многомерную сферическую систему координат.

Из рис. 6 видно, что при учёте взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединений слоёв кривые зависимости вероятности попадания в область рассеяния значений электрических сопротивлений межсоединений от i-й квадратичной формы значений электрических сопротивлений межсоединений при различной корреляции расположены рядом с кривой для r = 0. Разность РZ при любом i для кривых с разной величиной корреляции значений электрических сопротивлений межсоединений пренебрежимо мала.

В случае, когда взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений не учитывается, с увеличением корреляции значений электрических сопротивлений межсоединений увеличивается разность вероятности их попадания в область рассеяния для r = 0 и r, соответствующей корреляции экспериментальных значений электрических сопротивлений межсоединений. Данное явление наблюдается для большинства значений i и разность указанных вероятностей определяет точность оценки вероятности попадания в область рассеяния экспериментальных значений электрического сопротивления межсоединений.

а)

а

б)

а

Рис. 6 Вероятность попадания точки в область, описанную i-й квадратичной формой сопротивлений межсоединений с учётом (а) и без учёта (б) их взаимосвязи при наличии коэффициента парной корреляции r, равном 0; 0,2; 0,5; 0,9 и коэффициенту корреляции исходных значений сопротивлений межсоединений МПП.

Оценка адекватности математической модели надёжности межсоединений МПП основана на следующем свойстве экспериментальных значений сопротивлений межсоединений. Вычисляется сумма векторов электрических сопротивлений межсоединений

,аа (7)

где n - количество межсоединений на МПП, m - количество слоёв.

Вычисляется СКО аполученного вектора . Затем вычисляется квадратичная форма вектора абез учёта взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединений

,аа (8)

где ?j - СКО значений сопротивлений межсоединений j-го слоя МПП,

и с учётом взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединений

,аа (9)

где а - корреляционная матрица значений электрических сопротивлений межсоединений слоёв. При этом для некоррелированных данных величины , аи аравны; при r?0 соответственно =?. Следовательно, вектор аучитывает взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений слоёв.

Исходя из этого, для вектора ас коэффициентом корреляции r=0 и коэффициентом корреляции экспериментальных значений сопротивлений межсоединений вычисляется наработка до отказа. Оценка адекватности математической модели надёжности межсоединений МПП осуществлялось по критерию Смирнова

,а ,аа (10)

где mx*, mx - математические ожидания (МО) исследуемого параметра по результатам эксперимента и моделирования соответственно; sх*, sх - среднеквадратические отклонения исследуемого параметра по результатам эксперимента и моделирования соответственно; q - табличное значение критерия Смирнова.

Тогда по выражениям (10) при проверке адекватности по математическим ожиданиям: с учётом взаимосвязи аили ; без учёта взаимосвязи аили ; при некоррелированных данных аили ; по среднеквадратическим отклонениям: с учётом взаимосвязи аили ; без учёта взаимосвязи аили ; при некоррелированных данных аили .

Следовательно, без учета взаимосвязи сопротивлений межсоединений слоёв математическая модель адекватна по среднеквадратическим отклонениям и математическим ожиданиям только для некоррелированных данных, тогда как с учётом взаимосвязи - адекватна по рассматриваемым критериям.

Достоверность процесса моделирования значений параметров надёжности межсоединений МПП для коррелированных и некоррелированных значений электрического сопротивления межсоединений МПП подтвердилась соответственно путем проверки попадания моделируемых значений наработки до отказа межсоединений аи асоответственно в доверительные интервалы ач и ач.

Четвёртый раздел посвящён результатам разработки алгоритма функционирования автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП) МПП, в части, касающейся технологической операции термодиффузионной обработки межсоединений МПП.

Входными данными рассматриваемой технологической операции АСТПП являются: конструктивно-технологические параметры межсоединений, сроки изготовления и требуемые показатели их надёжности. Выходные данные включают: вариант технологического процесса, план контроля, выбор оснастки, расчет норм расхода основных и вспомогательных материалов, трудовых затрат и прочее.

Определено, что в процессе функционирования АСТПП межсоединений МПП необходимо выполнять следующие операции:

1. Сбор статистических значений сопротивлений межсоединений МПП и формирование базы данных для значений сопротивлений межсоединений разных слоёв при различных конфигурациях печатных плат.

2. Обработка статистических данных.

3. Нахождение значений коэффициентов математической модели расчёта параметров надёжности межсоединений МПП.

4. Вычисление наработки до отказа планируемых к изготовлению межсоединений МПП.

5. Вычисление начальных значений сопротивлений межсоединений для заданных требований надёжности.

6. Определение допустимого отклонения от полученного значения начального сопротивления межсоединений.

7. Корректировка режимов технологической операции изготовления межсоединений.

8. Определение режимов термодиффузионной обработки.

После ввода исходных данных для АСТПП проводится поиск ранее разработанных проектных решений, отвечающих заданным требованиям. В случае отсутствия разработанного технологического процесса для заданных параметров надёжности выбирается технологический процесс, обладающий близкими параметрами, и проводится его доработка для новых условий. Новый вариант технологического процесса заносится в базу данных. Следующим этапом является воспроизведение результатов проектирования в виде чертежей, технологических карт и другой проектной документации. Для выбора технологического процесса в целях изготовления межсоединений заданной надёжности применяется алгоритм (рис. 7).

Наработка до отказа

соответствует заданной

(? ? ?з)?

а

Рис. 7 Алгоритм принятия решения о проведении термодиффузионной обработки МПП в случае несоответствия МПП заданным требованиям надёжности.

В случае несоответствия параметров надёжности изготовленных межсоединений предъявляемым требованиям качество их изготовления может быть улучшено термодиффузионной обработкой. При этом используется поверхностная термодиффузионная обработка вследствие приемлемой оптимальной рабочей температуры (20Ц50% от температуры плавления металла контактных площадок). В силу пористости структуры контактного перехода МПП фактическая площадь касания сопряжённых поверхностей меньше номинальной поверхности контакта в 102 - 105 раз. Это соотношение может быть улучшено в процессе термодиффузионной обработки МПП.

Термодиффузионная обработка проводится нагревом МПП, однако при повышении температуры наблюдается рост термомеханических напряжений, поэтому необходимо соблюдать условие

,аа (11)

где а - величина, на которую возросла адгезия за счёт термодиффузионной обработки при текущей температуре;

ТМН - величина термомеханических напряжений, возникающих в межсоединении при заданной температуре обработки.

Как следствие, температура повышается ступенчато с выдержкой времени на каждой ступени.

Для автоматизированного соблюдения режимов термодиффузионной обработки при выполнении условия (6) разработан блок микроконтроллерного управления процессом термодиффузионной обработки по заданным режимам (рис. 7).

Рис. 7 Графическая интерпретация режимов термической диффузионной обработки межсоединений МПП.

На рис. 7 обозначено:

штрихпунктирная линия - допустимое термомеханическое напряжение в контактном переходе межсоединения;

утолщённая линия - процесс обработки, осуществляемый микроконтроллерным блоком управления;

основная линия - температура термодиффузионной обработки МПП при выдержке времени t с целью достижения требуемой адгезии ?.

а

Оценка эффективности термодиффузионной обработки МПП приведена в табл. 3.

Таблица 3

Влияние термодиффузионной обработки на значения электрического

сопротивления межсоединений МПП

№ тестовой МПП

Количество изменившихся значений эл. сопротивления межсоединений, %

Изменение МО эл. сопротивления межсоединений

Изменение СКО эл. сопротивления межсоединений

увеличившиеся

уменьшившиеся

неизменившиеся

динамика, %

До термообработки

динамика, %

До термообработки

После термообработки

После термообработки

37

11,7

74,8

13,5

-9,6

0,239

-11,5

1,555

0,218

1,376

40

4,2

89,9

5,9

-5

0,278

-11,2

1,416

0,264

1,257

45

0,8

90,8

8,4

-8,1

0,298

-15,3

1,645

0,274

1,394

результаты работы

    1. Установлено, что существующие методы оценки параметров надёжности межсоединений МПП не учитывают взаимосвязь значений электрического сопротивления межсоединений слоёв, что существенно снижает достоверность оценки параметров надёжности межсоединений МПП в системах управления вентильно-реактивных двигателей.
    2. Разработан метод моделирования надёжностных параметров межсоединений МПП, отличающийся тем, что позволяет учесть взаимосвязь электрических сопротивлений межсоединений МПП приведением к некоррелированному виду с помощью фундаментальной матрицы, а также повысить точность их измерения выравниванием значений электрических сопротивлений межсоединений по кривой полиномиальной регрессии.
    3. При моделировании параметров надёжности межсоединений МПП установлено, что без учёта взаимосвязи их электрических сопротивлений расчётное значение наработки до отказа межсоединений МПП завышается на порядок и более.
    4. Выявлена закономерность распределения сопротивления межсоединений по поверхности платы, учёт которой позволил уменьшить рассеяние экспериментальных значений электрического сопротивления межсоединений МПП до 30%.
    5. Предложена методика решения обратной задачи моделирования параметров надёжности межсоединений МПП, отличающаяся тем, что позволяет для заданных значений параметров надёжности получить значения допустимого электрического сопротивления межсоединений с учётом взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединений слоёв МПП.
    6. Установлено, что без учета взаимосвязи электрических сопротивлений межсоединений моделирование параметров надёжности межсоединений адекватно только при малой корреляции данных, тогда как с учётом взаимосвязи - адекватно при любой корреляции значений сопротивлений.
    7. Построен алгоритм функционирования автоматизированной системы подготовки производства межсоединений МПП, отличающаяся тем, что позволяет определять режимы технологического процесса изготовления для получения межсоединений требуемой надёжности с применением термодиффузионной обработки.

Основные публикации по теме диссертации

  1. Шуклин, И.И. Надежность системы электронного управления синхронного генератора [Текст]/ И.И. Шуклин; Курск. гос. техн. ун - т. - Курск, 2003.Ц41 с. - Деп. в ВИНИТИ 23.09.03 №1725.
  2. Шуклин, И.И. О корреляционном и регрессионном анализах в расчётах надёжности [Текст]/ И.И. Шуклин; Курск. гос. техн. ун-т. - Курск, 2004. - 19 с. - Деп. в ВИНИТИ 24.11.04 №1859.
  3. Шуклин, И.И. Повышение надёжности электронной системы автоматического управления синхронного генератора автономного источника электроснабжения [Электронный ресурс]. IV научно-практическая конференция/ ВолгГТУ. Волгоград, 2004. http//conf.volpi.ru/section.php?id=1. 5 стр.
  4. Возможности повышения надёжности системы автоматического управления сварочного генератора [Текст]/ И.И. Шуклин, С.Ю. Носорев // Сборник VIII международной научно-технической конференции Медико-экологические информационные технологии - 2005; Курск. гос. техн. ун-т. - Курск, 2005. - С. 179 - 184.
  5. Перераспределение допустимых отклонений входных параметров технологического процесса с учётом и без учёта их взаимозависимости [Текст]/ И.И. Шуклин, С.Ю. Носорев // Сборник VIII международной научно-технической конференции Медико-экологические информационные технологии - 2005; Курск. гос. техн. ун-т. - Курск: 2005. - С. 184 - 190.
  6. Диффузионная, марковская и аналитическая математические модели отказов микроэлектронной аппаратуры [Текст]/ В.М. Емельянов, И.И. Шуклин, С.Ю. Носорев, В.В. Емельянов // Материалы Х Международной конференции и Российской научной школы Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий, Часть 7 (1-15 окт. 2005 г., г.Сочи). - М.: Радио и связь, 2005. - С. 35 - 48.
  7. Математическое моделирование надёжностных характеристик по многомерным взаимозависимым параметрам микроэлектронной аппаратуры [Текст]/ В.М. Емельянов, И.И. Шуклин, С.Ю. Носорев, В.В. Емельянов // Материалы Х Международной конференции и Российской научной школы Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий, Часть 7 (1-15 окт. 2005 г., г. Сочи). - М.: Радио и связь, 2005. -

    С. 48Ц60.

  8. Повышение точности математического моделирования надёжностных характеристик по многомерным взаимозависимым параметрам микроэлектронной аппаратуры[Текст]/ В.М. Емельянов, И.И. Шуклин, А.В. Грехнёв, С.Ю. Носорев // Материалы III Международной научно-технической конференции Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации: в 2 ч. Ч. 1; Курск. гос. техн. ун-т. - Курск, 2005. -

    С. 61-70.

  9. Емельянов, В.М. Собственные числа ковариационных матриц информационных сигналов [Текст]/В.М. Емельянов, А.В. Грехнёв, И.И. Шуклин, В.В. Емельянов, С.Ю. Носорев // Телекоммуникации. - 2005. - №8. - С. 5 - 8.
  10. Повышение точности модели надёжности систем управления [Текст]/ В.М. Емельянов, И.И. Шуклин, А.В. Грехнёв, С.Ю. Носорев // Материалы III Международной научно-технической конференции Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации: в 2 ч. Ч. 1; Курск. гос. техн. ун-т. - Курск, 2005. - С. 219 - 223.
  11. Геометрическое представление собственного числа в задаче адаптивного перераспределения для допустимых отклонений двух технологических параметров [Текст]/ В.М. Емельянов, И.И. Шуклин, А.В. Грехнёв, В.В. Емельянов, С.Ю. Носорев // Материалы III Международной научно-технической конференции Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации: в 2 ч. Ч. 1; Курск. гос. техн. ун-т. - Курск, 2005. - С. 223 - 227.
  12. Ортогональное преобразование зависимых технологических параметров в независимые [Текст]/ В.М. Емельянов, И.И. Шуклин, А.В. Грехнёв, В.В. Емельянов, С.Ю. Носорев // Материалы III Международной научно-технической конференции Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации: в 2 ч. Ч. 1; Курск. гос. техн. ун-т. - Курск, 2005. - С. 227 - 230.
  13. Повышение точности оценки вероятности безотказной работы телеметрической системы управления с взаимозависимыми информационными параметрами [Текст]/ В.М. Емельянов, И.И. Шуклин, В.В. Емельянов, С.Ю. Носорев // Телекоммуникации. - 2005. - №10. - С. 31 - 34.
  14. Решение прямой задачи моделирования надёжностных характеристик межсоединений многослойных печатных плат с учётом корреляционной взаимозависимости параметров [Текст]/ В.М. Емельянов, И.И. Шуклин, В.В. Емельянов // Материалы Международной конференции и Российской научной школы Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий, Часть 3. Том 1. (1-15 окт. 2006 г., г.Сочи). - М.: Радио и связь, 2006. - С. 29 - 37.
  15. Решение обратной задачи математического моделирования характеристик надёжности межсоединений многослойных печатных плат [Текст]/ В.М. Емельянов, И.И. Шуклин, В.В. Емельянов // Материалы Международной конференции и Российской научной школы Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий, Часть 3. Том 1. (1-15 окт. 2006 г., г.Сочи). - М.: Радио и связь, 2006. - С. 37 - 45.
  16. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005611249 Российской Федерации. Программа автоматизированного определения соответствия экспоненциальному закону распределения многомерных статистических данных / И.И. Шуклин, С.Ю. Носорев.; Правообладатель КурскГТУ. № 2005610084; дата приоритета 18.01.2005.
  17. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006610495 Российской Федерации. Программа моделирования наработки до отказа межслойных соединений микроэлектронной аппаратуры с использованием полумарковской математической модели / И.И. Шуклин, В.М. Емельянов; Правообладатель КурскГТУ. №2005613219; дата приоритета 07.12.2005.

 


Соискатель Шуклин И.И.      Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]