1.電子工藝概論

課程簡介課程名稱：電路設(shè)計與工藝實習(xí)教學(xué)安排前九周：電子工藝理論教學(xué)后九周：電子工藝實習(xí)第一章電子工藝概論21世紀：信息時代——電子信息時代信息的采集、處理、傳播和應(yīng)用：離不開電子信息技術(shù)和電子產(chǎn)品電子產(chǎn)品由電子元器件和印制電路板組裝、生產(chǎn)加工而成，其核心技術(shù)即電子工藝1.1電子制造與電子工藝1.1.1制造與電子制造1．科學(xué)技術(shù)與制造制造技術(shù)和制造業(yè)在人類發(fā)展中無比重要。制造生產(chǎn)商品、創(chuàng)造財富，提供人類生存發(fā)展所需物品?？茖W(xué)技術(shù)通過制造技術(shù)轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力，進而創(chuàng)造社會財富。2.電子制造電子制造系統(tǒng)或大制造（廣義電子制造）包括：電子產(chǎn)品市場分析、經(jīng)營決策、整體方案設(shè)計、電路設(shè)計、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝設(shè)計、零部件檢測、電子產(chǎn)品加工、組裝、質(zhì)量控制（狹義電子制造）、包裝運輸、市場營銷、售后服務(wù)1.1.2工藝與電子工藝

1.什么是工藝？

工藝就是制造產(chǎn)品的方法和流程。(勞動者利用生產(chǎn)工具對各種各樣的原材料、半成品進行加工和處理，改變它們的幾何形狀、外形尺寸、表面狀態(tài)、內(nèi)部組織、物理和化學(xué)性能以及相互關(guān)系，最后使之成為預(yù)期產(chǎn)品的方法及過程）2.工藝是應(yīng)用科學(xué)包括制造工藝理論和技術(shù)。不同的產(chǎn)品制造過程有不同的工藝技術(shù)：電子工藝、化學(xué)工藝、機械加工工藝……現(xiàn)代電子工藝制造技術(shù)的高密度、高精度的三維立體、嵌入式組裝和綠色制造技術(shù)，為當(dāng)代新興電子產(chǎn)品電子產(chǎn)品制造提供了有力的技術(shù)支撐，催生了現(xiàn)代數(shù)碼產(chǎn)品的高度智能化、集成化、微小型化，給人類生活、工作和娛樂帶來了革命性巨變。1.1.3電子制造工藝1.電子工藝的概念

電子產(chǎn)品制造過程及制造技術(shù)即是電子工藝技術(shù)，

簡稱電子工藝。電子制造工藝組成基礎(chǔ)電子制造工藝電子產(chǎn)品制造工藝微電子制造工藝PCB制造工藝其它元器件制造工藝芯片制造工藝電子封裝工藝電子裝聯(lián)工藝其它零部件制造工藝PCBA制造工藝整機組裝工藝2．電子工藝與產(chǎn)業(yè)1）提高經(jīng)濟效益工藝方法和手段的改進可以大幅提高勞動生產(chǎn)率、降低材料消耗，降低生產(chǎn)成本。2）保證產(chǎn)品質(zhì)量（設(shè)計質(zhì)量、制造質(zhì)量）產(chǎn)品固有可靠性=設(shè)計可靠性×制造可靠性先進的生產(chǎn)工藝可以保證制造質(zhì)量。3）促進新產(chǎn)品的研發(fā)企業(yè)創(chuàng)新、新產(chǎn)品研發(fā)水平——以先進的工藝為基礎(chǔ)。3．電子工藝與設(shè)計電子工藝與技術(shù)，唇齒相依：

設(shè)計以制造為目標，制造以設(shè)計為依據(jù)，二者密不可分。電子設(shè)計者必須了解產(chǎn)品制造過程及工藝對設(shè)計的要求

和約束產(chǎn)品制造者必須了解設(shè)計要素對工藝的要求及制造工藝保障設(shè)計指標的方法1.2電子工藝技術(shù)及其發(fā)展1.2.1電子工藝技術(shù)發(fā)展概述

電子產(chǎn)品是由各種電子元器件按照電路原理圖的規(guī)則連接而成的。使多種材料造成的大小懸殊、形狀多變、功能各異、性能復(fù)雜的形形色色元器件各就其位、可靠連接，實現(xiàn)電子產(chǎn)品的功能，就是電子工藝技術(shù)的使命。電子產(chǎn)品的歷史自19世紀末電報電話的應(yīng)用開始。真正工業(yè)生產(chǎn)意義上的電子組裝產(chǎn)生于20世紀30年代以后，以印制電路技術(shù)逐漸完善和廣泛應(yīng)用為起點，至今，經(jīng)歷了四代技術(shù)發(fā)展歷程。第一代：手工裝聯(lián)焊接技術(shù)特點：電子元器件：電子管，長引線大型R/C/L等電路基板：金屬底盤，連接端子，導(dǎo)線組裝工藝：捆扎導(dǎo)線、手工焊接典型產(chǎn)品：電子管收音機第二代：通孔插裝技術(shù)（THT）特點：電子元器件：晶體管、集成電路、小型R/C/L電路基板：單雙面印制電路板（PCB）組裝工藝：手工/機器插裝、浸焊/波峰焊典型產(chǎn)品：晶體管收音機、電視機第三代：表面組裝技術(shù)（SMT）特點：電子元件：大規(guī)模、微型封裝集成電路、片式R/C/L電路基板：多層高密度印制板、陶瓷基板、金屬芯印制板組裝工藝：雙表面貼裝、再流焊典型產(chǎn)品：手機、電腦、數(shù)碼產(chǎn)品第四代：微組裝技術(shù)（MPT）特點：電子元件：超大規(guī)模集成電路、復(fù)合元件模塊、三維載體電路基板：陶瓷多層印制板、元件基板復(fù)合化組裝工藝：多層、高密度、立體化、系統(tǒng)化組裝典型產(chǎn)品：MEMS傳感器（微機電系統(tǒng)傳感器）

在電子制造技術(shù)中，電子組裝技術(shù)處于產(chǎn)業(yè)鏈的中間位置，對整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有承上啟下的關(guān)鍵作用，是將科學(xué)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化成社會財富的重要環(huán)節(jié)。1.2.2電子工藝的發(fā)展歷程1．電子工藝的早期——導(dǎo)線直連技術(shù)始于19世紀末，電報電話誕生和應(yīng)用，電子管時代，手工方式完成連接，長引線大型R/C/L，捆扎導(dǎo)線、手工焊接，體積龐大，重量重。典型產(chǎn)品：電子管收音機2．電子工藝的偉大發(fā)明：印制電路電子產(chǎn)品中印制電路是元器件的載體和相互連接的橋梁。印制電路的發(fā)明和應(yīng)用開啟了電子產(chǎn)品小型化、輕型化的大門。其技術(shù)思路衍生出大量的技術(shù)發(fā)明，如集成電路技術(shù)。印制電路技術(shù)使電子產(chǎn)品的設(shè)計、裝配走向標準化、規(guī)?；?、機械化和自動化，體積減小，成本降低，可靠性、穩(wěn)定性提高，裝配維修簡單，引領(lǐng)現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展。3．電子工藝的發(fā)展契機——晶體管的發(fā)明

1947年，貝爾實驗室發(fā)明了半導(dǎo)體晶體管，低電壓，小體積，同印制電路結(jié)合，催生了便攜式電子產(chǎn)品的出現(xiàn)，如助聽器、半導(dǎo)體收音機等，開創(chuàng)了電子產(chǎn)品的小型化、輕型化和大眾化時代。致使電子技術(shù)走進千家萬戶，改變了人們的生活，也開創(chuàng)了電子工藝的發(fā)展契機。4．電子工藝起飛引擎——集成電路

1952年，提出集成電路設(shè)想，1958年，付諸實踐，集成電路誕生。集成電路的出現(xiàn)，使電路集成度進一步提高，電子產(chǎn)品體積進一步縮小，功耗進一步降低，電子工藝技術(shù)開始跨越式發(fā)展，開始了信息時代的偉大革命。5．電子工藝的大發(fā)展——通孔安裝技術(shù)（THT）印制電路板誕生30年內(nèi)的電子制造工藝的主流技術(shù)。所需設(shè)備、工藝簡單，產(chǎn)品規(guī)范可靠，適應(yīng)以分立元件

和中小規(guī)模集成電路為主的電子產(chǎn)品生產(chǎn)要求。是20世紀50年代~80年代的主流組裝技術(shù)。6．電子工藝的現(xiàn)代化基礎(chǔ)——元器件微型化20世紀80年代以來，微電子技術(shù)迅猛發(fā)展，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路大量出現(xiàn)，集成電路集成度越來越高，外形封裝微型化，適用頻率更高，耐溫性能更好，引腳數(shù)量增多，引腳間距減小，可靠性提高，使用更加方便。同時，電阻、電容、電感等無源器件也微型化發(fā)展，封裝規(guī)格逐步縮小，均帶來印制板面積縮小，重量減輕，同時使表面貼裝工藝技術(shù)要求更高，研發(fā)技術(shù)不斷進步。

7．電子工藝的當(dāng)前主流——表面貼裝技術(shù)（SMT）

20世紀70年代發(fā)展起來的表面貼裝技術(shù)，克服通孔安裝技術(shù)的局限性，將體積縮小的無引腳或短引腳片狀元器件直接貼裝在印制電路板銅箔上，焊點與元器件同一面，實現(xiàn)了電子產(chǎn)品組裝的高密度、高可靠性、小型化、低成本，以及生產(chǎn)的自動化和智能化。1.3電子工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢傳統(tǒng)的電子工藝技術(shù)經(jīng)過百年積累和發(fā)展，已經(jīng)形成了一套完整的理論體系和完善的工藝流程，現(xiàn)在仍然是電子產(chǎn)品制造的基礎(chǔ)，特別是在電子實踐活動中具有很強的實用價值。隨著電子科技的迅猛發(fā)展和信息化時代對電子產(chǎn)品越來越高的要求，傳統(tǒng)的電子工藝技術(shù)越來越受到挑戰(zhàn)，各種革新的電子工藝技術(shù)不斷涌現(xiàn)，推動電子工藝向進一步微型化、精密化和高效化發(fā)展。1.3.1技術(shù)的融合與交匯由于電子產(chǎn)品日益小型化和復(fù)雜化，傳統(tǒng)的行業(yè)劃分和技術(shù)概念逐漸模糊，學(xué)科、技術(shù)的交叉和融合成為現(xiàn)代組裝技術(shù)的發(fā)展趨勢。

1．封裝技術(shù)與組裝技術(shù)的融合2．PCB與SMT的滲透3．元器件制造與板級組裝技術(shù)的交匯1.3.2綠色化潮流21世紀電子制造業(yè)綠色制造潮流的興起保護環(huán)境、節(jié)約資源的要求無鉛化焊接技術(shù)無鹵化PCB制造工藝（聚合物和印制板內(nèi)的阻燃劑）1.3.3微組裝技術(shù)的發(fā)展微組裝技術(shù)：采用半導(dǎo)體制造或類似工藝將機械、光學(xué)、電子系統(tǒng)集成制造微小型化高科技產(chǎn)品。電子產(chǎn)品微小型化、系統(tǒng)化、智能化、多功能化、移動化等需求，使微組裝技術(shù)發(fā)展需求不斷增強，其工藝技術(shù)必將不斷進步，從而滿足市場需求。典型產(chǎn)品：數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機等1.4生態(tài)設(shè)計與綠色制造1.4.1電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境1．現(xiàn)代科技發(fā)展與資源環(huán)境自然資源的過度開發(fā)原材料的浪費資源消耗環(huán)境污染破壞地球生態(tài)環(huán)境2．電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展與資源環(huán)境電子產(chǎn)品越來越普及電子垃圾迅速增加、大量有毒有害物質(zhì)、環(huán)境污染、危害人類生存環(huán)境和人體健康

3．電子產(chǎn)品全生命周期的環(huán)境影響電子產(chǎn)品全生命周期，從原材料獲取開始，到產(chǎn)品制造、物流運輸、使用、報廢回收，均存在能源和原材料消耗，及廢品、廢氣、廢料排放，對環(huán)境造成影響。

1.4.2綠色電子設(shè)計制造1.4.2.1綠色設(shè)計制造基本理念資源節(jié)約、環(huán)境友好不能采取耗竭資源、破壞生態(tài)、污染環(huán)境的方式來追求發(fā)展。強調(diào)可持續(xù)發(fā)展1.4.2.2綠色設(shè)計制造的體系結(jié)構(gòu)綠色設(shè)計制造指在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境保護和資源綜合利用。在設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、使用、回收各個環(huán)節(jié)環(huán)境污染最小化、資源效率最高化、能源消耗最低化企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益相互協(xié)調(diào)最優(yōu)化。1.4.2.3綠色設(shè)計制造面向環(huán)境的設(shè)計制造，綜合考慮環(huán)境影響和資源效益目標：產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產(chǎn)品生命周期中，對環(huán)境的影響最小，資源利用率最高，企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化，實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展。

1．綠色設(shè)計制造技術(shù)概述傳統(tǒng)設(shè)計制造模式——開環(huán)系統(tǒng)，不考慮回收和資源再利用。綠色設(shè)計制造指在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境保護和資源綜合利用。在設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、使用、回收各個環(huán)節(jié)環(huán)境污染最小化、資源效率最高化、能源消耗最低化企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益相互協(xié)調(diào)最優(yōu)化。2．綠色電子設(shè)計的主要內(nèi)容綠色電子產(chǎn)品清潔生產(chǎn)技術(shù)電子產(chǎn)品可拆卸、可回收技術(shù)電子產(chǎn)品噪聲和電磁干擾控制技術(shù)綠色結(jié)構(gòu)與工藝材料技術(shù)3．綠色制造的主要研究內(nèi)容綠色產(chǎn)品：在其生命周期全過程符合環(huán)保要求，使用安全可靠，對生態(tài)環(huán)境無害或無害最小，資源利用率最高，能源消耗最低。綠色工藝：節(jié)約資源、節(jié)約能源、環(huán)保型工藝技術(shù)。產(chǎn)品回收：重用、零部件回收、材料回收、廢棄。1.4.2.4綠色電子設(shè)計制造的推進通過相關(guān)立法推進綠色環(huán)保推出環(huán)保指令，強制執(zhí)行1.4.3電子產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計將產(chǎn)品生命周期的環(huán)境因素系統(tǒng)地引入產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)活動中，避免產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、銷售、使用、回收等環(huán)節(jié)對環(huán)境的影響，提高產(chǎn)品的環(huán)境績效，從源頭預(yù)防環(huán)境污染。綠色設(shè)計——主要是無公害環(huán)境保護設(shè)計生態(tài)設(shè)計——環(huán)境保護、資源節(jié)約、循環(huán)使用綠色產(chǎn)品未必是生態(tài)產(chǎn)品。1.5電子工藝標準化與國際化在現(xiàn)代社會中，標準無處不在。在工藝技術(shù)領(lǐng)域中，標準具有極其重要的作用。電子工藝技術(shù)中，標準數(shù)量眾多，涉及范圍和內(nèi)容非常復(fù)雜。1.5.1標準化與工藝標準

電子工藝技術(shù)是產(chǎn)品制造的基礎(chǔ)；工藝技術(shù)標準是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。原材料、元器件制造和驗收有標準制造中每個工序的檢驗、每個部件的驗收有標準制造設(shè)備功能、性能驗收有標準最終產(chǎn)品的質(zhì)量驗收有標準

嚴格、明確、可執(zhí)行的技術(shù)規(guī)范和準則，即技術(shù)標準。工藝技術(shù)標準——產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)制造、檢驗、使用回收的基礎(chǔ)。標準化的意義：以先進標準要求、規(guī)范和改進產(chǎn)品、過程和服務(wù)，

保證產(chǎn)品質(zhì)量，提升產(chǎn)品檔次,降低產(chǎn)品成本。目的：提高經(jīng)濟效益和社會效益，提升企業(yè)競爭力1.5.2電子工藝標準及國際化趨勢1.5.2.1國內(nèi)標準1．國內(nèi)標準常識1）標準的四個層面：

國家標準/行業(yè)標準/地方標準/企業(yè)標準2)強制性標準和推薦性標準強制性標準：保障人體健康，人身、財產(chǎn)安全的標準和法律、行政法規(guī)規(guī)定強制執(zhí)行的標準。推薦性標準3）標準的權(quán)威性與嚴格程度權(quán)威性順序國家標準