1.3　新一代微电子装备装联工艺技术及其发展

1.3.1　新一代电子装备装联工艺技术

随着电子技术的飞速发展，封装的小型化和安装的高密度化，以及各种新型封装技术的不断涌现，电子装备安装所涉及的技术领域也越来越广泛，可以说，现代电子装备安装技术是一项涉及多学科、多技术专业综合的系统工程，按其技术内涵，大致可由设计技术，光、电元器件技术和装联、检测技术三大技术板块集成，如图1.5所示，新一代微电子装备装联技术是多学科技术的集成。

由图1.5可知，新一代微电子装备装联技术首先涉及与设计相关的材料、化学、物性的分类，而后涉及光、电元器件的封装、封装用材料、焊接技术、微波印制电路板（MWPCB）、光电印制电路板（OEPCB）、光配线板（OPWB）等的制造工艺及所用材料，即光、电元器件技术。近些年来，在该领域又有不少新的实用技术及产品被推出，诸如微小型的BGA、CSP、BTC类器件、堆叠安装、组合基板、挠性和刚性复合基板、无公害的微细焊料技术等。从电气学的观点看，新一代微电子装备的高密度装联，首先，要面对的是伴随着工作的高速化而带来的在设计技术方面的一些新问题，诸如高速信号的传输问题、高速回路分析问题、电磁兼容性问题和热分析问题等；其次，要面对由于装联用基板和各种各样的元器件的技术革新带来的新技术革新导致的元器件技术革新；最后，要面对实际装备的装联，产品制成品的试验，元器件在基板上的安装、焊接，安装效率的提高，不良品的检测等制造-检查技术问题。设计技术，光、电元器件技术，以及制造、装联、检查技术等的集合，构成了完整的新一代微电子装备的装联工艺技术体系。

1.3.2　微电子装备装联工艺安装技术的发展历程

1. 微电子装备装联工艺安装技术的新发展

纵观微电子装备装联工艺安装技术的发展历史，大致可以将其划分为以下几个阶段，图1.6展示了微电子装备装联工艺安装技术的发展阶段，各阶段发展的核心技术及其特点如表1.1所示。

2. 复合安装技术的第二世代亮丽登台

随着5G与机载技术、车载毫米波相控阵雷达技术的飞速发展，对信号传输速度、电路带宽和容量的要求急剧增加。5G网络商用后，将带动车联网、物联网、无人机、云计算等应用的发展。5G不但为全球通信产业的发展提供了新的机遇，也促进了各种新兴信息技术的崛起，并加速了相关制造工艺平台的建设与工艺人才的培养，从而加速了装联工艺安装技术以迅猛之势跨入复合安装技术的第二世代。特别是，华为的“5G＋微波”产品的技术创新，使我国新一代安装技术走在了世界的前列。

3. 超微时代的电子元件安装技术

01005阻容元件和间距为0.3 mm的FBGA和CSP等芯片的应用，对现有的电子装联工艺技术模式和工艺装备能力来说已近极限。未来比上述元器件更小的超微级元器件及分子电路板的应用，从穿孔安装（THT）到表面安装（SMT）已流行数十年来的安装概念及其工艺技术装备（如印刷机、贴片机、各类焊接装备及检测设备等）都将无法胜任。进入超微时代的电子产品安装技术路在何方？值得人们探索。如图1.7展示了元器件的发展。

1.3.3　一代新装备、一代新设计、一代新工艺

历史经验证明，任何一代新产品形态的问世，“唯有产品设计理论和产品制造工艺原理同步预研，并行发展，相辅相成”才有可能以最快的速度、最好的产品质量，取得最好的研发效果和经济效益。我国许多电子企业“重设计、轻工艺”，导致许多关键装备领域出现了“先进的设计，落后的工艺”的畸形发展现象，严重阻碍了我国尖端电子装备的发展。造成上述现象的原因，笔者归纳不外乎下述几个方面。

1. 对产品制造工艺技术的重要性认识不足

产品的制造过程是一项系统工程，产品制造技术的核心是产品的工艺技术。广义的工艺技术包括产品的可制造性设计（DFM）要求、可装配性设计（DFA）要求、可检测性设计（DFT）要求、可维修性设计（DFS）要求、原材料进厂的工艺性要求、加工制造诸元（人、料、机、法、测、环，即5M、1E）的优化与控制、对应用环境的防护（即三防）措施等全部加工制造和管理技术的总和。一个企业的技术主管应该懂得：

① 产品性能先进、质量优良既是设计人员精心设计出来的，也是工艺等制造人员精雕细琢制造出来的。设计与工艺是相辅相成的。俗语说“红花还需绿叶衬”，好的设计理念还必须有精良的工艺技术的配合，才能形成有竞争力的商品。

② 工艺技术工作是一门为提高企业的劳动生产效率、提高产品制造质量、节能降耗、降低成本、增加利润的综合性的产品制造技术，它是以时间、空间、效率、能源等为基础，对加工制造方法和顺序、生产手段、工作环境、组织机构、人力资源和结构、质量控制等不断优化为研究对象的科学。我们对工艺技术的研究是为了寻求经济、高效率的加工方法去制造某种产品。因此，工艺技术也是研究优质、高产、低消耗、高利润地生产产品的制造原理和加工方法的一门科学。

③ 工艺技术在科技领域里处于科技成果和生产成品之间，是一个独立的发展阶段。它是将科技成果转化为商品、设计样品转化为批量生产的产品供应市场的关键和桥梁。采用先进的工艺技术，可直接为企业增加经济效益和市场竞争力。

④ 工艺技术是产品制造过程中最活跃的因素，是产品制造质量的技术基础，加强工艺技术的不断进步是提高产品质量的前提。整个产品生产制造过程是以工艺技术为核心的系统工程，各个工序的工艺质量的总和构成了整个产品的制造质量。

⑤ 在科学技术高度发展的今天，工艺技术研究越来越被各企业所重视，越来越显示出它的重要性。任何一种新产品的设计或一项新应用的发明，都伴随着新的工艺试验研究过程。重视不重视工艺研究与试验，直接影响到产品质量的提高和经济效益的增长。我们有些企业采用同一种原料、应用同一种工艺装备、采用大致相同的工艺，然而生产出的产品质量却不同，经济效益也不一样。这里就有一个工艺诀窍问题。工艺技术上的诀窍就是加工技术方法，也就是工艺技术中的一种最佳的方案、最佳的工艺参数。这些“关键”和“诀窍”很多是“一点就明，一捅就破”的。然而要获得它，必须经过工艺技术研究和试验才能得到。

2. 对电子制造中的工艺原理及技术缺乏系统性的历史积累

目前我国的电子制造行业虽然已成为一个较大的产业集群，然而就国家层面而言，尚无一个能就现代电子装备制造工艺原理及技术体系提供共享的职能研究部门，技术积累也缺乏一个能共享的管理平台。

3. 缺乏理论与实践紧密结合的培养渠道与教材

仍以电子装联工艺为例，电子制造末端的核心环节就是电子装联。电子制造的系统工程属性在电子装联工艺中得到了最集中的体现。历史性的技术传承，对专业人才的成长异常重要。

对此，笔者感受颇深，因此，近些年笔耕不辍，撰写了10余部著作，比较系统地介绍了现代电子装联的工艺原理和技术体系，终极目的就是希望我国从事现代电子制造的年青一代在技术成长的路上能少些坎坷和曲折。

4. 合理地处理好设计师与工艺师的知识交集

设计与工艺两支队伍在专业技术知识结构上缺乏交集，体现在实际工作层面上表现为彼此间不易融合，形成完整的合力。而实现产品生产过程的零缺陷或少缺陷，则必须是设计理念和要求与工艺原理和方法的融合过程。理想状态是，产品设计工程师与产品工艺工程师所掌握的知识结构应该存在一个交集。本书正是按上述原则来组织章节和内容的，70%的内容集中对工艺原理和方法进行讨论，30%的内容介绍与设计相关的基础知识。产品设计师与产品工艺师的知识交集如图1.8所示。