现代电子产品工艺
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第1章 绪论

电子工业生产中的新技术、新工艺不断涌现,促进了电子技术的迅猛发展。计算机的广泛应用,CAD、CAPP与CAM集成系统的完善,进一步推动了电子工业产业的技术革命。进入20 世纪90 年代,各国信息产业的发展战略,使电子工业的产业结构也有了巨大变化和发展,这些变化主要表现在:新型电子器件的推出、各类电子器件的升级、电子器件和生产技术之间的相互渗透,生产日趋规模化和自动化;集成电路的发展,器件、电路和系统之间的密切结合,电子产品制造业与信息产业界限日益模糊;计算机应用技术与电子工业生产日益紧密结合,使电子工业已从单一的制造业过渡到电子信息产业。电子设备及各类电子产品正是随着电子工业发展而孕生,随着电子技术、信息技术与计算机应用技术的发展而发展。

所谓电子产品指利用电子学原理制成的设备、装置、仪器仪表和专用生产设备等;利用电工学原理制成的设备、装置和专用生产设备等称为电工设备或电气设备;有时也把电子设备和电工电气设备统称为电子产品。

电子产品按用途可分为民用电子产品、工业用电子产品和军用电子产品。

民用电子产品又可分为通信类,如电话交换机和移动电话等;计算机类,个人计算机、打印机和显示器等;家用电器类,如电视机、ⅤCD、DⅤD、洗衣机和微波炉等。

工业用电子产品又可分为通用仪器仪表,如示波器、信号发生器、万用表和电子测量仪器等;专用设备,如再流焊机、波峰焊机、贴片机、半导体加工设备和印制电路板制造设备等;工具类,AOI在线检测设备和X光焊点检测设备等。

军用电子产品如雷达和野战通信系统等。

电子产品从电子联装技术与工艺的特点考虑,可将其划分为以下几个阶段。

(1)电子管技术

这一代大约为20 世纪40—60 年代,代表的元器件是长、粗引线的元件和电子管,其电子联装方法是手工接装和手工焊接。

(2)晶体管技术

这一代约为20 世纪60—70 年代,代表的元器件是轴向引线和晶体管,电子联装方法是半自动插装和手工浸焊。

(3)通孔插入式组装技术

通孔插入式组装技术(Through-hole Mounting Technology,TMT和THT)这一代大约为20 世纪70 年代末起,代表的元器件是径向引线,单、双列直插集成电路,电子联装方法是自动插装,浸焊和波峰焊等。

(4)表面组装技术

表面组装技术(Surface Mounting Technology,SMT)这一代约为20世纪80年代起,代表的元器件是无引线(含短粗引线)的表面组装元件(Surface Mount Component,SMC)和表面组装器件(Surface Mount Device,SMD)。电子联装方法是焊膏印刷技术、贴片胶印刷技术、全自动贴装技术和波峰焊,以及再流焊及载带自动焊等。

(5)微组装技术

微组装技术(Microcircuit Packaging Technology,MPT)这一代为20世纪90年中至现在,代表的元器件是三维微型组件,甚大规模集成电路(ⅤLSIC)、超大规模集成电路(ULSIC)和超高速集成电路(UHSIC)。电子联装方法是自动表面安装,多层混合组装和裸芯片组装等。

工艺是生产者利用生产设备和生产工具,对各种原材料和半成品进行加工或处理,使之最后成为符合技术要求的产品的艺术、程序、方法和技术。它是人类在生产劳动中不断积累起来并经过总结的操作经验和技术能力。就电子产品的生产过程而言,主要涉及两个方面:一方面是指制造工艺的技术手段和操作技能,另一方面是指产品在生产过程中的质量控制和工艺管理。我们可以把这两方面分别看做“硬件”和“软件”。研究电子产品的制造过程,材料、设备、方法和操作者这几个要素是电子工艺技术的基本重点。

作为与生产实际密切相关的技术学科,电子工艺学有着自己明显的特点。归纳起来主要有以下几点:

① 涉及众多科学技术领域。

电子工艺学与众多的科学技术领域相关联,其中最主要的有应用物理学、化学工程技术、光刻工艺学、电气电子工程学、机械工程学、金属学、焊接学、传热学、材料科学、微电子学、计算机科学、工业设计学和人机工程学等。电子科学理论的发展和工艺技术的提高,使新产品,新装备层出不穷。电子产品向智能化、微型化、集成化和声表面波化方向发展。作为电子产品基础的各种电子元件则由大、重、厚向小、轻、薄方向发展,电子产品的设计也遇到了前所未有的挑战。而电子产品的微型化和集成化使电子产品本身的工艺设计、防护设计、热设计、电磁兼容性设计和连接设计等显得极为重要。除此之外,电子工艺学还涉及数理统计学、运筹学、系统工程学和会计学等与企业管理有关的众多学科,是一门综合性很强的技术学科。

② 电子工艺学形成时间较晚,而发展迅速。

电子工艺技术虽然在生产实践中一直被广泛应用,但作为一门学科而被系统研究的时间却不长。20世纪50-60年代,才在国内开展电子工艺技术的系统研究,20世纪80年代初在高等学校中才开设相关课程。随着电子科学技术的飞速发展,对电子工艺学业提出了越来越高的要求,人们在实践中不断探索新的工艺方法,寻找新的工艺材料,使电子工艺学的内涵及外延迅速扩展。可以说,电子工艺学是一门充满蓬勃生机的技术学科。与其他行业相比,电子产品制造工艺技术的更新要快得多。经常有这样的情况发生,某项新的工艺方法还未能全面推广普及,就已经被更先进的技术所取代。当今的世界已进入知识经济的时代,大到一个国家,小到一个公司,经济和市场的竞争往往表现为关键工艺技术的竞争。从法律的角度,通过专利的手段对关键技术的知识产权进行保护,在企业内部,通过严格的文件管理和资料授权管理把企业的关键工艺技术掌握在一部分人手里,行业之间和企业之间实行技术保密和技术封锁,是非常普遍的现象。因此,获取和收集电子工艺的关键技术是非常困难的。

《现代电子产品工艺》较全面地介绍了现代电子制造过程中的工艺技术基本内容,其中包括:基本元器件及测试、通用工具及应用、专用设备及工作原理、整机装配与调试和现代电子工艺管理等内容。同时将一些电子产品生产中的新知识、新技术和新工艺引入教材,开拓学生的视野,使学生了解获取新知识的方法。

电子工艺技术培养目标是通过对电子产品制造工艺的理论教学和实训,使学生成为掌握相应工艺技能和工艺技术管理知识、能指导电子产品现场生产、能解决实际技术问题的专业技术骨干。在课程设置和实训环节的安排方面,不仅培养学生掌握电子产品生产操作的基本技能,充分理解工艺工作在产品制造过程中的重要地位,还要求他们能够从更高的层面了解现代化电子产品生产的全过程,了解目前我国电子产品生产中最先进的技术和设备。也就是说,要适应现代化和工业化对工程技术人才培养的需求,为电子产品制造业培养一批高层次的、特别是能够在电子产品制造现场指导生产、解决实际问题的工艺工程师和高级技师。