1.電子工藝概論

課程簡(jiǎn)介課程名稱(chēng)：電路設(shè)計(jì)與工藝實(shí)習(xí)教學(xué)安排前九周：電子工藝?yán)碚摻虒W(xué)后九周：電子工藝實(shí)習(xí)第一章電子工藝概論21世紀(jì)：信息時(shí)代——電子信息時(shí)代信息的采集、處理、傳播和應(yīng)用：離不開(kāi)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(lèi)發(fā)展中無(wú)比重要。制造生產(chǎn)商品、創(chuàng)造財(cái)富，提供人類(lèi)生存發(fā)展所需物品。科學(xué)技術(shù)通過(guò)制造技術(shù)轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力，進(jìn)而創(chuàng)造社會(huì)財(cái)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(chǎng)分析、經(jīng)營(yíng)決策、整體方案設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、零部件檢測(cè)、電子產(chǎn)品加工、組裝、質(zhì)量控制（狹義電子制造）、包裝運(yùn)輸、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、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(dòng)者利用生產(chǎn)工具對(duì)各種各樣的原材料、半成品進(jìn)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(guò)程）2.工藝是應(yīng)用科學(xué)包括制造工藝?yán)碚摵图夹g(shù)。不同的產(chǎn)品制造過(guò)程有不同的工藝技術(shù)：電子工藝、化學(xué)工藝、機(jī)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(lèi)生活、工作和娛樂(lè)帶來(lái)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(guò)程及制造技術(shù)即是電子工藝技術(shù)，

簡(jiǎn)稱(chēng)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(jī)組裝工藝2．電子工藝與產(chǎn)業(yè)1）提高經(jīng)濟(jì)效益工藝方法和手段的改進(jìn)可以大幅提高勞動(dòng)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(jì)質(zhì)量、制造質(zhì)量）產(chǎn)品固有可靠性=設(shè)計(jì)可靠性×制造可靠性先進(jìn)的生產(chǎn)工藝可以保證制造質(zhì)量。3）促進(jìn)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(jìn)的工藝為基礎(chǔ)。3．電子工藝與設(shè)計(jì)電子工藝與技術(shù)，唇齒相依：

設(shè)計(jì)以制造為目標(biāo)，制造以設(shè)計(jì)為依據(jù)，二者密不可分。電子設(shè)計(jì)者必須了解產(chǎn)品制造過(guò)程及工藝對(duì)設(shè)計(jì)的要求

和約束產(chǎn)品制造者必須了解設(shè)計(jì)要素對(duì)工藝的要求及制造工藝保障設(shè)計(jì)指標(biāo)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(shí)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(jì)末電報(bào)電話的應(yīng)用開(kāi)始。真正工業(yè)生產(chǎn)意義上的電子組裝產(chǎn)生于20世紀(jì)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(diǎn)，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(diǎn)：電子元器件：電子管，長(zhǎng)引線大型R/C/L等電路基板：金屬底盤(pán)，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(jī)第二代：通孔插裝技術(shù)（THT）特點(diǎn)：電子元器件：晶體管、集成電路、小型R/C/L電路基板：?jiǎn)坞p面印制電路板（PCB）組裝工藝：手工/機(jī)器插裝、浸焊/波峰焊典型產(chǎn)品：晶體管收音機(jī)、電視機(jī)第三代：表面組裝技術(shù)（SMT）特點(diǎn)：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(jī)、電腦、數(shù)碼產(chǎn)品第四代：微組裝技術(shù)（MPT）特點(diǎn)：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(jī)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(duì)整個(gè)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(huì)財(cái)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(jì)末，電報(bào)電話誕生和應(yīng)用，電子管時(shí)代，手工方式完成連接，長(zhǎng)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(jī)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(kāi)啟了電子產(chǎn)品小型化、輕型化的大門(mén)。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(jì)、裝配走向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；?、機(jī)械化和自動(dòng)化，體積減小，成本降低，可靠性、穩(wěn)定性提高，裝配維修簡(jiǎn)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(jī)——晶體管的發(fā)明

1947年，貝爾實(shí)驗(yàn)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(tīng)器、半導(dǎo)體收音機(jī)等，開(kāi)創(chuàng)了電子產(chǎn)品的小型化、輕型化和大眾化時(shí)代。致使電子技術(shù)走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)，改變了人們的生活，也開(kāi)創(chuàng)了電子工藝的發(fā)展契機(jī)。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(shí)踐，集成電路誕生。集成電路的出現(xiàn)，使電路集成度進(jìn)一步提高，電子產(chǎn)品體積進(jìn)一步縮小，功耗進(jìn)一步降低，電子工藝技術(shù)開(kāi)始跨越式發(fā)展，開(kāi)始了信息時(shí)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(jiǎn)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(jì)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(jì)80年代以來(lái)，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(lái)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(shí)，電阻、電容、電感等無(wú)源器件也微型化發(fā)展，封裝規(guī)格逐步縮小，均帶來(lái)印制板面積縮小，重量減輕，同時(shí)使表面貼裝工藝技術(shù)要求更高，研發(fā)技術(shù)不斷進(jìn)步。

7．電子工藝的當(dāng)前主流——表面貼裝技術(shù)（SMT）

20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)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(wú)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(diǎn)與元器件同一面，實(shí)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(dòng)化和智能化。1.3電子工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)傳統(tǒng)的電子工藝技術(shù)經(jīng)過(guò)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(shí)踐活動(dòng)中具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。隨著電子科技的迅猛發(fā)展和信息化時(shí)代對(duì)電子產(chǎn)品越來(lái)越高的要求，傳統(tǒng)的電子工藝技術(shù)越來(lái)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(dòng)電子工藝向進(jìn)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(shì)。

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(jí)組裝技術(shù)的交匯1.3.2綠色化潮流21世紀(jì)電子制造業(yè)綠色制造潮流的興起保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源的要求無(wú)鉛化焊接技術(shù)無(wú)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(lèi)似工藝將機(jī)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(dòng)化等需求，使微組裝技術(shù)發(fā)展需求不斷增強(qiáng)，其工藝技術(shù)必將不斷進(jìn)步，從而滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。典型產(chǎn)品：數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等1.4生態(tài)設(shè)計(jì)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(guò)度開(kāi)發(fā)原材料的浪費(fèi)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(lái)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(lèi)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(kāi)始，到產(chǎn)品制造、物流運(yùn)輸、使用、報(bào)廢回收，均存在能源和原材料消耗，及廢品、廢氣、廢料排放，對(duì)環(huán)境造成影響。

1.4.2綠色電子設(shè)計(jì)制造1.4.2.1綠色設(shè)計(jì)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(lái)追求發(fā)展。強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展1.4.2.2綠色設(shè)計(jì)制造的體系結(jié)構(gòu)綠色設(shè)計(jì)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(hù)和資源綜合利用。在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用、回收各個(gè)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(jì)效益和社會(huì)效益相互協(xié)調(diào)最優(yōu)化。1.4.2.3綠色設(shè)計(jì)制造面向環(huán)境的設(shè)計(jì)制造，綜合考慮環(huán)境影響和資源效益目標(biāo)：產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，對(duì)環(huán)境的影響最小，資源利用率最高，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展。

1．綠色設(shè)計(jì)制造技術(shù)概述傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造模式——開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，不考慮回收和資源再利用。綠色設(shè)計(jì)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(hù)和資源綜合利用。在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用、回收各個(gè)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(jì)效益和社會(huì)效益相互協(xié)調(diào)最優(yōu)化。2．綠色電子設(shè)計(jì)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?jī)?nèi)容綠色產(chǎn)品：在其生命周期全過(guò)程符合環(huán)保要求，使用安全可靠，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或無(wú)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(jì)制造的推進(jìn)通過(guò)相關(guān)立法推進(jìn)綠色環(huán)保推出環(huán)保指令，強(qiáng)制執(zhí)行1.4.3電子產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)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(jì)和開(kāi)發(fā)活動(dòng)中，避免產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、銷(xiāo)售、使用、回收等環(huán)節(jié)對(duì)環(huán)境的影響，提高產(chǎn)品的環(huán)境績(jī)效，從源頭預(yù)防環(huán)境污染。綠色設(shè)計(jì)——主要是無(wú)公害環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)生態(tài)設(shè)計(jì)——環(huán)境保護(hù)、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(biāo)準(zhǔn)化與國(guó)際化在現(xiàn)代社會(huì)中，標(biāo)準(zhǔn)無(wú)處不在。在工藝技術(shù)領(lǐng)域中，標(biāo)準(zhǔn)具有極其重要的作用。電子工藝技術(shù)中，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量眾多，涉及范圍和內(nèi)容非常復(fù)雜。1.5.1標(biāo)準(zhǔn)化與工藝標(biāo)準(zhǔn)

電子工藝技術(shù)是產(chǎn)品制造的基礎(chǔ)；工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。原材料、元器件制造和驗(yàn)收有標(biāo)準(zhǔn)制造中每個(gè)工序的檢驗(yàn)、每個(gè)部件的驗(yàn)收有標(biāo)準(zhǔn)制造設(shè)備功能、性能驗(yàn)收有標(biāo)準(zhǔn)最終產(chǎn)品的質(zhì)量驗(yàn)收有標(biāo)準(zhǔn)

嚴(yán)格、明確、可執(zhí)行的技術(shù)規(guī)范和準(zhǔn)則，即技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)——產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、檢驗(yàn)、使用回收的基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)化的意義：以先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)要求、規(guī)范和改進(jìn)產(chǎn)品、過(guò)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(jì)效益和社會(huì)效益，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力1.5.2電子工藝標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)際化趨勢(shì)1.5.2.1國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)1．國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)常識(shí)1）標(biāo)準(zhǔn)的四個(gè)層面：

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)/地方標(biāo)準(zhǔn)/企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)和推薦性標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)：保障人體健康，人身、財(cái)產(chǎn)安全的標(biāo)準(zhǔn)和法律、行政法規(guī)規(guī)定強(qiáng)制執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。推薦性標(biāo)準(zhǔn)3）標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)威性與嚴(yán)格程度權(quán)威性順序國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)