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责任编辑:刘昆山

   电子组装技术是伴随着电子器件封装技术的发展而不断前进的,有什么样的器件封装,就产生了什么样的组装技术,即电子元器件的封装形式决定了生产的组装工艺。

  一、发展起源

  电子管的问世,宣告了一个新兴行业的诞生,它引领人类进入了全新的发展阶段,电子技术的快速发展由此展开,世界从此进入了电子时代。开始,电子管在应用中安装在电子管座上,而电子管座安装在金属底板上,组装时采用分立引线进行器件和电子管座的连接,通过对各连接线的扎线和配线,保证整体走线整齐。其中,电子管的高电压工作要求,使得我们对强电和信号的走线,以及生产中对人身安全等给予了更多关注和考虑。

  1947年,美国贝尔实验室发明了半导体点接触式晶体管,从而开创了人类的硅文明时代,半导体器件的出现,低电压工作的晶体管器件应用,不仅给人们带来了生活方式的改变,也使人类进入了高科技发展的快行道。有引线、金属壳封装的晶体管,有引线小型化的无源器件,为我们将若干有关联的电路集成到一块板子上创造了基础,于是单面印制板和平面布线技术应运而生,组装工艺强调单块印制板的手工焊接,由此大大缩小了电子产品的体积,随着技术不断发展,这一时期的后期,出现了半自动插装技术和浸焊装配工艺,与前期相比,生产效率提高了许多。

  二、发展过程

  70年代,随着晶体管的小型塑封化,集成电路、厚薄膜混合电路的应用,电子器件出现了双列直插式金属、陶瓷、塑料封装,DIP、SOIC塑料封装,使得无源元件的体积进一步小型化,并形成了双面印制板和初始发展的多层印制板,组装技术也发展到采用全自动插装和波峰焊技术,电路的引线连接则更简单化。

  80年代以来,随着微电子技术的不断发展,以及大规模、超大规模集成电路的出现,使得集成电路的集成度越来越高,电路设计采用了计算机辅助分析的设计技术。此时器件的封装形式也随着电子技术发展,在不同时期,由不同封装形式分别占领主流地位,如80年代由于微处理器和存储器的大规模IC器件的问世,满足高速和高密度要求的周边引线、短引脚的塑料表贴封装占据了主导地位;而90年代由于超大规模和芯片系统IC的发展,推动了周边引脚向面阵列引脚和球栅阵列密集封装发展,并促使其成为主流。无源器件发展到表面贴装元件(SMC),并继续向微型化发展,IC器件的封装有了表面贴装器件(SMD),在这一时期SMD有了很大的发展,产生了球栅阵列封装BGA、芯片尺寸封装CSP、高密度高性能低成本FlipChip、多芯片组件MCM等封装形式,组装技术为SMT表面贴装技术和回流焊、波峰焊,并继续向窄间距和超窄间距SMT发展。所有这些都促使封装技术更先进,芯片面积与封装面积之比越来越趋近于1,适用频率更高,耐温性能更好,引脚数增多,引脚间距减小,可靠性提高,使用更加方便。目前正处于该技术的普及和应用时期。

  随着微电子技术的继续发展,器件的速度和延迟时间等性能对器件之间的互连提出了更高的要求,由于互连信号延迟、串扰噪声、电感电容耦合以及电磁辐射等影响越来越大,由高密度封装的IC和其他电路元件构成的功能电路已不能满足高性能的要求。目前,电子元器件日益向片式化、微小化、复合化、模块化和基板的内置化方向发展,IC的封装由单一芯片的 QFP、BGA向CSP、晶园级(WLP)和系统级封装(SIP)发展,无源器件由表面单个器件的贴装发展到由相同的若干个无源元件集成(IPD),实现封装由2D的平面设计到3D的立体空间设计的飞跃,从而使得器件封装体积更小型化,产品PCB设计更简单化,实现更高速度、更高密度和更低成本的要求,所有这些我们都拭目以待。

  三、发展意义

  伴随着器件封装技术的不断发展,我们的电子组装技术也在日新月异地更新,这种不断变革的发展不仅仅提高了电子产品的性能和功能,实现产品薄小轻便,而且通过减少应用中焊接的元器件数量,大大提高了电子产品的可靠性和降低了生产中的组装成本。当然,新的技术需要一系列新材料、新技术、新工艺和新设备,如新的组装工艺和相应的生产设备,检测工艺与设备,返修工艺与设备,布线CAD/模拟程序等等。面对新一代的组装技术正在向我们走来,你准备好了吗?

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