黄仁妮:准备好颠覆性技术

黄仁妮:准备好颠覆性技术

在2019年的IPC APEX博览会上,我会见了专栏作家、作家和印刷电路板组装方面的全方位专家Jennie S.Hwang博士。我们讨论了她加入这个行业后所看到的一些变化,以及技术专家们在不久的将来必须面对的破坏性技术。你准备好迎接未来了吗?

诺兰·约翰逊:你在SMT007杂志上做了很长一段时间的专栏作家。你以前说过,你可能是我们最长寿的专栏作家。

黄博士:是的,我从六岁开始(笑)。我在这个行业干了将近40年。我已经观察并参与了它最具活力、最具挑战性和最有回报的时刻,我将继续这样做。我很高兴与大家分享我对我们行业的一些回顾性和前瞻性的想法。表面贴装技术(SMT)作为电子产品的支柱,使印刷电路板(PCB)制造业蓬勃发展,因为PCB是电子产品的大脑。SMT是在80年代初实施的,不管是给予还是花费几年时间,这使得个人电脑可以坐在桌面上,而不是占据整个房间。

在过去的三四十年中,该行业在材料、设计、设备、工艺和制造基础设施的整个行业层次中,经历了大量突破或剧烈变化的时期,以及渐进变化和逐步进步的时期。1987年《消除消耗臭氧层的氟利昂的蒙特利尔议定书》促成了无清洁化学焊接、锡膏和无氟利昂整体清洗的发展。此外,2001年由欧盟RoHS发起的实施无铅电子产品的无铅立法是导致重大行业变革的另一个例子。

关于SMT,我们在包装和组件设计方面经历了持续的变化,从PLCC和SOIC组件到QFP、细间距QFP、BGA、细间距BGA、小尺寸底部终端组件、POP以及其他2.5d和3d包。因此,新包装设计的发展影响到锡膏配方、打印机和模板设计、设备以及所有附件和支持服务,这些都涉及大量供应商。因此,我看到了无数的改进和改进,并努力为行业服务。

我的一门专业发展课程或行业讲座的标题是“电子工业的新兴技术”。在这堂课中,我经常从制造业的角度来说明这个行业的观点之一是电子工业的层次结构,其中包括半导体、集成电路封装。ES和无源元件、模块级、PCB级和系统级。SMT主要关注软件包和组件、模块级和PCB级,以及系统级。

实际上,SMT行业是由半导体行业带动的。然而,如果这些非凡的半导体芯片不能可靠地连接到现实世界以达到预期的性能,它们将没有用处。这就是SMT发挥关键作用的地方,将半导体芯片连接到现实世界,通过印刷电路板提供性能。

约翰逊:我来自IC设计工具部门。作为一家主要的EDA公司的工程师,我写了很多年的代码,专门从事IC设计。我认为你是对的。你需要和他谈谈。你能在晶圆上做什么?你能对硅做些什么?在现实世界中,需要什么样的软件包才能将其推出,以及该软件如何与董事会进行交互?“你刚才刚刚接触到新产品开发。你现在在哪里见到我们?

黄:随着新包装和组件的不断推出,表面贴装制造不断得到改进和完善。今天,我们正利用物联网和人工智能进入先进制造业,真正进入我所说的智能团队制造业。

约翰逊:我们现在开始讨论印刷电路板上的尺寸,那是我在那个行业工作时,我们用集成电路设计的尺寸。我们已经大大减小了尺寸,这就改变了你需要做的事情,包括在板上的制造;装配也发生了巨大的变化。

黄:是的,小型化的尺寸驱动着工业材料供应商、印刷电路板制造商、SMT生产运营商、设备制造商和其他部门。

约翰逊:今年的ipc apex博览会上有很多关于cfx和hermes的关注,能够传递数据,具有机器到机器的互操作性。你认为这在哪里合适?这是破坏性的还是精致的?

黄:未来的工厂是由新兴的工业4.0推动的,其最终目标是以综合的方式实现智能化的团队化制造或运营。在制造业中,如表面贴装的可靠性、灵活性、灵活性、效率和理想的成本都是游戏的名称。然而,真正实现自动化是一项艰巨的任务。

约翰逊:这是一个挑衅的评论。我们来讨论一下。

黄:我们总是说,“表面贴装是一种先进的制造技术”,这是事实。在许多方面,它使我们能够生产我们今天拥有的电子产品。但是工业4.0领域的真正自动化必须提供我之前提到的所有功能:高可靠性、敏捷性、灵活性、效率和低成本。多年来,印刷、检验、回流焊等表面贴装设备和工艺技术有了很大的进步,具有一定的自动化水平。但是,如果将表面安装视为一个完整的操作系统,它是模块化的,而不是集成的。我们需要先进的制造,这意味着智能团队自动化。

自动化的一个警告是它可以生产出不合格的产品,这肯定不是我们想要的结果。可靠性,特别是对于电子设备来说,是至关重要的。即使是对于非关键任务的智能手机等消费类产品,我们也不希望它们出现故障或“死亡”(电池除外)。

约翰逊:说到你的观点,我对汽车执行论坛感到惊讶。有人评论说,我们手机的现场故障率非常好,但对于汽车来说,它们需要比现场故障率低两个数量级。这就是行业需要努力追求的可靠性。所以,如果有人认为达到手机需求是一个挑战,那与汽车相比就没什么可比了。

Hwang:对。在汽车行业,安全是重中之重,这是可靠性的另一个层次。我们正在从每个功能进行评估。例如,我在看焊点时,昨天刚教了一门课程,题目是“防止生产缺陷和产品故障”。有趣的是,许多与会者来自汽车工业、军事和高可靠性电子制造商。显然,他们担心潜在的产品故障。所以,我们非常关心可靠性背后的前提。你如何定义可靠性并看待它?每个行业都有不同程度的可靠性,它们正在寻求或需要交付。并非所有的产品和工业部门都需要相同的可靠性水平。

在我的讲座中,我总是提醒听众,可靠性与您的产品服务环境有关。航空航天不同于洗碗机的设计。此外,可靠性与成本相关。如何优化可靠性以平衡性能特征、可制造性、成本和上市时间是一个具有挑战性的问题。毕竟,我们生产的电子产品的业务目标往往集中在及时将它们引入市场。因此,我们必须平衡这些因素。对于一辆汽车,我们希望电子设备能够正常工作,不管是用于发动机控制还是用于杂物箱。那么,我们该如何生产呢?它是关于权衡,并在可制造性、可靠性和上市时间上达到平衡。我们可以说,“我们将设计出一个最可靠的产品”,但如果再花15年,这可能会使产品不再可行。

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