現(xiàn)代電子制造裝備的發(fā)展趨勢與特點(diǎn)
發(fā)布時(shí)間:2011/8/24 15:47:52 訪問次數(shù):1640
現(xiàn)代電子制造裝備的發(fā)展趨勢與特點(diǎn),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(xì)”或“精密化”。它一方面是指對(duì)產(chǎn)品、零件的精度要求越來越高,另一方面是指對(duì)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(gè)多世紀(jì)來,微電子工藝尺寸從數(shù)十微米、微米級(jí)、亞微米級(jí)直到納米級(jí)。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(dá)0.005μm,而合成半導(dǎo)體為1nm。在現(xiàn)代超精密機(jī)械中,離子束加工可達(dá)納米級(jí),借助于掃描隧道顯微鏡(STM)與原子力顯微鏡的加工,則可達(dá)0.1nm。即使在尺寸精度要求相對(duì)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(duì)相應(yīng)涂覆和貼裝設(shè)備要求也達(dá)到微米級(jí),而且是高速運(yùn)動(dòng)中的定位精度。
精密化的另一個(gè)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(gè)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(dá)納米級(jí)。
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(dòng)化,就是減輕人的勞動(dòng),強(qiáng)化:延伸、取代人的有關(guān)勞動(dòng)的技術(shù)或手段。從自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)辨識(shí)等發(fā)展到自學(xué)習(xí)、自組織、自維護(hù)、自修復(fù)等更高的自動(dòng)化水平。自動(dòng)化總是伴隨有關(guān)機(jī)械或工具來實(shí)現(xiàn)的。信息化、計(jì)算機(jī)化與網(wǎng)絡(luò)化,不但極大地解放了人的體力勞動(dòng),更為關(guān)鍵的是有效地提高了腦力勞動(dòng)和自動(dòng)化的水平,解放了人的部分的腦力勞動(dòng)。
另一方面,設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作模式的改進(jìn)也是提高生產(chǎn)效率的重要方式。例如貼片機(jī)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(jī)在保留傳統(tǒng)單路貼片機(jī)性能的基礎(chǔ)上,將PCB的輸送、定位、檢測、貼片等設(shè)計(jì)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(jī)的無效工作時(shí)間,提高機(jī)器的生產(chǎn)效率。再如貼片機(jī)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(shí)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(jī)光電一體化;檢測傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)、精密機(jī)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(jì)算機(jī)、自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將設(shè)備應(yīng)用與管理技術(shù)有機(jī)融合,特別是成套裝備即自動(dòng)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(jì)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(duì)多品種、小批量趨勢的唯一有效方法。裝備柔性化的一個(gè)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(jī)的主機(jī)做成標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,并裝備統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)座平臺(tái)和通用的用戶接口,而將點(diǎn)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(jī)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(shí)現(xiàn)用戶需要的新的功能要求。模組化可以理解為子母機(jī)模式,例如將貼片機(jī)分為控制主機(jī)和功能模塊機(jī),根據(jù)用戶的不同需求,由控制主機(jī)和功能模塊機(jī)柔性組合來滿足用戶的需求。模塊機(jī)有不同的功能,針對(duì)不同元器件的貼裝要求,可以按不同的精度和速度進(jìn)行貼裝,以達(dá)到較高的使用效率。當(dāng)用戶有新的要求時(shí),可以根據(jù)需要增加新的功能棋塊機(jī);訂單增加時(shí)可以增加模塊機(jī)數(shù)量來增加產(chǎn)能而不用增加整個(gè)機(jī)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(dòng)型轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔Ⅱ?qū)動(dòng)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(duì)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(jì)算機(jī)智能技術(shù)。智能制造裝備具有以下特點(diǎn):
①人機(jī)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(hù)能力。
智能化的未來,具有更高級(jí)的類人思維的能力,借助計(jì)算機(jī)模擬的人類專家的智能活動(dòng),對(duì)制造過程進(jìn)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(dòng);同時(shí),收集、存儲(chǔ)、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(jìn)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(huì)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(huì)例外。
電子制造裝備要從構(gòu)思開始,在設(shè)計(jì)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(hù)。所謂環(huán)境保護(hù)是廣義的,不僅要保護(hù)自然環(huán)境,保護(hù)社會(huì)環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境,還要保護(hù)生產(chǎn)者的身心健康。在此前提與內(nèi)涵下,制造出價(jià)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(diǎn),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(xì)”或“精密化”。它一方面是指對(duì)產(chǎn)品、零件的精度要求越來越高,另一方面是指對(duì)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(gè)多世紀(jì)來,微電子工藝尺寸從數(shù)十微米、微米級(jí)、亞微米級(jí)直到納米級(jí)。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(dá)0.005μm,而合成半導(dǎo)體為1nm。在現(xiàn)代超精密機(jī)械中,離子束加工可達(dá)納米級(jí),借助于掃描隧道顯微鏡(STM)與原子力顯微鏡的加工,則可達(dá)0.1nm。即使在尺寸精度要求相對(duì)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(duì)相應(yīng)涂覆和貼裝設(shè)備要求也達(dá)到微米級(jí),而且是高速運(yùn)動(dòng)中的定位精度。
精密化的另一個(gè)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(gè)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(dá)納米級(jí)。
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(dòng)化,就是減輕人的勞動(dòng),強(qiáng)化:延伸、取代人的有關(guān)勞動(dòng)的技術(shù)或手段。從自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)辨識(shí)等發(fā)展到自學(xué)習(xí)、自組織、自維護(hù)、自修復(fù)等更高的自動(dòng)化水平。自動(dòng)化總是伴隨有關(guān)機(jī)械或工具來實(shí)現(xiàn)的。信息化、計(jì)算機(jī)化與網(wǎng)絡(luò)化,不但極大地解放了人的體力勞動(dòng),更為關(guān)鍵的是有效地提高了腦力勞動(dòng)和自動(dòng)化的水平,解放了人的部分的腦力勞動(dòng)。
另一方面,設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作模式的改進(jìn)也是提高生產(chǎn)效率的重要方式。例如貼片機(jī)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(jī)在保留傳統(tǒng)單路貼片機(jī)性能的基礎(chǔ)上,將PCB的輸送、定位、檢測、貼片等設(shè)計(jì)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(jī)的無效工作時(shí)間,提高機(jī)器的生產(chǎn)效率。再如貼片機(jī)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(shí)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(jī)光電一體化;檢測傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)、精密機(jī)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(jì)算機(jī)、自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將設(shè)備應(yīng)用與管理技術(shù)有機(jī)融合,特別是成套裝備即自動(dòng)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(jì)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(duì)多品種、小批量趨勢的唯一有效方法。裝備柔性化的一個(gè)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(jī)的主機(jī)做成標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,并裝備統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)座平臺(tái)和通用的用戶接口,而將點(diǎn)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(jī)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(shí)現(xiàn)用戶需要的新的功能要求。模組化可以理解為子母機(jī)模式,例如將貼片機(jī)分為控制主機(jī)和功能模塊機(jī),根據(jù)用戶的不同需求,由控制主機(jī)和功能模塊機(jī)柔性組合來滿足用戶的需求。模塊機(jī)有不同的功能,針對(duì)不同元器件的貼裝要求,可以按不同的精度和速度進(jìn)行貼裝,以達(dá)到較高的使用效率。當(dāng)用戶有新的要求時(shí),可以根據(jù)需要增加新的功能棋塊機(jī);訂單增加時(shí)可以增加模塊機(jī)數(shù)量來增加產(chǎn)能而不用增加整個(gè)機(jī)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(dòng)型轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔Ⅱ?qū)動(dòng)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(duì)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(jì)算機(jī)智能技術(shù)。智能制造裝備具有以下特點(diǎn):
①人機(jī)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(hù)能力。
智能化的未來,具有更高級(jí)的類人思維的能力,借助計(jì)算機(jī)模擬的人類專家的智能活動(dòng),對(duì)制造過程進(jìn)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(dòng);同時(shí),收集、存儲(chǔ)、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(jìn)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(huì)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(huì)例外。
電子制造裝備要從構(gòu)思開始,在設(shè)計(jì)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(hù)。所謂環(huán)境保護(hù)是廣義的,不僅要保護(hù)自然環(huán)境,保護(hù)社會(huì)環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境,還要保護(hù)生產(chǎn)者的身心健康。在此前提與內(nèi)涵下,制造出價(jià)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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