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序論:在您撰寫電子制造技術時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
1、微電子技術的發展歷程
自20世紀中期第一個集成電路研發成功之后,我們就進入了微電子技術時代,在半個多世紀的發展中,微電子技術被廣泛應用在工業生產和國防軍事領域,目前更是在商業領域中獲得極大的應用和發展。并且在長期的發展進程中,微電子技術一直是以集成電路為主要的核心代表,也逐漸形成了一定的發展規律,最典型的莫過于摩爾定律。當然,集成電路的應用領域不斷擴展也進一步刺激了微電子技術的快速發展。
在新事物的發展進程中,其發展規律和發展趨勢勢必要與需求相結合,并受需求的影響。微電子技術也不例外。在其發展進程中,微電子制造技術無疑是微電子技術最大的“客戶”,正是因為微電子制造技術提出了各種應用需要,才使得微電子技術得到了快速發展。也可以說,微電子制造技術正是微電子設計技術與產品應用技術的“中介”,是將微電子技術設計猜想轉化為實物的“橋梁”。但值得一提的是,這個實物轉化的過程也會對微電子設計技術的發展產生影響,并直接決定著微電子器件的造價與功能作用。為此我們可以認為,在微電子技術的發展中,微電子制造技術是最重要的核心技術。
2、微電子制造技術的發展與制造工藝
在半個多世紀的發展中,微電子制造技術的應用主要體現在集成電路與分立器件的生產工藝上。集成電路和分立器件在制造工藝上并無太大區別,僅僅只是兩者的功能與結構不一樣。但是受電子工業發展趨勢的影響,目前集成電路的應用范圍相對更廣,所以分立器件在微電子制造技術應用中所占的比重逐漸減少,集成電路逐漸成為其核心技術。
在集成電路的制造過程中,微電子制造技術主要被應用在材料、工藝設備以及工藝技術三方面上,并且隨著產業化的發展,這三方面逐漸出現了產業分工現象。發展到今天,集成電路的制造產業分為了材料制備、前端工藝和后端工藝三大產業,這些產業相互獨立運作,各自根據市場需求不斷發展。
集成電路的種類有多種,相關的工藝也有差異,但各類集成電路制造的基本路徑大致相同。材料制造包括各種圓片的制備,涉及從單晶拉制到外延的多個工藝,材料制造的主要工藝有單晶拉制、單晶切片、研磨和拋光、外延生長等幾個環節,但并不是所有的材料流程都從單晶拉制走到外延,比如砷化稼的全離子注入工藝所需要的是拋光好的單晶片(襯底片),不需要外延。
前端工藝總體上可以概括為圖形制備、圖形轉移和注入(擴散)形成特征區等三大步,其中各步之間互有交替。圖形制備以光刻工藝為主,目前最具代表性的光刻工藝是45nm工藝,借助于浸液式掃描光刻技術。圖形轉移的王要內容是將光刻形成的圖形轉入到其他的功能材料中,如各種介質、體硅和金屬膜中,以實現集成元器件的功能結構。注入或擴散的主要目的是通過外在雜質的進入,在硅片特定區域形成不同載流子類型或不同濃度分布的區域和結構。后端工藝則以芯片的封裝工藝為主要代表。
3、微電子制造技術的發展趨勢和主要表現形式
總體上,推動微電子制造技術發展的動力來自于應用需求和其自身的發展需要。作為微電子器件服務的主要對象,信息技術的發展需求是微電子制造技術發展的主要動力源泉。信息的生成、存儲、傳輸和處理等在超高速、大容量等技術要求和成本降低要求下,一代接一代地發展,從而也推動微電子制造技術在加工精度、加工能力等方面相應發展。
從歷史上看,第一代的硅材料到第二代的砷化稼材料以及第二代的砷化稼到以氮化稼為代表的第三代半導體材料的發展,大都是因為后一代的材料在某些方面具備更為優越的性能。如砷化稼在高頻和超高頻方面超越硅材料,氮化稼在高頻大功率方面超越砷化稼。從長遠看,以材料的優越特性帶動微電子器件及其制造技術的提升和躍進仍然是微電子技術發展的主要表現形式。較為典型的例子是氮化稼材料的突破直接帶來藍光和白光高亮LED的誕生,以及超高頻超大功率微電子器件的發展。
微電子制造技術發展的第二個主要表現形式是自身能力的提升,其中主要的貢獻來自于微電子制造設備技術的迅速發展和相關配套材料技術的同步提升。光刻技術的發展最能體現出微電子制造技術發展的這一特點。光刻技術從上世紀中期的毫米級一直發展到今天的32nm水平,光刻設備、掩模制造設備和光刻膠材料技術的同步發展是決定性因素。這方面技術的提升直接促使未來微電子制造水平的提升,主要表現在:一是圓片的大直徑化,圓片將從目前的300mm(12英寸)發展到未來的450mm(18英寸);二是特征尺寸將從目前主流技術的45nm發展到2015年的25nm。
微電子制造技術發展的第三個表現形式是多種制造技術的融合。這種趨勢在近年來突出表現在鍺硅技術和硅集成電路制造技術的兼容以及MEMS技術與硅基集成電路技術的融合。由此可以預見的是多種技術的異類集成將在某一應用領域集中出現,MEMS可能首當其沖,比如M壓MS與MOS器件集成在同一芯片上。
4、結束語
綜上所述,在科技的推動和電子科技市場需求的影響下,微電子技術得到了快速的發展,直接帶動了以集成電路為核心的微電子制造技術水平的提升?,F如今微電子制造技術已經能夠實現納米級的集成電路產品制造,為電子產片的更新換代提供了良好的材料支持。以當前科技的發展趨勢來看,微電子制造技術在未來的電子器件加工中還將會有更大的發展空間,還需要我們加強研究,不斷提高微電子制造技術水平?!?/p>
參考文獻
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關鍵詞:微電子半導體制造封裝技術
中圖分類號:TN405文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2019)09(c)-0070-02
微電子技術作為當今工業信息社會發展最快、最重要的技術之一,是電子信息產業的“心臟”。而微電子技術的重要標志,正是半導體集成電路技術的飛速進步和發展。多年來,隨著我國對微電子技術的重視和積極布局投入,結合社會良好的創新發展氛圍,我國的微電子技術得到了迅速的發展和進步。目前我國自主制造的集成芯片在射頻通信、雷達電子、數字多媒體處理器中已經得到了廣泛應用。但總體來看,我國的核心集成電路基礎元器件的研發水平、制造能力等還和發展較早的發達國家存在一定差距,唯有繼續積極布局,完善創新體系,才能逐漸與世界先進水平接軌。集成電路技術,主要包括電路設計、制造工藝、封裝檢測幾大技術體系,隨著集成電路產業的深入發展,制造和封裝技術已經成為微電子產業的重要支柱。本文將對微電子技術的制造和封裝技術的發展和應用進行簡要說明與研究。
1微電子制造技術
集成電路制造工藝主要可以分為材料工藝和半導體工藝。材料工藝包括各種圓片的制備,包括從單晶拉制到外延的多個工藝,傳統Si晶圓制造的主要工藝包括單晶拉制、切片、研磨拋光、外延生長等工序,而GaAs的全離子注入工藝所需要的是拋光好的單晶片(襯底片),不需要外延。半導體工藝總體可以概括為圖形制備、圖形轉移和擴散形成特征區等三大步。圖形制備是以光刻工藝為主,目前最具代表性的光刻工藝制程是28nm。圖形轉移是將光刻形成的圖形轉移到電路載體,如介質、半導體和金屬中,以實現集成電路的電氣功能。注入或擴散是通過引入外來雜質,在半導體某些區域實現有效摻雜,形成不同載流子類型或不同濃度分布的結構和功能。
從歷史進程來看,硅和鍺是最早被應用于集成電路制造的半導體材料。隨著半導體材料和微電子制造技術的發展,以GaAs為代表的第二代半導體材料逐漸被廣泛應用。直到現在第三代半導體材料GaN和SiC已經憑借其大功率、寬禁帶等特性在迅速占據市場。在這三代半導體材料的迭展中,其特征尺寸逐漸由毫米縮小到當前的14納米、7納米水平,而在當前微電子制造技術的持續發展中,材料和設備正在成為制造能力提升的決定性因素,包括光刻設備、掩模制造技術設備和光刻膠材料技術等。材料的研發能力、設備制造和應用能力的提升直接決定著當下和未來微電子制造水平的提升。
總之,推動微電子制造技術發展的動力來自于應用設計需求和其自身的發展需要。從長遠看,新材料的出現帶來的優越特性,是帶動微電子器件及其制造技術的提升的重要表現形式。較為典型的例子是GaN半導體材料及其器件的技術突破直接推動了藍光和白光LED的誕生,以及高頻大功率器件的迅速發展。作為微電子器件服務媒介,信息技術的發展需求依然是微電子制造技術發展的重要動力。信號的生成、存儲、傳輸和處理等在超高速、高頻、大容量等技術要求下飛速發展,也會持續推動微電子制造技術在加工技術、制造能力等方面相應提升。微電子制造技術發展的第二個主要表現形式是自身能力的提升,其主要來自于制造設備技術、應用能力的迅速發展和相應配套服務材料技術的同步提升。
2微電子封裝技術
微電子封裝的技術種類很多,按照封裝引腳結構不同可以分為通孔插裝式和表面安裝式。通常來說集成電路封裝技術的發展可以分為三個階段:第一階段,20世紀70年代,當時微電子封裝技術主要是以引腳插裝型封裝技術為主。第二階段,20世紀80年代,SMT技術逐漸走向成熟,表面安裝技術由于其可適應更短引腳節距和高密度電路的特點逐漸取代引腳直插技術。第三階段,20世紀90年代,隨著電子技術的不斷發展以及集成電路技術的不斷進步,對于微電子封裝技術的要求越來越高,促使出現了BGA、CSP、MCM等多種封裝技術。使引腳間距從過去的1.27mm、0.635mm到目前的0.5mm、0.4mm、0.3mm發展,封裝密度也越來越大,CSP的芯片尺寸與封裝尺寸之比已經小于1.2。
目前,元器件尺寸已日益逼近極限。由于受制于設備能力、PCB設計和加工能力等限制,元器件尺寸已經很難繼續縮小。但是在當今信息時代,依然在持續對電子設備提出更輕薄、高性能的需求。在此動力下,依然推動著微電子封裝繼續向MCM、SIP、SOC封裝繼續發展,實現IC封裝和板級電路組裝這兩個封裝層次的技術深度融合將是目前發展的重點方向。
芯片級互聯技術是電子封裝技術的核心和關鍵。無論是芯片裝連還是電子封裝技術都是在基板上進行操作,因此這些都能夠運用到互聯的微技術,微互聯技術是封裝技術的核心,現在的微互聯技術主要包含以下幾個:引線鍵合技術,是把半導體芯片與電子封裝的外部框架運用一定的手段連接起來的技術,工藝成熟,易于返工,依然是目前應用最廣泛的芯片互連技術;載體自動焊技術,載體自動焊技術可通過帶盤連續作業,用聚合物做成相應的引腳,將相應的晶片放入對應的鍵合區,最后通過熱電極把全部的引線有序地鍵合到位置,載體自動焊技術的主要優點是組裝密度高,可互連器件的引腳多,間距小,但設備投資大、生產線長、不易返工等特性限制了該技術的應用。倒裝芯片技術是把芯片直接倒置放在相應的基片上,焊區能夠放在芯片的任意地方,可大幅提高I/O數量,提高封裝密度。但凸點制作技術要求高、不能返工等問題也依然有待繼續研究,芯片倒裝技術是目前和未來最值得研究和應用的芯片互連技術。
總之,微電子封裝技術經歷了從通孔插裝式封裝、表面安裝式封裝、窄間距表面安裝焊球陣列封裝、芯片級封裝等發展階段。目前最廣泛使用的微電子封裝技術是表面安裝封裝和芯片尺寸封裝及其互連技術,隨著電子器件體積繼續縮小,I/O數量越來越多,引腳間距越來越密,安裝難度越來越大,同時,在此基礎上,以及高頻高密度電路廣泛應用于航天及其他軍用電子,需要適應的環境越來越苛刻,封裝技術的可靠性問題也被擺上了新的高度。
本文針對電子產品自動化生產中PCB設計、SMT工藝設計、印刷缺陷、貼片缺陷和焊接缺陷問題,對電子SMT虛擬制造技術進行了研究。主要針對電子產品PCB設計與制造、電子SMT工藝設計與管理、電子SMT虛擬制造系統及其關鍵技術和SMT技術資格認證四個方面進行研究分析,實踐表明,通過電子SMT虛擬制造技術,能夠從更高的層面熟悉現代電子產品制造的全過程,了解目前電子產品制造中最先進的設備和技術,提高表面組裝質量和效率。
【關鍵詞】PCB設計 SMT工藝設計 缺陷 虛擬制造技術 資格認證
1 引言
在國內,電子SMT虛擬制造方面的研究只是剛剛起步,其研究也多數是在原先的cad/cae/cam和仿真等基礎上進行的,目前主要集中在虛擬制造技術的理論研究和實施技術準備階段,系統地研究尚處于國外虛擬制造技術的消化和國內環境的結合上。清華大學cims工程研究中心虛擬制造研究室是國內最早開展虛擬制造研究的機構之一,主要進行了虛擬設計環境軟件、虛擬現實、虛擬機床、虛擬汽車訓練系統等方面的研究;浙江大學進行了分布式虛擬現實技術、虛擬工作臺、虛擬產品裝配等研究;西安交大和北航進行了遠程智能協同設計研究;西北工業大學進行了虛擬樣機的研究。國內在虛擬現實技術、建模技術、仿真技術、信息技術、應用網絡技術等單元技術方面的研究都很活躍,但研究的進展和研究的深度還屬于初期階段,與國際的研究水平尚有很大的差距。我國的研究多集中于高等院校和少量的研究所,企業和公司介入的較少。
電子SMT虛擬制造是一門新興的、綜合性的先進制造技術,目前,大部分高職院校設立SMT電子制造相關培訓,但無實驗設備和條件,即使已有SMT生產線的,也無資金或產品讓學生開動生產線,學生只能走馬觀花式地參觀,沒有真正得到訓練。再有國家勞動部門的職業技能認證也只有電工、電裝工、焊接工等低端工種,沒有SMT相應的高端工種,影響了學生和企業對電子SMT教育的認同度。在電子類專業工程實訓和SMT實際生產中,為了能夠從更高的層面熟悉現代電子產品制造的全過程,了解目前電子產品制造中最先進的設備和技術,建立電子SMT虛擬制造系統和SMT認證培訓是最好的解決思路。
2 電子產品PCB設計與制造
包括PCB可制造性分析和PCB設計靜態仿真,PCB可制造性分析根椐用戶設計的Protel或Mentor電路PCB文件,自動檢測出用戶設計電路的錯誤;PCB設計靜態仿真直觀顯示設計的PCB板組裝后的情況(基板、器件、焊膏、焊點、膠點)。
3 電子SMT工藝設計與管理
包括SMT工藝設計和仿真、MIS管理,SMT工藝設計和仿真通過PCB設計的Demo板,依據總體設計中元器件數據庫、電路布線、工藝材料和現有SMT設備的實際情況來設計SMT生產線工藝流程,根據所設計的工藝流程,對其進行動態仿真,讓學生直觀選擇組裝方式,進行設備選擇和產能估算,最后確定自動化程度和工藝要求;MIS管理主要包括兩方面:一是了解品質管理和國際、國內的SMT標準。二是SMT印刷管理、SMT貼片管理、回流爐管理、SMT文件及資料管理、SMT設備管理。
4 電子SMT虛擬制造系統及其關鍵技術
包括絲印機、點膠機、貼片機、回流焊機、波峰焊機,AOI檢測機等虛擬制造及其關鍵技術。
電子SMT虛擬制造系統主要在SMT關鍵設備編程設計和制造之間建立聯系,將SMT關鍵設備的生產過程在計算機上以直觀、生動、精確的方式呈現出來,取代傳統的試機過程,縮短開發周期、降低成本、提高生產效率。下面以絲印機和貼片機為例:
絲印機主要對主流機型包括MPM、DEK和GKG絲印機進行CAM程式編程,再進行模板設計,最后模擬絲印機的界面、編程過程及控制參數的設置。
貼片機主要對主流機型包括YAMAHA、SAMSUNG、JUKI、FUJI、PANASONIC和SIEMENS貼片機進行編程,貼片機虛擬系統包括模擬編程模塊、貼片機2d/3d仿真模塊、貼片程序優化模塊和貼裝數據庫模塊。貼片編程首先通過EDA電路設計的數據導入確定貼片坐標,然后根據基板信息對標號Fiducial定位,設置Mark點,最后通過輸入的元器件信息確定送料器的分配、生成貼裝程序并調用程序進行生產動態模擬仿真。
5 SMT技術資格認證培訓
包括技術員(中職)、見習工程師(高職)、助理工程師(本科)、工程師(企業)和高級工程師(企業)五個等級的資格認證培訓。
考試分專業知識和實際操作兩部分,專業知識主要考查考生SMT電子制造的基礎知識能力、綜合運用能力、以及解決問題的能力。實際操作著重考查考生SMT電子制造實際動手能力。以見習工程師(高職)認證培訓為例,培訓系統將PCB設計、SMT生產線工藝設計、關鍵SMT設備編程、加工過程可視化仿真和可制造性評價系統集成,在計算機上以直觀、生動、精確的方式模擬出先進電子SMT制造技術。不僅可以使學生進一步掌握EDA電路設計技術,更可以使學生掌握SMT組裝技術和各種SMT關鍵設備技術,徹底改變了傳統的一把烙鐵學電子的局面。
6 結束語
本文對電子SMT虛擬制造技術進行了研究,針對印刷、貼片、焊接缺陷問題,通過電子產品PCB設計與制造、電子SMT工藝設計與管理、電子SMT虛擬制造系統及其關鍵技術和SMT技術資格認證四個方面來開展研究分析,實踐表明,電子SMT虛擬制造技術能夠從更高的層面熟悉現代電子產品制造的全過程,了解目前電子產品制造中最先進的設備和技術,并對關鍵SMT設備進行編程操作,將SMT關鍵設備的生產過程在計算機上以直觀、生動、精確的方式呈現出來,縮短開發周期、降低成本、提高表面組裝質量和效率。
參考文獻
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作者單位
[關鍵詞]電子技術;制造;汽車;現代
當前社會是一個快速發展的社會,幾乎所有的工作都需要運用一定的技術來完成,不僅是為了提高效率、質量,同時還為了給操作者更好的體驗,所以應從本質上完成生產、生活水平的提升?,F代電子技術的類型較多,能夠根據汽車制造的多項需求,展開多元化的應用,以完善制造體系和具體的加工手段,盡量讓制造出的汽車保持完美效果,從而給駕駛者最好的體驗。
一、現代電子技術的特點
社會對技術的追求是無窮無盡的,由此也推動了各項生產加工的進步?,F代電子技術已經完成了從傳統向現代的過渡,并且在很多方面都實現了較大創新。綜合而言,現代電子技術所具備的特點,在以下幾個方面的表現突出:
(1)現代電子技術實現了智能化的進步。在社會發展水平不斷提升的今天,技術的應用應盡量減少人工操作,通過智能化系統、模式,確保技術可以自己運行,將產品進行優化處理。為此,現代電子技術與計算機智能系統、智能設備有效融合,形成了不同系列的生產、加工鏈條,為汽車制造提供了較多幫助。
(2)現代電子技術的體系非常健全。相比以往的電子技術而言,現代電子技術的體系有了很大的進步。我們所運用的現代電子技術,不僅在數據分析和操作手段上有所提升,同時能夠針對突發的各項問題進行有效處理,將惡性事件的概率降到最低,甚至是完全消除。同時,現代電子技術在應用過程中,對安全因素也有深入的考慮,各種配備都非常健全,不會對操作者造成威脅。
二、現代電子技術在汽車制造中的應用
(一)電控燃油噴射系統
汽車在制造過程中,發現在耗能方面比較嚴重,不僅資源使用率較低,同時對城市空氣產生了很大的污染,自身壽命也有所減少??紤]到今后的汽車數量會進一步增加,在汽車制造過程中,利用現代電子技術的相關內容,開發出了“電控燃油噴射系統”。該系統以現代電子技術為基礎,用燃油噴射裝置,完全取代了化油器,配合微電子技術實施系統的多參數控制處理。經過分析后發現,電控燃油噴射系統在應用過程中,其能夠將汽車發動機的功率提高10%左右;在耗油量相同的情況下,運用電控燃油噴射系統,可以將發動機的扭矩增大20%左右。除此之外,該系統在現代電子技術的支持下,還能夠將汽車的加速時間減少。例如,在0km/h~100km/h的加速時間,能夠減少7%左右,油耗量方面則降低10%左右。由此可見,在現代電子技術的幫助下,汽車本身的性能有了較大的提升,電控然后噴射系統可行性、安全性均較高。
(二)安全控制系統
當前的城市擁擠程度較高,汽車在駕駛過程中,容易出現急剎車、避讓車的情況,倘若出現安全事故,必須通過健全的安全保護措施,將車內人員進行有效保護。經過現代電子技術的研究,汽車制造中的安全控制系統獲得了較強的優化,可應對較多情況。目前,汽車的安全控制系統,包括汽車防抱制動系統、安全氣囊、汽車輪胎氣壓智能監測系統等。以汽車輪胎氣壓智能監測系統為例,其會利用現代電子技術,將傳感器、發射器安裝到每一個汽車輪胎上,從而實現對輪胎的全面監測,包括氣壓情況、溫度情況等,駕駛者可以觀察顯示器,直接了解汽車的輪胎情況,并決定如何進行駕駛,減少安全隱患,提升了汽車壽命。
(三)車身控制系統
近幾年,我國的汽車盜取案件不斷增多,為駕駛者帶來了很大的損失?,F代電子技術在應用過程中,針對車身控制系統進行了全面優化處理,增添了較多的使用功能,為汽車安全、汽車控制提供了較多的幫助。例如,車身控制系統主要是汽車防盜裝置,它包括:機械式防盜器(方向盤鎖、變速器鎖);電子式防盜器(遙控式汽車防盜器);點火控制型防盜器;油路防盜系統。電子式防盜器采用電子密碼技術,有2000萬個不重復的編碼程序,通過遙控起到防盜、防竊,同時還具有遙控熄火及手機報警等功能。其中,CAS防盜系統由報警發射、網絡接收、監控中心等3部分組成。
監控中心對入網的汽車實行不停止的監測服務,當發生盜竊時,CAS系統能在15秒內將移動目標的報警信息傳給監控中心。從已經掌握的情況來看,很多汽車的制造均有較大提升,不僅在成本上獲得了有效壓縮,同時對汽車的性能進行提升,滿足了生產廠商和駕駛者的需求,推動了社會事業的進步。今后,應對現代電子技術進行深入研究,從多方面對汽車制造進行優化,實現汽車加工、生產、設計水平的提升,創造出更大的效益。
參考文獻:
[1]王曉娟.淺談現代電子技術在汽車工業中的應用[J].科技資訊,2014(19):74.
關鍵詞:現代電子技術 汽車制造 應用
中圖分類號:U463.6 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2013)06-0094-01
電子技術在汽車技術中廣泛應用,使汽車的控制系統正在快速地向電子化、智能化和網絡化方向發展,現代電子技術在汽車制造業的應用被認為是汽車技術發展進程中的一次革命,是用來開發新車型,改進汽車性能最重要的技術措施。
1 現代電子技術在汽車制造業的現狀
據統計,早在2000年時,平均每輛車上電子裝置在整個汽車制造成本中所占的比例就已經由16增至23以上。一些豪華轎車上,使用單片微型計算機的數量已經達到48個,電子產品占到整車成本的50以上。時至今日,電子技術的應用幾乎已經深入到汽車所有的系統。
近年來,汽車電子技術向集中綜合控制發展,而汽車電子技術的應用將使汽車發生以下主要變化:(1)汽車的各種操縱系統向電子化和電動化發展,實現“線操控”。(2)汽車12伏供電系統向42伏轉化。
2 現代電子技術在汽車制造中的主要應用方面
汽車發動機對電子技術的應用。
目前,汽車電子技術在發動機上的應用,主要集中在以下幾個方面:
(1)電子控制噴油裝置(EFI)。在現代汽車上的應用。隨著機電混合式或機械式的燃油噴射系統的淘汰,性能優越的電子噴油裝置日漸普及,由于電控燃油噴射裝置可以實現發動機最佳工作狀態的自動保維持,故能使節油和空氣凈化的作用達到最大化。通過將實驗所得的“發動機最佳工況時的供油控制規律”的相關數據和程序存儲于微機存儲器中,便可實現發動機的最優工作環境的保持,從而最大限度的提高發動機的綜合性能。
(2)電子點火裝置(ESA)。汽車發動機系統的微機、傳感器及其接口、執行機構等部分構成了汽車的ESA,即電子點火裝置。該裝置主要用于節約燃料,減少空氣污染。除此之外,近年來該裝置逐漸發展出了智能控制、自適應控制、自診斷操作等功能,但歸根結底,其最主要的功能還是在減少污染和環境保護方面。
(3)智能可變氣門正時技術(VVT-i)。若想使發動機的燃油供應能根據發動機的轉速改變而改變,就需要使發動機的空然比達到最佳,在這方便做的較為突出的,要數豐田的智能可變氣門正時技術。智能可變氣門正時技術,即VVT-i系統是由傳感器、凸輪軸液壓控制閥、ECU以及控制器等部分構成。ECU儲存了最佳氣門正時參數值,并匯集傳感器等發出的反饋信息,然后與這些參數值進行對比計算,得出結果并向凸輪軸液壓控制閥發送指令,從而達到控制機油槽閥的位置的目的,這樣便可以改變液壓流量,把各種信號選擇輸送至VVT-i控制器的不同油道上。
3 汽車底盤上對電子技術的應用
(1)BBW系統。BBW系統即全電路制動系統,是一種新型的智能化制動系統,它采用嵌人式總線技術,可以與ABS(即防抱死制動系統)、ACC(主動防撞系統)、TCS(牽引力控制系統)以及ESP(電子穩定性控制程序)等。這種系統通過對微處理器中的控制算法的優化,能夠實現對制動系統工作過程的精確調動,從而使車輛的制動效果得到優化,使得汽車制動的安全性更趨于完善。由于BBW的能量來源為電能,因此,結構更加簡潔,安裝和維修也就更為簡便。
(2)汽車轉向控制系統。這里主要介紹汽車的后輪轉向系統,即RWS。RWS由傳感器、電子控制單元和執行機構等組成,其執行機構分為整體式和分離式,整體式又分液壓式和機電式兩種。整體式是指汽車兩后輪的橫拉桿由同一個執行機構調節,僅用一個橫拉桿位移傳感器便可能確定兩后輪的轉向角;而分離式則指汽車兩后輪的橫拉桿由兩個不同執行機構來調節。由于分離式RWS執行機構的元件多,因此現在更趨向于對整體式RWS執行機構的研發。
4 汽車懸架控制系統
汽車懸架控制系統的工作原理是主動讓穩定桿的左右兩端作垂直方向的相對位移,平衡車身的側傾力矩,使車身的側傾角接近零,提高了舒適性。由于汽車前后兩個主動穩定桿可以調節車身的側傾力矩的分配比例,從而可調節汽車的動力特性,提高了汽車安全性和機動性。
5 汽車底盤的線控技術即集成技術
所謂線控是指用電子信號的傳送取代由機械、液壓或氣動的系統連接的部分。這種技術不僅可以取代連接,還可以實現操縱機構和方式的變化,以及執行機構的電氣化,意味著汽車將實現由傳統的機械結構到電子系統的轉變。
如今,現代汽車底盤電子控制系統正向著多變量綜合協調控制發展,這種集成技術,在硬件上可以減少零件數,進而減少連接點,提高可靠性。而在軟件上可以融合信息并集中控制,從而提高和擴展各自的單獨控制功能。
6 車身系統對電子技術的應用
在車身系統方面,電子技術的應用主要是為了提高汽車的安全性能以及汽車的舒適度和便利性,目前來看主要包括安全氣囊、中央防盜門鎖、自動防撞系統、自動座椅、自動空調控制系統等。以安全氣囊為例,現代轎車上安全氣囊是人們非常重視的高技術裝置之一。一般在轎車轉向盤上都會裝有安全氣囊裝置,這種裝置造平常的時候并不易被發彈出,并隔離在方向盤與駕駛員之間,減少撞擊對駕駛員帶來的傷害。
參考文獻
關鍵詞: 塑料電子技術;柔性顯示器;有機半導體
中圖分類號:TN949.199文獻標識碼:B
Flexible Displays Made with Plastic Electronics
Seamus Burns
(Display Engineering, Plastic Logic, Ltd., Cambridge, UK)
Abstract: Plastic Logic has designed and constructed a full-scale manufacturing facility for flexible display modules fabricated using organic semiconductors ("plastic electronics"). These display modules are lightweight, flexible, and robust and are used in the QUEproReader, an e-reader device for mobile business professionals that was introduced in January 2010.
Keywords:plastic electronics; flexible display; organic semiconductors
引 言
許多年來,因為柔性顯示器輕薄、堅固,使可折疊彎曲的顯示器成為現實,所以具有良好的市場前景。這些產品和相關技術經歷了長時期發展后終于開始進入主流,有些顯示器技術,如電子墨水(E-ink)公司的那些技術以及SiPix成像技術,是在前6年成熟的,現已成為柔性顯示的關鍵技術。通常提到的如電子紙(e-paper),這些技術的確包含了許多紙的屬性,其反光、可彎曲,在圖像更新期間不消耗能源(所謂圖像穩定性)。由于其穩定的電、光特性,以及易于將此箔狀的顯示媒介(media)直接層壓到顯示器底板上實現集成,而大批量商業化。雖然這些顯示技術主要用于硬質玻璃顯示器,但是它們也打開了高分辨率柔性顯示器應用之門。
除電子紙顯示媒介之外,另一類復雜的部件,就是為制造高分辨率柔性顯示器所必須的柔性有源矩陣。對于大多數快速刷新的高分辨率顯示器,有源矩陣是不可或缺的:它是一種由電極和微電子開關構成的陣列,通常由一系列真空沉積和圖形加工工藝制備而成。這些沉積薄膜、形成圖形的工藝在玻璃上都能良好完成――的確,幾乎所有手機、掌上電腦、液晶電視以及許多其它電子產品的顯示器,采用的都是在玻璃基板上制備有源矩陣的工藝。然而,這些沉積工藝難以轉移到柔性的塑料襯底上,這就成為實現柔性顯示的一個障礙。
1柔性原型
自從1999年斯圖加特大學的Ernst Lueder教授和他的團隊在聚苯醚砜襯底上制造了柔性有源矩陣液晶顯示器(AMLCD)以來,一些大學實驗室和公司研發部相繼推出柔性有源矩陣顯示器的概念型產品。盡管對柔性有源矩陣產品已進行了大量研發,也存在著強烈的市場需求,然而該技術的產業化并非易事。柔性顯示商用產品的個案非常少,不過,近幾年一些技術正趨于成熟,因而有可能在不久的將來實現柔性顯示的商品化。
近來,荷蘭Polymer Vision公司出品了一種稱之為“Readius”的產品,這是一款包含可卷曲的柔性電子紙顯示器的美觀新穎的電子閱讀器。這個獨特的產品當它的5英寸顯示器卷起時只有口袋大小,這也是首臺使用了有機物薄膜晶體管(TFT)的電子商品。然而,遺憾的是Readius尚未能與消費者見面。
另一種典型的接近商品化的方法是在硅基顯示制造中所采用的工藝的再版。電子紙顯示組件的先驅制造商――Prime View International,發明了一種被稱之為EPLaR(Electronics on Plastic by Laser Release)的、基于激光照射的柔性顯示工藝技術。一層十分薄的聚合物膜沉積在硬質襯底上,之后使用傳統硅基工藝制造有源矩陣顯示器,然后采用激光工藝將那層聚合物薄膜從硬質襯底上剝離下來。另一個正在開發柔性顯示技術的公司是LG顯示(LG Display),他們的柔性顯示制造工藝采用了薄而柔性的不銹鋼金屬箔,這種材料能經受住硅沉積所需的溫度,且掩模對準十分穩定。幾年來,LG Display已經出品了外形尺寸不同的柔性電子顯示組件,包括1,600×1,200分辨率、174ppi(pixel per inch)的12in顯示器。此外值得一提的是AUO(友達光電)于2009年10月出品的使用SiPix電泳顯示媒介的6in柔性顯示組件,從而例證了柔性電子紙顯示器,然而該公司對所用底層技術避而不談。
2有機半導體
2000年從劍橋大學剝離出來而創立的Plastic Logic公司,一直致力于有機半導體技術的商業化,力圖使TFT能印刷到柔性塑料上,以開創柔性電子學的新徑。有機半導體實現柔性電子學依靠兩點:第一,與硅不同,有機半導體能通過溶液法在室溫下沉積,因而可使用柔性塑料作襯底材料,而相對于硅沉積,所需溫度則會使塑料襯底熔化或變形;第二,有機半導體器件無需掩模對準亦能形成。傳統的硅電子學要求一系列掩模板的序列對版工藝,這對于塑料襯底不是一個能簡易實現的方法,溫度偏移和溶劑吸收會造成不同掩模步驟之間襯底的變形。對于有機材料,采用印刷工藝則能克服塑料襯底的形變,從而能避免上述模板對準的問題。這是通過在每執行一步印刷,印刷頭都在進行局部對準,因而能不斷補償失真。有機材料用于柔性電子學,更明顯的優勢則在于其內在的柔韌性。
Plastic Logic公司的工藝特色是有能力在柔性襯底上沉積高分辨率的電子元器件。其工藝溫度等于或接近室溫,所以所用工藝與廉價的塑料襯底材料是完全兼容的。其采用的典型的襯底材料是聚對苯二甲酸乙二酯,或稱PET,PET是一種非常普通的塑料,可用于食物飲料容器的制造以及合成光纖。其沉積工藝的最小尺寸達到2μm,層對層對準精確度典型值為±5 μm,如圖1所示。
超高分辨率的有源矩陣顯示器,通常具有相當少量的連線。有源矩陣是由一些行電極和列電極圍成的交叉格子,在每個交叉點上設置一個電子開關,通常為TFT(薄膜晶體管)。該晶體管用來給由顯示媒介構成的電容器進行充、放電,以改變跨接在顯示媒介兩端的電壓,繼而改變該顯示器件的光學狀態。有源矩陣顯示器具有理想的對各個顯示媒介直接選址的能力,因而它能夠達到最適宜的對比度和刷新率(仿佛顯示媒介被立即驅動似的)。
對電子紙器件,為了達到這些要求,需要滿足若干電學標準。TFT的“開態”電流要求足夠高,以使在線選址期間內該像素都保持在開狀態,即使關斷該像素。此開態能力由晶體管的遷移率決定。TFT的“關態”電流要求盡可能的低,以便一旦柵極被關閉時仍能保持像素電壓不變。達到低的關態電流要求穩定的TFT閾值,這由有機半導體和絕緣材料的純度決定。所以工藝條件的控制是至關重要的。柵極泄漏,連同所有其它寄生的極間泄漏路徑(例如源極到柵極的泄漏,源極到公共極的泄漏)都必須降至極小。具有高電絕緣擊穿電壓的無針孔的絕緣層是絕對必要的,它可以避免這些漏電路徑。需要再次重申的是,嚴格控制工藝條件以及使用潔凈的工藝環境是先決條件。柵線和源線需要充分“快”地傳輸電壓的變化,這就要求柵線和源線具有高電導和低電容。正如前面討論過的,為使電容最小化,這就要求尺寸精細、圖形邊緣清晰。另一個期望的特性是所有像素上具有低的、而且一致的跳變電壓,這個跳變電壓是當柵線關閉時引入的像素電極電壓與數據線電壓之差,它來源于柵電極和漏電極之間面積交疊而引起的寄生電容,為減小該參量再次要求精細的圖形加工工藝。
上述工藝有能力制造面積足夠大、分辨率足夠高的用于電子紙顯示的柔性有源顯示器,其使用的有機半導體是一種聚芴基材料,可由溶液法生成,典型遷移率為 0.03cm2/Vs,它可使開態電流接近1μA。用此工藝制備的器件開關比達105~106,柵極漏電流小于10-11A。Plastic Logic制造廠生產的首臺商用顯示器,分辨率為1,280×960,尺寸為10.7in,像素密度為150ppi,足以滿足具有灰度級的單色電子閱讀器的應用要求。使用的顯示媒質是電子墨水公司的Vizplex電泳箔,這種顯示器被設計用來開發全對比度、快速響應的媒介,以適用于單色和具有灰度級的組件。圖2所示為此種工藝制造的顯示器的照片。
3一座新建的柔性顯示器工廠
Plastic Logic公司在德國的德累斯頓建立了擁有全套制造設施的工廠,以便大批量生產高性價比的顯示組件。德累斯頓是德國的高科技中心之一,坐落有大量的電子公司,其中許多為硅晶圓公司。這些公司的存在確保了對制造電子器件(如顯示組件)必需的基礎支持,同時提供了教育良好、經驗豐富的勞動力。全自動化生產線的設備主要來自遠東,通常但不完全來自平板顯示產業。在許多情況下,公司有現貨供應或僅少量需要定制。生產線設置在百級無塵操作間內,柔性PET襯底先綁定在硬質的玻璃載體上,通過批處理(batch process)方式完成產品所需的圖形制作。襯底尺寸相當于3.5代線的母版尺寸,受一系列圖形加工步驟的限制,每塊母版上僅生產9枚有源矩陣顯示器。在將顯示面板分割之前,對這些有源矩陣的像素和連線進行測試,之后對這些顯示器產品進行封裝,使其在產品壽命期間,一直維持在恒定的濕度水平,并且確保其工作的一致性。柔性封裝是可行的,因為有機TFT不像OLED或PLED器件那樣,對氧和濕氣不是非常敏感。接下來將高壓顯示驅動芯片與外部引線連結起來,這里的連接由各向異性導電膜(ACF)完成。最后再將觸摸傳感器壓制于已含有光學涂層和紫外阻擋層的顯示組件之上。
4QUEproReader閱讀器
電子閱讀器的出現能追溯到SonyLIBRIé,其于2004年,這是第一臺帶有電泳顯示屏的電子閱讀器,它被認為是奠基者而贏得了2005年SID顯示器產品的年度獎項。自此以后,很多種不同尺寸、重量、用戶界面和專用型電子閱讀器陸續推出,其中多數主要用于圖書閱讀,通常附加有諸如存儲、購買、下載等功能,用以輔助閱讀。
圖3所示為由Plastic Logic公司生產的QUEproReader的照片。QUE是專門為商務人士設計的閱讀器,支持PDF、GIF、JPEG、PNG、BMP、ePub、txt文件格式和可打印格式,如Microsoft Office(2003/2007)、E-mail、日歷、HTML(如地圖)和RTF,進而具有能夠使客戶生成文件的文件柜的價值。它還配備有功能強大的工具,這些工具能夠對內容實施交互與管理。此外,QUE店鋪允許用戶購買和下載商業的、專業的報紙、雜志和電子書,有權使用Barnes & Noble上超過100萬本電子書,書和報紙內容能通過無線或蜂窩網絡(3G版本)下載。
QUE被設計成區別于其它閱讀器而瞄準商務市場,由于它不易打碎而成為獨一無二的,超薄且質輕的塑料顯示器。它的尺寸為8.5×11in,厚約1/3in,質量約為1磅。對于摔落或將物體墜落到顯示器上的可靠性測試已經驗證,它比玻璃基板產品具有更好的彈性。QUE也具有業界最大的電容式觸摸屏。
5技術前景
未來的產品將要求更加尖端的顯示器,這些尖端顯示器充分發揮電子紙快速進化的特性,而這些未來產品正在由Plastic Logic和其它公司進行著研發。大多數公司都在攻克擴展該產品的彩色化性能,2011年全彩色電子閱讀器將有望出臺。目前Plastic Logic公司正致力于全彩色電子閱讀器的柔性顯示平臺的建設工作。
彩色顯示器比單色顯示器有更高的ppi,這就要求其具有更優良的性能和更高的分辨率。反過來對有源選址器件就要求其具有更高導電率的柵線,更高性能的TFT,以及更精細的圖形加工水平。Plastic Logic公司正在英國劍橋的研發線上進行著針對下一代顯示器的工藝開發,主要研究工作在于改善背板性能和滿足這些更高性能的要求。下一代TFT器件正采用一種新型有機半導體材料,其遷移率可達到接近非晶硅的水平。采用改進的工藝,可在每英寸上制造出更多像素,同時滿足彩色化和TFT性能要求的顯示屏。一旦在研發線上得到充分驗證,這些材料和工藝將被轉移到制造廠,在那里它們將通過擴產、檢驗,最終納入顯示器制造過程。
柔性顯示當前還是處于一種相對初期階段的技術,從開發有機TFT的可能性到運用于更常規電子產品的制造,尚存在著巨大的潛在發展空間。塑料襯底能用于制作日益增多的系統級電子元件,無論是通過直接連接分立元件,還是通過印刷電子電路去替代硅基高壓顯示驅動芯片。后者已于2004年被Polymer Vision(之后的荷蘭飛利浦研究所)從概念上予以證實,他們把柵驅動顯示電路部分集成到柔性顯示器的周邊。這預示著,有機TFT最終將有望具有足夠的能力去穩定地驅動電流驅動型的顯示器件,例如商品中的OLED和PLED,不久,采用全印刷工藝制造出帶有周邊集成高壓驅動器的柔性發光型顯示器將成為可能。為了實現這種可能性,需要克服巨大的挑戰。然而,由該領域已留下的發展印記來看,不難設想在近十年內即可實現。
這就更不用說在非顯示應用領域也可能使用的印刷電子技術。RFID是期望應用的方向之一,此處僅需少量的驅動柵線,使用硅電路就顯得很不經濟。柔性塑料傳感器是另一個可能的應用方向,其結構類似于有源矩陣顯示器。其它更多的應用可能是一些“一次性”用完即可丟棄的電子產品或可動態配置的電子元件。
6結論
十年前塑料電子技術還是一塊初開墾的處女地,只集中在一批大學和公司研究所里進行著材料研究。而今,這種技術已呈現出有可能制備出尖端顯示產品的趨勢。要不了幾年,我們能切實期望在該領域的商品化方面,會有進一步的重大進展。
作者簡介:Seamus Burns,Plastic Logic公司顯示工程部主任,E-mail:。
(南開大學光電子所楊明
關鍵詞:電子直線加速器加速系統制造技術
中圖分類號:TP273 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2012)03-0000-00
電子直線加速器是通過縱向磁場的作用來控制電子加速的,能夠較容易的引出電子流。同時,電子直線加速器在進行電子加速時帶來的輻射損失較少,能夠在高能和強流方面具有很大的應用前景。目前,國內主要在建造的是能量為30Mev的電子直線加速器。電子直線加速器的加速系統是整個制造過程中的關鍵,它主要是有加速管、耦合器以及聚束管三個部件組成。針對電子直線加速器加速系統制造時的技術要求進行研究,能夠更好地掌握具體的制造技術,從而完善國內的電子直線加速器的制造水平。
1、電子直線加速器加速系統在制造時的技術要求
1.1對制作結構和方法的要求
在這些部件制造工藝上,對制造結構和方法也有很高的要求。在電子加速過程中,這三個主要部件的在制作方法上都有著特定的程序,對每一個部件中的各個零件的選用到組裝都有規定,這些零件應該選擇精度較為準確的合格成品,在組裝過程中要盡量保持接觸良好,這樣才能夠防止在加速過程中出現造成磁場頻率異常的情況。
1.2對制作過程中尺寸的要求
由于電子直線加速器是一種比較機密的加速儀器,使得在制造過程中對其中部件的相關制造過程中的尺寸要求很嚴格。在制造加速管和聚束管時,它們的內外徑、管壁厚度都有著精確的要求,這樣才能夠保障在電子加速過程中不會出現因為尺寸誤差大而導致整個電子流的頻率受到影響。電子直線加速器的加速系統在制造過程中嚴格按照國內外的尺寸公差計算標準進行數據的精確計算,這樣能夠對整個加速管和聚束管的制造提供更加精良的指引作用。在耦合器的制造過程中也要保障每一個零件的尺寸精準度,防止因為尺寸偏差而造成電子加速出現畸形的情況。
1.3對部件表面光潔度的要求
電子流產生的微波是在加速管內進行加速運行的。在制造過程中生產部門仔細考慮到部件表面光潔度的要求,這樣電子留在加速管內通過時才能夠盡量維持原始的運動狀態,同時在加速過程中不會出現很大的偏差情況。同時聚束管和耦合器的制造過程中,對部件表面的光潔度也有嚴格的要求,按照斯坦福大學在制造電子加速系統的相關要求,生產部門在制造時要嚴格按照科學合理的工藝和流程來進行,這樣才能夠確保整個加速系統在運行過程中取得最好的效果。
2、電子直線加速器加速系統具體的制造技術
2.1加速管的制造技術
加速管的制造主要是三個方面:一是盤荷片的制造。在制造過程中要提高整個精車的轉速,認定精確的走刀量,這樣就能使得整個平面進行有效的精車。在制造過程中要對相應設備進行處理,避免制造時出現盤荷片的尺寸受到影響。防震也是盤荷片制造時尤其應該注意的地方,通過對馬達進行地基固定,結合膠合接縫處理的皮帶的使用,進而消除加工過程中產生的震動;二是,圓波導管的制造。整個加工過程要依照設計時的尺寸作為制造標準,同樣也需要對加工的裝置進行冷卻和,保障整個圓波導管在制成成品之后的表面光潔度和尺寸的精準度;三是,加速管的裝配。整個裝配過程就是零件之間的冷熱套。由于各個零部件的膨脹系數不一樣,在裝配時應該要嚴格控制相關零件在室溫下能夠存在一定的間隙,這樣當整個電子加速系統進行電子系統加速時能夠很好地維持整體的運行,不會因為受熱膨脹而產生變形或損害之類的情況。
2.2聚束管的制造技術
聚束管的制造技術也應該從三個方面來說:第一,聚束片的制造。在對集束片進行精車時,由于內控和外圓存在著差異,通常都是選用單片進行加工的,不同于均勻管的制造工藝。為了是集束片的導電性能符合電子加速系統的要求,通常會在它的表面鍍上一層銀,同時為了使得聚束片和管壁之間的接觸良好會鍍上一層金。這樣就能夠保證聚束片在電子系統的電子加速程序順利進行。第二,聚束圓波導管的制造。通常在生產制造過程中都是將聚束圓波導管分為三個節來進行的。材料上和均勻管的一樣,但是這三節的孔內徑不一樣。在粗加工之后一般都要進行退火處理,這樣能夠讓內應力得到消除,從而維持尺寸的穩定。第三,聚束管的裝配。聚束管由于盤荷片的尺寸存在差異,因此它的裝配不同于均勻管的,通常是采用單片裝配的方法。裝配過程中要調好定位器,將蒸汽通入到加熱器中,同時讓聚束管和導軸一起放入加熱器中。這就是大致的聚束管的裝配過程。
2.3耦合器的制造技術
耦合器的制造也是整個電子直線加速器電子加速系統的一個重要環節。耦合器的具體尺寸都是經過實驗來加以確定的。在制造過程中,技術人員會給耦合器設置幾個可調的主要參數,同時整個耦合孔也需要進行修改工作。環塞和圓片的外圓都應該先車成螺紋的,方便對它們的位置進行調整,同時圓形波導管也不用焊上,待各個參數都基本確定之后,才進行焊接。然后將環塞和圓片外圓上的螺紋車掉,利用冷壓法將這兩個部件裝配到耦合器的內部中來。同時,整個耦合器在制造過程中也要進行退火處理,目的還是為了減小和消除內應力,保持整個耦合器尺寸的精準度。另外,在耦合器的外部還應該焊接上相應的真空保護管和圓波導管,提升整個耦合器的保護作用和導電性能。
3、結語
綜上所述,電子直線加速器的加速系統在制造過程中通常都需要進行一系列的設計、測量精密加工和合理裝配等問題。目前在制造電子加速系統時在技術上還有一些可以改進和發展的空間,針對電子直線加速器的電子加速系統的制造技術進行深入的研究能夠幫助國內的制造技術不斷地進行改進和完善,同時推動電子直線加速器的應用。
參考文獻