本书是根据国家大力恢复工业制造业、教委关于推动高校生产实习基地建设、提高生产实习教学质量的文件精神编写的。本书从电子整机产品制造工艺的实际出发,介绍常用电子元器件和材料、印制电路板的设计与制作、表面安装技术、整机的结构及质量控制、生产线的组织与管理等。全书共9章,每章均附有思考与习题。通过学习这些内容,有助于读者掌握生产操作的基本技能,又能够站在工艺工程师和工艺管理人员的角度认识生产的全过程,充分了解工艺工作在电子产品制造过程中的重要地位。
本书可以作为高等院校电子类专业及相关专业的教材或教学参考书,也可供电子产品制造企业的工程技术人员和那些正在申请ISO 9000国际质量管理体系标准认证和3C认证的单位参考。
第1章 电子工艺技术和工艺管理
1.1 工艺概述
1.1.1 工艺的发源与定义
1.1.2 电子工艺学的特点
1.1.3 我国电子工艺现状
1.1.4 电子工艺学的教育培训目标
1.2 电子产品制造工艺工作程序
1.2.1 电子产品制造工艺工作程序图
1.2.2 产品预研制阶段的工艺工作
1.2.3 产品设计性试制阶段的工艺工作
1.2.4 产品生产性试制阶段的工艺工作
1.2.5 产品批量生产(或质量改进)阶段的工艺工作
1.3 电子产品制造工艺的管理
1.3.1 工艺管理的基本任务
1.3.2 工艺管理人员的主要工作内容
1.3.3 工艺管理的组织机构
1.3.4 企业各有关部门的主要工艺职能
1.4 电子产品工艺文件
1.4.1 工艺文件的定义及其作用
1.4.2 电子产品工艺文件的分类
1.4.3 工艺文件的成套性
1.4.4 电子工艺文件的计算机处理及管理
思考与习题
第2章 电子元器件
2.1 电子元器件的主要参数
2.1.1 电子元器件的特性参数
2.1.2 电子元器件的规格参数
2.1.3 电子元器件的质量参数
2.2 电子元器件的检验和筛选
2.2.1 外观质量检验
2.2.2 电气性能使用筛选
2.3 电子元器件的命名与标注
2.3.1 电子元器件的命名方法
2.3.2 型号及参数在电子元器件上的标注
2.4 常用元器件简介
2.4.1 电阻器
2.4.2 电位器(可调电阻器)
2.4.3 电容器
2.4.4 电感器
2.4.5 开关及接插元件
2.4.6 继电器
2.4.7 半导体分立器件
2.4.8 集成电路
2.4.9 在系统可编程逻辑器件
思考与习题
第3章 电子产品装配常用工具及材料
3.1 电子产品装配常用五金工具
3.1.1 钳子
3.1.2 改锥
3.1.3 小工具
3.2 焊接工具
3.2.1 电烙铁分类及结构
3.2.2 烙铁头的形状与修整
3.3 焊接材料
3.3.1 焊料
3.3.2 助焊剂
3.4 常用导线与绝缘材料
3.4.1 导线
3.4.2 绝缘材料
3.5 其他常用材料
3.5.1 电子安装小配件
3.5.2 粘合剂
3.5.3 常用金属标准零件
思考与习题
第4章 印制电路板的设计与制作
4.1 印制电路板的排版设计
4.1.1 设计印制电路板的准备工作
4.1.2 印制电路板的排版布局
4.2 印制电路板上的焊盘及导线
4.2.1 焊盘
4.2.2 印制导线
4.2.3 印制导线的抗干扰和屏蔽
4.3 板图设计的要求和制板工艺文件
4.3.1 板图设计
4.3.2 制板工艺文件
4.4 印制电路板的制造工艺简介
4.4.1 覆铜板的材料及其技术指标
4.4.2 印制电路板制造过程的基本环节
4.4.3 印制板生产工艺
4.4.4 多层印制电路板
4.4.5 挠性印制电路板
4.4.6 印制板检验
4.5 印制电路板的计算机辅助设计
4.5.1 用CAD软件设计印制板的一般步骤
4.5.2 印制电路板CAD典型软件简介
4.6 手工自制印制电路板
4.6.1 漆图法
4.6.2 贴图法
4.6.3 铜箔粘贴法
4.6.4 刀刻法
思考与习题
第5章 装配焊接及电气连接工艺
5.1 安装
5.1.1 安装的基本要求
5.1.2 集成电路的安装
5.1.3 印制电路板上元器件的安装
5.2 焊接技术
5.2.1 焊接分类与锡焊的条件
5.2.2 焊接前的准备
5.2.3 手工烙铁焊接技术
5.2.4 焊点质量及检查
5.2.5 手工焊接技巧
5.2.6 拆焊
5.2.7 电子工业生产中的焊接简介
5.3 绕接技术
5.3.1 绕接机理及其特点
5.3.2 绕接工具及使用方法
5.3.3 绕接点的质量
5.4 其他连接方式
5.4.1 粘接
5.4.2 铆接
5.4.3 螺纹连接
思考与习题
第6章 表面安装技术(SMT)
6.1 表面安装技术概述
6.1.1 表面安装技术的发展过程
6.1.2 SMT的装配技术特点
6.2 表面装配元器件
6.2.1 表面装配元器件的特点
6.2.2 表面装配元器件的种类和规格
6.3 SMT装配方案和生产设备
6.3.1 SMT装配方案
6.3.2 SMT元器件贴片机
6.3.3 手工贴装
6.3.4 SMT维修工作站
6.3.5 SMT焊接设备
6.4 SMT印制电路板及装配焊接材料
6.4.1 SMT印制电路板
6.4.2 膏状焊料
6.4.3 SMT所用的粘合剂
6.4.4 清洗工艺
6.5 SMT组件的返修
6.5.1 对返修工作的要求与条件
6.5.2 SMT电路板的返修过程
6.6 电子组装技术简介
6.6.1 基片
6.6.2 板载芯片(COB)技术
6.6.3 带自动键合(TAB)技术
6.6.4 倒装芯片技术
6.6.5 厚/薄膜集成电路技术
6.6.6 大圆片规模集成电路(WSI)技术
思考与习题
第7章 电子产品的整机结构与电子工程图
7.1 电子产品的整机结构
7.1.1 机箱结构的方案选择
7.1.2 操作面板的设计与布局
7.1.3 电子机箱的内部结构
7.1.4 环境防护设计
7.1.5 外观及装潢设计
7.2 电子工程图简介
7.2.1 电子工程图概述
7.2.2 电子工程图中的图形符号及说明
7.2.3 产品设计图
7.2.4 工艺图
思考与习题
第8章 电子产品生产线及产品的环境试验
8.1 电子产品生产线
8.1.1 生产线的总体设计
8.1.2 电子产品生产工艺过程举例
8.1.3 电子产品的计算机集成制造系统(CIMS)
8.2 电子产品的调试
8.2.1 调试工艺方案
8.2.2 整机产品调试的步骤
8.2.3 调试中查找和排除故障
8.3 电子整机产品的老化和环境试验
8.3.1 整机产品的老化
8.3.2 电子整机产品的环境试验方法
思考与习题
第9章 电子产品的质量管理
9.1 质量和可靠性的基本概念
9.1.1 质量
9.1.2 可靠性常识
9.1.3 平均无故障工作时间(MTBF)
9.2 产品的生产过程和全面质量管理
9.2.1 产品生产过程中的几个阶段
9.2.2 生产过程中的质量管理
9.2.3 生产过程中的可靠性保证
9.3 ISO 9000系列国际质量标准
9.3.1 质量管理和质量保证标准的产生和制定
9.3.2 世界各国采用ISO 9000标准系列的情况
9.3.3 GB/T 19000标准系列的组成和性质
9.3.4 实施GB/T 19000标准系列的意义
9.4 ISO 14000系列环境标准
9.4.1 ISO14000系列标准的产生与发展背景
9.4.2 我国对ISO 14000系列标准的反响
9.4.3 ISO 14000标准的内容
9.4.4 ISO 14000系列标准和我国现有环保标准的不同点
9.4.5 实施ISO 14000标准的意义
9.4.6 电子产品生产的污染防治问题
9.5 3C强制认证
思考与习题
附录A
附录B
参考文献
20世纪90年代以来,以“3C”——计算机(Computer)、通信(Communication)和家用电器等消费类电子产品(Consumer Electronics)为代表的IT(信息技术,Information Technology)产业的迅猛发展,无论是它为社会进步所发挥的技术作用以及它创造的产值和利润,还是它所提供的劳动力就业机会,都使其在国民经济中的作用和地位更加重要。如果说,美国的硅谷是全世界IT产业的研发基地,那么,以港台和我国东南沿海为代表的东南亚则是全世界电子产品的生产基地。并且,随着经济一体化的进程,被称为OEM(原始设备生产,Original Equipment Manufacture)的生产方式成为电子产品加工的重要模式之一。现在,港台厂商纷纷把工厂搬到我国沿海地区,在大陆加工生产并出口到世界各地的电子产品已经占有很大的份额。中国将成为世界现代化工业加工厂的局面已经初见端倪。近来,我国政府明确指出,现代化就是工业化。在我国大力推动现代化的过程中,制造业应该起到基础性、支柱性产业的作用。在恢复发展我国制造业的过程中,用信息技术改造传统产业,以信息化带动工业化,大力发展机床制造业、机电一体化和自动化产业。这种局面要求我们的大学工科教育必须向社会提供具有现代电子工业知识和技能的工程技术人员。
在最近十年里,全世界电子产品的硬件装配生产已经全面转变到以SMT(表面安装技术,Surface Mounting Technology)为核心的第四代工艺,一切生产过程管理则必须遵从以ISO 9000系列质量管理体系标准和ISO 14000系列环境管理标准为代表的现代化科学管理模式。在我国已经进入WTO的今天,不仅国家的宏观经济要与国际“接轨”,我们培养的工程技术人才及从业劳动者的素质和技能也必须符合行业的需求。
国家教委在几年前就提出了大力发展高等职业教育的要求,大部分中专、大专院校已经调整转变为高等职业教育院校,培养应用型技术人才的宗旨已经被社会普遍接受。为此,国家和高校投资建设的各种实训基地纷纷建立,为高等职业技术教育编写的系列教材广泛发行。高等职业教育已经成为我国教育体制改革的热点和突破口。
本书是对1997年出版的《电子工艺基础》的修订版,原书已经多次印刷,受到各方面读者的好评。但随着电子工业的发展和教学的需求,原书所涉及的许多内容也略显陈旧。现在,电子工业出版社决定出版本书的修订版,无疑是符合电子工艺技术的发展和人才市场对工程技术人员的要求的。其实,就本书所涉及的内容而言,它的读者对象不应该仅限于高职和这一层次的技术人员,对于电子技术应用类的本科毕业生来说,不了解电子产品生产过程的每一个细节,不理解生产工人操作的每一个环节,就很难设计出具有生产可行性的产品。毫无疑问,对电子工艺技术的真知灼见将有助于原理性设计的成功。日本丰田汽车的创始人丰田喜一郎有一句名言:“技术人员不了解现场,产品制造就无从谈起。”他的这一观点,应该对每一个电子工程技术人员有所启迪。
关于工程工艺类教学还有一个问题,即我们的教育似乎总是落后于社会的需求。这里不仅有目前高校工程工艺实训环境和设备的限制,还因为部分实验教师本身就缺乏工程实践的经历和经验,在某些院校里电子工艺实训还处于探索阶段。近年来的商业、服务业经济发展对工业制造业形成了一定程度的冲击。在很多企业中,劳动者的平均技术素质不高,甚至出现有经验的高级技术工人奇缺的局面。因此,从事高等院校工科教育的教师们应该深入思考,研究改革我们的教育体制、体系、模式和方法,适应现代化和工业化对工程技术人才培养的需求。
上述背景和思考要求我们在本书中突出第四代电子产品的装配生产工艺SMT和现代化生产过程及质量管理思想,用前瞻和发展的眼光去选择与修订本书的内容和素材。考虑到自动化SMT设备一般非常昂贵,高校现有的实训基地大都不具备SMT工艺的条件和设备,书中将从第三代电子产品的通孔基板插装(THT)工艺出发,仔细描述SMT的特点及其与THT的差别,介绍一些切实可行的手工处理SMT的方法,供有条件的实训基地参考安排培训内容,让读者学习体会并尝试自己动手。
由于在实际工艺中,电路中的元器件仍沿用旧有标注习惯,故本书中的标注没有能够与国标一致。按照国家标准,图中所有没有标注单位的长度数值,其单位都是毫米。
本书由王卫平主编,俞洪、金忆、许启军参加编著,俞洪负责修订第1、3、6、7、8章,金忆负责修订第2、4、5、9章,许启军负责对全部插图进行审核、增补和修改,由王卫平再次修订并统编全稿。本书在修订、编写的过程中,得到了余问是、陈贻昆等多位专家、领导的指导和帮助,北京联合大学师范学院电子信息系刘逍逍、赵玥、张颖、孙华、顾晶晶、李娜、梁缘、董亚婵、王赟、兴航、杨建潇、郑涛、赵伟、王郁松、贾建平等同学参加了全部图稿的绘制工作,提供并参加整理资料的还有莫淑梅、王小茉,在此一并致谢。
由于电子工艺技术发展极快,编者的经验和经历有限,本书肯定会有很多不足之处,欢迎批评指正。