1.电子工艺概论

课程简介课程名称：电路设计与工艺实习教学安排前九周：电子工艺理论教学后九周：电子工艺实习第一章电子工艺概论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1.1电子制造与电子工艺1.1.1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。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……现代电子工艺制造技术的高密度、高精度的三维立体、嵌入式组装和绿色制造技术，为当代新兴电子产品电子产品制造提供了有力的技术支撑，催生了现代数码产品的高度智能化、集成化、微小型化，给人类生活、工作和娱乐带来了革命性巨变。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。电子制造工艺组成基础电子制造工艺电子产品制造工艺微电子制造工艺PCB制造工艺其它元器件制造工艺芯片制造工艺电子封装工艺电子装联工艺其它零部件制造工艺PCBA制造工艺整机组装工艺2．电子工艺与产业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。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1.2电子工艺技术及其发展1.2.1电子工艺技术发展概述

电子产品是由各种电子元器件按照电路原理图的规则连接而成的。使多种材料造成的大小悬殊、形状多变、功能各异、性能复杂的形形色色元器件各就其位、可靠连接，实现电子产品的功能，就是电子工艺技术的使命。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产生于20世纪30年代以后，以印制电路技术逐渐完善和广泛应用为起点，至今，经历了四代技术发展历程。第一代：手工装联焊接技术特点：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：电子管收音机第二代：通孔插装技术（THT）特点：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、电视机第三代：表面组装技术（SMT）特点：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、再流焊典型产品：手机、电脑、数码产品第四代：微组装技术（MPT）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）

在电子制造技术中，电子组装技术处于产业链的中间位置，对整个产业的发展具有承上启下的关键作用，是将科学技术成果转化成社会财富的重要环节。1.2.2电子工艺的发展历程1．电子工艺的早期——导线直连技术始于19世纪末，电报电话诞生和应用，电子管时代，手工方式完成连接，长引线大型R/C/L，捆扎导线、手工焊接，体积庞大，重量重。典型产品：电子管收音机2．电子工艺的伟大发明：印制电路电子产品中印制电路是元器件的载体和相互连接的桥梁。印制电路的发明和应用开启了电子产品小型化、轻型化的大门。其技术思路衍生出大量的技术发明，如集成电路技术。印制电路技术使电子产品的设计、装配走向标准化、规模化、机械化和自动化，体积减小，成本降低，可靠性、稳定性提高，装配维修简单，引领现代电子信息产业高速发展。3．电子工艺的发展契机——晶体管的发明

1947年，贝尔实验室发明了半导体晶体管，低电压，小体积，同印制电路结合，催生了便携式电子产品的出现，如助听器、半导体收音机等，开创了电子产品的小型化、轻型化和大众化时代。致使电子技术走进千家万户，改变了人们的生活，也开创了电子工艺的发展契机。4．电子工艺起飞引擎——集成电路

1952年，提出集成电路设想，1958年，付诸实践，集成电路诞生。集成电路的出现，使电路集成度进一步提高，电子产品体积进一步缩小，功耗进一步降低，电子工艺技术开始跨越式发展，开始了信息时代的伟大革命。5．电子工艺的大发展——通孔安装技术（THT）印制电路板诞生30年内的电子制造工艺的主流技术。所需设备、工艺简单，产品规范可靠，适应以分立元件

和中小规模集成电路为主的电子产品生产要求。是20世纪50年代~80年代的主流组装技术。6．电子工艺的现代化基础——元器件微型化20世纪80年代以来，微电子技术迅猛发展，大规模和超大规模集成电路大量出现，集成电路集成度越来越高，外形封装微型化，适用频率更高，耐温性能更好，引脚数量增多，引脚间距减小，可靠性提高，使用更加方便。同时，电阻、电容、电感等无源器件也微型化发展，封装规格逐步缩小，均带来印制板面积缩小，重量减轻，同时使表面贴装工艺技术要求更高，研发技术不断进步。

7．电子工艺的当前主流——表面贴装技术（SMT）

20世纪70年代发展起来的表面贴装技术，克服通孔安装技术的局限性，将体积缩小的无引脚或短引脚片状元器件直接贴装在印制电路板铜箔上，焊点与元器件同一面，实现了电子产品组装的高密度、高可靠性、小型化、低成本，以及生产的自动化和智能化。1.3电子工艺技术的发展趋势传统的电子工艺技术经过百年积累和发展，已经形成了一套完整的理论体系和完善的工艺流程，现在仍然是电子产品制造的基础，特别是在电子实践活动中具有很强的实用价值。随着电子科技的迅猛发展和信息化时代对电子产品越来越高的要求，传统的电子工艺技术越来越受到挑战，各种革新的电子工艺技术不断涌现，推动电子工艺向进一步微型化、精密化和高效化发展。1.3.1技术的融合与交汇由于电子产品日益小型化和复杂化，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。

1．封装技术与组装技术的融合2．PCB与SMT的渗透3．元器件制造与板级组装技术的交汇1.3.2绿色化潮流21世纪电子制造业绿色制造潮流的兴起保护环境、节约资源的要求无铅化焊接技术无卤化PCB制造工艺（聚合物和印制板内的阻燃剂）1.3.3微组装技术的发展微组装技术：采用半导体制造或类似工艺将机械、光学、电子系统集成制造微小型化高科技产品。电子产品微小型化、系统化、智能化、多功能化、移动化等需求，使微组装技术发展需求不断增强，其工艺技术必将不断进步，从而满足市场需求。典型产品：数码相机、数码摄像机等1.4生态设计与绿色制造1.4.1电子产业发展与生态环境1．现代科技发展与资源环境自然资源的过度开发原材料的浪费资源消耗环境污染破坏地球生态环境2．电子产业发展与资源环境电子产品越来越普及电子垃圾迅速增加、大量有毒有害物质、环境污染、危害人类生存环境和人体健康

3．电子产品全生命周期的环境影响电子产品全生命周期，从原材料获取开始，到产品制造、物流运输、使用、报废回收，均存在能源和原材料消耗，及废品、废气、废料排放，对环境造成影响。

1.4.2绿色电子设计制造1.4.2.1绿色设计制造基本理念资源节约、环境友好不能采取耗竭资源、破坏生态、污染环境的方式来追求发展。强调可持续发展1.4.2.2绿色设计制造的体系结构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。1.4.2.3绿色设计制造面向环境的设计制造，综合考虑环境影响和资源效益目标：产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响最小，资源利用率最高，企业经济效益和社会效益协调优化，实现人类可持续发展。

1．绿色设计制造技术概述传统设计制造模式——开环系统，不考虑回收和资源再利用。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。2．绿色电子设计的主要内容绿色电子产品清洁生产技术电子产品可拆卸、可回收技术电子产品噪声和电磁干扰控制技术绿色结构与工艺材料技术3．绿色制造的主要研究内容绿色产品：在其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。1.4.2.4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1.4.3电子产品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——主要是无公害环境保护设计生态设计——环境保护、资源节约、循环使用绿色产品未必是生态产品。1.5电子工艺标准化与国际化在现代社会中，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。1.5.1标准化与工艺标准

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——产品设计、生产制造、检验、使用回收的基础。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。目的：提高经济效益和社会效益，提升企业竞争力1.5.2电子工艺标准及国际化趋势1.5.2.1国内标准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