微电子设备组装

微电子设备组装组装特点

电子设备的组装，在电气上是以印制电路板为支撑主体的电子元器件的电路连接，在结构上通过紧固零件或其他方法，由内到外按一定的顺序安装。电子产品属于技术密集型产品，其组装的主要特点是：

(1)组装工作是由多种基本技术构成的。如元器件的筛选与引线成型技术、线材加工处理技术、焊接技术、安装技术、质量检验技术等。

(2)装配操作质量。在很多情况下，都难以进行定量分析。如焊接质量的好坏，通常以目测判断，刻度盘、旋钮等的装配质量多以手感鉴定等。因此，掌握正确的安装操作方法是十分必要的，切勿养成随心所欲的操作习惯。

(3)进行装配工作的人员必须进行训练，经考核合格后持证上岗。否则，由于知识缺乏和技术水平不高。就可能生产出次品，而一旦混进次品，就不可能百分之百地被俭查出来，产品质量就没有保证。

微电子设备组装组装方法

组装工序在生产过程中要占去大量时间。装配时对于给定的生产条件，必须研究几种可能的方案，并选取其中最佳方案。目前，电子设备的组装方法，从组装原理上可以分为三种：

(1)功能法。是将电子设备的一部分放在一个完整的结构部件内，该部件能完成变换或形成信号的局部任务，从而得到在功能上和结构上都已完整的部件，便于生产和维护。按照用一个部件来完成设备的一组既定功能的规模，称这种方法为部件功能法。不同的功能部件有不同的结构外形、体积、安装尺寸和连接尺寸。很难做出统一的规定，这种方法将降低整个设备的组装密度。

(2)组件法。就是制造出一些在外形尺寸和安装尺寸上都统一的部件，这时部件的功能完整性退居到次要地位。这种方法广泛用于统一电气安装工作中并可大大提高安装密度。根据实际需要组件法又可分为平面组件法和分层组件法，大多用于组装以集成器件为主的设备。规范化所带来的副作用是允许功能和结构上有某些余量：

(3)功能组件法。这是兼顾功能法和组件法的特点，制造出既保证功能完整性又有规范化结构尺寸的组件。微型电路的发展，导致组装密度增大，以及可能有更大的结构余量和功能余量。因此，对微型电路进行结构设计时，要同时遵从功能原理和组件原理的原则。

整机装配的工序因设备的种类、规模不同，其构成也有所不同，但基本工序并没有什么变化，据此就可以制定出制造电子设备最有效的工序，一般整机装配工艺过程。由于产品的复杂程度、设备场地条件、生产数量、技术力量及工人操作技术水平等情况的不同，生产的组织形式和工序也要根据实际情况有所变化。若大批量生产、印制板装配、机座装配及线束加工等几个工序，可并列进行，重要的是要根据生产人数，装配人员的技术水平来编制最有利于现场指导的工序。

微电子设备组装装配元件的分类

在电子设备的装配准备工作中，最主要的操作内容是装配元件的分类。处理好这一工作，是避免出错，迅速装配高质量产品的首要条件。

不论生产批量多少，元件分类方法基本一样，只是在大批量生产时，一般多用流水作业法进行装配。元件的分类应落实到各装配工序，分析整个装配工序的内容，事先决定每一道工序的作业量，再将每一道工序的元件分类，然后再根据作业的难度，适当配置装配人员并适当调整工作量，均衡每人的工作时间，这对于制订装配元件的分类计划至关重要。

整机装配工艺流程图

微电子设备组装操作台的配置

使用方便、有效的操作台，对提高工作效率，减轻劳动强度、保证安全、提高质量有着重要的意义。操作台构造及大小应根据左右手伸及的最大活动范围来决定，适当的作业范围是：手臂自然下垂时，以肘关节为中心前臂的活动范围，根据这

两个活动范围配置工具、元件、材料。所谓使用方便的操作台，就应保持在上述两种适当的作业范围内，满足以下条件：①能有效地使用双手；②手的动作距离最短；③取物无需换手，取置方便；④操作安伞。

大批量生产时。流水线上都配置按上述条件制作的标准操作台，单独使用的操作台，往往还需加一些方便—工作的辅助设施。

微电子设备组装装配工具的使用

装配电子设备常用的工具一般为三类：

(1) 装配时必需的工具，适用各道操作工序。如：十字螺钉旋具、一字螺钉旋具、活络扳手、斜口钳、尖嘴钳、剥线钳、镊子、烙铁、剪刀等。

(2) 辅助工具，主要用来修理。如：挫刀、电工钻、丝攻、电工钳、刮刀、金工锯等。

(3) 计量工具及仪表，装配后自查使用。如：游标卡尺、直尺、万用表等。

操作人员对常用工具的性能应有所了解，熟练地掌握使用方法和操作要领，以及维护知识，这样才能使其在生产中发挥作用。随着电子工业的发展，大量新型多功能的电子设备装配的专用夹具、设备的出现，将使大部分的手工操作被取而代之，但常用工具仍然是需要的。

电子设备组装的目的，就是以合理的结构安排，最简化的工艺实现整机的技术指标，快速有效地制造出稳定可靠的产品。所以电子设备的装配工作不仅是一项重要的工作，也是一项创造性的工作。从某种意义上讲，掌握现代装配技术的人员，将引领电子制造业 。

电子设备的组装是将各种电子元器件、机电元件及结构件，按照设计要求，装接在规定的位置上，组成具有一定功能的完整的电子产品的过程。组装内容主要有：单元的划分；元器件的布局；各种元件、部件、结构件的安装；整机连装等。在组装过程中，根据组装单位的大小、尺寸、复杂程度和特点的不同，将电子设备的组装分成不同的等级，一般分为四级：

第一级组装，称为元件级，是最低的组装级别，其特点是结构不可分割。通常指通用电路元件、分立元件及其按需要构成的组件、集成电路组件等。

第二级组装，称为插件级，用于组装和互联第一级元器件。例如，装有元器件的印制电路板或插件等。

第三级组装，称为底板级。用于安装和互联第二级组装的插件或印制电路板部件。

第四级组装及更高级别的组装，称为箱级、柜级及系统级。主要通过电缆及连接器互连二、三级组装，并以电源馈线构成独立的有一定功能的仪器或设备。对于系统级，可能设备不在同一地点，则需用传输线或其他方式连接。

由于无线电电路设计的近似性、元器件的离散性和装配工艺的局限性，装配完的整机一般都要进行不同程度的测试与调整。所以在电子产品的生产过程中，调试是一个非常重要的环节，调试工艺水平在很大程度上决定了整机的质量。

微电子设备组装静态测试与调整

静态测试与调整的内容较多，适用于产品研制阶段或初学者试制电路使用。在生产阶段，为了提高生产效率。往往只作简单针对性的调试，主要以调节可调性元件为主。对于不合格电路，也只作简单检查，如观察有没有短路或断路等。若不能发现故障，则应立即在底板上标明故障现象，再转向维修生产线进行维修，这样才不会耽误生产线的运行。

微电子设备组装动态测试与调整

动态测试与调整是保证电路各项参数、性能、指标的重要步骤。其测试与调整的内容包括动态工作电压、波形的形状及其幅值和放大倍数、动态范围、相位关系、通频带、输出功率等。对于数字电路来说，只要器件选择合适，直流工作点正常，逻辑关系就不会有太大问题，一般测试电平的转换和工作速度即可 。2100433B

根据电原理图或逻辑图，运用微电子技术和高密度组装技术，将微电子器件和微小型元件组装成适用的、可生产的电子硬件的技术过程。

微电子组装是新一代电子组装技术。它是一门新型的电路、工艺、结构、元件、器件紧密结合的综合性技术，涉及到集成电路固态技术、厚膜技术、薄膜技术、电路技术、互连技术、微电子焊接技术、高密度组装技术、散热技术、计算机辅助设计、计算机辅助生产、计算机辅助测试技术和可靠性技术等领域。

微电子组装一方面尽可能减小芯片和元件、器件的安装面积、互连线尺寸和长度，以提高组装密度和互连密度；另一方面则尽可能扩大基板尺寸和布线层数，以容纳尽可能多的电路器件,完成更多、更重要的功能,从而减少组装层次和外连接点数。

微电子组装高集成度的芯片

采用集成度高的芯片，如集成电路芯片、晶体管芯片、电阻芯片、电容芯片以及其他微型元件、器件（如小型封装集成电路、晶体管），以取代常规的元件、器件等。改进芯片安装方法是缩小体积、提高组装互连密度、提高可靠性的一项重要技

①　倒装片法和线焊法：属直接安装法，安装面积小，但芯片不能预测（老化筛选），影响混合电路或微电子组装组件的合格率和可靠性。

②　芯片载体法：这是一种可预测的微小型芯片封装型式，四边和底部都引出焊区（或引线）,最多达300多个。载体有多种结构型式（图1）。带有塔状散热器的有引线密封的载体和 4芯片的载体。密封陶瓷载体的可靠性高，应用广，其面积约为双列直插式外壳的1/4～1/20（图2）。

③　载带法：一种供芯片安装、互连、预测的特殊软性印制线路，外形像电影胶卷。其特点是自动化生产程度高。现代采用的技术有载带自动焊接技术和凸点载带自动焊接技术。

微电子组装微小型高密度互连

包括厚膜混合电路、薄膜混合电路、微波集成电路。

①　密封载体－多层细线基板组件是采用高密度互连和组装技术的一种组件。这种组件的优点是：可使用各种基板（如陶瓷基板、被釉钢基板、印制线路板和酚醛纸板等）；敏感的芯片可封装在密封载体中，组件不需要大封装外壳,体积重量远小于混合电路;工艺性、可调试性、可维修性好；散热性好；用气相重熔焊技术可以在基板两面都安装载体，提高组装密度。

②　多层陶瓷基板是现代用得最多的一种基板，丝网印刷厚膜导体线宽一般为0.1～0.2毫米，布线网格间距 0.25～0.5毫米。其制造方法有干法和湿法两种。干法布线层数一般不超过10层，湿法布线层数可做到33层，但其制造工艺比干法复杂。在一块基板上可组装多达一百多个芯片（载体、载带），其功能相当于常规电子组装的一个分机、分系统乃至整机。这样，组装层次和外互连接点数就大为减少。数字电路或模拟电路的印制电路板部件可用芯片（载体、载带）－基板组件实现微电子组装，其体积、重量可缩小为原来的五分之一至几十分之一。

细线印制板表面安装技术也是一种新的微电子组装方法。

③　有机聚合物厚膜电路是在酚醛纸板、环氧玻璃纤维布板等基板上印刷的有机聚合物厚膜电路。它可与芯片、载体、载带组装和焊接，其特点是固化温度低、价廉。

④　有机薄膜多层薄膜电路的互连布线密度比厚膜电路的高，布线网格可达0.1毫米，甚至更小。

⑤　微波组件包括单芯片微波集成电路和微波功放组件。前者是将微波晶体管和微波集成电路做在一片很小的砷化镓基片上；后者是将微波晶体管－载体组装在氧化铝基板微波集成电路上。L波段输出功率100瓦，可使发射机固态化、小型化，已用于相控阵雷达。

IBM3081处理机热传导组件是一种新型的微电子组件。它采用湿法28～33层布线，在90×90毫米陶瓷基板上安装 118个大规模集成高速双极型逻辑电路芯片和门阵列芯片。每个芯片有120多个焊区,按0.25×0.25毫米网格矩阵排列。组件共含35万个通孔,厚膜导体最细0.08毫米，其生产、检测、调试过程全由计算机控制。输入和输出为1800个针阵列引线，通过零插拔力插座与大型20层细线印制板（600×700毫米）互连。由于功耗达300瓦,采取活塞顶住芯片导热、水冷、充氦等散热措施,使所有芯片的结温保持。后来日本和美国又研制成功微间隙导热、风冷散热组件，使组件结构更为简单、轻巧。

微电子组装更高级微电子

70年代末到80年代初，机载、弹载、舰载电子设备采用密度更高的微电子组装产品。例如，有一种机载计算机由 8块108×150毫米的密封载体-多层陶瓷基板构成，体积仅有30×160×230毫米。IBM公司的4381计算机采用22个微间隙导热风冷组件（每个组件尺寸为64×64毫米，含31～36个大规模集成芯片）装在一块600×700毫米22层细线印制板上。只用一块印制电路板完成常规电子组装的一个机柜才能完成的中央处理器功能。日本电气公司的SX-2超级计算机采用先进的高速大规模集成芯片和高速高密度微电子组装技术实现了6纳秒机器周期，每秒 13亿次浮点运算速度。

散热冷却技术

微电子组装的关键技术之一。由于体积小、电路密度高和功率密度大，新型单芯片功率最大达12瓦，组件功率密度达4瓦/厘米2。因此，必须采用高效的冷却方法。除一般加散热器风冷外，还有冷板、液冷、热管、沸腾冷却等方式

微小型连接器

它尺寸小，插脚多，接触可靠，具有零插拔力或低插拔力。

微电子组装设计

在设计中必须考虑电路划分、组装结构、布线设计、信号传输延迟、分布参数的影响、阻抗匹配、串扰抑制、电源、地系统的压降、共耦、去耦、屏蔽、散热等问题。

微电子组装工艺

主要包括精细基板制造、芯片安装、焊接、老化测试、密封、电路调试等工艺技术。

用大规模、超大规模、超高速集成电路需要结合先进的组装技术，方能做出先进的电子设备。现代电子设备，对微电子组装的要求越来越高。正在研究中的新的微电子组装技术，还有多基板高密度叠装组件、新的多层细线基板技术、散热技术、不需焊接的微互连技术以及声、光、电结合的微电子组装技术等。

微电子组装与常规的电子组装的主要区别在于所用的元件、器件、组装结构和互连手段不同。前者以芯片(载体、载带、小型封装器件等)多层细线基板（陶瓷基板、表面安装的细线印制线路板、被釉钢基板等）为基础；后者以常规的元件、器件－印制线路板为基础。微电子组装的组装密度可比常规电子组装高5倍以上,互连密度高6～25倍，乃至100倍（薄膜布线技术），因此能减小电子设备的体积、减轻重量、加快运算速度（信号传输延迟时间减小）、提高可靠性、减少组装级。