内容简介
《电子产品生产工艺/21世纪高职高专电子信息类规划教材》以培养学生的动手能力为目标,以小型电子产品为载体,把现代电子产品生产工艺相应的内容融入到工作任务中,具体直观地介绍了电子产品安装与调试的基本工艺和操作技能。内容包括常用电子元器件的识别与检测、通孔插装元器件电子产品的手工装配焊接、印制电路板的制作工艺、通孔插装元器件的自动焊接工艺、表面贴装元器件电子产品的手工装接、表面安装元器件的贴片再流焊工艺、电子产品整机装配工艺、电子产品的调试工艺及电子工艺文件的识读与编制。
《电子产品生产工艺/21世纪高职高专电子信息类规划教材》按照基于工作过程的课程方式进行编写。全书共分9章,每一章均包含“任务驱动”、“任务资讯”、“任务实施”、“相关知识”、“任务总结”与“练习与巩固”,以完成工作任务为目标来激发学生的学习兴趣,调动学生主动学习的积极性。
《电子产品生产工艺/21世纪高职高专电子信息类规划教材》可作为高职高专院校电子类专业及相关专业的教材,也可作为从事电子产品生产工艺的技术人员的参考书。
内页插图
目录
前言
第1章 常用电子元器件的识别与检测
1.1 任务驱动:调幅收音机元器件的识别与检测
1.1.1 任务描述
1.1.2 任务目标
1.1.3 任务要求
1.2 任务资讯
1.2.1 电阻器的识别与检测
1.2.2 电容器的识别与检测
1.2.3 电感器的识别与检测
1.2.4 二极管的识别与检测
1.2.5 晶体管的识别与检测
1.2.6 电声器件的识别与检测
1.2.7 开关、接插件的识别与检测
1.3 任务实施
1.4 相关知识
1.4.1 继电器
1.4.2 各种特殊二极管的识别与检测
1.4.3 半导体分立器件的命名
1.4.4 场效应晶体管
1.5 任务总结
1.6 练习与巩固
第2章 通孔插装元器件电子产品的手工装配焊接
2.1 任务驱动:调幅收音机的手工装配焊接
2.1.1 任务描述
2.1.2 任务目标
2.1.3 任务要求
2.2 任务资讯
2.2.1 常用导线和绝缘材料
2.2.2 常用焊接材料与工具
2.2.3 通孔插装电子元器件的准备工艺
2.2.4 导线的加工处理工艺
2.2.5 通孔插装电子元器件的安装工艺
2.2.6 通孔插装电子元器件的手工焊接工艺
2.3 任务实施
2.3.1 手工装接的工艺流程设计
2.3.2 元器件的检测与引线成形
2.3.3 元器件的插装焊接
2.3.4 装接后的检查试机
2.4 相关知识
2.4.1 焊接质量与缺陷分析
2.4.2 手工拆焊方法
2.4.3 磁性材料与粘接材料
2.5 任务总结
2.6 练习与巩固
第3章 印制电路板的制作工艺
3.1 任务驱动:直流集成稳压电源电路板的手工制作
3.1.1 任务描述
3.1.2 任务目标
3.1.3 任务要求
3.2 任务资讯
3.2.1 半导体集成电路的识别与检测
3.2.2 印制电路板基础
3.2.3 印制电路板的设计过程及方法
3.2.4 手工制作印制电路板工艺
3.3 任务实施
3.3.1 电路板手工设计
3.3.2 电路板手工制作
3.3.3 电路板插装焊接
3.3.4 装接后的检查测试
3.4 相关知识
3.4.1 TTL数字集成电路与CMOS数字集成电路
3.4.2 印制电路板的生产工艺
3.4.3 印制电路板的质量检验
3.5 任务总结
3.6 练习与巩固
第4章 通孔插装元器件的自动焊接工艺
4.1 任务驱动:双声道音响功放电路板的波峰焊接
4.1.1 任务描述
4.1.2 任务目标
4.1.3 任务要求
4.2 任务资讯
4.2.1 浸焊
4.2.2 波峰焊技术
4.2.3 波峰焊机
4.2.4 波峰焊接缺陷分析
4.3 任务实施
4.3.1 电路板插装波峰焊接工艺设计
4.3.2 通孔插装元器件的检测与准备
4.3.3 通孔插装元器件的插装
4.3.4 波峰焊接设备的准备
4.3.5 波峰焊接的实施
4.3.6 装接后的检查测试
4.4 相关知识
4.4.1 焊接工艺概述
4.4.2 新型焊接
4.5 任务总结
4.6 练习与巩固
第5章 表面贴装元器件电子产品的手工装接
5.1 任务驱动:贴片调频收音机的手工装接
5.1.1 任务描述
5.1.2 任务目标
5.1.3 任务要求
5.2 任务资讯
5.2.1 表面贴装技术
5.2.2 表面贴装元器件
5.2.3 表面贴装工艺的材料
5.2.4 表面贴装元器件的手工装接工艺
5.3 任务实施
5.3.1 装接工艺设计
5.3.2 元器件的检测与准备
5.3.3 印制电路板的手工装接
5.3.4 装接后的检查测试
5.4 相关知识
5.4.1 SMT元器件的手工拆焊
5.4.2 BGA集成电路的修复性植球
5.5 任务总结
5.6 练习与巩固
第6章 表面安装元器件的贴片再流焊工艺
6.1 任务驱动:调幅/调频收音机电路板的贴片再流焊接
6.1.1 任务描述
6.1.2 任务目标
6.1.3 任务要求
6.2 任务资讯
6.2.1 表面安装元器件的贴焊工艺
6.2.2 贴片机的结构与工作原理
6.2.3 再流焊接机
6.3 任务实施
6.3.1 电路板贴片再流焊接工艺设计
6.3.2 电子元器件检测与准备
6.3.3 表面贴装电子元器件的装贴
6.3.4 再流焊接设备的特点
6.3.5 再流焊接的实施
6.3.6 装接后的检查测试
6.4 相关知识
6.4.1 表面组装涂敷技术
6.4.2 再流焊质量缺陷分析
6.5 任务总结
6.6 练习与巩固
第7章 电子产品整机装配工艺
7.1 任务驱动:数字万用表整机装配
7.1.1 任务描述
7.1.2 任务目标
7.1.3 任务要求
7.2 任务资讯
7.2.1 电子产品整机装配基础
7.2.2 电路板组装
7.2.3 电子产品整机组装
7.2.4 电子产品整机质检
7.3 任务实施
7.3.1 整机装配的工艺设计
7.3.2 元器件的检测与准备
7.3.3 电路板的装配焊接
7.3.4 整机装配
7.4 相关知识
7.4.1 电子产品专职检验工艺
7.4.2 电子产品包装工艺
7.5 任务总结
7.6 练习与巩固
第8章 电子产品的调试工艺
8.1 任务驱动:调幅收音机的调试
8.1.1 任务描述
8.1.2 任务目标
8.1.3 任务要求
8.2 任务资讯
8.2.1 电子产品调试设备与内容
8.2.2 电子产品的检测方法
8.2.3 电子产品静态调试
8.2.4 电子产品动态调试
8.3 任务实施
8.3.1 整机调试的工艺设计
8.3.2 静态调试
8.3.3 动态调试
8.3.4 统调
8.4 相关知识
8.5 任务总结
8.6 练习与巩固
第9章 电子工艺文件的识读与编制
9.1 任务驱动:电视机基板工艺文件的识读与编制
9.1.1 任务描述
9.1.2 任务目标
9.1.3 任务要求
9.2 任务资讯
9.2.1 工艺文件基础
9.2.2 工艺文件格式
9.2.3 工艺文件内容
9.2.4 工艺文件编制
9.2.5 常见的工艺文件
9.3 任务实施
9.3.1 识读电子产品的技术文件
9.3.2 编制插件工艺流程和工艺文件
9.4 相关知识
9.4.1 电子产品的生产组织
9.4.2 电子产品的生产质量管理
9.5 任务总结
9.6 练习与巩固
参考文献
前言/序言
本书按照基于工作过程的课程方式进行编写,为培养高职高专学生的实践能力,提高其动手操作技能,以小型电子产品为载体,把现代电子产品生产工艺相应的内容融入到工作任务中,具体直观地介绍了电子产品安装与调试的基本工艺和操作技能。本书既有必要的工艺理论知识,又有实施过程中的实际动手体验,以完成工作任务为目标来激发学生的学习兴趣,调动学生主动学习的积极性。
本书每一章均包含“任务驱动”、“任务资讯”、“任务实施”、“相关知识”、“任务总结”、“练习与巩固”。以“任务驱动”进行引入,以完成一个实际工作任务进行驱动,对要达到的知识目标和能力目标进行描述。为了完成工作任务,引入“任务资讯”,介绍任务涉及的主要理论知识和技能知识。“任务实施”对完成的任务实施过程进行阐述。为了完善课程的知识体系,针对任务“相关知识”进行介绍。“任务总结”把本章的主要内容进行归纳总结。“练习与巩固”采用与本章内容相关的练习题进行知识与技能的巩固与提高。
本书由李宗宝担任主编并统稿,陈国英、王久强、吕赤峰担任副主编,朱建红、杜中一、唐龙、王日龙、魏昊参加编写。第1章由北京工业职业技术学院魏昊和大连工业大学职业技术学院王日龙编写,第2章、第3章、第7章由大连职业技术学院李宗宝编写,第4章由大连职业技术学院王久强编写,第5章由大连职业技术学院杜中一编写,第6章由大连辽无二电器有限公司吕赤峰和常州信息职业技术学院唐龙编写,第8章由大连职业技术学院朱建红编写,第9章由常州信息职业技术学院陈国英编写。本书由董春利教授担任主审。在此对书后所列参考文献的各位作者表示深深的谢意。
鉴于编者水平、经验有限,且编写时间仓促,书中错误和疏漏在所难免,敬请广大读者批评指正。
探寻微观世界的精密脉络:电子产品生产工艺的奥秘 在这个日新月异的时代,电子产品以惊人的速度渗透到我们生活的每一个角落,从轻薄的智能手机,到强大的服务器,再到无处不在的传感器,它们共同构建了一个高度互联的数字世界。然而,我们日常使用的这些精巧设备,背后却凝聚着无数工程师的智慧与汗水,更依赖于一套严谨、复杂且充满挑战的生产工艺。本书并非直接呈现“电子产品生产工艺/21世纪高职高专电子信息类规划教材”这本书的内容,而是旨在带领读者深入探究电子产品制造过程中所涉及的核心技术、关键流程以及前沿发展,揭示那些让微小芯片能够驱动庞大信息时代的精密脉络。 从硅片到集成电路:微观世界的奇迹 一切电子产品的核心,都始于那片闪耀着硅晶片光芒的基底。硅,这种在自然界广泛存在的半导体材料,经过提纯、生长晶体、切割晶圆等一系列复杂的物理和化学过程,最终成为承载无数电路的“画布”。这个过程对环境的洁净度要求极高,任何微小的尘埃都可能成为电路的“杀手”。 晶圆的制备完成后,便进入了集成电路(IC)制造的重头戏——光刻。光刻技术如同在硅片上绘制精细的电路蓝图,通过紫外光穿过掩膜版,将设计的电路图形精确地“打印”到涂有光刻胶的晶圆表面。随后,通过化学蚀刻等手段,将不需要的部分移除,形成三维立体的电路结构。这一步骤的精度决定了芯片的集成度和性能,随着技术的发展,纳米级的线条已经成为现实,这无疑是人类在微观尺度上精细操控能力的极致体现。 在电路图形绘制完成后,还需要通过掺杂等工艺,改变硅的导电性能,形成各种功能的半导体器件,如晶体管。晶体管是现代电子学的基石,数量庞大、功能各异的晶体管通过复杂的布线连接,最终构成一枚枚功能强大的集成电路芯片。封测环节则是将这些裸露的芯片进行封装和测试,保护芯片免受外界环境的侵害,并确保其性能达到设计要求,最终才得以被应用于各种电子产品中。 表面贴装技术(SMT):高密度集成的新篇章 将一枚枚精心制造的集成电路以及其他电子元件,精确地焊接在印刷电路板(PCB)上,是电子产品组装过程中至关重要的一环。表面贴装技术(SMT)是当前主流的电子元件焊接技术。与传统的通孔插装工艺不同,SMT将电子元件直接贴装在PCB表面,通过焊膏在高温下熔化形成连接。 SMT工艺通常包括以下几个关键步骤: 焊膏印刷:利用钢网,将适量的焊膏精确地印刷在PCB的焊盘上,焊膏的量和位置的准确性直接影响焊接质量。 贴片:高速贴片机以极高的速度和精度,将微小的电子元件(如电阻、电容、IC等)准确地放置在印刷了焊膏的焊盘上。 回流焊:将贴好元件的PCB送入回流焊炉,在设定的温度曲线下,焊膏熔化,元件与PCB焊盘形成可靠的电气和机械连接。 清洗:去除焊接过程中残留的助焊剂等污染物,保证产品的可靠性和外观。 检测:通过光学检测(AOI)或X-ray检测等方式,对焊接质量进行检查,确保无虚焊、假焊等缺陷。 SMT技术的出现,极大地提高了电子产品集成度,使得更小、更薄、更轻的电子设备成为可能。它不仅加速了生产效率,也为实现自动化生产奠定了坚实的基础。 印刷电路板(PCB)的诞生:电子产品的骨骼 印刷电路板(PCB)是电子元件的载体,是电子产品中不可或缺的“骨骼”。PCB的设计和制造直接影响着电子产品的性能、稳定性和可靠性。 PCB的制造过程同样精密复杂,通常包括: 设计:根据电路原理图,工程师设计出PCB的布线布局,决定元件的放置位置、走线的路径和层数等。 覆铜板准备:选用合适的覆铜板基材(如FR-4),经过裁切、钻孔等预处理。 线路制作:通过光刻、蚀刻等工艺,在覆铜板上形成导电的铜线路。 表面处理:对焊盘进行表面处理,如沉金、OSP(有机防氧化膜)等,以保证焊接的可靠性。 阻焊层制作:印刷绿油(或其它颜色)阻焊层,保护线路,防止短路。 丝印:在PCB表面印上元件标识、型号等信息。 测试:对PCB进行电气性能测试,确保线路的连通性和绝缘性。 随着电子产品功能日益强大,PCB的层数不断增加,对制造精度和材料性能也提出了更高的要求,如高密度互连(HDI)PCB、柔性PCB等技术的出现,极大地拓展了PCB的应用领域。 组装与测试:实现产品的完整生命周期 在PCB制造完成并焊接好电子元件后,电子产品的组装和测试环节也同样至关重要。 组装:根据产品设计,将PCB板与其他组件(如外壳、显示屏、电池、摄像头等)通过螺丝、卡扣、连接器等方式组装在一起,形成最终的产品。这个过程中,流水线作业、自动化机器人以及精密的装配工具发挥着关键作用,确保组装的效率和一致性。 功能测试:组装完成后,需要对产品进行全面的功能测试,验证各个部件是否正常工作,各项功能是否符合设计要求。这包括软件功能测试、硬件性能测试、通信测试、功耗测试等。 可靠性测试:为了确保产品在各种环境下都能稳定可靠地工作,还需要进行一系列的可靠性测试,例如高温/低温测试、湿度测试、跌落测试、振动测试、寿命测试等。这些测试能够暴露潜在的设计缺陷或工艺问题,为产品优化提供依据。 出厂检验:经过各项测试合格的产品,才会进入最后的出厂检验环节,进行外观检查、包装和入库。 自动化与智能化:面向未来的电子制造 当前的电子产品生产工艺,正朝着更高程度的自动化和智能化方向发展。 机器人技术:工业机器人已经广泛应用于PCB的贴片、焊接、组装、搬运等环节,极大地提高了生产效率、降低了人工成本,并保证了生产的精度和一致性。 智能制造系统:MES(制造执行系统)、SCADA(数据采集与监控系统)等智能制造系统的应用,实现了生产过程数据的实时采集、分析和监控,能够对生产过程进行优化和调度,提高生产效率和产品质量。 工业物联网(IIoT):通过物联网技术,将生产设备、传感器、产品等互联互通,实现数据的共享和协同,为智能决策和预测性维护提供了可能。 人工智能(AI):AI技术在电子产品生产工艺中的应用日益广泛,例如在产品设计优化、工艺参数调整、质量检测、故障预测等方面,AI都展现出巨大的潜力。 挑战与展望 电子产品生产工艺是一个不断进步的领域,面临着诸多挑战,例如: 材料创新:随着电子产品向更小型化、高性能化发展,对材料的要求也越来越高,如新型半导体材料、高导热材料、柔性材料等的研究与应用。 精密制造:纳米级甚至亚纳米级的制造精度是未来电子产品发展的重要方向,这对光刻、蚀刻等核心工艺提出了更高的挑战。 绿色制造:随着环保意识的提高,如何减少生产过程中的能耗和污染,实现可持续发展,是电子制造领域的重要课题。 供应链管理:全球化的电子产品生产,对供应链的协同、稳定和安全提出了更高的要求。 展望未来,电子产品生产工艺将继续向着更高精度、更高效率、更低成本、更环保的方向发展。新型材料的开发、先进制造技术的突破,以及人工智能、大数据等前沿技术的深度融合,将共同推动电子制造进入一个全新的时代,为人类创造更智能、更便捷、更美好的生活。理解和掌握这些精密的脉络,对于每一个投身于电子信息领域的从业者来说,都至关重要。