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1.3 电子装联工艺学

1.3.1 什么是电子装联工艺学

就电子整机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工艺方法和质量控制。我们可以把这两方面分别看作是“硬件”和“软件”。研究电子整机产品的制造过程,材料、设备、方法、操作者这几个要素是电子工艺技术的基本重点,通常用“4M+M”来简化电子产品制造过程的基本要素。

电子装联工艺是指按照预定的电路设计功能,通过一定的技术手段将电子元器件、印制电路板、结构零部件等组合成具有独立的电路功能和可靠的电路通路的产品的工艺过程。而研究这一工艺过程的学科称之为电子装联工艺学。它是一门综合性专业学科,其研究对象包含了材料、装备、方法、人力、管理和环境等方方面面,其主要任务是围绕着产品设计的实现,把设计产品上的材料(PCB、元器件等)通过装联过程,达到某种功能要求的电子产品。所以,电子装联工艺学需要研究并根据装联对象的工艺特性和工艺要求来设计与组织生产。

现代电子装联工艺学是在现代工业生产条件下,将元器件、线缆、结构件、机加件等组件组装成电子产品(或组件)的工艺方法和工艺过程。

1.3.2 现代电子装联工艺学特点

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、工程热力学、材料科学、微电子学、计算机科学、工业设计学、人机工程学等。除此之外,还涉及数理统计学、运筹学、系统工程学、会计学等与企业管理有关的众多学科。这是一门综合性很强的技术学科。

电子工艺学的技术信息分散在广阔的领域中,与其他学科的知识相互交叉、相辅相成,成为技术关键(Know How)密集的学科。

2.涉及范围广、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。系统论述电子工艺的书刊资料不多,直到20世纪70年代以后,第一本系统论述电子工艺技术的书籍才面世,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、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、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、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、收集电子工艺的关键技术是非常困难的。

3.装联工艺对可靠性影响越来越重要

随着电子产品向多功能、高密度、微型化、三维等方向发展,大量微型器件得以越来越多地应用,这就意味着单位面积的器件I/O越来越多,发热元器件也会越来越多,散热需求越来越重要,同时因众多材料CTE不同而带来的热应力翘曲变形使得组装失效风险越来越大,随之而来的电子产品的早期失效概率也会越来越大。因此,现代电子装联工艺可靠性问题变得越来越重要了。

1.3.3 现代电子装联工艺的发展方向

电子装联先进制造技术包括器件级、板级电路模块级、整机/系统级和一些相关的共性技术。

1.器件级电子装联工艺

器件级电子装联工艺的重点研究是高密度封装技术,多芯片组件(MCM)电子装联工艺,无源集成技术和SIP封装技术;改变或基本改变在关键芯片制造技术上过分依赖进口的局面。器件级电子装联工艺,是整个电子装联工艺发展的核心和关键;所谓“一代电子器件决定一代电子装联技术,进而决定一代电子产品”,就是指器件级电子装联工艺对电子装联先进制造技术所起的决定性作用。

2.板级电路模块电子装联工艺

板级电路模块电子装联工艺的重点研究首先是基于SMT的板级电路模块电子装联工艺,基于MPT的板级电路模块电子装联工艺和基于MMT的板级电路模块电子装联工艺;包括高速/高频电路板SMT设计/制造/组装技术,板级电路模块高密度、高精度、高可靠设计/组装技术,板级电路模块3D叠层结构设计/制造/组装技术,板级电路模块CAD/CAPP/CAM/CAT一体化技术,以板级为基础的电路模块3D设计组装技术,微波电路部件SMT/MPT设计/制造技术,微波电路部件高密度互联设计/制造技术,HDI多层基板制造技术,特种电路基板设计制造技术以及与此相对应的应用软件和组装设备。

其次,板级电路模块SMT技术有着十分广阔的发展前景,概括起来主要体现在设计理念、基板材料、组装密度、组装方式、连接技术、组装材料、清洗技术、应用频率和建立我国自己的板级电路模块SMT标准体系等九个方面。

再次,整机/系统级电子装联工艺:整机/系统级电子装联工艺的研究重点是整机级机电耦合电子装联工艺,整机级3D组装技术和整机级“无”线缆连接技术。

最后,电子装联先进制造技术的共性部分,即电子装备整机/部件级电子装联绿色制造技术研究和预研成果工程化应用“实体”研究。 mEQSfL76k8lcTHfVqJWrOE4VEMWmXTyNldp3b2oKNwvJ1A3AFvC15X/+lUy/QnbD

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