电子工艺的现状及发展

电子工艺的现状及发展

《电子工艺》按照电子产品生产工艺，结合劳动部《电子元器件质量检验员》职

业资格证书考试的有关要求，主要介绍:电子元器件的符号、结构、作用及外观认识和元器件的质量检测；电子元器件的焊接机理及焊接操作和质量监控；电子产品的装配工艺及文件的制作；电子产品生产过程中的安全防范；电子产品调试方法；最后通过收音机、万用表、MP3的组装实例，综合运用前面所学的知识点，达到理论联系实际、学做合一的目的。

《电子工艺》编者由长期从事电子工艺教学与研究的学者、电子元器件质量检验人员和电子技术应用技术人员组成，大量教学实例来自于生产实践和研究成果，既有较强的理论性，又具有鲜明的实用性。读者通过学习《电子工艺》，能全面了解电子产品的生产、安装、调试的整个过程，从而更好地掌握相关技术与操作技能，并有助

于读者通过相关职业资格证书的考试。

《电子工艺》可以作为高等职业技术学院的电子信息工程、应用电子技术、通信技术、电子检测、计算机主板与维修、自动化等相关专业的教材，也可作为中等职业学校电子类专业的教材，还可供有关教师与工程技术人员参考。

广义的电子制造工艺包括基础电子制造工艺和电子产品制造工艺两个部分。基础电

子制造工艺包括电子信息技术核心的微电子制造工艺、无源元件制造工艺和印刷电路板

（PCB）制造工艺；电子产品制造工艺又称为整机制造工艺或电子组装工艺，包括印刷电路板组件（PCBA）制造工艺、其他零部件制造工艺和整机组装工艺。狭义的电子制造工艺就是电子产品制造工艺。对于工业企业及其产品来说，工艺工作的出发点是为提高劳动生产率，生产优良产品以及增加生产利润。它建立在对于时间、速度、能源、方法、程序、生产手段、工作环境、组织机构、劳动管理、质量控制等诸多因素的科学研究之上。工艺学的理论研究及应用指导从原材采购进厂开始，加工、制造、检验的每一个环节，直到产品包装、运输、入库和销售（包括销售过程中的技术服务和用户信息反馈），为企业组织有节奏的均衡生产提供科学依据。因此，掌握先进的电子工艺技术，对于提高企业的经济效益、保证产品质量和促进新产品研发等都具有明显的作用。电子工艺的工艺流程包括试验、装配、焊接、调整、检验等。传统的电子设计工作必须经过原理设计、初步验证、批量生产等几个过程，并且必须保证原理设计和初步验证这两个过程完全正确才能将电路设计图绘制成ＰＣＢ图，并进行下一步的生产。

近年来，随着电子工艺的飞速发展，人们可以对各种器件进行数学建模，借助计算机

软件对其进行分析、计算，并在计算机上仿真出近似于实际结果的数据及各种波形。这种

由软件进行的设计方法克服了传统方法的缺点，解决了传统设计和调试中存在的问题。而

且由于这种方法可以事先排除大部分设计上的缺陷，设计工程师就可以将大量的精力用于设计而不是调试，因而大大提高了设计速度，使新产品可以更快地推出，为企业创造更好的经济效益。

进入21世纪，一种被称作“无机电子(organicelectronics)”的新型电子材料因3

位科学家的获奖，遭到世界各次要国度的注重。 2000年，诺贝尔化学奖授予美国人阿兰·西

爵(AlanJ.Heeger)、阿兰·麦克达尔密(AlanG.MacDiarmid)和日本人白川英树(HidekiShirakawa)。短短几年，基于无机电子的新产品、新使用大批涌现。目前，无机电子技术还处于展开后期，一些关键的技术还有待打破，但其无可比较的优势和普遍的使用前景，将给信息产业乃至整个经济、社会带来又一次深化的影响，展开潜力宏大。

无机电子产业展开现状

(一)无机电子产业技术遭到高度注重

1.各国/地域高度注重无机电子的展开，纷繁规划各自的展休战略，加大投入力度。

欧洲国度普遍以研讨机构和业界共同协作的方式，加速研讨进程。PolyApply与Shift 方案是其中的两个重点项目，研讨经费跨越3500万欧元，开发可以使用到多范畴的聚合体以及软性电路封装与连结技术等。

美国的科研机构和企业从20世纪90年代起就开端中止有关研讨。贝尔实验室、 IBM 、SiPix、UniversalDisplay等在无机晶体管、发光二极管、显示设备、电子纸等方面获得较为显着的效果。

日本在薄膜显示器方面投入力气较大。日本先后成立了无机半导体发光器件研发基地、无机电子研讨所等，同时日本经济产业省自2002年起，5年内投入约40亿日元用于无机显示器项目的开发。

韩国将大力展开无机电子产业作为重要国策，是典型的国度主导行为。在无机发光显示技术上，韩国力争在这一范畴占据全球抢先地位。自2001年起的10年间，韩国政府每年投资30亿韩元用于该范畴的研发，仅2009年一年的研发经费就跨越2亿美元，远远跨越英国、美国和日本。韩国知识经济部和教育科技部组织多个科研单位、高校和电子制造厂商，合力中止OLED、无机晶体管和印刷电子设备的研发义务，获得了多项专利和效果。

我国台湾地域从2003年开端着力于无机电子的研发，2005年成立“软性电子产业推进联盟”，并将其定为将来3大重点展开的新科技之一，次要方向为印刷式RFID、柔性显示器和无机太阳能电池等。

英国在无机电子范畴展开多项前沿研讨。英国成立柔性电子指点小组，组织、支持和指点有关部门、企业和研讨机构展开相关研讨。2009年，英国政府出台了《塑料电子：英国走向成功战略》，同时投入2800万英镑支持该范畴研讨。该战略是英国重点展开先进制造的各项举措之一，而展开先进制造业又是英国此前出台的《新产业新职业》经济复苏战略方案中的4大优先展开范畴之一。

2.我国对无机电子的支持力度不时加大，技术与国际抢先程度较为接近。

在全球无机电子技术展开大潮下，我国已经看法到无机电子的战略性意义，不时进步注重程度并加大支持力度。

在科研方面，中科院化学所、清华大学化学系无机光电子与分子实验室、香港分子功用材料研讨所、苏州大学功用纳米与软物质(材料)实验室、江苏省无机电子与信息显示重点实验室、北京邮电大学等高校和科研机构，在材料、器件、设备、使用等方面中止深化研讨。国度投入专项资金支持相关研讨，2006年中科院承担的“无机TFT器件研讨”项目经过验收，在显示器件加工工艺、无机薄膜制备、材料分解关键环节上都获得了打破。全光刻工艺制备OTFT(无机薄膜晶体管)技术综合功能目标跨越目前国际上已发布的同类光刻工艺制备OTFT。

在产业化方面，江苏、广东等省在现有产业根底上获得了一定成果，如龙腾光电、维信诺、方升光电、彩虹等企业，在OLED范畴具有了研发和消费才能。

(二)无机电子使用初现端倪

1.无机显示范畴率先崛起

OLED(无机发光二极管)因无需逆光零碎使得耗电量更小，比LCD(液晶)的亮度更高；由于采用无机材料，制造工艺更复杂；视野范围更广，可制成尺寸更大。这些突出的优点决议了OLED将成为下一代显示技术的主流。

目前，OLED已经在一些小型设备中失掉较为普遍的使用，例如挪动电话、掌上型电脑以及数码相机等。随着技术研发的进展，OLED的使用范围将逐步扩展到平板显示器、汽车仪表板以及柔性显示器等范畴。

三星是全球OLED显示范畴的指点者。目前三星已经建成多条低世代OLED消费线，并率先使用于一些消费电子产品，为其带来丰厚的报答。三星方案于近期新建一条8代OLED消费线，届时将可量产40英寸以上的大屏幕电视机。

此外，电子墨水技术目前也已经普遍地使用于电子阅读器，如电子书等范畴。

2.无机照明范畴蓄势待发

无机电发光照明效率高。目前，白炽灯的发光效率仅为6流明/瓦，日光灯为24流明/瓦，节能灯为48流明/瓦，LED为74流明/瓦。在无机照明范畴，欧司朗公司已经开发出了照明效率达87流明/瓦的OEL(OrganicElectroLuminescence，无机电发光)技术产品，德国德勒斯登科技大学研制的照明技术已抵达90流明/瓦。此外，美国、欧盟也加紧这一范畴的研讨，并辨别开发了1万小时寿命、每瓦50流明以上能效的OEL照明产品。

3.基于印刷的无机RFID展开道路日益明白

无机薄膜晶体管的呈现，使得采用卷对卷(R2R)印刷技术，批量消费无机RFID标签成为可以。它与无机标签相比，在消费本钱、产品弹性、功耗等方面具有分明的优势。印刷无机电子将可以成为RFID产品最适合的技术展开道路。

4.无机太阳能电池疾速进步

可以在多种材质表面“印制”的无机物太阳能电池(OPV，OrganicPhotovoltaic)因具有本钱昂贵、制造容易、分量轻和易弯曲的特点而成为目前研讨的热点。OPV范畴的研讨与使用正在不时打破，德国西门子公司的研讨人员将导电塑料与碳60分子，结合制成了新型太阳能电池。美国贝尔实验室的科学家则使用并五苯来取代了太阳能电池中的硅，获得成功。2010年，Solarmer动力公司宣布其电池效率再创新高，高达8.13%的转换率已经过国度可再生动力实验室(NREL)认证。OPV无望成为具有本钱效益及竞争力优势的技术。

无机电子产业前景瞻望

(一)无机电子技术优势分明

1.功能优越

由于无机电子材料容易加工成薄膜并且具有良好的延展特性，无机电子材料的呈现，必将招致柔性电子产品的呈现，更能满足古代电子产品严肃、便携及易于设计等方面的需求。与传统的硅基半导体材料相比，无机电子材料的产品特征优势可概括为：大面积制造、柔韧性好、通明性好、超薄、分量轻等。

2.本钱低

无机电子制造工艺绝对复杂和消费本钱更低。无机材料可使用溶液中止大面积旋涂、打印，同时，无机材料可以在较低温度的条件下制造，可选择耐热性较差的塑料基板，可以降低制造的本钱。

3.投资规模较小

由于采用无机材料，制造进程绝对简化，单位本钱和设备投资较低，极大地降低了进入的门槛和投资风险。例如，OLED的投资规模大约是数千万美元的量级，仅为TFT-LCD消费线的10%左右。又如芯片巨擘英特尔(Intel)需求花费数10亿美元来建构其抢先的晶圆厂，相比之下，仅需求1亿美元～2亿美元的投资额，就有可以兴建一座具有片面善产才能的无机电子产品工厂。

4.节能、环保

无机电子产品的节能优势显着。以照明和显示比较为例，白炽灯在义务的时分，理论上只需5%的动力用于照明，OLED光源较传统白炽灯可节省耗电70%以上。29英寸CRT电视机

的功耗在200瓦左右，40英寸TFT-LCD液晶电视的功耗在200瓦左右，50英寸PDP的功耗在500瓦以上。而一台40英寸的大尺寸AM-OLED电视，功耗将在100瓦以下。因而，OLED 被以为是最有展开前景的显示技术之一。

在环保方面，无机电子的制造工艺比传统的半导体生长和光刻制造工艺优越得多，大大节省水和电的运用。同时也避免了大批强酸强碱化学物质的排放。

(二)产业展开空间宏大

将来10年，将是无机电子产业高速展开的时期，无机半导体、无机电子产品的使用范畴将越来越普遍，市场规模将越来越大。以下是综合iSuppli、NanoMarkets、IDTechEx、台湾工研院等机构的预测，得出的无机电子各次要范畴将来市场规模。

OEL照明市场规模。2015年抵达150亿美元，2020年抵达500亿美元。

OLED显示市场规模。2015年达600亿美元以上，2020年抵达1500亿美元。

无机RFID市场规模。2015年抵达150亿美元，2020年抵达300亿美元。

无机太阳能电池市场规模。2015年将抵达100亿美元，2020年抵达300亿美元。

印刷等配备市场规模。2015年估计将达40亿美元；2020年抵达120亿美元。

其他使用产品市场。到2015年，基于无机半导体材料的其他电子产品如智能传感器、玩具、电池、服装、医疗电子等的市场规模估计将抵达50亿美元以上的规模。

(三)无机电子将可以展开成为信息产业的主导

1.传统半导体材料和技术面临应战

目前传统的以硅、锗等半导体材料为根底的电子器件将遭到严峻的应战，这些应战既有原感性的物理限制，又有技术性的工艺限制。一是产品外形固定、易碎、非柔性，难以契合将来的需求趋向。二是硅晶体的消费本钱非常昂贵，竞争优势不易持续。三是传统的单晶硅半导体消费流程和工艺过于复杂。四是硅半导体开端面临线宽的物理极限。

2.无机电子对硅基电子的替代进程放慢

据有关调查显示，目前全球投入无机电子范畴的研发非常活泼，无机电子技术得以疾速进步。估计，将来几年将是无机电子技术和产业化完成打破的加速期。业界人士以为，无机电子将会比硅基电子走得更远，其对硅基电子的替代趋向分明。

放慢展开无机电子产业

1.放慢成立无机电子产业联盟。组建由行业协会、科研院所和企业等相关机构共同参与的无机电子产业联盟，共同推进无机电子技术、标准、专利和产业化展开。

2.放慢制定无机电子产业展开规划。把无机电子产业确定为我国重点培育展开的产业，按照展休战略性新兴产业的要求，制定专项规划。

3.树立国度扶持机制。着力支稳健大关键技术研发、严重产业创新展开等。鼓舞和引导金融资本支持无机电子企业的产业化。

4.加强国际协作。国际上一些研讨机构和企业在无机电子研发的路途上已经走了10多年，有的研发效果已经接近产业化，还培育出一批无机电子的专业人才。我国要加强与国际相关机构和企业的协作，放慢技术进步和产业化进程。

5.放慢引进和培育无机电子专业人才。放慢培育专业型人才，研讨制定并施行人才鼓励政策和制度，构成有利于各类人才引进和展开的环境。

面对越来越严峻的环境考验，电子工艺技术也接受着新的挑战，正在赶上绿色化的潮流，走可持续发展的道路。时间、速度、能源、方法、程序、手段、质量、环境、组织、管理等一切与商品生产有关的因素变成人们研究的主要对象。随着人类社会的飞速进步，特别是科学技术日新月异的发展，各种革新的电子工艺技术不断涌现，推动电子工艺向进一步微型化、精密化和高效化发展。