Технология производства электронных средств

Допущено
Министерством образования
Республики Беларусь
в качестве учебного пособия 
для студентов
учреждений высшего образования 
по специальности
«Проектирование и производство 
программно-управляемых
электронных средств»

Минск
      «Вышэйшая школа»
2019

УДК 621.396.6(075.8)
ББК 32.85-06я73
 
Л22

Р е ц е н з е н т ы: кафедра конструирования и производства приборов Белорусского национального технического университета (заведующий кафедрой доктор технических наук, профессор М.Г. Киселев); член-корреспондент НАН Республики Беларусь, доктор технических 
наук, профессор В.А. Пилипенко 

Ланин, В. Л. 
Технология производства электронных средств : учебное пособие / В. Л. Ланин, А. А. Хмыль. – Минск : Вышэйшая школа, 
2019. – 455 с. : ил.
ISBN 978-985-06-3167-1.

Рассмотрены общие принципы проектирования, моделирования и автоматизации технологических процессов производства электронных средств, программно-управляемое технологическое  оборудование, автоматизированные системы управления технологическими процессами. Описаны физико-технологические основы процессов сборки, монтажа и защиты электронных средств от 
климатических воздействий.
Для студентов учреждений высшего образования по специальностям «Проектирование  и  производство программно-управляемых электронных средств»,  
«Моделирование и компьютерное проектирование радиоэлектронных средств», 
«Электронные системы и технологии», а также для аспирантов и магистрантов.

УДК 621.396.6(075.8)
ББК 32.85-06я73

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или любой ее части не 
может быть осуществлено без разрешения издательства.

ISBN 978-985-06-3167-1 
© Ланин В.Л., Хмыль А.А., 2019 

 
©  Оформление. УП «Издательство 
“Вышэйшая школа”», 2019

Л22

Список сокращений

АЗУ – аналогово-запоминающее устройство
АИГ – алюмоиттриевый гранат
АМ – амплитудная модуляция
АРУ – автоматическая регулировка усиления
АСТПП – автоматизированная система технологической подготовки производства
АСУП – автоматизированная система управления производством
АЧХ – амплитудно-частотная характеристика
БГИС – большая гибридная интегральная схема
БД – банк данных
БИС – большая интегральная схема
БЦК – блок цифрового кодирования
ВКУ – видеоконтрольное устройство
ВОК – волоконно-оптический кабель
ВОЛС – волоконно-оптические линии связи
ВЧ – высокочастотный
ГАП – гибкое автоматизированное производство
ГЖПП – гибко-жесткие печатные платы
ГИС – гибридная интегральная схема
ГПК – гибкий печатный кабель
ГПП – гибкие печатные платы
ГПС – гибкая производственная система
ГСС – генератор стандартных сигналов
ДОЗУ – динамическое оперативное запоминающее устройство
ДПП – двусторонние печатные платы
ЕСТД – Единая система технологической документации
ЕСТПП – Единая система технологической подготовки производства
ЗГ – знакогенератор
ЗУ – запоминающее устройство
ИК – инфракрасный
ИПК – интегрированные производственные комплексы
ИС – интегральная схема
ИТК – интегрированный технологический комплекс
ИЭТ – изделия электронной техники
КД – конструкторская документация
КП – коммутационные платы
КПЕ – конденсатор переменной емкости
КПП – коммутационные печатные платы
КТЛР – коэффициент термического линейного расширения
КЭ – коммутационные элементы
МАР – микроанализатор
МБОГ – микроблоки с общей герметизацией
МК – маршрутная карта
МКМ – многокристальный модуль
МКП – многослойные керамические платы
ММ – микромодуль

МО – математическое ожидание
МОП – металл – оксид – полупроводник
МПК – микропроцессорные комплекты
МПП – многослойные печатные платы
МСБ – микросборка
МСП – магнитострикционный преобразователь
МЭМС – микроэлектромеханические системы
НЧ – низкая частота
ОКГ – оптический квантовый генератор
ОМ – объемный модуль
ОПП – односторонние печатные платы
ОС – оптическая система
ОСТ – отраслевой стандарт
ПАВ – поверхностно-активные вещества
ПВС – поливиниловый спирт
ПВЦ – поливинилциннамат
ПЗС – приборы с зарядовой связью
ПК – персональный компьютер
ПЛ – полосковые линии
ПЛК – плоские ленточные кабели
ПМ – поверхностный монтаж
ПП – печатная плата
ППП – полупроводниковый прибор
ПФЭ – полный факторный эксперимент
ПЧ – промежуточная частота
РТК – робототехнологический комплекс
РТЛ – робототехнологические линии
РТМ – руководящие технические материалы
РЭА – радиоэлектронная аппаратура
РЭМ – растровые электронные микроскопы
РЭС – радиоэлектронные средства
САК – система автоматизированного контроля
САО – система анализа отказов
САПР – система автоматизированного проектирования
СБИС – сверхбольшая интегральная схема
СВЧ – сверхвысокая частота
СЗП – система задания программ
СМО – система массового обслуживания
СОП – система оптимизации программ
СТЗ – системы технического зрения
СТО – специальное технологическое оснащение
СТП – стандарты предприятия
ТВК – телевизионная камера
ТД – технологические документы
ТЗС – термозвуковая микросварка
ТИ – технологические инструкции
ТК – технологический классификатор
ТКЛР – термический коэффициент линейного расширения
ТКС – термокомпрессионная сварка

ТЛ – титульный лист
ТО – техническое обеспечение
ТП – технологический процесс
ТПП – технологическая подготовка производства
ТС – технологическая система
ТУ – технические условия
ТЭС – типовые элементы сборки
УЗ – ультразвук
УЗГ – ультразвуковой генератор
УНЧ – усилитель низкой частоты
УОВ – устройство обработки видеосигнала
УПТ – усилитель постоянного тока
УФ – ультрафиолетовый
ФЭ – функциональный элемент
ФЯ – функциональные ячейки
ЦКОП – центральный композиционный ортогональный план
ЦКП – центральный композиционный план
ЧМ – частотная модуляция
ЧПУ – числовое программное управление
ЭВП – электровакуумные приборы
ЭК – электронный компонент
ЭМ – электронные модули
ЭМИ – электромагнитные излучения
ЭРЭ – электрорадиоэлементы
ЭС  – электронные средства
BGA – ball grid array (массив шариков – тип корпуса поверхностно-монтируемых 
схем)
COB – chip-on-board (кристалл на плате)
CSP – clip scale package (корпус с размерами кристалла)
D-Pak – discrete power device package (дискретный корпус мощного прибора)
Flip-chip – монтаж методом перевернутого кристалла
HASL – hot air solder leveling (финишное покрытие горячим лужением)
HD PCB – high density printed circuit boad (печатные платы высокой плотности)
IGBT – insulated gate bipolar transistor (биполярный транзистор с изолированным затвором)
ppm – parts per million (процент на миллион)
QFN –  quad flat no-leads package (семейство корпусов микросхем, имеющих планарные выводы, расположенные непосредственно под микросхемой по всем четырем сторонам)
QFP – quad flat package (семейство корпусов микросхем, имеющих планарные выводы, расположенные по всем четырем сторонам)
SMD – surface mount device (поверхностно-монтируемый компонент)
SMT – surface mount technology (поверхностный монтаж)
THT – through-hole technology (технология монтажа в отверстия)

Предисловие

Технология – это наука, которая изучает основные закономерности, действующие в процессе производства, и использует их для получения изделий 
требуемого качества, заданного количества и номенклатуры при минимальных материальных, энергетических и трудовых затратах. Технология (от 
греч. techne – умение, мастерство, logos – наука) – это наука о мастерстве.
Предмет дисциплины – технология сборки, монтажа, настройки и регулировки электронных средств, а также программно-управляемое оборудование 
и средства автоматизации технологических процессов.
В данной дисциплине предусматривается изучение технологических систем производства, включая методы проектирования и управления оптимальными технологическими процессами с применением микропроцессоров и 
микроконтроллеров, обеспечивающих интенсификацию и эффективность 
производства, высокое качество изготавливаемой продукции, изучение 
средств автоматизации, в том числе гибких производственных систем, методов моделирования, оптимизации, анализа и синтеза технологических систем 
производства.
В результате изучения дисциплины студенты должны знать физико-технологические основы процессов сборки и монтажа, контроля, регулировки 
модулей и блоков электронных средств, методику их компьютерного проектирования и оптимизации, принципы построения и управления технологическими системами производства в условиях гибких автоматизированных производств, уметь разрабатывать и внедрять новые технологические процессы 
автоматизированного производства с использованием промышленных роботов и микропроцессорных систем, проектировать технологические планировки  участков с микропроцессорными системами управления.
Учебник обобщает достижения современной отечественной и зарубежной 
технологии и состоит из 16 глав, в которых описываются технологические системы производства электронных средств, принципы их проектирования, 
оценки точности и надежности, моделирования и оптимизации.
С позиции конструктивно-технологического анализа дана оценка поколений электронных средств и технологичности конструкций электронных 
модулей. Подробно рассмотрены вопросы проектирования производственных 
процессов, анализа производственных погрешностей изделий и оценки технологической точности их изготовления, основы функционирования технологических систем и методика их моделирования. Уделено внимание вопросам технологического мониторинга, моделирования систем массового обслуживания и статистического моделирования сборочных процессов.
Значительное место отводится физико-технологическим основам процессов и оборудованию для производства коммутационных плат, намоточных изделий, сборки и монтажа блоков, контроля, регулировки, тренировки и герметизации аппаратуры. Систематизированы технологии электрических и механических соединений при сборке электронных модулей, групповой пайке, 

внутри- и межблочном монтаже, методы и средства технической диагностики, 
применяемое технологическое и контрольно-испытательное оборудование.
Большое внимание уделено вопросам автоматизации производства, гибким производственным системам, автоматизированным системам управления 
и проектирования технологических процессов, автоматическим линиям, автоматизированным комплексам и гибким производственным модулям в производстве электронных средств.
Изложение материала основано на опыте преподавания авторами дисциплины «Технология радиоэлектронных средств» в Белорусском государственном университете информатики и радиоэлектроники в течение 30 лет на кафедре «Электронная техника и технология».
Авторы выражают признательность рецензентам: заведующему кафедрой 
конструирования и производства приборов Белорусского национального технического университета доктору технических наук, профессору М.Г. Киселеву и члену-корреспонденту Национальной академии наук Республики Беларусь, доктору технических наук, профессору В.А. Пилипенко.
Все отзывы и пожелания просим направлять по адресу: 220013, Минск, 
ул. П. Бровки, 6, БГУИР, кафедра «Электронная техника и технология».

Авторы

Глава 1

Принципы проектирования технологических 
процессов производства электронных средств

1.1. Системный подход к технологии  
и иерархические уровни производства

Комфортная среда, окружающая человека, во многом зависит от функциональных возможностей современных электоронных средств (ЭС). Постоянное 
совершенствование и обновление ЭС обеспечивается высоким уровнем развития производства. Современное производство ЭС: мобильных телефонов, 
персональных компьютеров, средств телекоммуникаций, бытовых и промышленных приборов, электронных носителей информации (флеш- и смарткарты), невозможно без разработки новых технологий и совершенствования 
производственных систем.  
Производственная система объединяет людей, технические средства в 
виде оборудования, инструмента, зданий, системы поддержки производства, 
включая проектирование изделий, технологическую подготовку и планирование производства, контроль качества и бизнес-функции. Для современных 
производственных систем характерен высокий уровень автоматизации и компьютеризации прозводственных процессов и поддерживающих систем 
(рис. 1.1).
Производство новых изделий включает ряд последовательных стадий, начиная от маркетинга и формирования заказа, схемного и конструкторского 
проектирования, подготовки производства, технологических процессов изготовления и контроля качества и заканчивая выводом изделия на рынок 
(рис. 1.2). Основными параметрами конкурентоспособности изделий на 
рынке являются:
 y повышенная функциональность;
 y эргономичный современный дизайн;
 y пониженные размеры и вес;
 y оптимальная цена;
 y качество и надежность;
 y сервисное обслуживание.
Первые три параметра обеспечиваются в процессе разработки конструкции изделия, два последующих – в условиях его эффективного производства, 
а последний – при эксплуатации изделия.
Критериями эффективного производства являются:
 y высокое качество и надежность выпускаемой продукции: количество 
отказов в гарантийный период не более 1000 ppm (процент на миллион);

y оптимальная себестоимость выпускаемой продукции: цена не выше 
среднерыночной (при рентабельности 4–7 %);

Возможности 
производства

Производственная
система

Системы
поддержки
производства

Технологические
системы
Автоматизация

Производственные
помещения
и оборудование

Проектирование
изделий

Планирование
и подготовка
производства

Контроль
качества

Бизнесфункции

Компьютеризация

Рис. 1.1. Структура производственной системы

Рынок

Маркетинг

Требования
к изделию

Разработка
изделия

Выход
на рынок

Изготовление
серийной
продукции

Испытание
образцов

Изготовление
опытных
образцов

Рис. 1.2. Бизнес-процесс разработки, изготовления и выхода на рынок новых изделий

y эффективное использование инвестиций в техническое перевооружение 
производственной системы и их возврат в течение 2,5 лет.
Переход от ручных операций сборки к автоматическим сборочным линиям – важнейшее условие при построении эффективного производства современной высокотехнологичной продукции.
Производственный процесс изготовления ЭС состоит из большого количества технологических операций, реализуемых на различном оборудовании. 
Отдельные виды оборудования  объединяются в технологические линии изготовления деталей, электронных компонентов (ЭК), сборки модулей, блоков 
и изделия в целом. Работа оборудования в составе линий характеризуется частичной или полной синхронизацией и взаимозависимостью выполнения режимов. Поэтому производственный процесс можно отнести к сложным системам, а для его анализа необходимо применять системный подход. Процессы, 
используемые в производстве ЭС, делят на пять групп.
1. Производство элементной базы (в том числе ЭК, микросборок (МСБ) и 
интегральных схем (ИС), микропроцессоров), для которого характерны высокий уровень технологичности и автоматизации, массовый тип производства, 
тщательность разработки конструкции, высокая надежность и низкая стоимость. Дальнейшее развитие элементной базы идет по пути разработки новых 
материалов, ужесточения требований к их параметрам, уменьшения дефектов 
подложек, повышения точности и автоматизации контроля параметров, 
компью терного проектирования и управления всеми процессами. Поверхностно-монтируемые   компоненты (SMD – surface mount device), сверхбольшие 
интегральные схемы (СБИС), микропроцессоры в корпусах BGA (ball grid 
array – массив шариков) нашли широкое применение в современных ЭС.
2. Производство функциональных элементов (линий задержки и фильтров 
на поверхностно-акустических волнах (ПАВ), намоточных изделий, печатных 
и многослойных плат), которое характеризуется серийным выпуском, гибкостью в освоении новых конструкций и технологических решений. Основными 
направлениями их совершенствования являются микроминиатюризация, 
применение для плат керамических и полиимидных оснований, повышение 
функциональности конструкций изделий.
3. Производство элементов несущих конструкций (корпусов, панелей, стоек, 
держателей и др.), которые заимствованы из машиностроения и приспособлены для производства ЭС  (штамповка, литье, прессование, точение, фрезерование, электрофизические методы обработки и др.). Совершенствование осуществляется по пути унификации как конструкторских, так и технологических 
решений, широкого использования безотходных и программно-управляемых 
технологий и гибких модулей программно-управляемого оборудования.
4. Сборка, монтаж и герметизация электронных модулей и блоков, трудоемкость которых составляет до 50–80 % общих затрат производства. Эти процессы требуют гибкой автоматизации производства и  широкой номенклатуры 
технологического оснащения. Для снижения длительности производственного цикла осуществляется параллельная сборка модулей различных уровней, 
сочетание на одной линии сборки, монтажа и герметизации модулей. Основными направлениями их совершенствования являются повышение плотности 
компоновки элементов, применение многослойных печатных плат (МПП) на