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. Лазу-
тин, 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 техноло-
гических процессов изготовления деталей, узлов и сборки электронных 
средств,  а также обеспечением качества их производства; приведены ти-
повые технологические процессы. Изложены основные достижения в об-
ласти нанотехнологий применительно к производству электронных 
средств. 
Для студентов, обучающихся по специальности 210200 «Конструи-
рование и технология электронных средств». Может быть полезен кон-
структорам и технологам, занимающимся разработкой и созданием элек-
тронных 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, бака-
лавров и магистров. В совокупности с другими техническими дис-
циплинами она формирует у будущих специалистов, обучающихся 
по направлению 210200 «Конструирование и технология электрон-
ных средств», знания, умения и навыки в теоретическом подходе к 
основам проектирования технологических процессов (ТП), к обес-
печению 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 современ-
ных электронных элементов и средств. 
Цель данной книги — дать читателю основные знания по тео-
рии технологии ЭС. Это позволит будущим специалистам обосно-
ванно и рационально внедрять в производство экономически вы-
годные и качественные ТП изготовления ЭС в зависимости от 
конкретных производственных условий. 
Необходимо отметить, что материал учебника согласован с 
программами по курсам «Материаловедение и материалы элек-
тронных средств» и «Технология электронных средств», а также с 
Федеральным государственным общеобразовательным стандар-
том, 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 установ-
ленном производственной программой количестве и в заданные сро-
ки при наименьших затратах живого и овеществленного труда назы-
вается технологией. 
Выпуск любого нового изделия на промышленном предприя-
тии связан с необходимостью проведения работ по подготовке 
производственного процесса (производства). 
Производственный процесс — совокупность действий, людей 
и орудий труда, в результате которых поступающие на предприя-
тие исходные материалы, сырье, заготовки превращаются в гото-
вую 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 разрабаты-
вает техническое задание на новое изделие с указанием необходи-
мых конструкторско-эксплуатационных требований на изделие и 
передает его исполнителю. Исполнитель проводит необходимые 
научно-исследовательские работы, связанные с обеспечением кон-
структорско-эксплуатационных требований технического задания, 
и выполняет чертежи (эскизный проект) будущего изделия. На 
опытно-конструкторской стадии по эскизному проекту изготовля-
ют макет изделия. 
На втором этапе макет изделия подвергают всесторонним ис-
пытаниям на работоспособность в соответствии с конструкторско-
эксплуатационными 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 дей-
ствия оборудования, рабочих над одним или несколькими сов-
местно 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 мно-
гих факторов, таких как конструктивные особенности изделия, его 
технологичность, экономичность выпуска, обеспечение организа-
ционных 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 математиче-
ских методов проектирования. В связи с этим недостаточными 
темпами идет развитие и внедрение в промышленность автомати-
зированных 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 по-
верхностного слоя и т. д.), т. е.  всех технических условий, указан-
ных 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 докумен-
том 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 поверх-
ностного 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 наз-
начение узла или детали, методы контроля, упаковки и т. д., кото-
рые 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 полуавто-
матического 
принципа действия 


Нормальные 
и специальные 


Специальные вы-
сокопроизводи-
тельные автоматы 

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

 

1.1. Основные задачи подготовки производственного процесса 

11 

1. В качестве исходных могут служить заготовки, полученные 
литьем, штамповкой, прокаткой, ковкой и т. д. На выбор заготовки 
влияет ряд факторов: 
размеры и форма детали; 
материал детали (например, в зависимости от условий работы 
можно выбирать заготовки, полученные литьем либо ковкой); 
требования к микроструктуре материала детали (например, 
венцы зубчатых колес хорошо работают на истирание, если их получать 
центробежным литьем); 
программа выпуска (так, при серийном и массовом производстве 
целесообразно выбирать заготовку, максимально приближенную 
к форме и размерам детали, что не требуется при индивидуальном 
производстве); 
отходы материала при обработке заготовки. На этот фактор 
следует обратить особое внимание, поскольку стоимость материала 
в общей себестоимости изготовленного изделия значительна. 
Таким образом, при выборе заготовок необходимо рассчитывать 
их размеры и количество материала, идущего в отходы: при 
механической обработке — припуски под обработку и промежуточные 
размеры, при штамповке — коэффициент использования 
материала, при изготовлении деталей из пластмасс — дозу прессуемого 
материала и т. д.  
2. При разработке технологического маршрута необходимо 
решить следующие задачи: 
удалить недоброкачественный слой с поверхности заготовки; 
получить деталь требуемой формы, размеров и точности с заданными 
физико-механическими характеристиками; 
обеспечить заданное качество поверхностного слоя детали; 
получить требуемые показатели качества при сборке изделия. 
Для этого разрабатывают последовательность технологических 
операций, т. е. технологический маршрут обработки заготовок и 
сборки изделия. 
Основное требование к разработке технологического маршру- 
та — количество технологических операций, обеспечивающих изготовление 
деталей и сборку изделия, должно быть минимальным, 
так как их увеличение повышает себестоимость изделия. 
Приведем некоторые рекомендации по разработке рациональ-
ного технологического маршрута: 
в первую очередь следует обрабатывать поверхности, которые 
при дальнейшей обработке будут базовыми, т. е.  на которые уста-

1. Проектирование технологических процессов 

12 

навливают детали (заготовки) и выполняют технологические рас-
четы для обеспечения точности их геометрических размеров; 
менее точные поверхности необходимо обрабатывать на более 
ранних операциях технологического маршрута; 
операции, при выполнении которых вероятность появления 
брака наибольшая, нужно выполнять в первую очередь; 
отверстия в деталях, не используемые для закрепления и базиро-
вания, следует обрабатывать в конце технологического маршрута; 
технологический маршрут должен быть таким, чтобы каждая 
последующая операция и ее элементы обеспечивали уменьшение 
погрешности обработки и сборки изделия; 
необходимо, чтобы  при выборе оборудования, приспособле-
ний и инструмента условия выполнения технологических опера-
ций были оптимальными. 
3. В процессе проектирования технологических операций 
определяют способы крепления и базирования деталей (заготовок) 
при обработке, оформляют технологические эскизы, рассчитывают 
технологические режимы обработки, выбирают оборудование, 
приспособления, в том числе контрольные, инструменты и т. д. 
4. Решение организационно-технологических задач связано с 
расчетом норм времени на выполнение каждой технологической 
операции, размещением оборудования на рабочих местах, оформ-
лением технологической документации и разработкой технических 
заданий на проектирование и изготовление нестандартного обору-
дования, приспособлений и инструмента. 
Следует отметить, что основными технологическими докумен-
тами на предприятиях являются маршрутно- и операционно-тех-
нологические карты. В маршрутно-технологической карте указы-
вают последовательность технологических операций, нормы вре-
мени и технологические режимы обработки для каждой операции, 
а в операционно-технологической — все данные по разработанной 
технологической операции: марку материала детали, режимы об-
работки и сборки, карту технологических эскизов, используемую 
оснастку, инструмент и его материал, нормы времени на выполне-
ние данной операции и т. п. Операционно-технологические карты 
находятся на рабочих местах и являются руководством для рабочего 
по выполнению технологических операций. 
 

 

1.2. Экономический анализ и выбор варианта технологического процесса 

13 

1.2. Экономический анализ  
и выбор варианта технологического процесса 

При проектировании ТП часто возникает дилемма — использовать 
для выпуска изделий более прогрессивные технологии, 
оборудование и приспособления, имеющие высокую стоимость, 
или применить менее дорогостоящие технологии, оборудование и 
приспособления, но обеспечивающие, например, меньшую производительность. 
В этом случае разрабатывают несколько вариантов 
ТП и проводят их экономический анализ для выбора наиболее рационального 
процесса. Основными критериями при этом являются 
себестоимость и производительность выпускаемых изделий. 
Себестоимость изделия слагается из стоимости основных материалов, 
заработной платы производственных рабочих и суммы 
косвенных затрат, исчисляемых в процентах к заработной плате. 
При сравнительном анализе ТП нет необходимости в определении 
полной себестоимости, которая зависит от варианта ТП. Например, 
если сравниваемые варианты процесса или операции предусматривают 
изготовление детали из одной и той же заготовки, то 
ее стоимость можно не включать, а рассматривать технологическую 
себестоимость операций. Для упрощения расчетов также исключают 
все малозначительные затраты, которые существенно не 
влияют на итоговый результат. 
Технологическую себестоимость единицы продукции определяют 
по формуле 

 
 
ед
год

П
С
Д
,
N
=
+
  
(1.1) 

где Д — текущие (переменные) расходы на одну деталь; П — единовременные (
постоянные) расходы на годовую программу; 

год
N
 — годовая программа выпуска. 
Из уравнения (1.1) следует, что при прочих равных условиях 
себестоимость зависит от количества изготовляемых деталей. 
Технологическая себестоимость изготовления годовой программы 
 

год
год
С
Д
П.
N
=
+
  
(1.2) 
К текущим расходам, повторяющимся при изготовлении каждой 
детали, относятся расходы M и З  на основной материал и заработную 
плату производственных рабочих соответственно, а 
также расходы 
об
Р
,  связанные с работой оборудования: