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现代电子制造装备的发展趋势与特点

发布时间:2011/8/24 15:47:52 访问次数:1646

   现代电子制造装备的发展趋势与特点,可以用“三高三化”来概括,即高精度、高效率、高集成、柔性化、智能化、绿色化。
    1.高精度
    高精度也称为“高精细”或“精密化”。它一方面是指对产品、零件的精度要求越来越高,另一方面是指对产品、零件的加工精度要求越来越高。有了前者,才要求有后者;有了后者,才促使前者得以发展。近半个多世纪来,微电子工艺尺寸从数十微米、微米级、亚微米级直到纳米级。电子元件制造误差,一般晶体管50μm,一般磁盘5μm,一般磁头磁鼓0.5μm,集成电路0.05μm,超大型集成电路达0.005μm,而合成半导体为1nm。在现代超精密机械中,离子束加工可达纳米级,借助于扫描隧道显微镜(STM)与原子力显微镜的加工,则可达0.1nm。即使在尺寸精度要求相对低的组装加_亡中,由于01005片式元件及0. 4mm或0.3mm节距封装的使用,对相应涂覆和贴装设备要求也达到微米级,而且是高速运动中的定位精度。
    精密化的另一个要求是微电子制造的“三超”:
    (1)超净,加工车间尘埃颗粒直径小于lμm.颗粒数少于0.1个ft3
    (2)超纯,芯片材料有害杂质,其含量小于十亿分之一;
    (3)超精,加工精度达纳米级。

    2.高效率
    高效率就是提高生产效率,缩短加工周期,增加产能。又好又快又省钱是制造业永恒的追求,在竞争越来越激烈的今天尤其如此。提高效率的主要途径是自动化,就是减轻人的劳动,强化:延伸、取代人的有关劳动的技术或手段。从自动控制、自动调节、自动补偿、自动辨识等发展到自学习、自组织、自维护、自修复等更高的自动化水平。自动化总是伴随有关机械或工具来实现的。信息化、计算机化与网络化,不但极大地解放了人的体力劳动,更为关键的是有效地提高了脑力劳动和自动化的水平,解放了人的部分的脑力劳动。
    另一方面,设备结构和工作模式的改进也是提高生产效率的重要方式。例如贴片机在贴装速度潜力挖掘没有多少空间的情况下,双路输送结构是提高效率的一种有效方法。双路输送贴片机在保留传统单路贴片机性能的基础上,将PCB的输送、定位、检测、贴片等设计成双路结构。这种双路结构可以同步方式或异步方式工作,均能缩短贴片机的无效工作时间,提高机器的生产效率。再如贴片机的多悬臂、多贴装头结构,都是行之有效的方法。图4.5.3所示为第兰代多贴装头结构示意图。

                             

    3.高集成
    高集成,一是装备技术的集成;二是技术与管理的集成,其本质是知识的集成。装备技术的集成,就是要多种技术交叉、嫁接、融合。例如机光电一体化;检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术、精密机械技术、系统总体技术综合应用;软硬件技术协调与集成等。技术与管理的集成,就是要充分利用计算机、自动化和网络技术,将设备应用与管理技术有机融合,特别是成套装备即自动化生产线尤其重要。例如SMT生产线设备中嵌入统计过程控制(statistical process control,SPC)、可追溯系统等,可以充分发挥设备效能,提高产能和质量。

     4.柔性化
    柔性化是应对多品种、小批量趋势的唯一有效方法。装备柔性化的一个重要内容是设备的模块化和模组化。模块化又称积木式,例如将贴片机的主机做成标准设备,并装备统一的标准的机座平台和通用的用户接口,而将点胶贴片的各种功能做成功能模块组件,用户可以根据需要在主机上装置所需的功能模块品种和数量,或更换新的模块,以实现用户需要的新的功能要求。模组化可以理解为子母机模式,例如将贴片机分为控制主机和功能模块机,根据用户的不同需求,由控制主机和功能模块机柔性组合来满足用户的需求。模块机有不同的功能,针对不同元器件的贴装要求,可以按不同的精度和速度进行贴装,以达到较高的使用效率。当用户有新的要求时,可以根据需要增加新的功能棋块机;订单增加时可以增加模块机数量来增加产能而不用增加整个机器。

    5.智能化
    制造装备的智能化是制造技术发展最具前景的方向。近20年来,制造系统正在由原先的能量驱动型转变为信息驱动型,这就要求制造系统不但要具备柔性,而且还要表现出智能,以便应对大量复杂信息的处理、瞬息万变的市场需求和激烈竞争的复杂环境。
    智能化装备的基础是计算机智能技术。智能制造装备具有以下特点:
    ①人机一体化;
    ②自律能力;
    ③自组织与超柔性;
    ④学习能力与自我维护能力。
    智能化的未来,具有更高级的类人思维的能力,借助计算机模拟的人类专家的智能活动,对制造过程进行分析、判断、推理、构思和决策,取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动;同时,收集、存储、处理、完善、共享、继承和发展人类专家的智能等。
    智能化在多种制造装备中的应用还刚开始,目前一些检测设备正在向智能化发展,例如配备专家系统的设备可以根据检测到的故障现象,分析故障根源并给出改进建议。

      6.绿色化
    绿色化是电子制造装备未来发展的必然趋势。人类社会的发展必将走向人与自然界的和谐,电子制造装备当然不会例外。
    电子制造装备要从构思开始,在设计阶段、制造阶段、销售阶段、使用与维修阶段,直到回收阶段、再制造各阶段,都必须充分考虑环境保护。所谓环境保护是广义的,不仅要保护自然环境,保护社会环境、生产环境,还要保护生产者的身心健康。在此前提与内涵下,制造出价廉、物美、供货期短、售后服务好的电子制造装备产品。    QMV221BP5


 


   现代电子制造装备的发展趋势与特点,可以用“三高三化”来概括,即高精度、高效率、高集成、柔性化、智能化、绿色化。
    1.高精度
    高精度也称为“高精细”或“精密化”。它一方面是指对产品、零件的精度要求越来越高,另一方面是指对产品、零件的加工精度要求越来越高。有了前者,才要求有后者;有了后者,才促使前者得以发展。近半个多世纪来,微电子工艺尺寸从数十微米、微米级、亚微米级直到纳米级。电子元件制造误差,一般晶体管50μm,一般磁盘5μm,一般磁头磁鼓0.5μm,集成电路0.05μm,超大型集成电路达0.005μm,而合成半导体为1nm。在现代超精密机械中,离子束加工可达纳米级,借助于扫描隧道显微镜(STM)与原子力显微镜的加工,则可达0.1nm。即使在尺寸精度要求相对低的组装加_亡中,由于01005片式元件及0. 4mm或0.3mm节距封装的使用,对相应涂覆和贴装设备要求也达到微米级,而且是高速运动中的定位精度。
    精密化的另一个要求是微电子制造的“三超”:
    (1)超净,加工车间尘埃颗粒直径小于lμm.颗粒数少于0.1个ft3
    (2)超纯,芯片材料有害杂质,其含量小于十亿分之一;
    (3)超精,加工精度达纳米级。

    2.高效率
    高效率就是提高生产效率,缩短加工周期,增加产能。又好又快又省钱是制造业永恒的追求,在竞争越来越激烈的今天尤其如此。提高效率的主要途径是自动化,就是减轻人的劳动,强化:延伸、取代人的有关劳动的技术或手段。从自动控制、自动调节、自动补偿、自动辨识等发展到自学习、自组织、自维护、自修复等更高的自动化水平。自动化总是伴随有关机械或工具来实现的。信息化、计算机化与网络化,不但极大地解放了人的体力劳动,更为关键的是有效地提高了脑力劳动和自动化的水平,解放了人的部分的脑力劳动。
    另一方面,设备结构和工作模式的改进也是提高生产效率的重要方式。例如贴片机在贴装速度潜力挖掘没有多少空间的情况下,双路输送结构是提高效率的一种有效方法。双路输送贴片机在保留传统单路贴片机性能的基础上,将PCB的输送、定位、检测、贴片等设计成双路结构。这种双路结构可以同步方式或异步方式工作,均能缩短贴片机的无效工作时间,提高机器的生产效率。再如贴片机的多悬臂、多贴装头结构,都是行之有效的方法。图4.5.3所示为第兰代多贴装头结构示意图。

                             

    3.高集成
    高集成,一是装备技术的集成;二是技术与管理的集成,其本质是知识的集成。装备技术的集成,就是要多种技术交叉、嫁接、融合。例如机光电一体化;检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术、精密机械技术、系统总体技术综合应用;软硬件技术协调与集成等。技术与管理的集成,就是要充分利用计算机、自动化和网络技术,将设备应用与管理技术有机融合,特别是成套装备即自动化生产线尤其重要。例如SMT生产线设备中嵌入统计过程控制(statistical process control,SPC)、可追溯系统等,可以充分发挥设备效能,提高产能和质量。

     4.柔性化
    柔性化是应对多品种、小批量趋势的唯一有效方法。装备柔性化的一个重要内容是设备的模块化和模组化。模块化又称积木式,例如将贴片机的主机做成标准设备,并装备统一的标准的机座平台和通用的用户接口,而将点胶贴片的各种功能做成功能模块组件,用户可以根据需要在主机上装置所需的功能模块品种和数量,或更换新的模块,以实现用户需要的新的功能要求。模组化可以理解为子母机模式,例如将贴片机分为控制主机和功能模块机,根据用户的不同需求,由控制主机和功能模块机柔性组合来满足用户的需求。模块机有不同的功能,针对不同元器件的贴装要求,可以按不同的精度和速度进行贴装,以达到较高的使用效率。当用户有新的要求时,可以根据需要增加新的功能棋块机;订单增加时可以增加模块机数量来增加产能而不用增加整个机器。

    5.智能化
    制造装备的智能化是制造技术发展最具前景的方向。近20年来,制造系统正在由原先的能量驱动型转变为信息驱动型,这就要求制造系统不但要具备柔性,而且还要表现出智能,以便应对大量复杂信息的处理、瞬息万变的市场需求和激烈竞争的复杂环境。
    智能化装备的基础是计算机智能技术。智能制造装备具有以下特点:
    ①人机一体化;
    ②自律能力;
    ③自组织与超柔性;
    ④学习能力与自我维护能力。
    智能化的未来,具有更高级的类人思维的能力,借助计算机模拟的人类专家的智能活动,对制造过程进行分析、判断、推理、构思和决策,取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动;同时,收集、存储、处理、完善、共享、继承和发展人类专家的智能等。
    智能化在多种制造装备中的应用还刚开始,目前一些检测设备正在向智能化发展,例如配备专家系统的设备可以根据检测到的故障现象,分析故障根源并给出改进建议。

      6.绿色化
    绿色化是电子制造装备未来发展的必然趋势。人类社会的发展必将走向人与自然界的和谐,电子制造装备当然不会例外。
    电子制造装备要从构思开始,在设计阶段、制造阶段、销售阶段、使用与维修阶段,直到回收阶段、再制造各阶段,都必须充分考虑环境保护。所谓环境保护是广义的,不仅要保护自然环境,保护社会环境、生产环境,还要保护生产者的身心健康。在此前提与内涵下,制造出价廉、物美、供货期短、售后服务好的电子制造装备产品。    QMV221BP5


 


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