Технология электронных средств

 
 
 
Ю.Д. ЛАЗУТИН, В.П. КОРЯЧКО, 
В.В. СУСКИН  
 
 
 
 
ТЕХНОЛОГИЯ  
ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ 
 
 
Рекомендовано федеральным государственным бюджетным  
и образовательным учреждением высшего профессионального образования 
«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана» 
в качестве учебника для студентов высших учебных заведений,  
обучающихся по направлению подготовки  
«Конструирование и технология электронных средств» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
Москва 2013 

УДК 621.38(075.8) 
ББК 32.965.3 
         Л17 
 
Рецензенты: кафедра «Проектирование  
и технология производства электронной аппаратуры»  
МГТУ им. Н.Э. Баумана (чл.-корр. РАН, проф. В.А. Шахнов);  
д-р техн. наук, проф. А.Н. Пылькин 
 
Лазутин Ю. Д. 
Технология электронных средств : учебник / Ю. Д. Лазутин, В. П. Корячко, В. В. Сускин.  —  М. : Изд-во МГТУ  
им. Н. Э. Баумана, 2013. — 286, [2] с. : ил. 
ISBN 978-5-7038-3740-5 
 
Рассмотрены общие вопросы, связанные с проектированием технологических процессов изготовления деталей, узлов и сборки электронных 
средств,  а также обеспечением качества их производства; приведены типовые технологические процессы. Изложены основные достижения в области нанотехнологий применительно к производству электронных 
средств. 
Для студентов, обучающихся по специальности 210200 «Конструирование и технология электронных средств». Может быть полезен конструкторам и технологам, занимающимся разработкой и созданием электронных средств. 
                                                                УДК 621.38(075.8) 
 
      ББК 32.965.3 

 
 
 
 
 
 
 
 
В оформлении обложки использованы материалы, 
предоставленные авторами 
 
 
 
 
 
 
 
 
© Лазутин Ю.Д., Корячко В.П., 
 
      Сускин В.В., 2013 
 
   © Оформление. Издательство  
ISBN 978-5-7038-3740-5 
  МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013 

Л17 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Предисловие .....................................................................................  
6 
1. Проектирование технологических процессов ......................    7 
1.1. Основные задачи подготовки производственного про- 
       цесса .......................................................................................  
7 
1.2. Экономический анализ и выбор варианта технологичес- 
       кого процесса ........................................................................  13 
1.3. Производительность труда и технологические пути ее  
       повышения ............................................................................  16 
2. Качество деталей электронных средств ................................  22 
2.1. Понятие о допуске, квалитете, посадках ............................  22  
2.2. Технологические погрешности и методы их изучения .....  25 
2.2.1. Виды погрешностей ...................................................  25 
2.2.2. Исследование точности по кривым распределе- 
          ния ................................................................................  26 
2.2.3. Исследование точности методом точностных 
          диаграмм. Основы статистического регулиро- 
          вания технологических процессов ............................  29 
3. Моделирование технологических процессов .......................  36 
3.1. Моделирование технологических процессов с использо- 
       ванием теории корреляции ..................................................  36 
3.2. Моделирование технологических процессов с примене- 
       нием теории планирования эксперимента ..........................  40 
4. Качество поверхностного слоя материала деталей .............  47  
4.1. Геометрические и физические показатели качества по- 
       верхности и их простановка на рабочих чертежах ............  47 
4.2. Критерии шероховатости поверхности детали и их  
       простановка на рабочих чертежах .......................................  50 
5. Технологические процессы изготовления деталей  
    электронных средств .................................................................  59 
5.1. Характеристика процессов ..................................................  59 
5.2. Заготовительные процессы ..................................................  60 
5.2.1. Способы литья ............................................................  60 
5.2.2. Штамповка ..................................................................  62

Оглавление 

4 

5.2.3. Изготовление деталей из порошковых мате- 
          риалов ..........................................................................  72  
5.2.4. Изготовление деталей из пластических масс ...........  74 
5.3. Обрабатывающие процессы ................................................  80 
5.3.1. Резание .........................................................................  80 
5.3.2. Точение ........................................................................   82 
5.3.3. Сверление ....................................................................   83 
5.3.4. Протягивание ..............................................................   85 
5.3.5. Фрезерование ..............................................................   86 
5.3.6. Шлифование................................................................   87 
5.4. Отделочные процессы ..........................................................  89 
6. Электрофизические и электрохимические методы  
    обработки деталей .....................................................................  93  
6.1. Эрозионные методы обработки ...........................................  93 
6.2. Электрохимическая обработка ............................................  96 
6.3. Комбинированные методы обработки ................................  98 
6.4. Ультразвуковая обработка ...................................................  99 
6.5. Лучевые методы обработки .................................................  100 
6.6. Плазменная обработка .........................................................  103 
7. Термическая обработка деталей .............................................  104 
8. Технология нанесения покрытий ...........................................  114 
8.1. Подготовка поверхности изделия к нанесению покры- 
       тия ...........................................................................................  114 
8.2. Нанесение покрытия .............................................................  120 
8.3. Контроль качества покрытия ...............................................  126 
9. Сборочные процессы при производстве электронных 
    cредств ..........................................................................................  128 
9.1. Основные понятия и определения. Схемы сборки ............  128 
9.2. Методы расчета точности сборки электронных  
       средств....................................................................................  130 
9.2.1. Общие положения ......................................................  130 
9.2.2. Расчет физической взаимозаменяемости ......................  132 
9.2.3. Расчет геометрической взаимозаменяемости ..........  136  
9.2.4. Расчет линейных размерных цепей на максимум- 
         минимум .......................................................................  139 
9.2.5. Расчет линейных размерных цепей теоретико- 
          вероятностным методом .............................................  143 
9.2.6. Расчет точности узлов методами селективной  
          сборки и компенсирования ........................................  146 
9.3. Способы сборки изделий электронных средств ................  147 
9.3.1. Сборка разъемных соединений .................................  147 
9.3.2. Соединение деталей сваркой .....................................  149 

Оглавление 

5 

9.3.3. Соединение деталей пайкой ......................................  155 
9.3.4. Процессы склеивания деталей ..................................  162  
10. Технологии изготовления электронных средств ...............  171 
10.1. Сборка типовых электронных средств ..........................  171 
10.1.1. Изготовление печатных плат .............................  171 
10.1.2. Сборка печатных узлов .......................................  181 
10.1.3. Объемный монтаж ...............................................  193 
10.2. Изготовление магнитопроводов .....................................  200 
10.3. Изготовление намоток ....................................................  204 
10.4. Изготовление волноводов ...............................................  213 
10.5. Изготовление ферритов ..................................................  220 

11. Нанотехнологии в производстве электронных  
      средств ........................................................................................  228 
11.1. История развития нанотехнологий ................................  228 
11.2. Особенности кристаллического строения наномате- 
         риалов. Кластеры, фуллерены и нанотрубки ................  232 
11.3. Наноматериалы и нанотехнологии для электронных 
         средств ..............................................................................  237 
11.3.1. Наноэлементы на основе кремния .....................  237 
11.3.2. Наноэлементы для вычислительной техники .......  249 
11.3.3. Технология эпиламирования ..............................  253 
11.4. Методы измерения наноструктур ..................................  256 
11.5. Программные продукты для анализа и диагностики 
          наноструктур ....................................................................  260 
11.5.1. Программы для построения математической 
           модели нанообъекта .............................................  260 
11.5.2. Программы-визуализаторы ................................  266 
11.5.3. Программы для управления оборудованием ....  270 
11.5.4. Программы для обработки экспериментальных 
           данных ...................................................................  277 
11.6. Перспективные направления развития наноэлектрон- 
ных средств ................................................................................  279 
 
Литература ......................................................................................  284 
 
 
 

 

Оглавление 

6 

 
ПРЕДИСЛОВИЕ 

Дисциплина «Технология электронных средств» играет важную 
роль в подготовке инженеров-специалистов, конструкторов, бакалавров и магистров. В совокупности с другими техническими дисциплинами она формирует у будущих специалистов, обучающихся 
по направлению 210200 «Конструирование и технология электронных средств», знания, умения и навыки в теоретическом подходе к 
основам проектирования технологических процессов (ТП), к обеспечению качества выпускаемой продукции, а также к применению и 
совершенствованию прогрессивных ТП на производстве. Учитывая, 
что конструкции электронных средств (ЭС) состоят из большого 
количества механических деталей и узлов, значительное внимание 
уделено обеспечению качества их изготовления. Кроме того, авторы 
сочли необходимым изложить в учебнике основные достижения в 
области нанотехнологий применительно к изготовлению современных электронных элементов и средств. 
Цель данной книги — дать читателю основные знания по теории технологии ЭС. Это позволит будущим специалистам обоснованно и рационально внедрять в производство экономически выгодные и качественные ТП изготовления ЭС в зависимости от 
конкретных производственных условий. 
Необходимо отметить, что материал учебника согласован с 
программами по курсам «Материаловедение и материалы электронных средств» и «Технология электронных средств», а также с 
Федеральным государственным общеобразовательным стандартом, утвержденным Министерством образования. 
Авторы выражают благодарность рецензентам: чл.-корр. РАН, 
проф. В.А. Шахнову и д-ру техн. наук, проф. А.Н. Пылькину  
за ценные замечания, сделанные при рецензировании рукописи,  
а также А.О. Калининой, В.Ю. Лазутину, Н.В. Черемухину и  
П.В. Раду — за помощь при подготовке рукописи к изданию. 
 

 

 

Оглавление 

7 

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ  
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 

1.1. Основные задачи подготовки производственного 
процесса 

Наука об изготовлении изделий требуемого качества в установленном производственной программой количестве и в заданные сроки при наименьших затратах живого и овеществленного труда называется технологией. 
Выпуск любого нового изделия на промышленном предприятии связан с необходимостью проведения работ по подготовке 
производственного процесса (производства). 
Производственный процесс — совокупность действий, людей 
и орудий труда, в результате которых поступающие на предприятие исходные материалы, сырье, заготовки превращаются в готовую продукцию согласно техническим условиям. 
Подготовка производства состоит из четырех основных этапов: 
1) научно-исследовательского и опытно-конструкторского; 
2) экспериментального (лабораторного); 
3) технологического; 
4) организационно-производственного. 
На первом этапе подготовки производства заказчик разрабатывает техническое задание на новое изделие с указанием необходимых конструкторско-эксплуатационных требований на изделие и 
передает его исполнителю. Исполнитель проводит необходимые 
научно-исследовательские работы, связанные с обеспечением конструкторско-эксплуатационных требований технического задания, 
и выполняет чертежи (эскизный проект) будущего изделия. На 
опытно-конструкторской стадии по эскизному проекту изготовляют макет изделия. 
На втором этапе макет изделия подвергают всесторонним испытаниям на работоспособность в соответствии с конструкторскоэксплуатационными требованиями технического задания. После 
испытаний чертежи эскизного проекта корректируют и направляют в технологический отдел предприятия. 

 

1. Проектирование технологических процессов 

8 

Третий этап подготовки производства является наиболее трудоемким. Он составляет 65…70 % от общей трудоемкости подготовки производства и включает в себя: 
ознакомление с конструкторской документацией и выбор руководящих технических материалов по проектированию ТП; 
проектирование ТП изготовления деталей и сборки изделия; 
проектирование и изготовление нестандартных оборудования, 
приспособлений, технологической оснастки и инструмента; 
оформление технологической документации. 
На четвертом этапе наряду с другими в основном решают задачи материально-технического обеспечения внедряемых в производство ТП; закупают необходимые материалы, оборудование, 
приспособления, инструменты и т. д.  
Остановимся кратко на этапе технологической подготовки 
производства.  
Часть производственного процесса, непосредственно связанная 
с последовательными изменениями формы и состояния предметов 
труда, называется технологическим процессом, а часть процесса, 
выполняемая на одном рабочем месте и охватывающая все действия оборудования, рабочих над одним или несколькими совместно обрабатываемыми или собираемыми предметами труда, — 
технологической операцией. 
Проектирование ТП представляет собой довольно сложную 
техническую задачу. Трудность проектирования обусловлена тем, 
что необходимо оптимальным образом учесть влияние очень многих факторов, таких как конструктивные особенности изделия, его 
технологичность, экономичность выпуска, обеспечение организационных вопросов и т. д. Влияние этих факторов, групп факторов 
на построение ТП в большинстве случаев не может быть описано 
аналитическими выражениями, т. е.  с привлечением математических методов проектирования. В связи с этим недостаточными 
темпами идет развитие и внедрение в промышленность автоматизированных систем технологической подготовки производства.  
Задачи, решаемые на стадии проектирования ТП изготовления 
отдельных деталей, узлов и ЭС: 
1) обеспечение качества выпускаемой продукции (точность 
геометрических и физических параметров, формы; качество поверхностного слоя и т. д.), т. е.  всех технических условий, указанных на рабочих чертежах; 
2) выполнение заданной программы выпуска; 
3) минимальные себестоимость и трудоемкость выпускаемых ЭС. 

1.1. Основные задачи подготовки производственного процесса 

9 

Для их выполнения проектировщикам ТП должны быть заданы 
следующие исходные данные: 
конструкторская документация на выпускаемое изделие; 
себестоимость и трудоемкость выпускаемого изделия; 
годовая программа выпуска изделия; 
руководящие технические материалы. 
Конструкторская документация является основным документом при проектировании ТП. В ней отражены форма и размеры 
деталей, узлов и изделия в целом; указаны материалы, из которых 
их изготовляют, требования обеспечения точности геометрических 
размеров и характеристик сборочных единиц, качество поверхностного слоя деталей и их термическая обработка, наносимые 
виды покрытий и т. д. При этом на более ответственные детали и 
узлы составляют технические условия, в которых указывают назначение узла или детали, методы контроля, упаковки и т. д., которые невозможно указать на конструкторских чертежах.  
Минимальные требования по себестоимости выпускаемой продукции требуют от проектировщика применения в разрабатываемом ТП более прогрессивных технологий, оборудования, приспособлений и т. д. 
Годовая программа выпуска изделий указывает проектировщику, 
по какому типу производства должен быть спроектирован ТП — по 
единичному, серийному или массовому. Индивидуальным является 
производство, при котором процесс выпуска одного или нескольких 
изделий не повторяется либо повторяется через неопределенные 
промежутки времени; cерийным — производство, когда выпуск изделий осуществляется партиями, регулярно повторяющимися через определенные промежутки времени; массовым — производство, при котором изготовление деталей ведется путем выполнения на рабочих местах одних и тех же повторяющихся длительное 
время операций (табл. 1.1). 
После анализа исходных данных переходят непосредственно  
к проектированию ТП. Стадии проектирования ТП следующие:  
1) определение способа получения заготовок и их размеров; 2) выбор последовательности технологических операций, сборки узлов 
и изделия — технологического маршрута; 3) детальная разработка 
каждой операции технологического маршрута; 4) решение организационно-технических задач. 
Рассмотрим кратко каждую стадию проектирования ТП. 

Таблица 1.1 

Характерные  признаки типов производств  

Тип 
производства 
Оборудование  
и его размещение 

Технологическая оснастка 
Другие признаки 

Приспособления 
Рабочие 
инструменты 
Измерительные 
инструменты 

Индивидуальное 
Универсальное оборудование, размещенное по типам и 
группам (фрезерное, 
токарное и т. д.) 

Универсальные Нормальные Универсальные 
Исполнители высокой 
квалификации. Технологические маршрутные 
карты 

Серийное  
Универсальное и 
специализированное оборудование, 
размещенное по 
типовому признаку 
и по ходу ТП 

Универсальные 
и специальные 
несложной 
конструкции 

Нормальные 
и специальные 

Универсальные и 
специальные 
Маршрутные и операционно-технологические 
карты 

Массовое 
Специальные и 
специализированные станки 

Специальные 
сложные приспособления, 
как правило, 
автоматического и полуавтоматического 
принципа действия 

Нормальные 
и специальные 

Специальные высокопроизводительные автоматы 

Принцип взаимозаменяемости. Поточные и 
автоматические линии. 
Операционно-технологические и инструментальные операционные 
карты. Дополнительные 
инструкции по контролю 
и выполнению операций