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电子制造业今后十年优先研究的领域
日期:2009-09-29 11:21  点击:450

作者:连绥仁
国际电子生产商联盟(inemi)制订2009年发展路向(inemi 2009 roadmap)的工作正在紧锣密鼓地进行。inemi发展路向是由产业界的志愿人士共同编制的。
在制订发展路向时,由inemi的各个产品发展小组(peg)提出在今后十年中各自领域中oem的要求,需要的产品技术和有关的问题,技术工作小组(twg)则根据产品小组提出的要求,制订技术发展路向:现在的状况,在今后十年的发展.制订2009年发展路向的产品发展小组和技术工作小组作了调整。产品发展小组(peg)由六个减少为五个──取消了航空航天与国防产品小组,这是因为航空航天与国防产品只在有限的领域推动技术的发展,而且这些领域大多是保密的。这五个小组是:汽车,消费与便携产品,医用,网络、数据通讯和电讯,办公与大型业务系统产品小组。技术工作小组(twg)中增加固体照明小组,现在有二十个技术工作小组。经营方面的工作小组:产品生命期信息管理。制造技术方面的工作小组是:电路板组装,最终组装,测试、检验与测量。在元件子系统方面的工作小组是:半导体技术,封装,陶瓷互连基板和有机互连基板,无源元件,rf元件及子系统,光电技术,有机与印刷电子技术,海量数据存储,能量储存和转换系统,传感器,连接器,固态照明。设计方面的工作小组是:注重环保的电子技术,建模、仿真与设计工具,热管理。

inemi的2009年发展路向预计在2008年9月完成,2009年第一季度向产业界提供。


推动产品发展的技术。inemi通过它的发展路向提出电子制造业未来的机遇与挑战,目的是帮助oem厂商、ems服务商和供应商确定在研发与技术上投资的优先项目;为大学进行的研究工作重点和政府在新兴技术上的投资提供意见。这个产业应当把重点放在发明创造和发展革命性的技术上。在工业研究规模缩小的情况下,要鼓励学术界和研发机构把重点放在inemi发展路向中提出的领域。

inemi的2007年发展路向指出了今后十年推动电子市场发展的技术。例如,推动便携消费产品例如移动电话、数码相机、摄像机和pda等发展的技术,是能够提供最新功能而成本最低、尺寸最小的技术。对于非便携消费产品,例如电视机、vcr、dvd等,推动它们发展的动力首先是成本,但是功能、性能和外观也很重要。对于电脑,包括台式电脑、手提电脑、工作站和服务器,推动它们发展的技术是能够提高性能、提高电能使用效率、成本低的技术。对于电脑外设,则是成本和先进的功能。到2017年,现在的大多数主要半导体及电子封装技术不能够满足产业界的要求。如果没有创造性的办法及时解决这些问题,在今后十年,电子制造业的继续发展将会削弱。
最优先的研究领域。在inemi的2007年发展路向中列出的九十多个需要开展研究的领域,inemi研究委员会现在把它们归纳为五个方面:制造工艺,系统集成(it与技术一体化),能源与环境,材料和可靠性,设计,并且列出了这五个方面最优先研究的领域。

在制造工艺方面,最优先研究的领域是在全球外包的环境下进行研发的新方法/策略;其次是发展用于小尺寸便携电子产品的大批量、低成本、高密度互连基板的生产设施;第三是检查测试技术要跟上电路板和元件封装发展,包括电磁特征信号、声学显微镜、光电效应、电子束测试系统和热成像技术。 I/ }-
在系统集成方面,需要发展三维互连及热管理;印刷电子技术的标准化测试方法;在系统层面上,能够对光技术和rf技术(性能、功率和成本),从元件直到系统,进行比较。
在能源与环境领域,优先研究的领域是,发展健全的科学方法评估材料对环境的影响;新能源;用于新产品和其他应用系统的材料回收再造。 关于材料和可靠性,优先研究的领域是发展具有抗振性能更好、成本更低、温度更低、减轻铜的溶解问题、取代sac的合金;发展用于基板和 pcb的无卤素材料;可靠、可返修而且经济的低部填充技术;用于传感器的材料,特别是薄膜。在设计方面,重点是在整个供应链兼容的标准化dfx工具;在pcb电路板上元件之间传送速度高于10gb/s的信号的经济有效办法;封装和pcb同时进行设计的更好工具。

电路板组装方面优先研究的领域。

除了上述最优先的研究领域外,在电路板组装方面,inemi在2007年发展路向中指出需要优先研究的领域有:高频材料的可制造性;在制造基板和pcb组装时,嵌入式元件的在线测试技术;三维板组装的整个工艺需要革新;抗冲击性能更好、铜溶解特性更理想、温度更低的下一代低成本的焊料合金;可靠、可返工、低成本的底部填充技术;用于倒装片的底部填充材料;改进和整合dfx工具并且标准化,以便全球供应链使用。

电路板组装方面需要开展研究的其他领域。inemi在2007年发展路向中提出了在电路板组装方面需要开展研究的其他领域。在焊锡膏方面是:工艺温度更低、成本更低、取代目前的sac合金的下一代焊料;用纳米材料实现互连的技术,以便进一步缩小间距和提高互连的频率;自动印刷、涂布、贴片和返工设备要能够进行细间距sip封装的组装,同时达到现有的工艺速度;提高无铅焊料的润湿性。

在裸片贴片材料方面:耐热和抗潮的聚合物;用于无铅的阻焊膜的材料;热阻小的材料;提高导热性能的填充材料和纤维(不含银的材料──降低成本,固化温度较低的材料-降低组装成本并减少变形)。

在表面涂敷方面:与无铅焊料和工艺兼容的表面涂敷材料和工艺──减少无铅技术存在的一些问题,例如锡须;需要研究表面涂敷材料与各种无铅材料的兼容性和润湿性。 在连接器的自动贴装方面:研制连接器自动贴装设备──在贴装前和贴装后能够检查连接器,保证连接器妥善地贴上去;标准的料盘;镀锡表面受压生长的锡须。

在测试、检查和测量方面需要解决的问题。下面是在测试、检查和测量方面,inemi在2007年发展路向中提出需要研究的领域或者需要解决的问题。 需要一种设计/建模工具,它能回答以下问题:对于一个产品需要做多少测试?测试、检查和测量应当放在生产工艺流程中哪个位置?设计在产品内部的自测和可测性要达到什么程度呢?在对一个产品进行功能测试时,如何确定需要的缺陷覆盖范围?如果出现故障时,如何确定是哪个缺陷造成的,以利进行返修?为了防止出现某个问题,oem如何确定测试要达到的覆盖范围?在检查缺陷时如何分析和确定哪些是多余的和重叠的?在测试、检查和测量方面的夹具和工具需要进一步开展研究。 成像技术需要改进,并降低资产成本和营运成本,以迎接未来的挑战,面对无铅的缺陷率增大以及ict效果下降(由于电路板变得复杂,测试点无法接近),成像技术需要改进并降低成本,包括降低运作成本。aoi需要降低误报和漏报;axi需要缩短检验时间、降低误报。inemi指出可以用边界扫描部份地解决测试点无法接近的问题,但是需要更多采用数字器件,并采用高速差动数字信号的1149.6规范,才能真正取得成功。

 连绥仁是《smt china表面组装技术》杂志总编辑、act international公司集团编辑总监。act international编辑出版《smt china表面组装技术》、《洁净室》、《便携产品设计》、《半导体科技》、《化合物半导体》等刊物,策划、组织和举办全球化浪潮中的中国电子制造业系列研讨会、smt china远见奖评选活动、污染控制技术研讨会及其他研讨会。 他在1962年毕业于北京清华大学,1966年中国科学院研究生毕业,从事传感器、电子技术、控制系统、机电液系统及仪器的研究和设计三十多年。连绥仁曾参加许多重大项目的研究设计。他在中国率先研究用于地震勘探的连续振动技术、设计和制造可控震源系统,开创了中国的可控震源事业。他的一部份研究成果发表在《ieee automatic control》、《自动化学报》及其英文版、《仪器仪表学报》、《数值计算与应用》及其英文版、《液压与驱动》,《journal of numerical computation and applications》和其他学术刊物上,公开发表学术论文三十多篇。他拥有发明专利两项。他已经从研究设计岗位上退休,退休后向中国科技界和产业界介绍国外的先进科学技术。在加入act international公司之前曾任《电子工程专辑》和《电子设计技术》技术编辑。

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