現(xiàn)代電子制造裝備的發(fā)展趨勢與特點
發(fā)布時間:2011/8/24 15:47:52 訪問次數(shù):1660
現(xiàn)代電子制造裝備的發(fā)展趨勢與特點,可以用“三高三化”來概括,即高精度、高效率、高集成、柔性化、智能化、綠色化。
1.高精度
高精度也稱為“高精細”或“精密化”。它一方面是指對產(chǎn)品、零件的精度要求越來越高,另一方面是指對產(chǎn)品、零件的加工精度要求越來越高。有了前者,才要求有后者;有了后者,才促使前者得以發(fā)展。近半個多世紀來,微電子工藝尺寸從數(shù)十微米、微米級、亞微米級直到納米級。電子元件制造誤差,一般晶體管50μm,一般磁盤5μm,一般磁頭磁鼓0.5μm,集成電路0.05μm,超大型集成電路達0.005μm,而合成半導(dǎo)體為1nm。在現(xiàn)代超精密機械中,離子束加工可達納米級,借助于掃描隧道顯微鏡(STM)與原子力顯微鏡的加工,則可達0.1nm。即使在尺寸精度要求相對低的組裝加_亡中,由于01005片式元件及0. 4mm或0.3mm節(jié)距封裝的使用,對相應(yīng)涂覆和貼裝設(shè)備要求也達到微米級,而且是高速運動中的定位精度。
精密化的另一個要求是微電子制造的“三超”:
(1)超凈,加工車間塵埃顆粒直徑小于lμm.顆粒數(shù)少于0.1個ft3;
(2)超純,芯片材料有害雜質(zhì),其含量小于十億分之一;
(3)超精,加工精度達納米級。
2.高效率
高效率就是提高生產(chǎn)效率,縮短加工周期,增加產(chǎn)能。又好又快又省錢是制造業(yè)永恒的追求,在競爭越來越激烈的今天尤其如此。提高效率的主要途徑是自動化,就是減輕人的勞動,強化:延伸、取代人的有關(guān)勞動的技術(shù)或手段。從自動控制、自動調(diào)節(jié)、自動補償、自動辨識等發(fā)展到自學(xué)習(xí)、自組織、自維護、自修復(fù)等更高的自動化水平。自動化總是伴隨有關(guān)機械或工具來實現(xiàn)的。信息化、計算機化與網(wǎng)絡(luò)化,不但極大地解放了人的體力勞動,更為關(guān)鍵的是有效地提高了腦力勞動和自動化的水平,解放了人的部分的腦力勞動。
另一方面,設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作模式的改進也是提高生產(chǎn)效率的重要方式。例如貼片機在貼裝速度潛力挖掘沒有多少空間的情況下,雙路輸送結(jié)構(gòu)是提高效率的一種有效方法。雙路輸送貼片機在保留傳統(tǒng)單路貼片機性能的基礎(chǔ)上,將PCB的輸送、定位、檢測、貼片等設(shè)計成雙路結(jié)構(gòu)。這種雙路結(jié)構(gòu)可以同步方式或異步方式工作,均能縮短貼片機的無效工作時間,提高機器的生產(chǎn)效率。再如貼片機的多懸臂、多貼裝頭結(jié)構(gòu),都是行之有效的方法。圖4.5.3所示為第蘭代多貼裝頭結(jié)構(gòu)示意圖。
3.高集成
高集成,一是裝備技術(shù)的集成;二是技術(shù)與管理的集成,其本質(zhì)是知識的集成。裝備技術(shù)的集成,就是要多種技術(shù)交叉、嫁接、融合。例如機光電一體化;檢測傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、伺服傳動技術(shù)、精密機械技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)綜合應(yīng)用;軟硬件技術(shù)協(xié)調(diào)與集成等。技術(shù)與管理的集成,就是要充分利用計算機、自動化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將設(shè)備應(yīng)用與管理技術(shù)有機融合,特別是成套裝備即自動化生產(chǎn)線尤其重要。例如SMT生產(chǎn)線設(shè)備中嵌入統(tǒng)計過程控制(statistical process control,SPC)、可追溯系統(tǒng)等,可以充分發(fā)揮設(shè)備效能,提高產(chǎn)能和質(zhì)量。
4.柔性化
柔性化是應(yīng)對多品種、小批量趨勢的唯一有效方法。裝備柔性化的一個重要內(nèi)容是設(shè)備的模塊化和模組化。模塊化又稱積木式,例如將貼片機的主機做成標準設(shè)備,并裝備統(tǒng)一的標準的機座平臺和通用的用戶接口,而將點膠貼片的各種功能做成功能模塊組件,用戶可以根據(jù)需要在主機上裝置所需的功能模塊品種和數(shù)量,或更換新的模塊,以實現(xiàn)用戶需要的新的功能要求。模組化可以理解為子母機模式,例如將貼片機分為控制主機和功能模塊機,根據(jù)用戶的不同需求,由控制主機和功能模塊機柔性組合來滿足用戶的需求。模塊機有不同的功能,針對不同元器件的貼裝要求,可以按不同的精度和速度進行貼裝,以達到較高的使用效率。當(dāng)用戶有新的要求時,可以根據(jù)需要增加新的功能棋塊機;訂單增加時可以增加模塊機數(shù)量來增加產(chǎn)能而不用增加整個機器。
5.智能化
制造裝備的智能化是制造技術(shù)發(fā)展最具前景的方向。近20年來,制造系統(tǒng)正在由原先的能量驅(qū)動型轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔Ⅱ?qū)動型,這就要求制造系統(tǒng)不但要具備柔性,而且還要表現(xiàn)出智能,以便應(yīng)對大量復(fù)雜信息的處理、瞬息萬變的市場需求和激烈競爭的復(fù)雜環(huán)境。
智能化裝備的基礎(chǔ)是計算機智能技術(shù)。智能制造裝備具有以下特點:
①人機一體化;
②自律能力;
③自組織與超柔性;
④學(xué)習(xí)能力與自我維護能力。
智能化的未來,具有更高級的類人思維的能力,借助計算機模擬的人類專家的智能活動,對制造過程進行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策,取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動;同時,收集、存儲、處理、完善、共享、繼承和發(fā)展人類專家的智能等。
智能化在多種制造裝備中的應(yīng)用還剛開始,目前一些檢測設(shè)備正在向智能化發(fā)展,例如配備專家系統(tǒng)的設(shè)備可以根據(jù)檢測到的故障現(xiàn)象,分析故障根源并給出改進建議。
6.綠色化
綠色化是電子制造裝備未來發(fā)展的必然趨勢。人類社會的發(fā)展必將走向人與自然界的和諧,電子制造裝備當(dāng)然不會例外。
電子制造裝備要從構(gòu)思開始,在設(shè)計階段、制造階段、銷售階段、使用與維修階段,直到回收階段、再制造各階段,都必須充分考慮環(huán)境保護。所謂環(huán)境保護是廣義的,不僅要保護自然環(huán)境,保護社會環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境,還要保護生產(chǎn)者的身心健康。在此前提與內(nèi)涵下,制造出價廉、物美、供貨期短、售后服務(wù)好的電子制造裝備產(chǎn)品。 QMV221BP5
現(xiàn)代電子制造裝備的發(fā)展趨勢與特點,可以用“三高三化”來概括,即高精度、高效率、高集成、柔性化、智能化、綠色化。
1.高精度
高精度也稱為“高精細”或“精密化”。它一方面是指對產(chǎn)品、零件的精度要求越來越高,另一方面是指對產(chǎn)品、零件的加工精度要求越來越高。有了前者,才要求有后者;有了后者,才促使前者得以發(fā)展。近半個多世紀來,微電子工藝尺寸從數(shù)十微米、微米級、亞微米級直到納米級。電子元件制造誤差,一般晶體管50μm,一般磁盤5μm,一般磁頭磁鼓0.5μm,集成電路0.05μm,超大型集成電路達0.005μm,而合成半導(dǎo)體為1nm。在現(xiàn)代超精密機械中,離子束加工可達納米級,借助于掃描隧道顯微鏡(STM)與原子力顯微鏡的加工,則可達0.1nm。即使在尺寸精度要求相對低的組裝加_亡中,由于01005片式元件及0. 4mm或0.3mm節(jié)距封裝的使用,對相應(yīng)涂覆和貼裝設(shè)備要求也達到微米級,而且是高速運動中的定位精度。
精密化的另一個要求是微電子制造的“三超”:
(1)超凈,加工車間塵埃顆粒直徑小于lμm.顆粒數(shù)少于0.1個ft3;
(2)超純,芯片材料有害雜質(zhì),其含量小于十億分之一;
(3)超精,加工精度達納米級。
2.高效率
高效率就是提高生產(chǎn)效率,縮短加工周期,增加產(chǎn)能。又好又快又省錢是制造業(yè)永恒的追求,在競爭越來越激烈的今天尤其如此。提高效率的主要途徑是自動化,就是減輕人的勞動,強化:延伸、取代人的有關(guān)勞動的技術(shù)或手段。從自動控制、自動調(diào)節(jié)、自動補償、自動辨識等發(fā)展到自學(xué)習(xí)、自組織、自維護、自修復(fù)等更高的自動化水平。自動化總是伴隨有關(guān)機械或工具來實現(xiàn)的。信息化、計算機化與網(wǎng)絡(luò)化,不但極大地解放了人的體力勞動,更為關(guān)鍵的是有效地提高了腦力勞動和自動化的水平,解放了人的部分的腦力勞動。
另一方面,設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作模式的改進也是提高生產(chǎn)效率的重要方式。例如貼片機在貼裝速度潛力挖掘沒有多少空間的情況下,雙路輸送結(jié)構(gòu)是提高效率的一種有效方法。雙路輸送貼片機在保留傳統(tǒng)單路貼片機性能的基礎(chǔ)上,將PCB的輸送、定位、檢測、貼片等設(shè)計成雙路結(jié)構(gòu)。這種雙路結(jié)構(gòu)可以同步方式或異步方式工作,均能縮短貼片機的無效工作時間,提高機器的生產(chǎn)效率。再如貼片機的多懸臂、多貼裝頭結(jié)構(gòu),都是行之有效的方法。圖4.5.3所示為第蘭代多貼裝頭結(jié)構(gòu)示意圖。
3.高集成
高集成,一是裝備技術(shù)的集成;二是技術(shù)與管理的集成,其本質(zhì)是知識的集成。裝備技術(shù)的集成,就是要多種技術(shù)交叉、嫁接、融合。例如機光電一體化;檢測傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、伺服傳動技術(shù)、精密機械技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)綜合應(yīng)用;軟硬件技術(shù)協(xié)調(diào)與集成等。技術(shù)與管理的集成,就是要充分利用計算機、自動化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將設(shè)備應(yīng)用與管理技術(shù)有機融合,特別是成套裝備即自動化生產(chǎn)線尤其重要。例如SMT生產(chǎn)線設(shè)備中嵌入統(tǒng)計過程控制(statistical process control,SPC)、可追溯系統(tǒng)等,可以充分發(fā)揮設(shè)備效能,提高產(chǎn)能和質(zhì)量。
4.柔性化
柔性化是應(yīng)對多品種、小批量趨勢的唯一有效方法。裝備柔性化的一個重要內(nèi)容是設(shè)備的模塊化和模組化。模塊化又稱積木式,例如將貼片機的主機做成標準設(shè)備,并裝備統(tǒng)一的標準的機座平臺和通用的用戶接口,而將點膠貼片的各種功能做成功能模塊組件,用戶可以根據(jù)需要在主機上裝置所需的功能模塊品種和數(shù)量,或更換新的模塊,以實現(xiàn)用戶需要的新的功能要求。模組化可以理解為子母機模式,例如將貼片機分為控制主機和功能模塊機,根據(jù)用戶的不同需求,由控制主機和功能模塊機柔性組合來滿足用戶的需求。模塊機有不同的功能,針對不同元器件的貼裝要求,可以按不同的精度和速度進行貼裝,以達到較高的使用效率。當(dāng)用戶有新的要求時,可以根據(jù)需要增加新的功能棋塊機;訂單增加時可以增加模塊機數(shù)量來增加產(chǎn)能而不用增加整個機器。
5.智能化
制造裝備的智能化是制造技術(shù)發(fā)展最具前景的方向。近20年來,制造系統(tǒng)正在由原先的能量驅(qū)動型轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔Ⅱ?qū)動型,這就要求制造系統(tǒng)不但要具備柔性,而且還要表現(xiàn)出智能,以便應(yīng)對大量復(fù)雜信息的處理、瞬息萬變的市場需求和激烈競爭的復(fù)雜環(huán)境。
智能化裝備的基礎(chǔ)是計算機智能技術(shù)。智能制造裝備具有以下特點:
①人機一體化;
②自律能力;
③自組織與超柔性;
④學(xué)習(xí)能力與自我維護能力。
智能化的未來,具有更高級的類人思維的能力,借助計算機模擬的人類專家的智能活動,對制造過程進行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策,取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動;同時,收集、存儲、處理、完善、共享、繼承和發(fā)展人類專家的智能等。
智能化在多種制造裝備中的應(yīng)用還剛開始,目前一些檢測設(shè)備正在向智能化發(fā)展,例如配備專家系統(tǒng)的設(shè)備可以根據(jù)檢測到的故障現(xiàn)象,分析故障根源并給出改進建議。
6.綠色化
綠色化是電子制造裝備未來發(fā)展的必然趨勢。人類社會的發(fā)展必將走向人與自然界的和諧,電子制造裝備當(dāng)然不會例外。
電子制造裝備要從構(gòu)思開始,在設(shè)計階段、制造階段、銷售階段、使用與維修階段,直到回收階段、再制造各階段,都必須充分考慮環(huán)境保護。所謂環(huán)境保護是廣義的,不僅要保護自然環(huán)境,保護社會環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境,還要保護生產(chǎn)者的身心健康。在此前提與內(nèi)涵下,制造出價廉、物美、供貨期短、售后服務(wù)好的電子制造裝備產(chǎn)品。 QMV221BP5
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