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关于电子产品的制造

时间:2020-10-09 17:18:43 来源:SMT贴片加工厂 点击:2720次

如今,我们每天工作、生活无法离开的各种电子产品,比如手机、计算机、电视机、打 印机等,都是电子产品的典型代表。另外,大量的电子产品以部件或零件的形式应用于各 种家用电器、办公自动化设备、医疗设备、通信设备、工业生产设备以及各种交通工具中。

电子产品一般由各式各样的电子元器件、集成电路(也就是芯片)、组装基板、电源、 保护壳体等组成。电子产品制造的基础是各种电子材料,基础的电子材料制成元器件,再 组装成各种基础部件,最终由各种电子元器件或者部件组成人们需要的各种电子产品。

电子产品的式样、种类繁多,但是其制造过程基本相同。电子产品的物理实现过程可 以归纳成图1.1所示的形式。由单晶硅制成半导体芯片(晶圆形式),晶圆经过测试、封装 后成为独立的成品芯片。各种基础材料经过加工成为元器件。覆铜板加工成为PCB基板, 陶瓷材料加工成陶瓷基板。成品IC(集成电路,也就是芯片)、各种元器件组装到基板上就 构成电子产品的主体结构,再加上覆盖件就成为电子产品。

 下面以一般的智能手机制造为例,说明电子产品的基本制造过程。

一般智能手机的软硬件组成为:手机软件系统+ CPU(中央处理器)+GPU(图形处理 器)+ROM(只读存储器)+RAM(随机存取存储器)+外部存储器(TF卡、SD卡等)+手 机屏幕+触摸屏+话筒+听筒+摄像头+重力感应器+蓝牙(Bluetooth) +无线连接器 (WiFi)+PCB基板+连接线+外壳。手机硬件的制造过程大致分为以下几个阶段:

(1) 芯片设计:该阶段主要完成手机上各类芯片的集成电路的设计。

(2) 芯片前端制造:也就是晶圆制造(或称硅片制造,下同),如CPU、GPU、ROM、 RAM等芯片的制造,一般由上游厂家完成。主要厂家有高通、德州仪器、三星、联发科、 华为等。

(3) 芯片封装:完成晶圆的测试、晶圆减薄、划片、固晶、键合、封装、测试等工序,一 般由芯片封装厂家完成,如日月光、富士通等半导体封装测试企业。

(4) 器件制造:如外部存储器、手机屏幕、触摸屏、话筒、听筒、摄像头、重力感应器、 蓝牙、无线连接器、PCB基板、连接线、外壳等部件的制造,这些器件由各类专业生产企 业完成。器件中使用的各种芯片一般由芯片制造企业完成。

(5) 手机主板封装:将各种芯片及元器件组装到基板上构成手机主板。主板封装一般 在手机制造厂或代工企业完成。

(6) 成品组装:将主板及一些器件组装在手机外壳内,一般也是由手机生产厂或代工 企业完成的。

(7) 测试:包括芯片与器件测试和整机测试(包括硬件、软件测试)。电子产品及零部 件制造过程中的检测工作,在不同的制造阶段由不同厂家完成。

在电子制造中,芯片制造是基础。芯片制造包括晶圆制造、芯片测试和封装以及芯片 成品测试三个主要步骤。晶圆制造工艺漫长,但是可以分为四种基本工艺:薄膜工艺、图 形转移工艺、掺杂工艺、其他辅助工艺。芯片制造中的图形转移工艺使用最多,其中的曝 光机是电子制造的所有设备中最复杂的设备,也是技术含量更高的设备。

芯片测试和封装过程是两个独立的过程。芯片测试是对晶圆上的单个芯片进行测试。 芯片封装首先将晶圆分割成一个个独立裸芯片,然后再将裸芯片安装、固定在基板上,并 将其上的I/O点用导线/导体连接到封装外壳引脚上,最后再用金属、陶瓷或塑料进行外 包封。封装好的芯片经过成品测试后就变成商品化的芯片。芯片封装基板起着保护芯片和 增强芯片电、热性能的作用。目前芯片的封装成本几乎和芯片的制造成本相当。从过去10 年的发展情况来看,由于半导体制造工艺的进步和市场对微小芯片需求的急速增长,芯片 I/O密度越来越高,芯片尺寸、芯片引线间距和焊盘直径持续减小,同时为提高生产效率, 封装速度也在逐渐提高,因而对封装设备的运动精度(主要是定位精度)和运行速度、加速 度提出了更高的要求。芯片测试、封装中的关键设备包括晶圆测试机、倒装键合机、引线 键合机等。

各式各样的芯片、元器件组装在PCB基板上就变成具备一定功能的板卡级部件,再加上 一些辅助器件、外壳就构成了具备不同功能的电子产品。电子组装基本过程就是将电子元器 件与PCB基板进行互连。互连工艺由插接技术发展到现在以表面贴装技术(Surface Mounted Rchnology, SMT)为主,SMT技术极大地促进了电子组装的效率。表面贴装工艺过程包括 在PCB上印刷焊膏、贴装元器件、回流焊等。SMT工艺的关键设备是贴片机,其贴片精度、 贴片速度、适应范围决定了贴片机的技术能力,贴片机也决定了 SMT生产线的效率。

综上所述,电子产品的制造可以分为三个层次。最上面一层是直接面对终端用户的整 机产品的制造,如计算机、通信设备、各类音视频产品的制造。中间层次是种类繁多的形 成电子终端产品的各种电子基础产品,包括半导体集成电路、电真空及光电显示器件、电 子元件和机电组件等。电子整机产品是由电子基础产品经过组装、集成而成的。最下面的
层次是支撑着电子终端产品组装和电子基础产品生产的专用设备、电子测量仪器和电子专 用材料,它们是整个电子信息产业的基础和支撑。



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