电子产品制造流程与安全管理(PPT 75页).ppt

电子产品工艺与管理 第一章电子工艺技术入门 1 现代制造工艺的形成工艺是生产者利用生产设备和生产工具 对各种原材料 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 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 产品的生产过程 对于现代化的工业产品来说 产品的生产过程 不再仅仅是针对原材料的加工或生产的操作而言 应该是从设计到销售 包容每一个制造环节的整个生产过程 主要包括 研究 方案论证 设计 试制 小批量流水 批量生产 原材料 器件采购 检验 半成品生产 整机装配 检验 调试 入库 运输 销售 售后服务等环节 工艺是提高劳动生产率 生产优质产品以及增加生产利润的保证 产品生产的每一个环节 都应该有完整 有效的生产工艺做支撑 工艺工作的出发点是建立在对于时间 速度 能源 方法 程序 生产手段 工作环境 组织机构 劳动管理 质量控制等诸多因素的科学研究之上 编写工艺文件时 必须考虑以上各个因素 工艺是企业科学生产的法律和法规 工艺学是一门综合性的科学 2 电子工艺研究的范围顾名思义 电子工艺就是指电子产品生产过程中所遵循的工艺 程序 方法 技术 电子产品的种类繁多 主要可分为 电子材料 辅材 元器件 配件 整件 部件 整机和系统 其中 各种电子材料及元器件是构成配件和整机的基本单元 配件和整机又是组成电子系统的基本单元 以计算机为例 电源线为配件 外购件 外协件 这些产品的生产 必须根据它们的生产特点制定不同的制造工艺 对于大多数接触电子产品制造过程的工程技术人员以及广大直接技术操作者来说 主要涉及到的是整机产品从设计开始 在试验 装配 焊接 调整 检验 维修 服务方面的工艺过程 对于各种电子材料及电子元器件 则是从使用的角度讨论它们的外部特性及其选择和检验 因此 本课程主要学习电子整机 包括配件 产品的制造工艺 在教学中 凡说到 电子工艺 是指电子整机产品生产制造过程方面的内容 电子整机产品的生产过程 主要涉及两个方面 1 制造工艺的技术手段和操作技能 硬件 2 产品在生产过程中的质量控制和工艺管理 软件 对于现代化电子产品的大批量生产 对于高等院校工科学生今后在制造过程中承担的职责来说 这两方面都是重要的 是不能偏废的 电子产品制造过程的基本要素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 1 材料 Material 电子产品制造所用到的材料 包括电子元器件 导线类 金属或非金属的材料以及用它们制作的零部件和结构件 做硬件必须懂结构 但不一定摇动软件 做结构不一定要冬硬件 做软件 必须冬硬件 新器件 新工艺 新材料不断涌现 电子整机产品和技术的水平 主要取决于元器件制造工业和材料科学的发展水平 能否尽快熟悉 掌握 使用世界上最新出现的电子元器件和材料 能否在更大范围内选择性能价格比最佳的电子元器件和材料 把它们用于新产品的开发与制造 往往是评价 衡量一个电子工程技术人员业务水平的主要标准 几种杂志 世界电子元件 电子产品世界 电子设计技术 2 设备 Machine 电子产品制造过程中必然要使用各种工具 工装 仪器 仪表 机器 设备 熟练掌握并正确使用它们 是对电子产品制造过程中每一个岗位操作者的基本要求 工艺文件里必须著名使用设备 操作步骤 方法 注意事项 因此要求技术人员首先应会使用各类设备 否则 无法编写工艺文件 电子产品工艺技术的提高 产品质量和生产效率的提高 主要依赖于生产设备技术水平和生产手段的提高 目前 国内用到的集成电路 大型生产设备主要依赖进口 3 方法 Method 生产过程中 对电子材料的使用 加工 工具设备的操作 对制造过程的安排 对生产现场的管理等 所有这些与生产制造有关的活动中有关的操作要求 注意事项等 在生产能力低下的过去 电子产品的生产方法比较简单 对于操作者来说 主要表现为个人的经验与技能 手巧 是对他最好的评价与褒奖 但在今天 电子产品的制造早已不是个人行为 而是在现代化管理体系下团队合作的产物 从原理设计到工艺设计 从材料采购到仓储物流 从生产节拍控制到质量检验 新的设计手段 新的加工设备 新的材料和工具 每个环节都要求有合理的实现 方法 操作人员必须按照 方法 要求进行操作 只有这样 才能保证大批量生产时 产品性能的一致性 在现代电子产品制造过程中 新的方法和工艺技术层出不穷 要求工程技术人员和生产操作者具有良好的文化基础 只有这样 才能不断学习 不断提高 适应高新技术方法的要求 4 人力 Manpower 人 技术人才 力 体力劳动者 任何产品的生产都离不开技术人才 我国的电子产品制造业要从 来料加工型 OEM 全面转变为 设计制造型 劳动力相对低下的平均素质就成为发展的瓶颈 近年来 人力资源 已经成为行业之间 企业之间最重要的竞争领域 我国电子行业缺乏的人才类型 高级管理人员 管理 运营 策划 高级工程技术人员 产品 工艺设计 高等级技术工人 技师 现代化工业需要大批懂得现代工艺技术的高级蓝领 今后几年 我国企业对技术工人的需求将增加25 其中技师 高级技师的需求量将翻一番 目前 我国对中 高级技术人才的社会需求量继续攀高 对高素质的复合技术工人的需求更旺 5 管理 Management 电子工业是劳动密集型又是技术密集型的产业 生产过程中的管理 是提高效率 保证产品质量的前提 没有完善的管理做支撑 即使有先进的技术 先进的工艺 也无法保证生产出高质量的产品 现代化电子工业的精髓是科学的生产过程管理 统计学 运筹学是现代管理科学的理论基础 电脑化 网络化的过程控制构成了电子产品制造企业的管理体系 统一的 标准化的 完备的经济管理 技术管理和文件管理是现代化企业运作的基本模式 管理分技术管理 行政管理 行政管理一般人都能做 技术管理 只有懂技术的人才能做 销售也是一样 只有懂技术 原理 才能创造大的业绩 大公司的市场营销人员 绝大部分有技术人员承担 与以上制造过程的四个要素比较 管理可以算是 软件 但确实又是连接这四个要素的纽带 企业对生产材料 仪器设备 制造流程和人力资源的控制 都需要通过管理体系和管理制度来实现 在国内的众多企业里 对以上四个要素的管理制度还不够健全 面对ISO9000质量管理体系认证的审查以及3C安全认证的审查 大量的工作是制订管理的标准与制度 撰写那些以往缺少的 准确的 有效的管理文件 当前电子产品制造企业应当具有的管理手段 ISO9000质量管理体系ERP企业资源管理系统 提高企业资源效能为系统思想 为企业提供业务集成运行中的资源管理方案 EnterpriseResourcesProgram 企业资源规划 3电子工艺学的特点 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 还涉及到数理统计学 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 knowhow 密集的学科 所以 对电子工程技术人员的知识面 实践能力的要求比较高 即他应该是通常所说的复合型人才 电子工艺技术人才是 通才 产品制造过程所涉及的工艺问题要求他具有广博的知识面和很好的文化基础 要求他对新的理论 新的方法 新的材料 新的设备有良好的感悟性 能够很快地理解 学习 掌握新的技术和知识 又可以说 电子工艺技术人才是 专才 产品制造过程所涉及的工艺问题很难通过学校的教育环境准确实践 完全理解 只能从对书本的学习中获得基本的知识和理念 认真参加学校组织的电子工程实训 然后在企业中不断学习 不断积累 不断总结 通过长时间的实际工作把自己锻炼成为电子产品制造过程的工艺专家 2 形成时间较晚而发展迅速晚 电子工艺技术虽然在生产实践中一直被广泛应用 但在国内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 直到上世纪70年代后期 第一本系统论述电子工艺技术的书籍才面世 80年代初在高等学校中才开设相关课程 发展快 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 实践是关键电子工艺学的概念贯穿于电子产品的设计与制造过程 与生产实践紧密相连 或许 某些研究方法学的专家有很强的科研能力 但假如他与实际生产环节的距离较远 就很难发现问题的核心所在 进一步的总结分析也无从谈起 研究所的科研成果不能转化为实际产品的主要原因就在这里 在高等工科院校开设的电子工艺课程中 实践环节是极其重要的 是相关专业能否培养出合格的工程技术人才的关键 培养学生参加实践 提高动手能力 熟悉生产过程 在电子工艺课程的教学活动中应该得到具体的体现 本课程理论40 时间20 当今的世界已进入知识经济的时代 经济 市场的竞争往往表现为关键工艺技术的竞争 广告宣传 对关键技术的知识产权 关键工艺可通过专利的手段进行保护 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 1 2电子工艺在我国的发展与工艺技术教育 1 我国电子工业的发展历史建国初期 我国的电子企业很少 工艺落后 改革开放后 80年代以来 电子工业获得突飞猛进的发展 区域分布 主要分布在东南沿海地区 珠江三角洲和长江三角洲 我们专业每年都有很多学生到这里工作 目前电子企业存在的问题 在当代的电子产品制造技术领域 我国在整体上还处在比较落后的水平 设备陈旧 工艺落后 设备先进 引进 工艺落后 缺心 工艺 少魂 软件 缺乏高素质的工艺技术人才 相比国内外各厂家生产的同类电子产品 它们的电路原理并没有太大的差异 造成质量水平不同的主要原因存在于生产过程及手段之中 即体现在电子工艺技术和工艺管理水平的差别上 在我国经济比较发达的沿海城市 或者工艺技术力量较强 实行了现代化工艺管理的企业中 电子产品的质量就比较稳定 市场竞争力就比较强 主张嘘声先去南方 然后回来创业 对于有经验的电子工程技术人员来说 他们的水平主要反映在设计方案时充分考虑了加工的可能性和工艺的合理性上 确定设计方案时 要考虑全局 加工条件 手段 结构形式 器件封装 结构配合 电子技术应用 是我国工科院校的一个传统专业 但就一般毕业生来说 他们在校期间学习的知识内容与实际工作的需求差距很大 往往落后于社会的需求 这不仅有教学安排与教材相对落后于实际技术发展有关 还受限于目前工科院校的工艺工程训练环境和设备条件 所以 让电子类工科学生参加足够学时的实际生产实习 操作实训是极其重要的 如果他们不了解当前电子产品生产过程的每一个细节 不理解生产工人操作的每一个环节 就很难设计和制造出具有生产可行性的产品 日本丰田汽车的创始人丰田喜一郎有一句名言 技术人员不了解现场 产品制造就无从谈起 他的这一观点 应该成为电子工程技术人员的座右铭 教材上的东西好多都是过时的 要多看杂志 朵上网搜集新工艺 为了解决上述问题 1 选教材下功夫 2 改善实训条件 希望大家充分利用 2 电子工艺学的教育培训目标高等职业教育电子工艺技术课程的教育培训目标是 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 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 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 适应现代化和新型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 3 电子工艺技术人员的工作范围电子工艺技术工作是电子企业中的重要技术部门的工作 工艺技术部门担负着将产品从开发设计阶段向生产制造阶段的技术转换 以及生产制造过程的技术管理工作 电子技术工作的根本目的是保证产品质量 提高生产效率 降低生产成本 最终达到提高企业的经济效益 设计的再好 没有完善的 先进的加工工艺 或工艺文件表述不合理 同样生产不出合格产品 这要靠工艺技术人员蓝完成 其主要工作范围是 1 根据产品设计文件要求编制产品生产工艺流程 工时定额和工位作业指导书 指导现场生产人员完成工艺工作和产品质量控制工作 2 编制和调试AOI ICT等测试设备的测试程序和波峰机 SMT等生产设备的操作方法和规程 设计和制作测试检验用工装 AOI AutomatedOpticalInspection 自动光学检查运用高速高精度视觉处理技术自动检测PCB板上各种不同帖装错误及焊接缺陷 PCB板的范围可从细间距高密度板到低密度大尺寸板 并可提供在线检测方案 以提高生产效率 及焊接质量 通过使用AOI作为减少缺陷的工具 在装配工艺过程的早期查找和消除错误 以实现良好的过程控制 早期发现缺陷将避免将坏板送到随后的装配阶段 AOI将减少修理成本将避免报废不可修理的电路板 01 环形塔状四色光源 可根据不同检测需要进行切换02 灵活应对波峰焊 印刷后 炉前 炉后 的检测03 模块化软硬件创新界面 保姆式操作流程04 高清晰3CCD全彩数字相机 一体化视觉系统05 自动画框 CAD数据导入自动搜索元件库06 测试速度满足1 5条以上高速贴片线的检测需求07 真正细小0201的检测能力 08 SPC与AOI无缝连接 实时掌握工艺信息 保障品质09 离线编程10 远程控制与MSDE中心服务器管理模式 ICT 在线测试仪 3 负责新产品研发中的工艺评审 主要对新产品元器件的选用 PCB板设计和产品生产的工艺性进行评定和改进意见 4 对新产品的试制 试产负责技术上的准备和协调 现场组织解决有关技术和工艺问题 提出改进意见 5 进行生产现场工艺规范和工艺纪律管理 培训和指导员工的生产操作 解决生产现场出现的技术问题 6 控制和改进生产过程的产品质量 协同研发 检验 采购等相关部门进行生产过程质量分析 改进提高产品质量 7 研讨 分析和引进新工艺 新设备 参与重大工艺问题和质量问题的处理 不断提高企业的工艺技术水平 生产效率和产品质量 工艺技术是技术性和实践性均很强的工作 它牵涉的学科很多 知识面也很广 它又是一项紧密结合生产实际的非常复杂而又细致的工作 离开生产实际 离开现场是不可能做好工艺技术工作的 1 3电子工艺操作安全知识 1 用电安全电子工艺操作通常被称为 弱电 的工作 但实际上不可能避免接触 强电 因此 安全用电是首要重点 如在产品产品进行安装 焊接 调试 维修时 要使用各种工具 仪器 设备 大部分都是接交流电源 220伏或380伏 有很多产品 电路供电为 弱电 但是使用220V电源变压 整流 稳压而得到的 2 避免机械损伤操作各种机械设备时 电钻 剪板机 冲压设备等 使用镊子 改锥等尖头工具时 剪断线路板上元件管脚时 3 避免烫伤使用烙铁 热风枪 焊枪 维修站等设备时 接触融化的助焊剂 焊锡 清洗剂时 4 避免火灾伤害线路老化 电器老化 线路超载 电弧放电 使用挥发性很强的助焊剂 清洗剂等 斗可能引起火灾 电器着火时 先切断电源 用二氧化碳或四氯化碳灭火 绝对不能使用泡沫或水灭火 灭火时 身体和灭火工具不要触及导线和电器设备 5 安全用电常识通常不足1mA的电流就能引起人体的肌肉收缩 神经麻木 单极触电 人体的一个部位接触带电体 双极触电 人体的两个部位同时接触带电体 生产操作中常见的电击危险 1 直接触及电源由于各种疏忽 使人触碰了220V电源插座或裸露的电线而产生电击电源线破损各种电动工具的电源线可能因使用不当而破损 特别是在焊接操作时 灼热的烙铁尖容易烫破电源线的塑料外皮 使金属导线裸露出来 电源插头安装不符合规范安装各种用电设备或工具的电源插头时 导线端头的剥皮段未绞紧而有部分金属丝散开露出 或者连接不可靠 或者电源线虚焊 接线螺丝松动 都可能在使用过程中脱落出来 没有真正断开电源调整 修理仪器设备时 断开了电源但没有拔下电源插头 假如电源开关接在零线上 设备内部实际上还连接在电源的火线 相线 上 电源开关断开后电路部分带电示意图 电源开关S断开零线N 电源开关S断开相线L 2 错误使用设备在调试电路或维修时 必须充分了解各种设备的电路接线情况 否则 就可能在误认为安全的地方 发生触电的危险 如自耦变压器等 自耦变压器 自耦变压器是指它的绕组一部分是高压边和低压边共用的 另一部分只属于高压边 根据结构还可细分为可调压式和固定式 降压式 升压式 自耦变压器和与隔离变压器的区别 自耦的耦是电磁耦合的意思 普通的变压器是通过原副边线圈电磁耦合来传递能量 原副边没有直接的电的联系 自耦变压器原副边有直接的点的联系 它的低压线圈就是高压线圈的一部分 自耦变压器的工作原理 1自耦变压器是输出和输入共用一组线圈的特殊变压器 升压和降压用不同的抽头来实现 比共用线圈少的部分抽头电压就降低 比共用线圈多的部分抽头电压就升高 2其实原理和普通变压器一样的 只不过他的原线圈就是它的副线圈 一般的变压器是左边一个原线圈通过电磁感应 使右边的副线圈产生电压 自耦变压器是自己影响自己 3自耦变压器是只有一个绕组的变压器 当作为降压变压器使用时 从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组 当作为升压变压器使用时 外施电压只加在绕组的 部分线匝上 通常把同时属于一次和二次的那部分绕组称为公共绕组 其余部分称为串联绕组 同容量的自藕变压器与普通变压器相比 不但尺寸小 而且效率高 并且变压器容量越大 电压越高 这个优点就越加突出 因此随着电力系统的发展 电压等级的提高和输送容量的增大 自藕变压器由于其容量大 损耗小 造价低而得到广泛应用 自耦调压器供电的接线方法 错误的接线方式 二线插头座的正确接线方式 三线插头座的正确接线方式 3 设备金属外壳带电电源线安装不良设备运输 使用过程中 电源线开焊 脱落 搭接在金属零件上 与外壳连通 生产工艺不合理使产品带有隐患如固定电源线的金属压片 在剪切成型时留有毛刺或棱角 容易在压紧电线或设备振动时损坏导线绝缘层 导致设备外壳带电 设备长期使用而缺乏维护保养绝缘层老化开裂 金属线外漏带电接线错误更换设备的电源插头时 把本来应该接到设备外壳的保护接地线接错 使设备外壳带电 4 电容器充了电的电容器 其电压与充电电源电压的峰值相同 存储的电能与电容器的容量有关 断开电源后 电容器中的电能会储存很长时间 质量越好 储存电能的时间越长 在检查前 应先放电 容量大于千微法时 高压包等 调试的操作安全 1 操作环境要保持整洁 工作台及工作场地应铺绝缘胶垫 调试检测高压电路时 工作人员应穿绝缘鞋 2 高压电路或大型电路或产品通电检测时 必须有2人以上 才能进行 发现冒烟 打火 放电等异常现象 应立即断电检查 3 安全操作的注意事项 断开电源开关不等于断开了电源 不通电不等于不带电 电气设备和材料的安全工作寿命是有限的 电源开关断开后电路部分带电示意图 电源开关S断开零线N 电源开关S断开相线L 仪器设备安全 1 所用的测试仪器设备要定期检查 仪器外壳及可触及的部分不应带电 用万用表或验电笔测试 如无工具 可用手背触及设备外壳 2 各种仪器设备必须使用三芯插头座 电源线采用双重绝缘的三芯专用线 长度一般不超过2米 若是金属外壳 必须保证外壳良好接地 接地及三芯插头的正确使用简单地把设备外壳和保护地线连接起来 还不足已保证操作 使用 者的安全 应当将设备的外壳与电网零线相接 一般情况下 用户电源上的工作零线和电源零线的对地电压都是0V 甚至可以用万用表量出两者是连通的 但设备外壳不能接到工作零线上 必须接在保护零线 电网零线 上 因为有些工作零线根据需要可以接到熔断器或开关 而保护零线绝对不能接入熔断器或开关 3 更换仪器设备的保险丝时 必须完全断开电源线 更换的保险丝必须与原保险丝同规格 4 带有风扇的仪器设备 如通电后风扇不转或有故障 应停止使用 5 电源及信号源等输出信号的仪器 在工作时 其输出端不能短路 输出端所接负载不能长时间过载 发生输出电压明显下跌时 应立即断开负载 对于指示类仪器 如示波器 电压表 频率计等输入信号的仪器 其输入端输入信号的幅度不能超过其量限 否则容易损坏仪器 6 功耗较大 500W 的仪器设备在断电后 不得立即再通电 应冷却一段时间 一般3 10分钟 后在开机 1 4电子产品的形成与制造工艺流程简介 1 电子产品的组成结构与形成过程电子产品有的简单 有的复杂 一般地讲 电子产品的组成结构可以用下图表示 例如 一套闭路电视系统 是由前端的卫星接收机 节目摄录设备 编辑播放设备 信号混合设备组成 传输部分的线路电缆 线路放大器 分配器 分支器等 以及终端的接收机等组成 卫星接收机 放大器等是整机 而接收机和放大器中的电路板 变压器等是其中的部件 电路板中的元器件 变压器中的骨架等则是其中的零件 有些电子产品的构成比较简单 例如一台收音机 是由电路板 元器件 外壳等组成 这些分别是整机 部件和零件 没有系统这个级别的东西 1 形成电子产品的几个主要阶段电子产品的形成也和其他产品一样 须经历新产品的研制 试制试产 测试验证和大批量生产几个阶段 才能进入市场和到达用户手中 在产品形成的各个阶段 都有工艺技术人员参与 解决和确定其中的工艺方案 生产工艺流程和方法 新产品研制阶段 工艺工程师参与研发项目组分析新产品的技术特点和工艺要求 确定新产品研制和生产所需的设备 手段 提出和确定新产品生产的工艺方案 试制试产阶段 工艺技术人员参加新产品样机的工艺性评审 对新产品的元器件选用 电路设计的合理性 结构的合理性 产品批量生产的可行性 性能功能的可靠性和生产手段的适用性提出评审意见和改进要求 并在产品定型时 确定批量生产的工艺方案 产品在批量投产前 工艺技术人员要做好各项工艺技术的准备工作 根据产品设计文件编制好生产工艺流程 岗位操作的作业指导书 设计和制作必要的检测工装 编制调试ICT AOI的程序 对元器件 原材料进行确认 培训操作员工 生产过程中 要注意搜集各种信息 分析原因 控制和改进产品质量 提高生产效率等等 2 电子产品生产的基本工艺流程电子产品系统是由整机 整机是由部件 部件是由零件 元器件等组成 由整机组成系统的工作主要是连接和调试 生产的工作不多 所以我们这里讲的电子产品生产工艺是指整机的生产工艺 电子产品的装配过程是先将零件 元器件组装成部件 再将部件组装成整机 其核心工作是将元器件组装成具有一定功能的电路板部件或叫组件 PCBA 本书所指的电子工艺基本上是指电路板组件的装配工艺 在电路板组装中 可以划分为机器自动装配和人工装配两类 机器装配主要指自动贴片装配 SMT 自动插件装配 AI 和自动焊接 人工装配指手工插件 手工补焊 修理和检验等 电路板生产的基本工艺流程如下图所示 线路板生产的基本工艺流程 生产准备是将要投入