基于成组技术的厚膜混合集成电路（HIC） 基板生产研究

冯爱军，王 磊，董永平，何汉波 （华东微电子技术研究所，安徽 合肥 230022）

0 引 言

厚膜混合集成电路（HIC）具备高密度集成、高功率密度、高工作频率、高性能、轻质量、小体积、高可靠性和强的环境适应力等性能指标，广泛地应用于航天、航空、兵器、船舶、电子等武器装备领域。随着用户个性化需求的增加及任务形势转变，面临的产品品种越来越多，订货合同平均交付周期也在不断缩短，产品生产制造管理的压力越来越大，其中自制件厚膜电路基板，因生产周期长，存储周期短，出现生产瓶颈，无法满足用户进度的需求。主要问题是：齐套率低，特别是同一订单多个品种时越发明显；资源利用率低，特别是厚膜基板自制件适合批量生产的特定与小批量订单的实际严重不匹配，导致资源无法饱和利用；过高的库存、成本高昂。本文通过对现有订单情况进行综合分析，通过利用成组技术，合并类似结构的产品订单，实现小批量订单转变为中等批量、大批量生产任务，同时结合中国电科某研究所企业自身的生产系统特点，探讨了一种适用不同订单的生产管理生产方式。

1 问题的分析及构思

1.1 订单分析

（1）订单品种分析。通过对近三年研究所不同订单订货品种进行分析（见表1），订单与品种数之间呈现一对多关系，少的1个品种、多的几十个品种，多品种订单特征非常明显。

（2）同一品种重复性订货分析。从表2统计分析来看，同一型号产品年度内被重复订单，订单次数超过5个以上，从订单数与重复订货次数来看也呈现一定的正比例关系。也就意味着被重复订货的品种，具备一定的合并生产的可能。

1.2 技术因素分析

（1）同一HIC电路产品与自制件基板对应关系（见表3）。

（2） 不同自制件基板的结构分析（见图1）。

表1 近三年订货品种情况 单位：个

表2 近三年不同品种重复订货情况 单位：次

表3 电路型号与基板对应关系表

图1 基板生产流程

由图1可知，一种自制件基板的生产基本上由裸基片准备、印制工艺、烧结工艺、激光调阻四大环节构成，不同基板的结构差异基本上基片形状、印制膜层差异、电阻阻值等几个方面。

通过分析，同一个基板型号可以应用多款HIC产品，不同基板的差异特征也非常明显，可以进行区分和识别。1.3 基板成组构建

（1）成组技术。成组技术的基本原理，即利用事物间的相似性，按照一定的准则分类成组，同组事物能够采用同一方法进行处理，以便提高效益的技术。成组技术的核心是成组工艺，它是把结构、材料、工艺相近似的零件组成一个零件族（组），按零件族制定工艺进行加工，从而扩大了批量、减少品种，便于采用高效的方法，提高劳动生产率[1]。最终把品种多转化为“少”，把生产量小转化为“大”，由于主要矛盾有条件的转化，这就为提高多品种、小批量生产的经济效益提供了一种有效的方法。

（2）基板成组设计。HIC基板在结构上有较多的相似性，因此具有良好的成组应用条件。以基片外形尺寸、膜层数、电阻值三个维度进行成组设计，具体见表4、表5：

（3）基板生产设计。厚膜电路基板印制方式，主要包括全自动印刷机、半自动印刷机、手工印刷机三类印刷设备，加工尺寸范围覆盖1.2mm×1.2mm～101.6mm×152.4mm、厚度0.25mm以上，加工的规模不等。依据基板成组设计，结合研究所自身的生产加工设备特点，针对不同的订单设计相应的生产加工方式，如表6、表7。

表4 基板成组设计要素表

表5 成组基板类别

图2 外协尺寸分类

图3 某多品种组合图

表6 生产加工方式

表7 生产矩阵对照表

2 实 例

目前研究所电路基板型号生产订货超过1 000种，年产N万片以上。某订单订货6个品种的产品，分别是A、B、B1、C、D、D1。经分析B和B1，D和D1具备成组设计条件，仅存在电阻值差异，策划安排进行成组生产，其余品种为不同状态产品。结合各型号订单量，策划安排如表8、图4：

表8 某生产周期生产情况

图4 某周期各生产设备负荷表

通过表8可以看出，同一订单产品可以同时安排任务生产，将不同品种安排到不同的生产设备上，微调部分品种的数量，使得各生产设备的使用达到均衡，同时满足了订单的需要。

经过2015~2017年大规模推进工程化应用，基于成组技术的基板产能提升的方式得到班组、部门的深度采纳和应用，产能年均增长率超过50%，合同齐套交付率提升了30%以上，满足订单任务的周期需要。3结 论

通过对混合集成电路基板订单进行综合分析，识别出基板多品种、小批量订单中的重复品种，通过利用成组技术，实现生产数量由“少”到“多”，最后结合生产企业自身的多种类生产设备特点，通过生产方式的优化改进，最终实现资源利用的最大化，提升了合同齐套性交付率。具体环节包括：（1）订单的详细分析，尤其是寻找到订单中的重复订货产品；（2）利用成组技术进行订单的组批，将相同属性的订单进行归类合并，实现订单由“少”到“多”；（3）利用精益化的思想，结合企业自身的生产特点，如小订单、中订单、大订单与手工印制、半自动印制、全自动印制的匹配关系；（4）不断的实践、总结，制定适用不同订单的产品数据库。本文研究的方法，除了在混合集成电路基板生产适用，同样的在具有类似特征的其它产品的生产也同样适用，具有一定的借鉴意义。

[1]许香穗，蔡建国.成组技术[M].2版.北京：机械工业出版社，2003.

[2]王文信.多种少量生产方式之生产计划管理实务[M].厦门：厦门大学出版社，2012.