电子产品制造第一章概述

第一章概述课程教学大纲学时：48学分：3教学方式：理论教学+实验教学考核方式：笔试+设计报告及作品开课单位：自动化学院适用学科或对象:控制理论与控制工程教学目的和要求:《电子产品制造》是控制理论与控制工程硕士研究生的一门非学位课程，本课程的任务是通过学习本领域的技能培养，使学生了解电子产品制造中的技术文件设计方法、电路板设计及生产设备与工艺、SMT焊接设备与工艺、电子产品的可靠性设计和结构设计等，提高学生的实际操作能力，培养学生的工程素质。通过本课程的学习，要求学生掌握以下基本知识和技能：•学会编写电子产品制造中的技术文件；•掌握PCB设计、电子产品结构设计和电子产品可靠性设计方法；•了解PCB和SMT生产设备及工艺；•具备电子产品软、硬件联机调试的能力；•了解电子产品生产中的常用仪器设备及其使用。课程内容摘要学时数重点及要求教学方式第一章概述第一节电子产品制造技术现状第二节电子产品制造的基本条件第三节观看电子产品制造视频2了解电子产品制造的基本条件堂上讲授第二章电子产品制造过程及技术文件第一节电子产品的制造过程第二节电子产品的技术文件第三节电子产品制造工艺第四节电子产品生产技术管理2了解电子产品制造过程，学会编制电子产品生产技术文件。课下准备每组任务产品的技术任务书、技术设计书等技术文件。堂上讲授研讨每组任务产品的技术文件2学会编写产品设计任务书和技术设计书堂上学生分组讲课第三章电子装配常用器材第一节阻容感器件第二节半导体器件第三节机电元件2了解电子产品制造中的常用电子元件和器材；学会检测和使用常用电子元器件。堂上讲授第四节常用材料一电子产品焊装工具二观看电子元件录象2了解电子产品焊接常用工具及材料。堂上讲授电子元件识别和测试实验2学会常用分立元件和简单IC的测试方法。堂上实验第四章印刷电路板设计与制作第一节印刷电路板（PCB）相关知识第二节PCB设计技术2学会设计印刷电路板，至少熟悉一种电路板设计软件。堂上讲授第三节PCB制作技术第四节观看工业PCB生产过程录象2了解印刷电路板的加工方法及工艺。要求课下设计课程任务的电路原理图和PCB图。堂上讲授电路原理图和PCB图绘制4学会设计电子产品电路原理图和PCB图。上机操作PCB制板实验4熟悉PCB制板工艺，学会制作PCB板。堂上实验第五章电子设备的可靠性设计第一节影响电子设备可靠性的主要因素第二节电子元器件的选用第三节电子设备的可靠性防护措施第四节印制电路板布线的可靠性设计第五节PCB电磁兼容设计中的地线设计21、了解电子产品可靠性设计的一般方法；2、学习电子产品可靠性设计一般步骤。堂上讲授EMC测试实验4了解EMC测试设备和使用方法，熟悉相关测试标准。堂上实验第六章电子产品焊装技术第一节焊接基本知识第二节手工焊接2学会手工焊接电子元件。堂上讲授第三节自动焊接第四节观看中兴通讯SMT生产过程录象2了解SMT相关设备及工艺。堂上讲授SMT焊接实验4堂上实验第七章电子产品装配工艺第一节电子产品整机装配工艺过程第二节整机装配前的准备工艺第三节部件组装第四节面板、机壳装配第五节整机调试与老化21、了解典型元器件的安装工艺；2、熟悉电子产品整机装配工艺。3、课下编制课程任务产品的制造工艺文件，包括仪器仪表明细表、材料消耗定额表、工位器具明细表、配套明细表等。堂上讲授讨论产品工艺文件4堂上学生分组讲课课程产品测试检验和验收4堂上学生分组讲课教材及参考书教材：电子产品制造技术主编李雪东北京理工大学出版社参考书电子产品制造技术主编王卫平，清华大学出版社周德俭等，SMT组装系统，国防工业出版社王卫平陈粟宋主编《电子产品制造工艺》高等教育出版社《电子技术实训》陈梓城主编，机械工业出版社一、现代制造工艺的形成《战国策》载：“周有砥厄，宋有结缘，梁有悬愁，楚有和璞。”和璞即和氏璧，璞是没有经过琢磨的玉。卞和献玉玉不琢、不成器制造者对于材料的利用水平和加工水平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。例1：万用表（AVOMeter）的组装。（电路板和元器件+显示部分+机械部分=万用表）电路板和元器件机械部分显示部分例2：电脑（PersonalComputer）的组装。（显示器+主机+键盘+鼠标=电脑）不管是万用表还是电脑，都要将各组成部分按工序、方法或技术（即工艺技术）组装成。工艺工作的出发点：提高劳动生产率、生产优质产品、增加生产利润传统的手工业工艺现代化的工业生产个人的操作经验和手工技能极其重要经验性的、技巧性的操作劳动被不断涌现出来的新型机器设备所取代工程技术人员成了工业生产劳动的重要力量；科学的经营管理、优质的器件材料、先进的仪器设备、高效的工艺手段、严格的质量检验和低廉的生产成本成为赢得竞争的关键；对一切与商品生产有关的因素，如时间、速度、能源、方法、程序、手段、质量、环境、组织等，都变成研究和管理的主要对象----------现代制造工艺学对于现代化的工业产品来说，工艺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、包装每一个制造环节的整个生产过程。切削工艺学，是研究用金属切削工具借助机器设备，把各种原材料或半成品加工成符合技术要求的机械零件的工艺过程。电机工艺学，是以电磁学为理论基础，研究各种发电机、电动机的制造技术。扩散工艺学，是研究在适当的高温及杂质浓度梯度下，使存在于半导体硅片表面的杂质向硅片内部渗透并重新分布，从而制造出各种半导体器件的专门工艺技术。还有各种化工工艺学、纺织工艺学、金属工艺学、土木工程学等。自从工业化以来，各种工业产品的制造工艺日趋完善成熟，成为专门的学科，并在大学本科和大、中专院校作为必修课程。电子工艺研究的范围二十世纪新兴的行业，经过几十年的发展，已经成为世界经济最重要的支柱性产业。与其他工业比较，电子产品的种类繁多，主要可分为电子材料、元器件、配件（整件、部件）、整机和系统。电子技术的应用极其广泛，产品可以分为计算机、通信、仪器仪表、自动控制等几大类，根据工作方式及使用环境的不同要求，其制造工艺又有所不同。对于现代化的工业产品来说，工艺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，包含每一个制造环节的整个生产过程。电子工艺：电子整机（包括配件）产品的制造工艺。（设计、试验、装配、焊接、调整、检验、维修、服务）电子整机产品的生产过程一方面是指制造工艺的技术手段和操作技能另一方面是指产品在生产过程中的质量控制和工艺管理工艺工作的出发点是为了提高劳动生产率、生产优质产品以及增加生产利润。本课程主要针对电子整机产品的制造工艺电子工艺的组成电子制造工艺基础电子制造工艺电子产品制造工艺电子装联工艺其他零部件制造工艺微电子制造工艺PCB制造工艺其他元器件制造工艺芯片制造工艺电子封装工艺PCBA制造工艺整机组装工艺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。·材料（Material）·设备（Machine）·方法（Method）·人力（Manpower）·管理（Management）·材料（Material）•包括电子元器件、导线类、金属或非金属的材料以及各种零部件和结构件。•当今世界集成电路芯片制造业有40%在美国、25%在日本、12%在韩国，中国只占1.2%。•以微处理器为核心的集成电路技术，向来是信息产业的两大核心技术之一。集成电路在电子产品整机系统中的价值，已经从1987年的10%，上升到1995年的13%和1998年的16%，目前这一比重大约为23%。·材料（Material）•不仅如此，集成电路在现代国防及未来战争中也具有重要的地位。军舰战车飞机导弹航天器22%24%33%45%66%•电子产品制造过程中所使用各种工具、工装、仪器、仪表、机器、设备等。•我国电子产品制造企业中能够看到的生产工具和生产设备，除了部分手动工具、半自动设备是国内制造的以外，高档生产设备几乎全部是国外进口的。•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。·设备（Machine）•“方法”都是至关重要的——对电子材料的利用、对工具设备的操作、对制造过程的安排。•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；•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。·方法（Method）•电子工业是劳动密集型的产业。•我国电子工业历经三十多年的改革开放，逐渐成为“世界电子产品制造业的加工厂”。•我国的电子产品制造业要从“来料加工型”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。·人力（Manpower）•电子工业又是技术密集型的产业。•现代化电子工业的精髓是科学的生产过程管理。·管理（Management）•统计学、运筹学是现代管理科学的理论基础；•电脑化、网络化的过程控制成为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。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。·管理（Management）电子工艺学的特点涉及众多科学技术领域：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。形成时间较晚而发展迅速：上世纪70年代以后，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。我国电子工业的发展历史上世纪50年代，我国工程技术人员到国外（主要是前苏联和东欧各国）学习工业产品的制造工艺，各大专院校开始设置工艺学课程。“成”与“败”并存。•建国初到今天，我国的电子工业从无到有。•80年代，我国的电子工业更是突飞猛进地发展，电子工业已经成为我国国民经济的重要产业。•近年来，电子产品制造业的热点从东南沿海地区转移到内地，世界各工业发达国家和港台地区的电子厂商纷纷把工厂迁往珠江三角洲和长江三角洲，这里制造的电子产品行销全世界。成就中国成为世界电子工业的加工厂未能形成系统的、现代化的电子产品制造工艺体系。我国电子行业的工艺现状“两个并存”相当突出：•有些企业已经具备了世界上最好的生产条件、购买了最先进的设备，也有些企业还在简陋条件下使用陈旧的装备维持生产；•先进的工艺与陈旧的工艺并存，引进的技术与落后的管理并存。问题二、电子工艺技术的发展整机装配工艺的发展经历了五个时代：第一代：电子管--底座框架式时代（1950-）第二代：晶体管-通孔插装（THT）时代（1960-）第三代：集成电路-通孔插装时代（1970-）第四代：大规模集成电路-表面安装（SMT）时代(1980-）第五代：超大规模集成电路-多层复合贴装（MPT）时代（1985-）电子管时代应用导线直连技术的电子管时代虽然很原始，但却开电子工艺之先河，在人类社会发展中具有划时代的意义。晶体管时代1947年，世界著名的贝尔实验室研制出了第一个半导体三极管，也就是晶体管。晶体管既能代替电子管工作，又能消除电子管的所有缺点，它没有玻璃管壳，不需要真空，体积很小，生产成本很低，它的寿命比电子管长得多。因此，晶体管问世后，立即得到了迅速发展并且代替了电子管的位置。现在，我们日常生活中已经到处可见它的踪影。沃特·布拉顿（WalterBrattain）成功地在贝尔实验室制造出第一个晶体管。就在基尔比发明集成电路四个月后，仙童公司的罗伯特·诺伊斯（RobertNoyce）在不知道基尔比工作的情况下，独立发明了类似的技术。1958年9月12日，基尔比研制出世界上第一块