电子工艺技术论文
电子工艺技术论文
电子产品在国民经济各个领域中的应用愈来愈广泛。其生产工艺也得得到了长足的发展。下面是学习啦小编整理的电子工艺技术论文，希望你能从中得到感悟!
电子工艺技术论文篇一
浅谈电子工艺的基本环节
摘 要：电子产品在国民经济各个领域中的应用愈来愈广泛。其生产工艺也得得到了长足的发展。从设计到焊接，是有其严格的工艺要求。其中，电路板焊接过程中需手工插件、手工焊接、修理和检验，具体的流程为：按清单归类元器件—插件—焊接—剪脚—检查—修整。而焊接是电子产品制造中最重要的一个环节，焊接的质量直接关系到电子作品能否稳定可靠地工作，提高焊接质量，是电子产品质量的保障。
关键词：Altium Designer 6 焊接技术 调试
中图分类号：TM56 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2012)006-001-02
电子工艺制作的第一步首先要根据电路确定的功能，构思好原理图，即必须知道所设计的项目需要哪些电路来完成，然后用 Altium Designer 6.0 来完成电路原理图的绘制调试及PCB图的布局。
其中绘制设计分为6步：
(1)新建原理图文件。
(2)设置工作环境。根据实际电路的复杂程度来设置图纸的大小。
(3)放置组件。从组件库中选取组件，布置到图纸的合适位置。
(4)原理图的布线。根据实际的需要，利用 SCH 提供的工具、指令进行布线，构成一幅完整的电路原理图。
(5)原理图的电气检查。当完成原理图布线后，需要设置项目选项来编译当前项目，利用 Altium Designer 6.0 提供的错误检查报告修改原理图。
(6)编译和调整。如果原理图已通过电气检查，那么原理图的设计就完成了。
有关PCB图，是对原理图的进一步完善及调试，能够检查原理图可能出现的问题，使得原理图更加接近工艺需要。
其中PCB图的生成及调试需要4步：
(1)定义组件封装。加入网表后，系统会自动地为大多数组件提供封装。但对于用户自己设计的组件或是某些特殊组件必须由用户自己定义或修改组件的封装。
(2)生成网表和载入网表。网表是电路原理图和印刷电路板设计的接口，只有将引入网表后，才能进行电路板的自动布线。
(3)布线规则设置。在实际布线之前，要进行布线规则的设置。
(4)自动布线。只要设置的布线规则正确、组件布局合理，一般Altium Designer 6.0 都可以成功完成自动布线。
在完成原理图的设计及调试之后，就应该熟悉电路所需元件实物及其各自功能。本例中用到的元气器件有以下几种：
(1)集成电路
1)双JK触发器CD4027：CD4027 包含了两个相互独立、互补对称的 J-K 主从触发器。每个触发器分别提供了J、K、置位、复位、时钟输入和经过缓冲的 Q 及 Q 输出信号。
2)NE555定时器：555定时器是一种应用方便的中规模集成电路, 广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。 (2)电阻
电阻的主要职能就是阻碍电流流过，应用于限流、分流、降压等。本电路的电位器的作用是接NE555的引脚6，7与高电平之间，调节NE555的暂态时间。
(3)电容
电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波等方面。其中，电解电容正负不可接错。
(4)二极管
二极管又称晶体二极管,它是一种具有单向传导电流的电子器件。该电路用到了1N4148，IN4001和发光二极管。
其中：<1>IN4148为开关二极管。<2>IN4001为整流二极管。<3>发光二极管简称为LED。
(5)三极管
半导体三极管是在半导体锗或硅的单晶上组成一个PNP(或NPN)结构。这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C。
其中，本电路所用到的9013为NPN ，贴片起低频放大的作用。
(6)稳压芯片
常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78 �讇?系列和负电压输出的79�讇紫盗校?腥?跻?攀涑觯?直鹗鞘淙攵恕⒔拥囟撕褪涑龆恕?
(7)芯片插座
芯片插座的作用是便于取下部分电路维修。
熟悉了元器件之后，就要进入工艺的核心阶段，即焊接阶段。
其中，电烙铁是最常用的焊接工具。我们使用20W内热式电烙铁。使用时要特别注意安全。而焊接方法决定焊接质量，所以熟练掌握焊接方法是至关重要的。焊接方法简述如下：
(1)右手持电烙铁。左手用尖嘴钳或镊子夹持元件或导线。焊接前，电烙铁要充分预热。烙铁头刃面上要吃锡，即带上一定量焊锡。
(2)将烙铁头刃面紧贴在焊点处。电烙铁与水平面大约成60℃角。以便于熔化的锡从烙铁头上流到焊点上。烙铁头在焊点处停留的时间控制在2～3s。
(3)抬开烙铁头。左手仍持元件不动。待焊点处的锡冷却凝固后，才可松开左手。
(4)用偏口钳剪去多余的引线。
在焊接时，要保证每个焊点焊接牢固、接触良好。要保证焊接质量。好的焊点应是锡点光亮，圆滑而无毛刺，锡量适中。锡和被焊物融合牢固。不应有虚焊和假焊。
印刷电路确认焊接无误后，进入电路调试阶段，使其能够完成一些特定功能。想要调试电路，则电路的原理要十分清楚，本文以卫生间门控开关电路为例：
SA为常开型干簧继电器。当卫生间的门关闭时SA处于闭合状态。接通电源后，14V交流电经降压、整流、滤波，稳压，向电路提供5V的稳定电压。该电压经C4、R2构成的微分电路，产生正脉冲电压，使CD4027构成的双稳态电路复位，1脚输出低电平使三极管BG1发射极输出低电平，三极管BG3不导通，照明灯(红灯表示)不亮。同时IC2的1脚的低电平及IC1的3脚的低电平同时加到或门的二个输入端，或门输出低电平，三极管BG3、BG4截止，排风扇(用绿灯表示)不转。此时SA虽然处于闭合状态，但IC2的3脚一直处于高电平，双稳态不能被触发，电路处于稳定的静止状态。
当有人使用卫生间时，只要门拉开，磁铁离开SA，SA恢复到常开状态，在下拉电阻R1的作用下，IC2的3脚呈低电平。当合上门时，SA闭合，有一高电平加到IC2的3脚，使双稳态电路IC2翻转，其输出端1脚电平由低变为高，BG1的发射极输出高电平，使三极管BG3导通，照明灯(红灯)亮;同时IC1的1脚的高电平加到或门VD1的正极，BG2发射极输出高电平，BG4导通，排风扇运行(绿灯亮)。这一稳定状态一直保持不变。当使用完卫生间时，门再次离开门框，SA又恢复到常开位置。IC2的3脚无正脉冲触发，电路状态保持不变。当人离开而闭合卫生间门时，SA闭合，IC2的3脚又受到高电平的作用，双稳态发生翻转。IC2的1脚由高电平跳变到低电平，BG1发射极输出低电平，BG3关断，照明灯(红灯)熄灭。IC2的1脚跳变的电平经C3触发单稳态IC1，其3脚输出高电平加到或门VD2的正端，BG2仍输出高电平。此时BG4仍导通，排风扇继续运行(即绿灯亮)。当延时结束时，IC1的3脚输出低电平，此时VD1、VD2的正极为低电平，BG2发射极输出低电平,BG4关断，排风扇停止运行，电路回到初始原稳定状态，全过程结束。
改变某些特定的元器件的状态就能完成电路预先设定的功能，例如，本例中通过调节与NE555的引脚6，7相连的电位器的大小，根据t=1.1RC调得排风扇的延迟工作时间在10s左右。
随着工艺技术的不断改进，使得器件的尺寸不断缩小，从而集成度不断提高，功耗降低，器件性能得到提高。电子工业的发展速度和技术水平，特别是电子计算机的高度发展及其在生产领域中的广泛应用，直接影响到工业、农业、科学技术和国防建设;当前我国的电子技术还处于借鉴国外的阶段，自主研发的成分较小，因此我国的电子技术发展需要青年人不懈努力。
参考文献：
[1] 孟贵华.电子技术工艺基础[M].北京:电子技术工业出版社,2005,
[2] 王港元.电子技能基础[M].四川:四川大学出版社,2005.
电子工艺技术论文篇二
电子工艺设备的热设计
摘要： 随着电子工业的发展，电子工艺设备的应用越来越广泛，而可靠的热设计是保证电子设备可靠性的重要措施，主要简单介绍电子工艺的热设计、热设计的基本原则、热量传递基本方式及计算。
关键词： 电子工艺设备;热设计;可靠性
中图分类号：TP391.9文献标识码：A文章编号：1671-7597(2012)0110053-01
随着电子工艺的发展，电子工艺设备利用的已经不仅仅是电气和机械技术的结合，而是更多的综合应用到声、电、光、热、等离子物理、计算机等多项技术。并且随着电子工艺设备的应用越来越广泛，因而对其运行的稳定可靠性的要求也越来越高。而可靠的热设计又是保证电子设备可靠性的重要措施。
1 电子工艺的热设计
电子工艺的热设计主要是指利用热传递技术，降低电子设备发热部件、元器件的温度，使设备的内容温度处在正常运行允许的范围内，使电子设备的抗温度应力能力得以提高。热设计的主要目的就是为了控制电子工艺设备内部所有元器件的温度。电子工艺内部元器件的最高安全的计算分析应该是基于元器件的应力，并且保证设备内部元器件的失效率和所要求的设备可靠性的一致。通过热设计，保证设备的安全使用、性能稳定，避免元器件失效从而提高整个设备的无故障工作时间。减缓部件的老化、氧化、磨损等，延长整个设备的使用寿命。
通常电子设备的热设计可以分为系统级热设计、封装级热设计、元器件级热设计三个层次。系统及热设计主要是指对电子设备的方腔、机箱和机框等系统级别的热设计;封装级的热设计主要是指对电子模块、PCB级主板和散热器等级别的热设计;而一些组件级别的热设计通常就被称为是元器件热设计。
系统级的热设计主要是以电子设备所处的环境作为研究对象，如温度、湿度、沙尘、盐分、海拔、震动、冲击等对其的影响。并且环境温度也是电路板热设计的一个重要边界条件。
系统级别的热设计则主要采用一系列的措施对环境温度进行控制，确保电子设备在在一个比较适宜的温度下工作。
电子设备封装级的热设计在国外电子工艺比较发达的国家已经比较完善，在有些国家电子器件封装已经成为了一面专业学科。电子设备封装级的PCB电路板、电子模板热设计、设备电路设计及结构设计之间存在着紧密的联系，并且通常同步进行。其中电子设备封装级热设计最重要的内容就是对PCB电路板基材的选择，覆铜箔层压板的种类、特性是印制电路板设计和制造工艺人员所关心的项目，覆铜板除了在强度、介质系数、绝缘等方面有要求外，同时在热性能方面有其特殊的要求。覆铜板的热性能主要有两个方面：
1)覆铜板的耐温性。环氧剥离布覆铜箔层压板有很好的化学稳定性及电性能，其工作温度一般介于零下230℃至260℃之间。而聚酰亚胺覆铜箔层压板除了具有良好的化学稳定性和电性能外，还具有介电系数小和信号传输延迟小等方面的优势。
2)覆铜板的导热性能。印制电路板的材料通常会采用一些导热系数高且耐高温的材料。在同等环境下，当环氧玻璃布层压板图形导线温度升高到40℃时，金属芯印制电路板图形导线的温度升高低于20℃。正是由于金属芯印制电路板具有比较好的热性能，因而在电子设备中得到广泛的应用。
电子设备的各个部件主要是由塑料封装外壳、铝互连线、硅芯片、氧化硅绝缘膜、金属引线框架等共同组成。这些材料的热膨胀系数各不相同，随着设备的运行内部的温度会产生变化，不同材料部件的交界面会产生压缩、伸拉应力，产生热应力。电子设备的元器件级热设计就是为了防止元器件由于温度交变或是温度够高而出现故障。
2 热设计的基本要求
2.1 热设计应该满足设备可靠性的要求
电子设备运行的时候其输入的电能在元器件作用下下会转化为热能，散发在设备内部，升高设备内部温度。温度的升高将影响设备内部很多元器件的性能，导致元器件失灵，并影响整个设备的正常使用。热设计的最主要目的就是解决设备内部温度过高的问题，通过热设计，利用相关的措施对发热元器件进行散热冷却处理，降低设备内部温度，保证整个设备健康可靠的运行。要保证设备的可靠性，在热设计的时候需要注意以下几点：
1)元器件降额应用对设备内部的温度也会有一定的要求，在热设计时要注意满足这一要求。一般情况下，电子工艺设备的机内温度最好保证在45℃～65℃之间，功率较大的设备其机内温度通常也应尽量控制在50℃～70℃之间。
2)整机的散热冷却设计方案应该要根据设备的功率密度大小来进行。如果设备的功率密度大于43KW/m3时，可以用水冷却方案;如果功率密度大于12.2kW/m3时，可以利用强制风进行冷却;当功率密度比12.2 kW/m3小时，一般采用自然冷却。
3)对发热元器件采取散热措施时应该尽量满足其对热轧的要求。通常，倘若发热元器件对电阻要求在0.05℃/W～2℃/W之间时，可以利用轴流风机强制风冷散热;当对热阻的要求在2℃/W～30℃/W时，通常使用散热器进行散热;如果对电热组的要求大于30℃/W，那么不需要任何的散热措施。
4)机箱设计方案与设备的冷却散热方案要相适应。即在设计机箱时要充分考虑其通风散热性能，方便冷热空气的对流，方便快速散发机箱内部的热量。
5)部件、元器件的布置应着重注意散热、降温。在实际操作中通常将一些不发热或是产生热量较小的元器件安装于机箱底部，机箱的上部安装发热量较大且较为耐温的元器件，元器件与机箱之间的最好保持35mm～40mm的距离，方便空气对流、散热。
6)电子工艺中的某些元器件或是部件对温度比较敏感或是有特殊的要求，这些部件应该要尽可能的远离热源，如果不要还可以用隔离法隔开热源，使这些部件在结构上分开成为独立的两个部分。
2.2 热设计要满足设备预期工作的热环境要求
电子设备预期工作的热环境主要包括：环境温度、压力和高度地极限值与变化率;阳光等周围物体的辐射热载荷;温度、种类、湿度、压力等可利用的热沉状况;对于有其他系统、设备提供冷却剂进行冷却的设备来说，还需要考虑冷却剂的温度、种类、压力和允许的降压。
2.3 在热设计时还需要考虑冷却系统的限制要求
这些限制要求主要包括：对冷却系统的安装条件、体积、重量、密封等结构限制;限制冷却设备的振动、噪音;限制供冷系统所使用的电源，主要是限制其采用交流还是直流，还有电源;对强迫空气冷却设备的空气出口温度的限制。
3 传热的基本原则和计算方法
电子工艺设备的所需的输入功率往往比有效输出功率要大得多，这些多余的功率会在运行中转化成为热能被散发出去。随着电子工艺技术的不断进步，电子设备和元器件的体积越来越小，使设备的体积功率密度增加了。因此需要配置相应的冷却系统，在热源与外部环境之间提供一条低热阻通路，保证传热顺利进行。在传热中热量总是从温度较高的一端传向温度较低的一端的，并且高温端散发的热量总是等于低温端吸收的热量。热传递的过程可以分为两种：不稳定过程和稳定过程。不稳定过程即是在热传递过程中设备各点的温度会随着时间变化而变化;稳定过程是指热传递过程中设备各点的温度稳定不变。
φ=KAΔt即是传热的基本计算公式，在这个式中φ是热流量;K为总传热系数;A是设备传热面积;Δt表示低温端与高温端的温度差异。
导热、对流和辐射是热量传递的三种主要方式。这三种方式可以单独作用，也有可能后两种共同作用。
3.1 导热
在电子设备中由一些传导系数较大的材料成为导体，产生的热量通过导体进行传递。导热在气体、固体或是液体中都可以进行。气体分子的不规则运动时相互间的碰撞完成了气体导热工作。而固体导热可以分为两种，导电性固定和非导电性固定导热，导电性固体主要是借助自由电子运动来进行导热的，而非导电性固体的导热则主要是通过晶格结构的振动实现的。液体导热主要是通过弹性波的作用完成。
在导热中，单位时间内通过固定截面的热量与该界面垂直方向上的温度变化率和截面面积成正比例关系，而热量传递的方向与温度升高的方向总是相反的，这即是傅里叶定律。其计算公式为：Φ=-λA(dt/dx)
式中的Φ表示热流量;负号表示热传递方向和温度梯度的方向相反;λ表示导热系数;A是传热面积，而dt/dx则表示x方向的温度变化率。
3.2 对流
对流主要发生于流体中，是由流体各部分之间相对位移过程中产生的热传递。并且对流过程中必然会伴随导热现象。对流可以分为两种：自然对流和强迫对流。
自然对流主要是由流体冷热各部分不同的密度引起的;强迫对流是指由由泵、风机等外力运动引起的对流。
对流换热可用牛顿冷却公式计算：φ= hcA(tw-tg)
在这个公式中hc表示的是对流换热系数，A表示传热面积，tw是热表面温度，tg表示的是冷却流体温度。
3.3 辐射
物体以电磁波的形式传递热量的过程被称为热辐射。热辐射可以在真空中传递并且还可以将辐射能转换成热能或是能够将热能转换为辐射能。
物体辐射能的计算公式为：φ=εAσOT4
在这个公式中，ε表示的是物体的黑度，A是为辐射表面积，σO是斯蒂芬-波尔兹常数通常用5.67×10-8W/9(m2·K4)表示，T是物体表面热力学温度。
参考文献：
[1]张兴旺，计算机设备的热设计[J].电子工艺技术，2001(22).
[2]刘玉岭、檀柏梅、张楷亮，微电子技术工程-材料、工艺与测试[M].电子工业出版社，2004(10).
[3]齐永强、何雅玲、张伟、郭进军，电子设备热设计的初步研究[J].现代电子技术，2003(01).
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