《先进制造系统 教学课件 ppt 作者 戴庆辉主编第8章典型产品的制造系统0803计算机制造》由会员分享，可在线阅读，更多相关《先进制造系统 教学课件 ppt 作者 戴庆辉主编第8章典型产品的制造系统0803计算机制造（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、先进制造系统,21世纪工业工程专业规划教材,先进制造系统 Advanced Manufacturing System 华北电力大学 戴庆辉 主编 机械工业出版社,先进制造系统,21世纪工业工程专业规划教材,先 进 制 造 系 统 主 编 戴庆辉 副主编 张新敏 王卫平 参 编 张文建 杜必强 周宏明 胡开顺 叶 锋 慈铁军 付培红 主 审 张根保,先进制造系统,第 1 章 先进制造系统总论 第 2 章 先进制造系统基本原理 第 3 章 先进制造模式 第 4 章 先进设计技术 第 5 章 先进制造装备及技术 第 6 章 先进制造工艺技术 第 7 章 绿色设计与制造 第 8 章 典型产品的制造系统
2、 第 9 章 制造系统展望,第8章 典型产品的制造系统,8.1 汽车制造系统 8.2 集成电路制造系统 8.3 计算机制造系统,8.3 计算机制造系统,8.3.1 计算机的结构 8.3.2 印制电路板制造 8.3.3 印制电路板装配 8.3.4 硬盘制造 8.3.5 CPU制造,8.3.1 计算机的结构,图8-38 计算机硬件基本组成和工作原理,8.3.1 计算机的结构,8.3.2 印制电路板制造,提供集成电路等各种电子元器件固定装配的机械支撑、实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘、提供所要求的电气特性。同时为自动锡焊提供阻焊图形，为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形
3、（图8-40）。,图8-40 印制线路板,印制电路板（Printed circuit board，PCB）,8.3.2 印制电路板制造,1. PCB分类,(1）按PCB基材的强度分 刚性PCB 用刚性基材制成的PCB。 柔性PCB 用柔性基材制成的PCB（图8-41）。 刚柔性PCB 利用柔性基材，并在不同区域与刚性基材结合制成的PCB。,图8-41 柔性印制板,8.3.2 印制电路板制造,1. PCB分类,(2）按PCB导电图形制作方法分 减成法PCB 采用减成法工艺制作的PCB。 加成法PCB 采用加成法工艺制作的PCB。 全加成法 是仅用化学沉铜方法形成导电图形的加成法工艺。 半加成法
4、在绝缘基材表面上，用化学沉积金属，结合电镀蚀刻或者三者并用形成导电图形。 部分加成法 是在催化性覆铜层压板上，采用加成法制造PCB。,8.3.2 印制电路板制造,1. PCB分类,(3）按PCB基材分 有机PCB 常规PCB都是有机PCB，主要由树脂、增强材料和铜箔三种材料构成。 无机PCB 即通常说的厚薄膜电路，由陶瓷、金属铝等材料构成，无机PCB广泛用于高频电子仪器。,8.3.2 印制电路板制造,1. PCB分类,(4）按PCB孔的制作工艺分 孔化PCB 采用孔金属化工艺制作的PCB。 非孔化PCB 不采用孔金属化工艺制作的PCB。,8.3.2 印制电路板制造,1. PCB分类,(5）按P
5、CB导电结构分 单面PCB 零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。,a）表面 b）底面 单面PCB,8.3.2 印制电路板制造,1. PCB分类,(5）按PCB导电结构分,双面PCB 它的两面都有布线，两面间通过适当的电路连接。,多面PCB 是通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起， 且导电图形按设计要求把多片印制线路进行互连而形成的PCB。,表面 底面 双面PCB,8.3.2 印制电路板制造,2. PCB的制造工艺,图8-46 印制电路生产流水线,8.3.2 印制电路板制造,2. PCB的制造工艺,（1）单面PCB刚性印制的工艺流程,单面覆铜板下料（刷洗、干燥）钻孔或冲孔网印线路抗蚀刻图形
6、或使用干膜固化检查修板蚀刻铜去抗蚀印料、干燥刷洗、干燥网印阻焊图形（常用绿油）、UV固化网印字符标记图形、UV固化预热、冲孔及外形电气开、短路测试刷洗、干燥预涂助焊防氧化剂（干燥）或喷锡热风整平检验包装成品出厂。,8.3.2 印制电路板制造,2. PCB的制造工艺,（2）双面PCB刚性印制的工艺流程 双面覆铜板下料叠板数控钻导通孔检验、去毛刺刷洗化学镀（导通孔金属化）（全板电镀薄铜）检验刷洗网印负性电路图形、固化检验、修板线路图形电镀电镀锡去印料蚀刻铜（退锡）清洁刷洗网印阻焊图形常用热固化绿油清洗、干燥网印标记字符图形、固化（喷锡或有机保焊膜）外形加工清洗、干燥电气通断检测检验包装成品出厂。,
7、8.3.2 印制电路板制造,2. PCB的制造工艺,（3）贯通孔金属化法刷造多层板PCB的工艺流程 内层覆铜板双面开料刷洗钻定位孔贴光致抗蚀干膜或涂覆光致抗蚀剂曝光显影蚀刻与去膜内层粗化、去氧化内层检查（外层单面覆铜板线路刷作、B阶粘结片、板材粘结片检查、钻定位孔）层压数控刷钻孔孔检查孔前处理与化学镀铜全板镀薄铜镀层检查贴光致耐电镀干膜或涂覆光致耐电镀剂面层底板曝光显影、修板线路图形电镀电镀锡铅合金或镍/金镀去膜与蚀刻检查网印阻焊图形或光致阻焊图形印制字符图形（热风整平或有机保焊膜）数控铣外形清洗、干燥电气通断检测成品检查包装出厂。,8.3.3 印制电路板装配,1. 插入式安装技术（Throu
8、gh Hole Technology，THT）,将电子元件安置在板子的一面，并将接脚焊在另一面上，这种技术称为插入式封装。,图8-44 THT零件（焊接在底部）,8.3.3 印制电路板装配,2.表面黏贴式安装技术（Surface Mounted Technology, SMT）,使用表面黏贴式封装技术安装的零件称为SMT零件。,8.3.4 硬盘制造,1. 磁盘制造技术的发展,硬盘，即硬驱动器，或硬盘存储器。1957年IBM公司研制成功的IBM350（RAMAC）是第一台真正意义上的硬盘。它由许多片直径为610mm的盘片组成，体积很大，但存储容量只有5MB。硬盘发展的里程碑是1973年IBM 3
9、340硬盘开始应用的温彻斯特（Winchester）技术，这种技术在1976年的IBM 3350逐渐成熟，它的出现使硬盘进入一个黄金时代。,8.3.4 硬盘制造,1. 磁盘制造技术的发展,温彻斯特技术的主要内容有： 磁头、盘片、主轴等运动部分密封在一个壳体中，形成一个头盘组合件（HDA），与外界环境隔绝，避免了灰尘的污染。 采用小型化轻浮力的磁头浮动块，盘片表面涂润滑剂，实行接触起停。即平常盘片不转时，磁头停靠在盘片上，当盘片转速达一定值时，磁头浮起并保持一定的浮动间隙。这样简化了机械结构，缩短了起动时间。 采用温彻斯特技术，磁头与磁盘是一一对应的，磁头读出的就是它本身写入的，信噪比等等都比可
10、换的要好，因此存储密度提高了，存储容量也增加了。,8.3.4 硬盘制造,1. 磁盘制造技术的发展,硬盘另一个发展里程碑就是使用溅射工艺来生产连续介质，这使得硬盘的密度进一步增大，为提高硬盘的存储空间奠定了良好的基础。 2000年8月，IBM公司发布了目前体积最小的硬盘Micordriver，盘片直径大约是25.4mm，而存储容量却达到了2000MB。近年来，磁盘技术的发展突飞猛进。,8.3.4 硬盘制造,2. 硬盘的制造过程,下面介绍酷鱼IV硬盘的生产过程。,图8-47 硬盘的自动装配生产线,8.3.4 硬盘制造,2. 硬盘的制造过程,（1）制作硬盘底座和线路板（图8-48）。,图8-48 硬
11、盘底座和线路板,8.3.4 硬盘制造,2. 硬盘的制造过程,（2）安装液态轴承（FDB）马达（图8-49）。,图8-49 安装好液态轴承马达的硬盘底座,8.3.4 硬盘制造,2. 硬盘的制造过程,(3）安装磁盘 在生产线上，磁盘是装在运送装置中运送到安装工位的。,图8-50 运送磁盘的装置,8.3.4 硬盘制造,2. 硬盘的制造过程,(3）安装磁盘。磁盘被运送到安装工位后，通过机械臂把需要的磁盘装配到硬盘中。,图8-51 机械臂磁盘装配,8.3.4 硬盘制造,2. 硬盘的制造过程,（4）装配磁头。由于磁头和磁盘的精密性，所以这道工序是整个硬盘安装中最复杂的，从图8-52中可以看到硬盘被放置在一
12、个精确定位的装置中进行磁头装配。,图8-52 装配磁头,8.3.4 硬盘制造,2. 硬盘的制造过程,（5）上盖。一旦所有内部零件被安装好后，硬盘就基本成形了 （图8-53）。,图8-53 已安装好内部零件的硬盘,8.3.4 硬盘制造,2. 硬盘的制造过程,（5）上盖。硬盘所有内部零件被安装好之后，就把硬盘“盖”起来（图8-54）。当硬盘被密封好后，就不必待在超尘的空间中了。,图8-54 已上盖的硬盘,8.3.4 硬盘制造,2. 硬盘的制造过程,（6）覆盖泡沫屏蔽层（图8-55）。为线路板覆盖泡沫屏蔽层，主要是为了防止静电和控制噪音。,图8-55 覆盖泡沫屏蔽层,8.3.4 硬盘制造,2. 硬盘
13、的制造过程,（7）上硬盘底盖（图8-56）。此工序主要是进一步控制噪音，并且保护内部的原器件。当然完成这一步后，还需要为硬盘贴上标识。,图8-56 上硬盘底,8.3.4 硬盘制造,2. 硬盘的制造过程,（8）质检（图8-57）,图8-60 质检,8.3.5 CPU制造,1. CPU制造的基本原料,CPU的主要原料是硅，除硅之外，制造CPU还需要一种重要的材料就是金属。目前为止，铝已经成为制作处理器内部配件的主要金属材料，而铜则逐渐被淘汰，主要原因是在目前的CPU工作电压下，铝的电迁移特性要明显好于铜。,8.3.5 CPU制造,2. CPU制造的准备工作,（1）制成硅锭 首先，硅原料要进行化学提
14、纯。为了使这些硅原料能够满足集成电路制造的加工需要，还必须将其整形，这一步是通过溶化硅原料，然后将液态硅注入大型高温石英容器而完成的。为了达到高性能处理器的要求，整块硅原料必须高度纯净，即单晶硅。然后从高温容器中采用旋转拉伸的方式将硅原料取出，此时一个圆柱体的硅锭就产生了。,图8-58 单晶硅锭,8.3.5 CPU制造,2. CPU制造的准备工作,（2）硅锭切片 是将这个圆柱体硅锭切片，切片越薄，用料越省，自然可以生产的处理器芯片就更多。切片还要镜面精加工的处理来确保表面绝对光滑，之后检查是否有扭曲或其他问题。,8.3.5 CPU制造,2. CPU制造的准备工作,（3）掺杂与刻划 新的切片中要
15、掺入一些物质而使之成为真正的半导体材料，而后在其上刻划代表着各种逻辑功能的晶体管电路。掺入的物质原子进入硅原子之间的空隙，彼此之间发生原子力的作用，从而使得硅原料具有半导体的特性。,8.3.5 CPU制造,2. CPU制造的准备工作,（4）生成二氧化硅层 在掺入化学物质的工作完成之后，标准的切片就完成了。然后将每一个切片放入高温炉中加热，通过控制加温时间使得切片表面生成一层二氧化硅膜。通过密切监测温度，空气成分和加温时间，可控制该二氧化硅层的厚度。在Intel的90纳米制造工艺中，二氧化物的厚度小到了惊人的5个原子厚度。,8.3.5 CPU制造,2. CPU制造的准备工作,（5）覆盖感光层 准备工作的最后工序是在二氧化硅层上覆盖一个感光层，这一层物质用于同一层中的其他控制应用。这层物质在干燥时具有很好的感光效果，而且在光刻蚀过程结束之后，能够通过化学方法将其溶解并除去。,8.3.5 CP
