第1章电子工艺基础

1、电子工艺基础,教学安排：64学时 上课时间：2-12周，周二 58节 2-12周双周，周六 58节,教学安排：,参考书：电子工艺技术基础 （第二版，清华大学出版社）,书目录,第1章 电子工艺概论, 21世纪：信息时代电子信息时代, 信息的采集、处理、传播和应用：离不开,电子信息技术和电子产品, 电子产品由电子元器件和印制电路板组装、,生产加工而成，其核心技术即电子工艺,第1章目录,电子工艺标准化与国际化,生态设计与绿色制造,电子工艺技术的发展趋势,电子工艺技术及其发展,电子制造与电子工艺,1.1,第1章 电子工艺概论,1.2,1.3,1.4,1.5,第1.1节 电子制造与电子工艺,1.1.1

2、制造与电子制造,1.科学技术与制造,制造技术和制造业在人类发展中无比重要。 制造生产商品、创造财富，提供人类生存发展所需物品。 科学技术通过制造技术转化成生产力，进而创造社会财富。,第1.1节 电子制造与电子工艺,1.1.1 制造与电子制造,2.电子制造,电子制造系统或大制造（广义电子制造）包括：,电子产品市场分析、经营决策、整体方案设计、电路设计、工程结构设计、工艺设计、零部件检测、电子产品加工、组装、质量控制（狭义电子制造）、包装运输、市场营销、售后服务,电子制造系统图,第1.1节 电子制造与电子工艺,1.1.2 工艺与电子工艺,1.什么是工艺？,工艺就是制造产品的方法和流程。,(劳动者利

3、用生产工具对各种各样的原材料、半成品进行加工和处理，改变它们的几何形状、外形尺寸、表面状态、内部组织、物理和化学性能以及相互关系，最后使之成为预期产品的方法及过程）,2.工艺是应用科学,包括制造工艺理论和技术 不同的产品制造过程有不同的工艺技术：,电子工艺、 化学工艺、 机械加工工艺 ,3.工艺材料,第1.1节 电子制造与电子工艺,1.1.3 电子制造工艺,1. 电子工艺的概念,电子产品制造过程及制造技术即是电子工艺技术， 简称电子工艺。,电子装联工艺,制 造 工 艺 组 成,电子产品制造工艺,电 微电子制造工艺 子 基础电子制造工艺 PCB制造工艺,芯片制造工艺 电子封装工艺,其它元器件制造

4、工艺 PCBA制造工艺 整机组装工艺 其它零部件制造工艺,第1.1节 电子制造与电子工艺,2电子工艺与产业（目的）,1）提高经济效益 工艺方法和手段的改进可以大幅提高劳动生产率、降低材料消耗，降低生产成本。 2）保证产品质量（设计质量、制造质量） 产品固有可靠性=设计可靠性制造可靠性 先进的生产工艺可以保证制造质量。 3）促进新产品的研发 企业创新、新产品研发水平以先进的工艺为基础。,1.1.3 电子制造工艺,第1.1节 电子制造与电子工艺,3电子工艺与设计 电子工艺与技术，唇齿相依： 设计以制造为目标，制造以设计为依据，二者密不可分。 电子设计者必须了解产品制造过程及工艺对设计的要求和约束

5、产品制造者必须了解设计要素对工艺的要求及制造工艺保障设计指标的方法,1.1.3 电子制造工艺,第1.2节 电子工艺技术及其发展,1.2.1 电子工艺技术发展历程,电子产品的历史自19世纪末电报电话的应用开始。 真正工业生产意义上的电子组装，自20世纪30年代印制电路技术出现为起点，至40年代半导体晶体管发明并得到广泛应用开始，至今经历了四代技术发展历程。 手工装联焊接技术 通孔插装技术 (THT-Through Hole packaging technology) 表面组装技术 (SMT-Surface Mount Technology) 微组装技术 (MPT-Microelect Vonic

6、s PakagingTechnology),第1.2节 电子工艺技术及其发展,第一代：手工装联焊接技术 (20世纪50年代前) 特点：, ,电子元器件：电子管，长引线大型R/C/L等 电路基板：金属底盘，连接端子，导线 组装工艺：捆扎导线、手工焊接 典型产品：电子管收音机,1946年2月14日，世界上第一台电脑ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生。第二次世界大战期间，美国军方要求宾州大学莫奇来（Mauchly）博士和他的学生爱克特（Eckert） 设计以真空管取代继电器的电子化电脑-ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Calculator）， 电子

7、数字积分器与计算器）， 目的是用来计算炮弹弹道。 这部机器使用了18800个真空管，长50英尺，宽30英尺， 占地1500平方英尺，重达30吨（大约是一间半的教室大，六只大象重）。它的计算速度快，每秒可从事5000次的加法运算，运作了九年之久。真空管具有抗辐射能力强、抗宇宙射线、线性放大区域宽等特点，在航空航天领域、高保真音响等方面还有应用。,第二代：通孔插装技术（THT）,特点：,（20世纪50-70年代）, ,电子元器件：晶体管、集成电路、小型R/C/L 电路基板：单双面印制电路板（PCB） 组装工艺：手工/机器插装、浸焊/波峰焊 典型产品：晶体管收音机、电视机 特点： 连接可靠，可以批量

8、复制 电子产品的设计、装配实,现标准化、规模化、机械化、,自动化 电子产品体积减小、成本,降低、可靠性和稳定性提高、,装配和维修简单； 电子产品小型化、轻型化、 便捷化,一、发光二极管发光 二、光电鼠标底部表面反射回的一部分光线，经过一组光学透镜，传输到一个光感应器件（微成像器）内成像。这样，当光电鼠标移动时，其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像。 三、最后利用光电鼠标内部的一块专用图像分析芯片（DSP，即数字微处理器）对移动轨迹上摄取的一系列图像进行分析处理，通过对这些图像上特征点位置的变化进行分析，来判断鼠标的移动方向和移动距离，从而完成光标的定位。,第三代：表面组装技术（SMT）

9、,特点：,（20世纪70年代开始）,电子元件：大规模、微型封装集成电路、片式R/C/L 电路基板：多层高密度印制板、陶瓷基板、金属芯印制板 组装工艺：双表面贴装、再流焊 优点：组装高密度、高可靠性、小型化、低成本 生产：自动化、智能化 典型产品：手机、电脑、数码产品,（20世纪90年代出现）,特点：,电子元件：超大规模集成电路、复合元件模块、三维载体 电路基板：陶瓷多层印制板、元件基板复合化 组装工艺：多层、高密度、立体化、系统化组装 典型产品：MEMS传感器（微机电系统传感器）,第四代：微组装技术（MPT）,（陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)陶瓷基片表

10、面( 单面或双面)上的特殊工艺板。所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能，高导热特性，优异的软钎焊性和高的附着强度，并可像PCB板一样能刻蚀出各种图形，具有很大的载流能力。因此，陶瓷基板已成为大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料。）,1.3.1 技术的融合与交汇 电子产品小型化和复杂化，传统的行业划分和技术概念逐渐模糊，学科、技术的交叉和融合成为现代组装技术的发展趋势。 封装技术与组装技术的融合 PCB与SMT的渗透,1.3.2 绿色化潮流 保护环境、节约资源 无铅化焊接技术 无卤化PCB制造工艺 PCB无污染清洗技术,1.3.3 微组装技术的发展 电子产品趋向微小型化、系统化、智能

11、化、多功能化 电子产品组装工艺向高密度、三维立体微组装技术发展,第1.3节 电子工艺技术的发展趋势,电子产品越来越普及，产量日增，自然资源过度开发、资源消耗严重、原材料浪费惊人 电子产品全生命周期，从原材料获取，到产品制造、流运输、使用、报废回收等环节，均存在能源和原材料消耗，每一步均存在副成品、废品、废料、废气等的废弃和排放，对环境造成各种影响 电子垃圾迅速增加、铅、铬、水银、溴化物、卤化物、塑料等有毒有害物质的排放、环境污染，破坏生态环境，危害人类生存环境和人体健康,第1.4节 生态设计与绿色制造,1.4.1 电子产业发展与生态环境,第1.4节 生态设计与绿色制造,1.4.1 电子产业发展

12、与生态环境,电子产品全生命周期对环境的影响,电子产品越来越普及，产量日增，自然资源过度开发、资源消耗严重、原材料浪费惊人 电子产品全生命周期，从原材料获取，到产品制造、流运输、使用、报废回收等环节，均存在能源和原材料消耗，每一步均存在副成品、废品、废料、废气等的废弃和排放，对环境造成各种影响 电子垃圾迅速增加、铅、铬、水银、溴化物、卤化物、塑料等有毒有害物质的排放、环境污染，破坏生态环境，危害人类生存环境和人体健康,第1.4节 生态设计与绿色制造,1.4.2 绿色电子设计制造,电池中往往含有汞、镉、镍、铅等多种有害成分。在电池使用过程中，有害成分被封存在电池壳内部，并不会对环境造成影响。但若把

13、废电池混入生活垃圾一起填埋，久而久之，渗出的有害成分可能污染水源和土壤，进而进入水产品、农作物中，破坏人类的生存环境，威胁人类的健康。 一粒小小的纽扣电池可污染600立方米的水源，相当于一个人一生的饮水量；一节一号电池埋在地里，能使一平方米的土地永远失去利用价值，并造成永久性公害。 既然废旧电池对环境和人类会造成巨大危害，那么我们如何做才能减少这种危害？,畅所欲言,废旧电池的回收 我国电池年消耗量为30亿只，因无回收而丢失铜740吨、锌1.6万吨、锰粉9.7万吨。我们应该把废旧电池与其他垃圾分开，集中起来回收。许多国家都很重视废旧电池的回收。德国的很多商店要求顾客在购买电池时，要把废旧电池交回

14、给商店；日本设有分类箱收集不同的废旧电池。,小资料,第1.4节 生态设计与绿色制造,1.4.2 绿色电子设计制造,绿色设计制造：指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境保护和资源综合利用。在设计、生产、运输、使用、回收各个环节环境污染最小化、资源效率最高化、能源消耗最低化，企业经济效益和社会效益相互协调最优化。,绿色设计制造的体系结构,第1.4节 生态设计与绿色制造,1.4.2 绿色电子设计制造, 绿色设计制造基本目的：资源节约、环境友好、可持续发展, 绿色制造的主要研究内容: 绿色产品：生命周期全过程符合环保要求，使用安全可靠，对生态环境无害或无害最小，资源利用率最高，能源消耗最

15、低。 绿色工艺：节约资源、节约能源、环保型工艺技术。 产品回收：重用、零部件回收、材料回收、废弃。, 绿色电子设计制造的推进: 通过相关立法推进绿色环保 推出环保指令，强制执行, 绿色电子设计内容：绿色电子产品清洁生产技术，可拆卸、可回收技术，噪声和电磁干扰控制技术，绿色结构与工艺材料技术,第1.4节 生态设计与绿色制造,1.4.3 电子产品生态设计,生态设计比绿色设计涉及范围更广，更符合现代人类社会发展要求理念。,生态设计：将产品生命周期的环境因素系统地引入产品设计和开发活动中，避免产品生产、加工、销售、使用、回收等环节对环境的影响，提高产品的环境绩效，从源头预防环境污染。 绿色设计主要是无

16、公害环境保护设计 生态设计包括了环境保护、资源节约、循环使用 绿色产品未必是生态产品,第1.4节 生态设计与绿色制造,1.4.3 电子产品生态设计,生态设计和生态产品,第1.5节 生态设计与绿色制造,在现代社会中，标准无处不在。 在工艺技术领域中，标准具有极其重要的作用。 电子工艺技术中，标准数量众多，涉及范围和内容非常复杂。,标准化的意义：以先进标准要求、规范和改进产品、过程和服务，保证产品质量，提升产品档次,降低产品成本。,标准化目的：提高经济效益和社会效益，提升企业竞争力,电子工艺技术是产品制造的基础；工艺技术标准是基础的基础。 原材料、元器件制造和验收有标准 制造中每个工序的检验、每个部件的验收有标准 制造设备功能、性能验收有标准 最终产品的质量验收有标准 严格、明确、可执行的技术规范和准则，即技术标准。,工艺技术标准：是产品设计、生产制造、检验、使用回收的基础。,1.5.1 标准化与工艺标准,第1.5节 生态设计与绿色制造,1国内标准常识 1）标准的四个层面： 国家标准/行业标准/地方标准/企业标准 2）强制性标准和推荐性标准 强制性标准：保障人体健康，人身、财产安全的标准和法律、行 政法规规定强制执行的标准。 推荐性标准 3）标准的权威性与严格程度 权威性顺序 国家标准、行业标准、地方标准、企业标准 严格程度 企业标准、地方标准、行业标准、国家标