自動化焊接技術論文精品(七篇)

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篇(1)

關鍵詞：管道，焊接，新技術

 

當前管道的工作參數得到了很大的改變，其使用領域正在逐漸擴展,這就使得焊接技術的要求變得更加嚴格。最為常用的焊接方法、焊接工藝、焊接材料、焊接設備等方面的使用情況得到了很大的改進，而在高效、低耗、低污染等方面的要求也有所提升。隨著技術競爭不斷加大，焊接工作者面臨的焊接技術難題也會越來越復雜，這就需要積極研究出新的焊接方法，運用先進的焊接技術投入到工業生產中，促進管道的焊接技術得到顯著的改進。

1.當前管道焊接施工面臨的相關問題

1.1現場施工環焊縫的焊接

低C微合金控軋及加速冷卻后將會出現管線鋼，且力學性能較強。但焊縫是屬于電弧熔化的一種組織形式，其強韌性匹配程度水平較低，在使用過程中倘若與母材韌性匹配存在著很大的難度。在經過X80管線鋼的相關檢驗后得出,當管線鋼強度級別增強時，其環焊接頭達到高強匹配的難度將逐漸增加。這就使得管線鋼強度的大大增強，給研制高強度、高韌性焊接材料造成了較大的麻煩,而現場環焊縫的焊接對于高強度管線鋼運用有著很大的阻礙。

1.2管道建設的焊接工藝

焊接施工作業點對于整個管道建設而言，其能夠出現不同情況的變化，由于自然環境出現的清理復雜，使得長輸管道的施工常出現很多不同的因素影響，如：人文環境、地質形貌、氣候條件等。管道施工的焊接工藝要想達到各種焊接環境的需要，就必須保證管道施工的焊接工藝呈現多種形式。但是當前管道環焊縫最為普遍運用等不斷變化的同時，焊接施工勞動強度也會隨之增強，當前的自保護藥芯焊絲半自動焊工藝卻難以滿足今后的管道建設需要。

1.3高效率的根焊方法的不斷開發

管道焊接施工大多采用流水作業方式,根焊完成的速度決定了整條管道建設的效率。而焊部焊縫中的未熔合、未焊透、咬邊、內凹等缺欠是影響管道安全的重要因素。因此,根焊的質量和速度是管道建設的關鍵環節。目前管道建設常采用的根焊方法有纖維素焊條電弧焊、數字電源熔化極氣保護半自動焊和內焊機熔化極氣保護自動焊等,幾種方法在焊接工藝性、焊接質量和焊接速度等方面各有所長。管道技術人員仍在不斷開發新的高質量、高效率的根焊方法。

2.管道中常用兩種焊接工藝的對比分析

2.1纖維素型焊條下向電弧焊焊接工藝

纖維素型焊條在使用過程中其電弧吹力大，且工藝效果顯著，能夠在單面焊雙面成型的根部焊接中發揮作用。自保護藥芯焊絲由于半自動焊，其操作形式較為優越，且位置能夠快速成型，熔敷性能好，使得焊工對于此項技術很好的把握。這類形式的焊接方法主要用在野外環境下的施工，在當前的管道焊接施工中也是極為普遍的方式。伴隨著管道輸送壓力和鋼管強度級別的有所改善，給環焊縫的強韌性制定了更加嚴格的標準，難以滿足自保護藥芯焊絲產品的生產需要。

2.2熔化極氣體保護下向自動焊工藝

熔化極氣保護焊過程中，在焊接區中的優越性體現在維護邊界,生產快速，能夠實施自動化生產，且采取必要的全位置焊接。這使得該技術在長輸管道焊接中的自動化焊接方面得到了充分的運用。自動焊焊接的特點在于效率高、消耗低、穩定型好，對于惡劣的環境條件中使用效果顯著。對于坡口形式的標準更加高，當其難以達到標準需要時，則將導致管口組織的精度較差，導致燒穿、未焊透、未熔合等問題。這就需要在焊接施工現場結合配管端坡口的相關形式做好處理，以保證最終的精度達到相關的要求。但在外界因素的影響下，自動焊接施工涉及到的范圍較大，而焊接機組需經過一個調整時期，這對改正焊接作用的發揮有著很大的阻礙作用。

3.大直徑厚壁管的高效焊接法

當管道的形式屬于全焊結構時，其焊接工作的勞動強度將變得更強，且在質量方面的標準也會大大提升。但焊接工作者在施工過程中根據自己的實際經驗進行研究，取得了客觀的技術進步。而在輸送管線工作參數積極改進的當前,對大直徑厚壁管的要求更為嚴格。在生產過程中主要是運用把鋼板壓制成形的方式，這樣才能保證管道的使用性能不會被影響。針對厚壁管焊接工作量較大這一問題，需要使用串列電弧高速埋弧焊來增加鋼管的產量。對于5絲埋弧焊焊接16 mm厚壁管外縱縫而言，其最高焊接速度能夠達到156m/h，而焊接38mm厚壁管外縱縫的速度則達100m/h。

4.大直徑管對接全位置TIG焊機

對于我國的管道生產企業而言，很多中型企業的焊接機械化、自動化水平已經達到了一個較高的臺階。焊接機械化主要是說焊接機頭的運動和焊絲的給送通過機械化的形式來實現，不需要人工進行操作，這就需要在焊接過程中焊頭適當調整接縫中心位置，并對相關的焊接操作做好觀察調整。焊接自動化主要是說焊接過程在開始到結束后這一過程都是通過焊機的執行機構自動實現。不需要操作工人為改動。整個調整過程都是在焊機的自適應控制系統下完成的。論文參考網。由于自適應控制系統主要是受到高靈敏傳感器的作用，采用了先進的人工智能軟件，這對于數據信息的處理能夠發揮出明顯的優勢。

大直徑管對接的全位置TIG焊在當前的管道焊接中屬于一項技術含量較高的操作。當前企業要想培訓出技能高度熟練的焊工則需投入較大的資金，并且在焊接質量上難以得到保證，產品的焊接質量必須靠焊工自己積累的經驗才能有所提升。為避免焊工技能不足帶來的問題,防止人為因素給產品焊接質量造成影響，這就需要采用先進的智能操作方式來實現生產。這種自動焊管機能夠在直徑165～1000mm,壁厚7.0～35.0mm的不銹鋼管環縫中得到有效的處理。焊機的自動控制系統使用的是視覺和聽覺傳感器，并通過計算機來實現控制。

自適應控制和質量監控系統在使用過程中的理論依據為：自適應控制采取視覺傳感器實時檢測后，對不同的信息或圖像進行數據化處理，這樣能夠按照一定的邏輯規則運行，對焊接情況進行實時觀察。且焊縫質量的監控系統則按照激光視頻傳感器,聽覺傳感器、電流傳感器的具體情況來測定焊接熔池尺寸、焊道形狀，這樣能夠有效提高焊縫質量。論文參考網。論文參考網。

安裝視覺傳感器對于自適應控制系統的使用過程有著較大的作用，把所攝取的對接區圖像輸送給計算機后就能起到很好的顯示作用。掌握計算機軟件圖像后，能夠對坡口邊緣的位置進行測量，便于以后的焊接操作。

攝像機和激光聚光燈是構成激光視頻傳感器的主要部件，主要安裝位置是焊槍后面。其生成的圖像可以對焊道表面與坡口側壁之間的角度進行測量估算。而控制系統結合相關的信息能夠實現焊接參數的確定。

5.結束語

科學技術的不斷發展使得管道制造企業研制了很多先進的焊接技術，并且運用到了大量的現代化焊接設備，而焊接生產的工藝水平也在這種環境下得到了很好的改進。各個管道制造企業應該在生產中積極采用這些技術，并根據自身的經驗不斷研發新的焊接技術，提高產品的焊接質量。

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篇(2)

關鍵詞：雙絲焊；造船；高速列車；管道工程.

【分類號】：TF762.3

前言

隨著中國經濟的快速發展，中國的鋼產量和用量均達到世界第一位，這極大地推動了焊接技術的發展，目前中國鋼結構的焊接工作量已達到世界焊接強國的水平[1]。隨著海洋裝備、航空探測器、大飛機、高速列車等產業的發展，對焊接技術和焊接質量的要求越來越高，因此提高焊接過程的生產效率，探尋和發展優質、高效、節能的焊接方法已成為滿足實際生產需要的重要任務[2-4]。隨著先進制造業的發展，傳統單絲焊接方法的生產效率已趨于極限，無法滿足現代化工業技術發展的步伐。同單絲焊接技術相比，雙絲焊具有焊接速度高、熔敷效率高、焊縫質量好等優點，能夠極大地提高焊接生產效率，因此受到越來越多的關注[5-7]。

1. 雙絲焊的分類

根據焊接特點和保護方式不同，雙絲焊主要包括雙絲埋弧焊和雙絲氣體保護焊兩種[8-10]。雙絲埋弧焊因其高效、節能、優質的特點，在國內外造船、橋梁、壓力容器和管道領域都得到了廣泛的應用。但是，雙絲埋弧焊只適于平焊長的直焊縫和圓形縱、環焊縫，而且焊縫熔深大，其應用有一定的局限性。雙絲氣體保護焊具有焊接高速快、熔敷率高的特點，不僅可以焊接薄板工件，也可以焊接厚板結構，在輸氣管道、壓力窗口、鋼管、橋梁、船舶等領域具有較好的應用前景。

根據焊接電路配置和焊絲的裝配不同，雙絲焊分為串列雙絲焊、并列雙絲焊、串聯雙絲焊、雙絲三弧焊和雙絲預熱填絲焊等[11， 12]。本文主要介紹串列雙絲焊、并列雙絲焊、串聯雙絲焊。

1.1 串列雙絲焊

串列雙絲焊中每根焊絲由一個電源控制，是目前最受關注的雙絲焊技術。氣體保護串聯雙絲焊一般稱為TANDEM雙絲焊。根據焊絲的相對位置不同，串列雙絲焊分為分離電弧法和共熔池法。在雙絲埋弧焊中，分離電弧法應用較廣。分離電弧法實際上是由兩套傳統的單絲埋弧焊系統組裝而成，設備簡單，通用性強。通常情況下，一根焊絲直流反接，另一根焊絲使用交流電源，從而即能夠獲得較大的熔深，也能夠保證焊縫成形美觀，目前該方法已在造船、壓力容器和管道焊接領域廣泛應用。

共熔池法同分離電弧焊最大的區別在于焊槍部分，它同樣包括兩臺焊機和兩臺送絲機，但只有一把焊槍。共熔池法多用于氣保焊，兩根焊絲分別使用單獨的導電嘴，共用一個氣體噴嘴。焊接時，兩根焊絲分別引弧，在雙電弧中熔化形成一個熔池。由于雙電弧距離較近，相互干擾，一般使用脈沖電源。

1.2 并列雙絲焊

并列雙絲焊的兩根焊絲共用一個電源和一個導電嘴，兩根焊絲平行排列，一般垂直于母材，焊絲的直徑和成分可以更換和調整，但兩根焊絲的送進速度相同。并列雙絲焊實質上是利用兩個較細的焊絲來代替一根較粗的焊絲，由于存在兩個電弧，母材的熱影響區變寬，但熱輸入變小，焊縫金屬的過熱傾向減小，而且焊接速度較單絲焊有明顯提高。氣體保護并列雙絲焊一般稱為TWIN-ARC雙絲焊，兩根焊絲共用一個導電嘴和氣體噴嘴。

1.3 串聯雙絲焊

串聯雙絲焊的母材不通電，兩焊絲通過導電嘴分別接電源的正負兩極，兩焊絲串聯，電弧在兩焊絲之間產生。焊接時即可用直流電源也可用交流電源，兩焊絲之間的夾角一般為30-45°。這種焊接工藝熔敷速度是傳統單絲焊的1.5-2倍，由于母材不接電源，母材的熱輸入少，熔深淺，熔敷層金屬的稀釋率一般小于10%。

雙絲間接電弧氣體保護焊是一種比較新的串聯雙絲焊技術，該方法采用直流電源，兩套送絲機構分別控制兩根焊絲的送進，電弧可在距工件不同的位置引弧和燃燒，兩極性斑點分別在兩焊絲上，利用弧柱熱量和熔滴攜帶的熱量熔化母材形成焊縫。

2. 雙絲焊的發展及現狀

雙絲焊的研究基本都是從埋弧焊開始，雙絲自動埋弧焊最早的應用出現在20世紀50年代，該技術的出現使焊接效率發生了根本性的提升[13]。雙絲自動埋弧焊包括單電源雙絲和串列雙弧兩種，單電源雙絲焊熔透能力較差，一般僅適用于窄間隙焊接，而串列雙弧中雙絲由兩個電源單獨控制，具有熔深大、熔敷速度高、焊縫金屬稀釋率接近單絲焊的特點，目前已在實際生產中得到廣泛應用。

氣體保護雙絲焊的研究最早出現在1955 年。同雙絲埋弧焊一樣，雙絲氣保焊也可以減小焊接變形，提高焊接質量和生產效率，同時節約焊接材料[14]。國外科研機構對于雙絲氣保焊的研究較早，目前已完全掌握相關設備的成熟生產工藝。例如，加拿大焊接研究所研制了脈沖雙焊絲GMAW 焊接設備，用于窄間隙的高強鋼焊接；日本的NKK 船廠采用了雙高速旋轉電弧的焊接工藝，用于角焊縫的焊接；奧地利弗尼斯公司成功開發了單槍雙絲MIG 焊技術，焊槍尺寸小巧，適應于焊件的任何位置焊接。為了適應薄板高速焊和厚板高熔敷率焊接，2001 年在德國埃森展上由奧地利Fronius 公司和德國CLOOS 公司分別展出了雙絲 MIG 焊設備，該類設備是將兩根焊絲按一定角度放在同一個焊槍噴嘴內，兩根焊線分別由各自獨立的電源供電，焊接過程穩定，焊接效率較高，達到 3～5m/min，該類設備已在車輛制造、造船、汽車等方面得到了廣泛的應用[15-17]。除上述公司外，德國的BENZEL公司，美國的Miller、Lincoln公司目前均可以生產成套的TANDEM或TWIN-ARC雙絲焊設備。

我國在雙絲焊方面的研究也比較早，在80年代便可以制造出雙絲氣體保護焊設備。但后來由于焊接人才缺乏和科研經費短缺，我國雙絲焊技術的研究一直遠遠落后于國外，目前我國的雙絲焊設備基本依賴進口，僅德國的CLOOS公司的TANDEM雙絲焊接系統在國內便有數百套。近年來，國家加大了先進焊接技術領域的資助，我國在雙絲焊領域的研究迅速發展，上海交通大學、西南交通大學、北京工業大學、哈爾濱工業大學、山東大學等科研院校均開展了該方面的研究工作，部分機構已經具備研制雙絲焊設備的能力[18-20]。但是，由于研究基礎薄弱，相關理論知識缺乏，我國雙絲焊設備的整體水平同國外同類產品還有較大的差距。

3. 雙絲焊的應用

3.1 雙絲焊在造船領域的應用

2010年，中國造船業的三大指標即造船完工量、新承接訂單量、手持訂單量均超越老牌造船強國韓國和日本，成為世界第一造船大國。雖然由于經濟危機和產業結構的問題，近兩年我國的造船業發展進程有所回落，但仍然保持在世界三大造船大國之列。焊接技術是船舶制造工業的關鍵技術，船舶的焊接技術水平直接影響著我國造船業的國際競爭力和發展前景。

采用雙絲埋弧焊工藝焊接船用高強鋼DH36，焊接質量完全滿足中國船級社《材料與焊接規范》的技術要求，焊接熔敷率較單絲埋弧焊有明顯提高，焊接道次減少，20-30mm厚度的鋼板能夠實現雙面單道焊，焊接效率大大提高[21]。對于60mm厚度的DH36 鋼采用交流方波雙絲埋弧焊方法，通過優化焊接工藝，焊接接頭的低溫斷裂韌性（0 °C）明顯改善。采用小電流、低速焊的工藝，焊縫的斷裂韌性裂紋尖端張開位移（CTOD）值比常規工藝提高約85%，熱影響區提高近4倍；采用大電流、高速焊的工藝，焊縫的斷裂韌性 CTOD 值比常規工藝提高近3倍，熱影響區提高近2倍[22]。

高強度船體用EH36是一種經過細晶處理的鎮靜鋼，其焊接熱影響區組織與性能對焊接熱輸入較敏感，熱影響區淬硬傾向大，氫致裂紋敏感性較大。相比較傳統單絲CO2氣保焊，采用雙絲CO2氣保焊焊接EH36，焊接接頭的屈服強度、延伸率和低溫韌性（-40 °C）均顯著改善。另外，在單根焊絲具有相同電流和電壓的前提下，獲得相同的焊縫寬度時，雙絲焊的焊接速度比單絲焊提高1倍，生產效率大大提高[23]。

3.2 雙絲焊在高速列車領域的應用

我國的高速列車技術經過近20年的發展，通過消化吸收和自主創新相結合的發展道路，逐漸突破高速列車的關鍵技術問題，實現了高速列車的自主制造。2010年CRH380AL新一代高速列車創造了486.1 km/h的世界高速鐵路最高運營速度，標志著我國高速列車技術已躋身世界高速列車技術先進行列。高速列車的高速化主要取決于車身的輕量化材料和車體結構，因此高速列車承載結構輕量化的研究至關重要。

鋁合金因其比強度高、耐蝕性好、成型工藝好等優點，在高速列車車體中得到廣泛應用。但是，鋁合金活性高，鋁與氧的親和力在，焊縫中容易形成氧化鋁夾渣。鋁合金導熱系數和膨脹系數也較大，焊接時需要高的熱輸入，容易產生焊接應力和變形甚至裂紋。目前鋁合金的有效焊接方法主要為鎢極氬弧焊和熔化極氬弧焊[24]。鎢極氬弧焊適合焊接的板厚范圍為1-20mm，熔化極氬弧焊采用高熔敷率焊接（大電流、粗焊絲，適用于厚板）時，熱輸入過大，焊縫成形較差，若采用高速焊接（高電流密度、細焊絲，適用于薄板）時，對送絲速度的要求較高。

雙絲焊接技術可以解決高速列車鋁合金焊接時存在的問題，不僅可以獲得優質的焊接接頭，還可以提高焊接效率。以CRH3型動車組車體用6005A-T6鋁合金為例，采用奧地利IGM Robot RTI 330-S雙絲焊接系統，通過優化工藝參數，焊接接頭組織比單絲焊更為致密和均勻，抗拉強度和延伸率均有所提高，焊接速度顯著提高，目前該技術工藝已實際應用于CRH3高速動車組的生產中[25]。采用雙絲MIG焊焊接6082-T6鋁合金時，由于雙絲焊熱輸入較小，焊接接頭晶粒較小，熱影響區較窄，硬度及抗拉強度相比單絲焊接接頭略有提高，但雙絲焊焊接速度大大提高[26]。另外，雙絲焊在2219、7A52等鋁合金的焊接也被學者廣泛研究，通過調整工藝參數，雙絲焊接技術均能夠獲得良好的焊接接頭，不僅力學性能優于單絲焊接接頭，耐蝕性也有所提高[27-30]。

3.3 雙絲焊在管道焊接領域的應用

管道工程主要用于輸送各種介質，作為一項重要的基礎設施，管道工程已廣泛地存在于石油、化工、電力、建筑和市政等行業。隨著我國經濟的持續快速發展，東部沿海地區的能源消耗越來越多，石油、天然氣等戰略能源物質的輸送變得尤為重要，逐漸得到國家的重視。近年來，隨著“西氣東輸”等大型管道工程的開展，鋼管材料的使用量大幅增加。同其他焊接結構不同，管道即要承受一定的壓力，還要完全保證傳輸物質不能泄露，因此鋼管的焊接質量要求較高，焊接接頭不僅具有良好的力學性能，還要具有較好的致密性和耐蝕性，以保證管道工程的安全運行。

目前管道工程主要采用X系列管線鋼，代表鋼種有X60、X65、X70和 X80。管線鋼的焊接主要為環焊縫或螺旋焊縫，而且管徑較大，管壁較厚，因此主要采用埋弧焊焊接。同單絲埋弧焊相比，雙絲埋弧焊減少了咬邊焊接缺陷，焊接速度提高30-40%，滿足了鋼管的高速焊接。雙絲埋弧焊工藝特別適用于厚管的焊接，22mm厚板可單面焊雙面成型，甚至可以焊接300mm厚的焊件。埋弧焊管工藝一般采用串列雙絲焊技術，采用直流+交流的形式，前絲采用直流電，后絲采用交流電，即可以獲得足夠的熔深，以能夠得到滿意的焊縫[31，32]。大管徑X65級鋼管對接環焊縫焊接時，采用U形坡口多層焊工藝，在較小的熱輸入下，可以保證焊接接頭具有優良的拉伸性能和斷裂韌性，焊縫效率大大提高，完全能夠應用于陸地和海底油氣管道[33]。

4. 雙絲焊的前景及展望

“十二五”期間，“發展高效焊接”、“提高焊接機械化、自動化水平”是焊接技術發展的方向和目標。雙絲焊以高速、高效、節能、優質等優點越來越被焊接界人士認同，在實際生產中的應用也越來越多。我國每年造船用鋼量可達上千萬噸，油氣管道用鋼在200萬噸以上，若全面采用雙絲焊工藝，其能源節約將非?？捎^，而且生產效率大大提高，其發展前景非常廣闊。此外，中俄、中緬、中國-中亞油氣管道工程以及中國西氣東輸三線工程的建設為雙絲焊接技術的發展和應用提供了空間的機遇。隨著雙絲焊技術的不斷成熟和完善，雙絲焊工藝也同焊接機器人相整合，焊接效率和自動化程度進一步提高。同時，三絲甚至多絲焊工藝也在逐漸出現，新的電弧組合焊接工藝方法也被學者廣泛研究。相信在不久的將來，焊接產業將進入全新的發展時期，先進的焊接技術和工藝將不斷涌現，從而推動機械加工行業整體水平的提升。

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篇(3)

關鍵詞：工藝技術；工藝流程；工藝材料；SMC/SMD貼裝；ESD防護

前言

SMT（英文名Surface Mounted Technology），即表面貼裝技術，是一種直接將元器件焊接到印制板表面固定位置上的貼裝技術（不需要進行磚孔插孔作業）貼片工藝和貼片設備對生產現場要求的電壓必須要穩定，且要防止電磁干擾，操作人員要有防靜電意識，生產現場具有良好的照明和通風設施，在生產過程中的溫度、濕度、空氣清潔度等都有相應的要求，一線的擔當人員也必須經過專門培訓部門考核后，進行上崗作業。

1 SMT工藝技術

SMT簡介電子電路表面組裝技術稱為表面貼裝技術。它是一種將無引腳或短引線表面組裝元器件（簡稱SMC/SMD，中文稱片狀元器件）安裝在印制電路板的表面或其它基板的表面上，通過回流焊或波峰焊等方法加以焊接組裝的電路裝連技術。

1.1 主要特點

（1）元器件重量輕、貼片元器件部品體積小、貼裝精密度高，貼片元器件的體積和重量也只有傳統插裝件的大小1/10左右，SMT生產之后，電子產品體積縮小至原有器件部品的40%～60%，重量減輕至原有器件部品的60%～80%。（2）元器件焊接不良率低，且可靠性高、抗震能力強。（3）高頻特性好，減少了電磁和射頻干擾。（4）對于現在生產的電子產品易于實現自動化，生產效率提高。

1.2 SMT和THT的比較

SMT和THT的比較：二者的根本區別是“貼”和“插”，為什么要用SMT逐步替代傳統生產方式其原因是，隨著電子行業發展，而THT-“插”工藝技術采用的是通孔插件法，無法滿足電子產品小型化/超薄型，因此被SMT-“貼”工藝技術所取替。從而將表面組裝工藝技術充分與化工，材料技術、涂覆技術、精密機械加工技術、自動控制技術、焊接技術、測試和檢驗技術、組裝設備原理與應用技術等諸多技術相結合。

SMT工藝流程如下：

絲印（紅膠/錫膏）檢查（可選AOI光學檢查儀或者目視檢查）貼裝（優先貼小部品后貼大部品）檢測（可選AOI光學/目視檢測）焊接（采用熱風回流焊進行焊接）檢測（可分AOI光學檢測外觀及功能性測試檢查）維修（使用烙鐵及熱風槍等）分離板（手工或者cutting Jig進行分割）

工藝流程簡化為：絲印―貼片―焊接―檢查（功能性/外觀性檢查發現不良，需要維修）

2 SMT貼裝工藝材料

SMT貼裝工藝時，需要包含焊料、焊膏、膠黏劑等焊接和貼片器件，以及助焊劑、清洗劑、熱轉換介質等工藝材料。

2.1 SMT貼裝材料的用途

焊料、焊膏、膠黏劑等材料在波峰焊、回流焊、手工焊三種主要焊接工藝中的作用如下。

（1）焊料和焊膏：回流焊接時采用焊膏，它是焊接材料，同時又能利用其粘性作用提前固定SMC/SMD器件。（2）焊劑：主要作用是助焊。（3）膠黏劑：對SMD器件起到加固作用，防止貼裝作業時SMD的偏移和脫落現象。（4）清洗劑：清洗焊接工藝后殘留（如鋼網焊膏殘留，PCB異物等）物。

2.2 焊料

Sn63/Pb37和Sn62/Pb36/Ag2具有最佳綜合性能，而在低熔點焊料中，Sn43/Pb43/Bi14具有較好的綜合性能。電子產品貼裝時Sn-Pb是最普遍的焊料合金物，強度和可潤濕性是最合適。

2.3 焊劑

焊劑分為酸性焊劑和樹脂焊劑，焊劑的作用是去除金屬表面和焊料本身的氧化物或其它表面污染，潤濕被焊接的金屬表面。

2.4 清洗劑

清洗劑應滿足化學和熱穩定性好，在貯存和使用期間不發生分解，不與其它物質發生化學反應，對接觸材料弱腐蝕或無腐蝕，具有不燃性和低毒性，操作安全，清洗操作過程中損耗小，必須能在設定溫度及時間內進行有效清洗。

3 SMC/SMD貼裝工藝技術

SMC：表面組裝元件（Surface Mounted components）主要有矩形片式元件、圓柱形片式元件、復合片式元件、異形片式元件。

SMD：它是Surface Mounted Devices的縮寫，意為：表面貼裝器件，它是SMT元器件中的一種。

（1）貼裝機的一般組成：SMT貼裝機是計算機控制，并集光、電、氣及機械為一體的高精度自動化設備。

（2）主要的影響SMT設備貼裝率要素：貼片在選擇設備時主要考慮其貼裝精度與貼裝速度，而在SMT實際使用過程中，為了有效提高產品質量、使成本降低、確保生產效率提高，那么如何提高和確保SMT設備貼裝率是擺在使用者面前的首要任務。

（3）貼裝機的影響因素：貼片機XY軸傳動系統的結構，XY坐標軸向平移傳動誤差，XY位移檢測裝置，真空吸嘴Z軸運動對器件貼裝偏差的影響等。

（4）貼裝機視覺系統：要準確地貼裝細間距器件，最主要是攝像機的像元數和光學放大倍數。

（5）貼裝機軟件系統：高精度貼裝機軟件系統為二級計算機控制系統，一般采用DOS界面，也有采用Windows界面或UNIX操作系統，由中央控制軟件、自動編程軟件、貼裝頭控制系統和視覺處理軟件組成。

4 靜電防護

4.1 電子產品制造中的靜電

在電中不流動的電叫靜電，靜電是由正電荷和負電荷聚集在一起的電。靜電是一種電能，它存在于物體表面，是正負電荷在局部失衡時產生的一種現象。靜電對電子產品所造成的危害主要表現為損傷，擊穿是損傷的一種。通常靜電對部品損害的特點是：（1）隱蔽性。（2）潛在性。（3）隨機性。（4）復雜性。

靜電防護的特殊性：第一，靜電的產生和積累要一定的條件和過程，因此在沒有進行保護的產品也未必都會受到靜電損害，它是具有一定的隨機性；第二，靜電釋出的能量在多數情況下能量都比較小，因此受到靜電損傷的產品也并不會立即不良，部分產品表現為產品漏電，且性能不穩定，甚至在產品出庫時測試中也表現不明顯，以后發現問題易歸咎為材料不良或設計不良而不自醒，因此常使人們認識不到ESD的危害。

4.2 靜電放電的防護

基于貼片生產過程的ESD防護系統主要有：（1）生產車間環境靜電防護；（2）人體手環、手套等靜電防護；（3）靜電防護大地接地；（4）靜電檢測與儀表檢查；（5）生產車間門簾接地；（6）每日點檢及維護。

4.3 防靜電采用的工具和措施

（1）設備接地；（2）采用防靜電地面；（3）采用不銹鋼工作臺（或者在作業臺鋪設防靜電皮）；（4）使用離子風機；（5）使用自動加濕機；（6）使用鋁質傳遞盤、傳遞架；（7）工作人員戴防靜電手環、穿防靜電服和鞋；（8）芯片及成品采用防靜電袋包裝；（9）成品擱架采用鐵質和鋁質材料；（10）靜電手環每日檢測一次、設備接地每月檢測一次。

5 結束語

本論文包括了基礎知識、發展歷程、SMT的工藝流程，重點介紹了SMC/SMD貼裝工藝技術及靜電防護，影響SMT技術的一些主要因素，涉及到電子元器件使用、SMT設備的了解和熟悉，操作流程的用電常識等重要電子加工領域，符合當代電子電路貼裝行業的發展趨勢，對現在加工生產技術的指導具有一定意義。文章在內容上面比較充實，實用性較強，對在今后的工作中有一定的參考價值。

參考文獻

[1]龍緒明.實用電子SMT設計技術[M].北京：機械工業出版社，1997.

[2]張文典.實用表面組裝技術[M].電子工業出版社，2006.

篇(4)

癡心報國不言悔

1982年9月，作為吉林省蛟河市偏遠山區農村中學的高中畢業生，張福成以優異的高考成績被燕山大學的前身――東北重型機械學院金屬材料專業錄取。大學期間，私下里他曾聽到一些同學對專業前景的“描繪”：畢業后只能到輔助部門工作，不僅沒有發展前途，而且將終日在粉塵和高溫的惡劣環境中工作。張福成卻認為，“行行出狀元”，只要是國家的發展建設需要，就不應計較個人的得失。尤其是他從專業課上得知：全世界每年因磨損就消耗掉200萬噸以上的奧氏體錳鋼。他越發堅定了努力學好專業知識，在金屬材料專業領域有所作為的堅定信念。從此，張福成便與耐磨材料結下了不解之緣。本科畢業論文的題目，他選的是耐磨材料方面的；碩士、博士研究生的研究方向，他仍選擇了耐磨材料。1986年本科畢業時，當時實行的是統招統分的政策，張福成在全專業四年總成績排名第一，但他毅然放棄了到北京和上海工作的機會。讀碩士和博士研究生時，他沒有選擇當時一些人趨之若鶩的熱門專業，也經受住了“下海經商”大潮的巨大誘惑，始終默默地在被有些人看不上眼的耐磨材料領域里上下求索，潛心鉆研，一點一滴地打下了堅實的專業基礎。

1986年，正在燕大讀研究生的張福成參與了碩士生導師鄭煬曾教授承擔的國家“七五”重點攻關項目“濕式中硬礦特大磨球機襯板材料的研究”的科研工作，也開始了他在耐磨材料領域不斷拼搏進取的科研生涯。研究耐磨材料需要經常做磨損試驗，試驗中作為磨料的石英石會產生大量的粉塵，長期在這種環境中工作容易得矽肺病。從1988年至1998年，張福成教授整整與石英石粉塵打了10年的交道，經常是每天1 O多個小時的磨損試驗一做就是半年。從事耐磨材料的研究，還要經常到工作環境惡劣的水泥廠、煉鋼廠和礦山做現場試驗，有時還要冒意想不到的風險。1994年的一天，張福成教授正在山東的一個鋼廠的煉鋼爐前作現場實驗，投入煉鋼爐的廢鋼鐵中混入了一發舊炮彈。若不是突然停電，張福成和同伴將面臨不堪設想的后果!從小在農村艱苦的勞動生活中磨煉出的堅強意志和吃苦耐勞的品格，使張福成在科研工作中遇到的各種困難面前總是從容不迫，知難而進。

22年來。正是憑著堅韌不拔的意志和科學的創新精神，張福成在耐磨材料領域的科研能力和水平不斷提高，并取得了豐碩的科研成果，從而奠定了他在我國耐磨材料領域中舉足輕重的地位。作為課題負責人或主要完成人。他先后完成了國家“七五”、“八五”攻關項目，國家“973”項目和省部級以上的科研項目二十多項。在耐磨材料的理論研究方面，他提出了“耐磨奧氏體錳鋼中合金元素原子呈短程有序偏聚分布”的理論，圓滿地解釋了學術界近百年來在奧氏體錳鋼研究領域中一直有爭議的一些理論問題，如加工硬化機制、耐磨機理及其中的應變誘發馬氏體相變機制等。根據這個理論，張福成教授又設計了新型耐磨材料――新型耐磨奧氏體錳鋼，其耐磨性比原普通高錳鋼提高1倍以上。這種新型耐磨材料已被全國的五十多家企業采用，用于制作球磨機襯板、鐵路轍叉、齒板、破碎篦、鏟齒和履帶板等各行業急需的耐磨零部件，累計為國家創造利稅6億元，取得了顯著的經濟和社會效益。這項成果先后獲得2002年國家科技進步二等獎，2000年中國高?？萍歼M步一等獎。

隨著鐵路運輸事業的發展，高速、重載、跨區間無縫線路已成為發展的必然趨勢。這對鐵路轍叉的使用壽命和結構形式提出了新的更高的要求，然而，其中有許多技術問題十分棘手，它們已經成為鐵路運輸事業發展的瓶頸和障礙。

高錳鋼轍叉和高碳鋼鋼軌的焊接是我國鐵路實現全面提速的關鍵技術之一，國際上只有法國和奧地利擁有該項技術的發明專利。從1997年起，始終在耐磨材料領域不懈地探索的張福成教授又毅然承擔了國家科委重點攻關項目――“高速鐵路用高錳鋼轍叉與碳鋼鋼軌焊接”這一長期困擾著材料焊接領域發展和全國鐵路大提速的難題。此前，我國的幾十家科研單位曾進行了20多年的研究，但始終沒有取得突破性的成果。高碳鋼焊接要求緩冷，以防止熱影響區出現馬氏體和產生大的熱應力。然而，高錳鋼焊接卻要求快冷，以抑止奧氏體晶界的碳化物析出。否則會產生熱裂紋和韌性急劇下降的后果；同時，兩種材料的熱物理性能差異很大，直接焊接將導致接頭處產生很大的內應力，不僅降低接頭的強度和韌性，而且嚴重降低其疲勞壽命。因此，高錳鋼轍叉與高碳鋼鋼軌焊接技術一直是制約我國鐵路提速的難題之一。

在攻關的過程中，張福成教授查閱了國內外關于焊接技術的最新理論，做了上百次的等離子焊、鑄焊、氬弧焊等試驗，經過5年的反復研究后終于提出了利用材料性質梯度過渡的思路。并設計了一種物理性質和組織結構介于高錳鋼和高碳鋼之間的材料作為焊接材料，并優化出焊接速度快、自動化程度高、焊接質量穩定的閃光焊接方法作為高錳鋼轍叉與碳鋼鋼軌的焊接技術；同時對高錳鋼進行特殊的變質處理，降低晶界碳化物析出和液化裂紋形成的傾向，從而發明了高錳鋼轍叉焊接技術。高錳鋼轍叉焊接技術使高錳鋼轍叉使用壽命進一步提高60％以上，平均過載量從1.8億噸提高到3.0億噸以上，最高達到5億噸以上，減少了火車對鐵路路軌的沖擊。提高了鐵路路軌和火車的使用壽命。高錳鋼轍叉焊接技術的發明使我國成為世界上第三個自主擁有該項技術的國家，在我國鐵路全面提速中發揮了重要作用。與法國和奧地利兩個國家的技術相比，張福成教授發明的技術具有綜合成本低、工藝簡單和性能優異等特點。2001年，在秦嶺隧道建設項目驗收會上，鐵道部科技司的一位領導對參會的近百名鐵道部所屬院校和科研單位的科研人員講話時說“鐵路轍叉焊接項目，鐵道部曾經給一所大學和鐵道部研究部門800多萬元進行開發研究。最終沒有搞成，而只給了燕山大學12萬元，項目就搞成了，所以，今后我們要加強路內路外科研單位的項目合作?！辫F道部組織的成果鑒定委員會認為：這項成果“是我國高錳鋼與鋼軌焊接技術的重大突破”，“填補了國內空白，總體技術水平達到國際先進水平”，“它為實現我國高速、重載、跨區間無縫線路的技術跨越創造了條件”。這項技術在近幾年的國際招標中連續幾十次中標，已成為我國高錳鋼轍叉焊接采用的唯一技術，并在中鐵山橋集團有限公司投產，產品出口加拿大、澳大利亞、新西蘭、伊朗、印尼、委內瑞拉等十幾個國家和香港地區，僅高錳鋼轍叉一項年產值就達8000余萬元，出口創匯450萬美元。

近幾年來，繼發明高錳鋼轍叉焊接技術之后，張福成教授在鐵路轍又用材研究領域又連續取得了一系列新的研究成

果：純凈高錳鋼轍叉制造新技術、高錳鋼轍叉爆炸硬化技術、鍛造高錳鋼轍叉制造技術、含氮高錳鋼轍叉用鋼、高錳鋼轍叉與碳鋼鋼軌焊接材料及其制造技術、高錳鋼轍叉專用堆焊材料及其制造技術和鐵路轍叉用貝氏體鋼及其制造技術等。目前，這些新成果中的大部分已被應用在我國和外國的提速或高速鐵路線路中。

20多年來，張福成教授先后主持了二十幾項國家“七五”、“八五”攻關項目、國家“973”項目、國家自然基金項目、國家重點攻關項目、國家中小企業創新基金項目、鐵道部重點攻關項目和河北省自然基金項目，并在國內外學術刊物上100余篇，獲得國家發明專利16項。

嘔心瀝血培育創新型人才

在科研領域不斷勇攀高峰，取得累累碩果的同時，從1989年研究生畢業起就承擔教學任務的張福成教授也無愧于人民教師的光榮稱號。張福成教授認為，大學是培養創新型人才的搖籃，作為一名高校教師，在不斷地提高自身素質的同時，還應自覺主動地改革教學內容和教學方法。為社會培養出更多的高素質創新型人才。在長期的教學工作中，無論是對待本科生還是對待研究生，他都堅持高標準、嚴要求。他以嚴謹的治學態度和敢為人先的膽識，大膽地進行教學內容和方法的改革。在講授每一門專業課前，他都認真地查閱大量文獻資料。并結合自己的科研工作，把國內外最新的科研動態和成果寫進講義；講課時，他總是結合教學內容，毫無保留地把自己多年從事科研工作的成功經驗傳授給學生。為培養學生的科技創新能力，根據當代科技發展呈現多學科交叉的趨勢，結合學生的實際情況，張福成教授鼓勵、引導學生不斷拓展自己的知識面，使自己的視野更開闊，為走上工作崗位后的科技創新活動打下堅實的基礎。

根據自己多年從事創新性科研工作的切身體會，張福成教授十分重視培養學生的動手能力。在金相實驗技術課的教學中，他發現，長期以來，金相實驗技術課的教學一直沿用傳統的課堂講授為主、實驗教學為輔的方法，而忽略了金相實驗技術課是讓學生掌握金屬試樣的制備及組織分析方法，了解相關實驗設備的原理及應用技術的主要目的。以致使學生在金相實驗技術課結業時，從試樣的制備到金相組織的分析能力都達不到應有的要求。張福成教授看在眼里，急在心上，他決心改變這種現狀。經過認真的思考和充分的準備，從1996年秋季起，張福成教授在實驗室的老師們的支持和配合下，開始了改變傳統的教學方式的改革實踐。他把金相實驗技術課的課堂直接搬到實驗室，由具有豐富實驗經驗的實驗教師現場指導、講解實驗。然后他再對較深的理論進行課堂講解。他在實驗室講課時，堅持以培養學生動手能力為主，講解為輔的原則，對學生在實驗過程中出現的問題再進行講解，使學生既鍛煉了動手能力，又提高了觀察問題、發現問題、分析問題的能力。金相實驗技術課教學改革的實踐證明，學生的動手能力和金相組織分析能力明顯地得到了提高。

20年來，張福成教授講授的專業課始終受到本科生和研究生的歡迎。許多本科生由此對專業產生了興趣，許多人畢業后考上了研究生。張福成教授指導培養的研究生知識面廣、基礎扎實、科技創新能力強，不少人目前已成為國內材料科學研究領域的骨干。

篇(5)

關鍵詞：低壓；智能；配電柜；創新；發展

Abstract: In this paper, the author introduces the low voltage intelligent distribution cabinet manufacturing technology improvement, expounds the low-voltage power distribution cabinet technological innovation, and points out its future development trend.

Key words: low pressure; intelligent; distribution cabinet; innovation; development

中圖分類號：TU7文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2012）

隨著全球經濟一體化進程的不斷加快，市場競爭隨之越來越激烈，這種競爭也逐漸由區域性競爭擴大為國際性競爭，基于這一現狀，給低壓配電柜的使用和維護提出了更高的要求。企業的發展離不開技術的創新和發展，為了能夠生產制造出更好的低壓變電柜，企業應不斷引進先進的技術，并在此基礎上進行創新，自主研發出新型產品，并以此為企業創造有利的競爭條件，進而在激烈的市場競爭中占據一席之地。

1 低壓智能配電柜制造技術的提升

在以往傳統低壓配電柜的制造過程中，會涉及諸多較為專業的工藝，如焊接技術、冷沖壓技術、模具加工以及塑料成型等，可以說配電柜制造技術水平的提升與這些專業技術的提高有著密不可分的關系。很多生產商家為了提高配電柜的制造技術，都不斷加大了研發力度，各種新型產品也隨之不斷涌現。如ABB公司在低壓配電柜的制造上，本著創新的精神，研發并推出了一系列新型的終端配電箱。該配電箱以手折式為主，底箱采用的是特殊工藝直接在鍍鋅鋼板上沖孔成型，并未采用傳統的焊接成型技術，用戶能夠通過手動將底箱快速折疊成型。此外，該箱體在未經折疊前為平板形狀，便于存放和運輸。

1.1 標準化和模塊化設計

目前供電企業要求全面推進電網需求管理，對線損管理、提高供電質量、保證供電的可靠性和安全性提出了新的要求。低壓配電柜的模塊化設計是指安裝方式多樣化、安裝尺寸模數化、組裝結構積木化、系統功能模塊化等，此類設計具有較高的標準化及流程化程度，設計過程方便快捷，結構形式多元化等特點，可滿足不同使用環境及防護等級的需要，極大地提高了運行的安全性和可靠性。

電網配電變壓器由于其安裝位置分布、安裝地點等問題，使其無法為配變管理和決策分析提供有效數據。而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要。

在GPRS無線電網配電變壓器實時監測管理系統中，GPRS覆蓋范圍廣，GPRS電力遠程抄表系統一般位于電力公司的配電中心，或者位于居民小區的電表數據采集點，利用中國移動現有的GPRS/GSM網絡，電表數據通過中國移動的GPRS/GSM網絡進行傳輸。

1.2 低壓配智能電柜的可靠性

低壓配電柜一個最重要的技術創新應屬高可靠性。為了使低壓配電柜能夠具有較高的可靠性，這就要求供電企業在使用過程中進行嚴格地可靠性控制和可靠性檢驗維護。國外大部分電氣公司對于低壓配智能電柜的可靠性重視程度都相當高，并頒布了一系列可靠性檢測標準，如IEC605等。

2 低壓配電柜的技術創新

低壓配電智能終端柜可單獨使用，也可組成終端柜配套使用。安裝低壓配電智能終端后，終端能夠全面地、準確地、實時地采集配變各種運行數據，如三相電壓電流、N線電流、有功功率、無功功率、功率因數、諧波等，同時該終端可同時完成實時監測儀、無功補償裝置、諧波監測儀、電壓監測儀、電能計量表等的功能。隨著工業以太網以及現場總線技術的快速發展，為低壓開關柜的智能化提供了良好發展平臺，使其從各個電器元件到成套設備均實現了通訊化、網絡化和智能化。

2.1 配電系統的智能化控制

由于開關柜中的各種電器元件均采用了智能化元件，并將微電子、計算機控制、工業以太網和電力電子等技術與傳統配電柜技術相結合，從而極大程度地提高了設備的可靠性。智能型低壓開關柜利用通訊網絡構成了智能低壓配電系統，該系統具有“四遙”功能，即遙測、遙控、遙調和遙訊。此外，現場總線技術的發展，提高了低壓配電柜的總體配電質量，大幅度降低了能耗，并且實現了配電保護自動化以及局域網現場連接，進一步提高了配電系統的可靠性。工業以太網、通信技術以及現場總線的應用，給用戶提供了一個智能快捷、安全可靠的人機界面，從而實現了對自動化配電系統的智能化控制。智能化低壓配電系統主要由以下幾個部分組成。

低壓配電智能終端既可單獨使用，也可組成終端柜配套使用。低壓配電智能終端柜主要由低壓配電智能終端、無功補償電力電容器、復合開關和保護器件等組成，并且可以根據用戶的自身需要，選配電能表計和負荷開關等

2.2 新型環保材料在配電柜的應用

現階段，我國大力提倡的方針政策是節能減排、低碳環保。各大低壓配電柜的生產廠家也順應這一趨勢大量采用低碳環保的新型材料。如在電力及自動化技術領域中都首屈一指的ABB公司生產的MNS低壓配電柜除采用了覆鋁鋅柜架外，還采用了高導電率的銅母排，并配以熱縮套管，極大地提高了安全性能。另外，由于氟利昂和鹵素在燃燒過程中，前者會破壞臭氧層，后者則會產生有毒煙氣，影響人體健康，而該配電柜中采用的塑膠材料不含鹵素和氟利昂，并且還具有自熄和阻燃功效，因此，不僅保障了安全，而且還實現了環保。

3 低壓配電柜的未來發展趨勢

隨著數字化和網絡信息化技術的不斷發展，第四代智能化低壓配電柜的研發必將成為我國未來一段時期內低壓配電柜的主要發展趨勢。利用現場總線技術與具有網絡化、智能化和通訊化的各類新型低壓配電設備相結合的方式肯定會研制出新型的產品。由于我國大規模工程項目以及智能化高層建筑的不斷增多，對低壓配電柜的容量提出了更高的要求，雖然目前單個變壓器的最大容量已經達到2000kVA以上，但是為了不斷適應未來發展的需要，還應不斷研發容量更大的低壓配電柜來滿足供電需求。低壓配電柜未來技術的創新與發展將越來越傾向于模塊化和系統化，側重于元件的研究和開發，力求使元件面向體積小型化、性能強大化方向發展，同時也將會被越來越廣泛地使用在新材料上。低壓配電柜會以自動化操作系統為發展趨勢，在機械制造與安裝方面，表現為日趨模塊化與標準化，通過接口終端實現與計算機控制的自動化配電系統組件相通信，使整個配電柜系統處于智能化控制狀況。隨著低壓配電柜技術的不斷創新與發展，其必將廣泛應用于各大企業、工程項目和重要技術領域之中，并且在機電自動化領域發揮著不可忽視的作用，不僅可以確保電網安全運行，提高電網運行質量，還可以自動化控制用電量，從而有助于電力企業提高經濟效益，促進電力企業持續健康發展。

4 結束語

近年來，隨著我國經濟的快速發展和科技水平的不斷進步，為低壓配電柜的發展創造了有利條件。與此同時，現場總線技術和工業以太網技術的發展也為低壓配電柜向智能化方向發展提供了有利的平臺。在我國，低壓配電柜經歷了50年左右的發展歷程，目前已經形成一個較為完善的體系?，F階段，低壓配電柜也從最初的容量小、性能指標低、功能單一、體積大、種類少，發展為具有高性能、小體積、智能化等特點的產品。低壓配電柜的主要功能是分配電能和控制電能使用，隨著人們生活水平的不斷提高，對供電質量也提出了更高的要求。而低壓配電柜各方面性能的優劣直接影響整個電網的供電質量。因此，必須從技術上進行創新來不斷提高低壓配電柜各方面的性能，以此來確保供電質量。

參考文獻：

[1] 李鏗.低壓配電柜的發展及其對低壓電器主要元件的要求[J].科技資訊.2007(35).

篇(6)

關鍵詞： 熔敷金屬；擴散氫；方法比較

中圖分類號： TG-457.11

Abstract： This paper introduced the source of hydrogen during welding， the type of diffusible hydrogen in welding metal and its harm. The mercury method、gas chromatography method、hot-extraction method and glycerol method for diffusing hydrogen measurements were presented and the advantage and shortcoming of those four methods were summarized. Also the effects of heat input、passes、cooling way of the test assembly and welding environment on diffusible hydrogen were summed up.

Key words： deposited metal； diffusible hydrogen； comparison method

0 前言

在鋼焊縫中，氫大部分是以氫原子或離子的形式存在的，它們與焊縫金屬形成間隙固溶體。由于氫原子和離子的半徑很小，可以在焊縫金屬的晶格中自由擴散，故稱之為擴散氫。還有一部分氫擴散聚集到晶格缺陷、顯微裂紋和非金屬夾雜物邊緣的空隙中，結合為氫分子，因其半徑增大，不能自由擴散，故稱之為殘余氫。因為擴散氫能夠自由擴散，并占總含氫量的比例較大，因此它對焊接接頭的影響比殘余氫大。

由于焊接方法不同，導致氫向金屬中溶解的途徑也不相同。氣體保護焊時，氫是通過氣相與液態金屬的界面以原子或質子的形式溶入金屬的；電渣焊和電渣熔煉時，氫是通過渣層溶入金屬的；而焊條電弧焊和埋弧焊時，上述兩種途徑兼而有之。焊接過程中，氫主要來源于焊接材料中的水分、含氫物質、電弧周圍空氣中的水蒸氣和母材坡口表面上的鐵銹油污等雜質。

大部分體心立方金屬與合金焊接時，進入焊縫和熱影響區中的氫將會對接頭產生極大危害，如在焊縫中形成氫脆和白點，這種危害是暫態性的，經過時效處理或熱處理之后，可以消除；而如果產生氣孔和冷裂紋，這種危害則是永久性的，這類現象一旦產生，是不能消除的，且危害相當嚴重。焊接材料的擴散氫含量高是焊接接頭形成冷裂紋的三大因素之一。單位熔敷金屬中測出的擴散氫越多，其產生冷裂紋的可能性就越大。為了測定焊縫中的氫含量，國際上都制定了相應的測試標準，如GB/T 3965―1995《熔敷金屬中擴散氫測定方法》、美國AWS A4.3―1993《測定馬氏體、貝氏體、鐵素體鋼電弧焊焊縫金屬中擴散氫含量的標準方法》和JIS Z3118―2007《鋼質焊縫擴散氫含量測量方法》等。

1 擴散氫的檢測方法

熔敷金屬中擴散氫含量是指焊后立即按標準方法檢測并換算為標準狀態下的氫含量。熔敷金屬擴散氫含量是判斷焊接質量和焊條質量的重要依據之一[1-4] 。為了使測氫準確和便于比較試驗結果，從20世紀初開始，產生了許多測定熔敷金屬中擴散氫的方法。目前，最為廣泛的擴散氫的測定方法有4種，即甘油法，水銀法、氣相色譜法和載氣熱提取法。

1.1 甘油法

甘油法是以甘油為介質，用氣體排液法把擴散氫收集到一個密閉的集氣管內進行測量。甘油法主要的優點是，具有低的蒸汽壓力，化學穩定性好，對人體無害，并且價格便宜。但是甘油因其粘度大，使氫氣泡往往附著在試樣以及測量管壁上或浮在甘油中而不能浮升到集氣管頂部，而且甘油能溶解部分氫，故甘油法測量準確性差，因而不適用測量低氫和超低氫焊接材料的擴散氫含量。

1.2 水銀法

水銀法是國際標準化組織規定的標準擴散氫測定方法。水銀法與甘油法相似，是以水銀作為介質收集擴散氫。水銀法測氫的主要優點是水銀不吸收氫，測試精度非常高（可達0.05 mL），它是一種基準方法，可用于校驗其它測氫方法的可靠性。但水銀對人體有害，而且會對環境造成污染，加之水銀的價格比較貴，限制了它的實際應用范圍。

1.3 氣相色譜法

氣相色譜法測定擴散氫，正被日漸推廣。氣相色譜的原理就是利用氫敏色譜元件轉為電信號并用數字顯示[5]。該方法既克服了水銀法的毒害和污染問題，又解決了甘油法測氫精度低的缺點，數據處理自動化，快速、靈活、精度高，測定范圍寬，而且可排除由于各種原因混入的空氣的干擾，測定結果精確可靠。在高氫測定范圍和超低氫測定范圍都具有良好的精度和準確度。但氣相色譜法也存在一些缺點，如儀器價格高，操作復雜等。

1.4 載氣熱提取法

傳統的方法集氣時間長，制約了擴散氫測量的效率。近些年，更高效的測量方法被陸續發明出來。載氣熱提取法就是其中之一。載氣熱提取法是采用熱導檢測器（TCD）通過測量不同組分的熱導率將濃度變成電信號來測定氫氣體積。與其他的擴散氫檢測方法相比，載氣熱提取法一個非常顯著的特點是可以加溫促進氫快速擴散出來，從而實現邊擴散邊收集邊測定。樣品在可進行程序升溫的紅外加熱石英式爐內（最高達900 ℃）或采用電阻絲加熱的樣品爐內（溫度最高可達1 100 ℃）進行熱提取。當溫度加熱在300～400 ℃時，可最短在幾十分鐘內快速測定擴散氫的含量，但應控制不超過400 ℃，以免釋放殘余氫。

載氣熱提取法收集樣品中擴散氫，是通過載氣（N2）攜帶擴散出的氫氣至熱導檢測器（TCD）進行檢測。N2純度要求不小于99.999 %，所以選擇氮氣作為載氣的原因是氮氣和氫氣的熱導率差別較大。然而，載氣中的其他氣體雜質，如CO， H2O也會影響熱導。因此，在到達檢測器之前這些雜質必須從氣路中除去。分析氣流經過的第一個試劑管是蘇氏試劑，它可將CO選擇性的定量轉化為CO2，然后通過裝有分子篩的試劑管去除，其他雜質也可通過分子篩去除。

載氣熱提取法的優點是快速、準確、可靠，大大提高了效率。但也存在儀器價格高，操作復雜等問題。

2 4種測氫方法的比較

國內外已有許多研究將不同的測定擴散氫的方法進行比較。研究表明，甘油法的測氫值遠遠低于氣相色譜法，而且當擴散氫的含量越低時，它們相差倍數差越大。因為收集介質甘油對擴散氫具有一定的濃解度，且甘油粘度大，導致擴散氫不易上浮，因此會帶來較大誤差。而氣相色譜法對超低氫含量的分析有著很大的優越性。氣相色譜法與水銀法相比，水銀法和氣相色譜法的測定結果基本相當。兩種方法具有相似的準確度。而甘油法與水銀法相比較，一般情況下，甘油法測定擴散氫的含量只有水銀法的50%～75%[6]。還有研究表明，載氣熱提取法與水銀法相比，當氫氣含量大于3×10-2 mL/g時，載氣熱提取法測定擴散氫含量會大于水銀法測得的結果；當擴散氫濃度較低（小于3×10-2 mL/g）時，兩種方法得到的結果基本一致。同時研究還表明，焊接樣品在150～400 ℃進行脫氣與室溫（20 ℃）時相比并不會導致收集到的擴散氫量有所增加，而進行較高溫度的氫提取可以大大縮短試驗時間。

在測試時間及溫度方面，甘油法、水銀法、氣相色譜法的擴散氫收集溫度均為45 ℃，收集時間均為72 h。載氣熱提取法溫度為400 ℃，收集時間為21min，相比之下，載氣熱提取法更加的快速，便捷。

3 擴散氫含量的影響因素

根據對焊接過程進行分析，結合國內外資料，影響擴散氫結果的原因很多，在其它過程符合標準的情況下，主要有以下因素。

3.1 焊接參數

焊接熱輸入對擴散氫含量的影響分為兩方面。一方面，隨熱輸入的增加，熔池在液態中存在的時間增長，有利于擴散氫的溢出，減少熔敷金屬中擴散氫的含量。其次，從焊接條件看，熱輸入的增加主要是電流的增長幅度較大，而電流的增加對熔池的作用力如電磁力、熔滴沖擊力有所加強，使熔池金屬中液態金屬的流動速度和攪拌作用加強，也有利于氫的溢出，使擴散氫含量減少。另一方面，隨著熱輸入的增加，氫在熔池中存在的時間較長，溶解度增大，使得含氫量增大，所以它們之間存在一個平衡點[7]。焊接電壓的高低，對擴散氫的含量也有一定的影響，但是在實際操作中，低氫焊條都盡量采用短弧施焊，其影響可以不考慮。

3.2 焊接道數

通常都是利用單道堆焊方法測氫，但實際焊接結構，有單道焊與多道焊，快速與冷慢速之分。多道焊接時，不論是水冷還是空冷，焊縫中擴散氫的含量基本上與單道焊是處于同一水平的。多道焊接時，焊縫中的氫不但有向外溢出的過程，也存在一個向內溶解的過程，即后續焊道中過飽和的氫向前一道擴散，形成一個所謂的積累過程。但隨著焊道數的增加，擴散氫溢出的路程增長，溢出需要的時間增加，因而增加了產生延遲裂紋的危險性。

3.3 冷卻方式

不同的冷卻方式對擴散氫的含量影響也是不同的。目前研究了兩種冷卻方式，即在冰水中冷卻后再放入液氮中冷卻，和直接放入液氮中冷卻。研究對比了兩種冷卻方式，相比之下直接放入液氮中冷卻的冷卻方式擴散氫含量較低，這是因為在完成焊接后，迅速的在液氮中冷卻首先隔熱氣體保護膜包圍住了試件，這就大大降低了冷卻率。

3.4 焊接環境

影響焊接接頭中擴散氫含量的因素很多，其中焊接環境的溫度和濕度對焊縫中擴散氫含量有很大的影響。有研究表明，當環境空氣中相對濕度一定而溫度不同時，熔敷金屬中擴散氫含量隨著環境溫度的升高而升高。當環境溫度相同而相對濕度不同時，熔敷金屬中擴散氫含量隨著相對濕度的升高而升高。熔敷金屬中擴散氫含量隨著空氣中的水蒸氣分壓，即絕對濕度的增加而明顯增加。

4 結束語

近年來，隨著焊接行業的不斷發展，擴散氫的測定方法越來越被人們重視。文中所述的測氫方法都有一定的局限性，隨著超低氫焊接材料的研制不斷取得重大進展，研制更精確、可靠、簡便、經濟及沒有公害的新型測氫方法顯得尤為重要。

在對于影響擴散氫含量的因素方面，由于焊接熱循環本身是一個非平衡過程，因而焊接熱循環各參數對擴散氫的影響非常復雜，有待于進一步深入研究。

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篇(7)

關鍵詞： 柔性顯示；組裝；引線鍵合；覆晶；異向導電膠

中圖分類號：TN141 文獻標識碼：B

1 柔性顯示背景分析與發展前景

1.1 背景分析

近半個世紀來，電子信息技術的發展對日常生活的影響有諸多案例，但其中顯示技術的發展帶來的日常生活的變革是最顯而易見的。

從首臺基于動態散射模式的液晶顯示器（liquid crystal display，LCD）（約為上世紀70年代），到目前LCD電視的普及、3D電視的熱潮，顯示技術的發展顛覆了我們對傳統陰極射線管（cathode ray tube，CRT）顯示器的認知。2012年1～5月，液晶電視銷售額為1，331.9萬臺，占彩電銷售總額（1，470萬臺）的90.6%（數據來源：視像協會與AVC），可以毫不夸張地說，目前已經是液晶電視的天下。與傳統的CRT顯示技術相對比，液晶顯示技術的顯著優點已廣為人知，不用贅述。

隨著電子技術應用領域的不斷擴展，電子產品已經逐步成為日常生活的必須品，而將更多顯示元素引入家庭和個人環境是未來顯示技術的發展趨勢，目前基于此類的研究正在逐步進行（如飛利浦、索尼、通用已經開始相關技術的研發）。但是剛性、矩形、基于玻璃基板的顯示器件已經顯示出不能滿足設計者對外形的需求，設計人員更趨向于選擇一種可彎曲、可折疊，甚至可以卷曲的顯示器件。

與此同時，對產品品質的要求不斷提升，電子產品被要求能承受更多次的“隨機跌落試驗”。而實驗證明基于剛性玻璃基板的顯示器件在試驗中極易損壞，所以在引入全新設計理念的過程中，具有輕薄、不易碎、非矩形等特性的“概念產品”被普遍認為“具有不一般的對市場的高度適應性”。

在產品外形方面，與傳統顯示器相比，柔性顯示器具有更結實、更輕薄、樣式新穎的特點，而這些特點對產品設計師和最終用戶都極具吸引力。

在制造商方面，柔性顯示器生產時，可以采用新型印刷或者卷繞式工藝進行生產，運輸成本相對低廉，使得制造商具有進一步降低生產成本的潛力。

在潛在安全性方面，當柔性顯示器破裂時，不會產生可能導致人員受傷的鋒利邊緣，因此相對剛性顯示器而言，柔性顯示器無疑更加安全。

1.2 柔性顯示的發展前景

由于柔性顯示技術具有獨特的技術特點，與現有顯示技術相比具有一定的先進性，所以普遍認為，在某些市場中，柔性顯示具有潛在的替代優勢，同時，柔性顯示技術更具開拓全新應用領域的潛力（如軍方將柔性顯示應用于新式迷彩服，而這個領域傳統剛性顯示器件是很難涉及的）。柔性顯示器是一種具備良好的市場前景的新技術，目前用于生產柔性顯示器的顯示技術有十多種，包括傳統的液晶、有機發光顯示（organic light-emitting diode，OLED）、電致變色、電泳技術等等，據估計全球約有數百家公司正在或即將開始柔性顯示的研發。

可以認為，柔性顯示技術的發展將為顯示技術領域注入革命性的創新動力。

2 現有組裝技術的分析

2.1 組裝技術概述

作為柔性顯示重要部件之一的驅動芯片，如何與柔性顯示器件相連接是一個值得研究的課題。無論何種顯示技術，最終的顯示畫面依賴于驅動芯片給顯示介質（例如液晶，發光二極管等）提供其所需的信號（電壓信號或電流信號）。已有的芯片組裝和封裝方式有很多種成熟的方案，但在柔性顯示器芯片組裝時，最主要考慮的因素有以下幾點：

（1）組裝制程中的壓力和溫度；

（2）組裝方式的可靠度（包括物理連接可靠度和電性能的可靠度）；

（3）組裝中能達到的最小管腳距離（Pin pitch）和最高管腳數量。

就目前主流的芯片與目標介質的組裝技術宏觀上可以分為如下4類（由于TFT-LCD的驅動芯片與目標介質組裝技術比較特殊，所以單獨歸為一類）：

第一類，微電子封裝技術，是指將晶圓（Wafer）切割后的Chip做成一種標準的封裝形式的技術。

第二類，微電子表面組裝技術（Surface Mount Technology，簡稱SMTc），是指將封裝后的芯片（IC）成品組裝到目標介質上的技術。

第三類，裸芯片組裝（Bare Chip Assembly），是指將晶圓切割后的Chip直接組裝到目標介質上的技術。

第四類，液晶顯示器（TFT-LCD）領域特有的芯片封裝和組裝技術（COF/TCP封裝和ACF bonding技術）。

下面將逐一介紹各類組裝技術。

2.2 微電子封裝技術

對于電子設備體積、重量、性能的期盼長久以來一直是促進電子技術發展的源動力，而在微電子領域，對芯片面積減小的期望從未停歇（從某種程度上講，芯片的面積決定芯片的成本價格），在莫爾斯定律的效應下，芯片電路的集成度以10個月為單位成倍提高，因此也對高密度的封裝技術不斷提出新的挑戰。

從早期的DIP封裝，到最新的CSP（Chip scale package）封裝，封裝技術水平不斷提高。芯片與封裝的面積比可達1：1.14，已經十分接近1：1的理想值。然而，不論封裝技術如何發展，歸根到底，都是采用某種連接方式把Chip上的接點（Pad）與封裝殼上的管腳（Pin）相連。而封裝的本質就是規避外界負面因素對芯片電路的影響，當然，也為了使芯片易于使用和運輸。

以BGA封裝形式為例，通常的工藝流程如圖3所示。

通常的工藝流程是首先使用充銀環氧粘結劑將Chip粘附于封裝殼上，然后使用金屬線將Chip的接點與封裝殼上相應的管腳連接，然后使用模塑包封或者液態膠灌封，以保護Chip、連接線（Wire bonding）和接點不受外部因素的影響。

另外隨著芯片尺寸的不斷縮小，I/O數量的不斷增加，有時也會使用覆晶方式（Flip Chip）將芯片與封裝殼連接。覆晶方式是采用回焊技術，使芯片和封裝殼的電性連接和物理連接一次性完成，目前也有在裸芯片與目標介質的組裝中使用覆晶方式。

2.3 微電子表面組裝技術

微電子表面組裝技術（surface mount technolo gy，SMTc，又稱表面貼片技術），一般是指用自動化方式將微型化的片式短引腳或無引腳表面組裝器件焊接到目標介質上的一種電子組裝技術。

表面組裝焊接一般采用浸焊或再流焊，插裝元器件多采用浸焊方式。

浸焊一般采用波峰焊技術，它首先將焊錫高溫熔化成液態，然后用外力使其形成類似水波的液態焊錫波，插裝了元器件的印刷電路板以特定角度和浸入深度穿過焊錫波峰，實現浸焊，不需要焊接的地方用鋼網保護。波峰焊最早起源于20世紀50年代，由英國Metal公司首創，是20世紀電子產品組裝技術中工藝最成熟、影響最廣、效率最明顯的技術之一。

表面貼片元器件多使用再流焊技術，它首先在PCB上采用“點涂”方式涂布焊錫膏，然后通過再流焊設備熔化焊錫膏進行焊接。再流焊的方法主要以其加熱方式不同來區別，最早使用的是氣相再流焊，目前在表面組裝工藝中使用最為廣泛的是紅外再流焊，而激光再流焊在大規模生產中暫時無法應用。再流焊中最關鍵的技術是設定再流曲線，再流曲線是保證焊接質量的關鍵，調整獲得一條高質量的再流焊曲線是一件極其重要但是又是極其繁瑣的工作。

2.4 裸芯片組裝技術

裸芯片組裝是指在芯片與目標介質的連接過程中，芯片為原始的晶圓切片形式（Chip），芯片沒有經過預先的封裝而直接與目標介質連接。常用的封裝形式為COB（Chip On Board）形式。

COB方式一般是將Chip先粘貼在目標介質表面，然后采用金屬線鍵接的方式將Chip的接點與目標介質上相應的連接點相連接。完成后Chip、金屬連接線、目標介質上的連接點均用液態膠覆蓋，用以隔離外界污染和保護線路。

裸芯片組裝還有另一種方式，即覆晶方式。覆晶方式是指在Chip接點上預先做出一定高度的引腳，然后使用高溫熔接的方式，使引腳與目標介質相應位置結合，形成電性的連接。與傳統方式相比，覆晶方式不需要使用金屬線進行連接。TFT-LCD驅動芯片常用的TCP/COF封裝使用的即是覆晶方式，但是由于TCP/COF封裝應用領域的特殊性，所以沒有將其歸入裸芯片封裝技術中，而是單獨劃為一類。

2.5 液晶顯示器領域特有的芯片封裝和組裝形式

由于TFT-LCD顯示電路的特殊性，要求驅動芯片提供更多的I/O端口，所以一般情況下TFT-LCD驅動芯片封裝多采用TCP（Tape Carrier Package）方式，或者COF（Chip On Film）方式，芯片與TFT-LCD顯示面板連接多采用ACF（Anisotropic Conductive Film）壓合粘接的方式。

TCP/COF多使用高分子聚合材料（PI ，polyimide）為基材，在基材上采用粘接或者濺鍍（Spatter）方式使之附著或形成銅箔，然后使用蝕刻方式（Etching）在銅箔上制作出所需要的線路、與Chip連接的內引腳（ILB Lead，ILB：Inner Lead Bonding）、與TFT-LCD顯示電路連接的外引腳C（OLB Lead-C，OLB：Outer Lead Bonding）、和外部目標介質（多為PCB板）連接的外引腳P（OLB Lead-P，OLB：Outer Lead Bonding），最后在所有引腳表面附著一層焊錫。

Chip的接點為具有一定高度的金突塊（Au Bump），在與Chip連接（Assembly）時，Chip的接點與TCP/COF上的內引腳通過高溫高壓形成金-錫-銅合金，從而達到電性導通的目的，然后使用液態膠灌封。而在與外部目標介質——TFT-LCD顯示電路連接時，則采用另一種組裝方式——ACF壓合粘接方式（AFC bonding）。

ACF膠結構類似于雙面膠，膠體內富含一定密度的導電粒子（Conductive Particle），導電粒子為球狀，外部為絕緣材料，內部為導電材料。當導電粒子受到外部壓力破裂時，內部導電材料露出，多個破裂的導電粒子連接，可形成電性通路。由于導電粒子破裂時僅受到垂直方向的壓力，加之芯片相鄰接點距離遠大于導電粒子直徑，因此，破裂的導電粒子產生的電性鏈路具有垂直方向導電，水平方向不導電的特性?；谠摲N特性，ACF膠能使TCP/COF封裝形式的芯片每根外引腳在水平方向上互相絕緣，不致形成短路，而在垂直方向又能與目標介質實現電性導通。由于ACF膠加熱固化后具有很強的粘合力，所以形成電性導通的同時，可以使COF/TCP與目標介質實現物理連接。

TCP/COF封裝形式能支持高達數千的I/O引腳數，因此在TFT-LCD驅動芯片領域得到廣泛的應用。

當然，隨著成本因素的影響日漸增加，另一種方式COG（Chip On Glass）也應運而生。與TCP/COF方式唯一的不同點在于，COG方式不需要PI基材，而是使用ACF壓合粘接方式，直接將Chip與TFT-LCD顯示電路連接，因此會更加節省成本。由于在組裝中芯片是晶圓切片形式，所以COG技術也可以認為是一種裸芯片組裝技術。

3 柔性顯示驅動芯片組裝方安提出

3.1 柔性顯示動芯片組裝方案概述

基于上述介紹，可將芯片與目標介質連接的技術做如下歸類：

第一類為使用金屬線形成電性連接，該種形式多用在常規的芯片和封裝殼組裝、裸芯片COB封裝，可將其歸納為Wire bonding方式。

第二類為芯片和目標介質采用焊接的方式形成電性連接，電子表面組裝技術，裸芯片覆晶方式多使用該種技術形式，可將其歸納為焊接方式。

第三類為TFT-LCD芯片組裝中經常使用的ACF膠壓合連接方式，可將其歸納為ACF bonding方式。

按照上述分類，擬依照不同技術背景，制定不同的芯片與目標介質連接方案，實現驅動芯片與柔性顯示基材的電性連接。

具體方案如下：

方案1：采用Wire bonding方式。

方案2：采用Flip Chip方式。

方案3：采用ACF bonding方式。

需要指出，提出方案時，只討論理論上該方案的可行性，并沒有對該種方案是否具有投入實際生產的可行性做出判斷和論述。

下面將具體討論三種方案的優劣。

3.2 Wire bonding方案

目前Wire bonding技術的具體實現步驟如下：

首先，在晶圓制程后期使用電鍍方式將Chip的連接點做成金突塊；同時，目標介質上的引線（Lead）上也使用鍍金技術使其附著一定厚度的金；然后使用Wire bonding設備將金屬線的一端熔接（采用超聲波或高溫熔接方式）在金突塊上，另一端采用相同的方式熔接在目標介質的Lead上，從而實現電性的導通。由于金具有良好的延展性和良好的導電性，所以，在Wire bonding的過程中，一般使用高純度金線（99.99%）。當然，目前在一些極低端應用中出于成本的考慮，或者在SOC（System On Chip）/SOP（System On Package）封裝中出于保密的需求，會在某些沒有高頻信號和大電流信號的連接管腳上使用鋁線或者銅線進行Wire bonding。

在柔性顯示中使用Wire bonding方案的優勢和劣勢同樣明顯。

首先，金是良好的導體，所以在使用金線鍵接時無需擔心傳輸線RC/RH效應對高頻率信號傳輸造成的影響；同時，也不需過多考慮大電流信號在傳輸過程中由于傳輸線本身電阻造成的電壓降效應和熱效應；其次，采用COB方式可以將芯片直接固定在柔性基材上，省去芯片封裝的成本。

但是，Wire bonding的劣勢也同樣明顯，第一，一般只有在金含量較高的連接點上才能實現金線和Lead/Pad的熔接；第二，Wire Bonding要求目標介質能承受一定壓力且不能有太大形變；第三，Wire Bonding要求目標介質能承受較高溫度；第四，Wire bonding受Wire bonding設備精度的限制，以BGA封裝為例，一般I/O數量為500以內的芯片使用Wire bonding的方式，I/O數量增高，勢必會使單個芯片連接點的尺寸減小，而在I/O數超過500以上時，芯片接點的尺寸會使Wire bonding的成功率大幅下降，而目前的顯示技術恰恰又要求驅動芯片提供更多的I/O數目。

所以，綜合分析上述各種因素，只有在低分辨率金屬材質（如用金屬箔為基材的柔性顯示）的柔性顯示方案中才有可能采用Wire bonding的方式進行芯片和柔性基材的鍵接。因此，作為一種連接技術，Wire bonding技術可以使用在柔性顯示中，但是受到Wire bonding技術自身的制約，它在柔性顯示中的應用會受到不小的限制。

3.3 覆晶方式

覆晶封裝方式的應用十分廣泛，由于覆晶方式可以節省Wire bonding的金線成本，同時芯片與封裝殼的距離更近，可以保證高頻信號具有良好的信號品質，所以被大量使用在對信號品質要求較高的CPU芯片封裝中。傳統封裝形式，芯片的最高工作頻率為2～3GHz，而采用覆晶方式封裝，依照不同的基材，芯片的最高工作頻率可達10～40GHz。

覆晶方式的基本做法是在芯片上沉積錫球，然后采用加溫的方式使得錫球和基板上預先制作的Lead連接，從而實現電性連接?？梢赃@樣認為，覆晶方式是焊接方式的提升。

應用覆晶方式實現柔性基材和驅動芯片的連接有其獨特之處。首先，芯片與柔性基材直接連接，從電性上考慮，該方式由于省略了封裝中的信號傳輸線，所以可以降低芯片管腳上雜訊的干擾，而從成本角度考慮，由于使用裸芯片，該方式可以節約芯片的封裝成本；其次，當芯片晶背（Chip backside）減薄到一定程度后（例如將Chip晶背研磨至13μm時，Chip可以彎折，如圖6所示），Chip會呈現一定程度的柔性，可以在一定程度上實現與顯示基材同步的柔性彎曲。

與Wire bonding方式相比，覆晶方式會有其成本上的先天優勢（不需使用金屬線鍵接），但是覆晶方式也存在一些問題。

覆晶方式中會使用錫球工藝，目前出于綠色環?？紤]，微電子表面焊接技術中大量使用無鉛焊錫，無鉛焊錫的熔點約在200℃以上。而在柔性顯示基材的各種方案中，一般具有良好彎折特性的柔性基材多為有機材料，有機柔性基材所要求的制程溫度范圍一般在150℃以內，超過200℃的高溫會對柔性顯示基材造成不可逆的損傷。所以，柔性基材不耐高溫的特性與覆晶技術中需要使用的高溫制程存在一定的矛盾。因此，我們可以推測，覆晶方式在柔性顯示的應用領域會受到其制程溫度的限制。

綜上所述，覆晶方式多應用于柔性電路板（Flexible Print circuit）與芯片連接或者PCB板直接與芯片連接。當然，在能夠耐受高溫的柔性基材上使用覆晶方式實現驅動芯片與柔性基材的連接也極為可行。

3.4 ACF bonding方式

ACF bonding是目前TFT-LCD領域驅動芯片和顯示基板連接最常用的方式，可以將裸芯片或者TCP/COF封裝形式的芯片通過ACF膠與目標介質實現電性連接以及物理連接。

ACF膠連接方式中，ACF膠電阻率變化曲線依賴于導電粒子密度、導電膠厚度、寬度以及導電膠的固化溫度。本文沒有設計具體實驗測量導電膠電阻率的實際曲線，參考相關文獻，導電膠的電阻率約為5×10-4Ω×cm。而基于TFT-LCD Array線路本身帶給驅動芯片的負載遠大于導電膠引入負載的事實，以及驅動芯片輸出信號對電容類負載比電阻類負載更為敏感的特性，可以認為，ACF bonding方式的電阻率的非線性變化不會為顯示電路引入太多負面因素。而在TFT-LCD中大量使用ACF bonding方式的事實更能說明ACF bonding方式的電性能和可靠度是可以接受的。

其次，由于TFT-LCD分辨率的增加，驅動芯片所需的I/O數量也隨之增加。目前主流的Driver IC已可以提供多于1，000 channel的輸出I/O。I/O數量的增加直接導致Chip中接點尺寸和管腳間距（Pitch）的減小，而導電膠中導電粒子的直徑遠小于Chip接點的尺寸，同時，ACF膠能提供的最小Bonding pitch約為10μm，足以滿足驅動芯片的需求。所以在支持I/O數量和小管腳間距方面，ACF bonding具有巨大的優勢。

再次，由于使用金屬箔和薄化玻璃為基材制成的柔性顯示器只能實現有限的“柔性”，所以目前柔性顯示器基材更傾向于使用柔性更佳的有機材料。以PET/PEN為例，其耐溫性與傳統剛性顯示基材相比較差，僅為120℃左右。而傳統的Wire bonding和覆晶方式在組裝過程中需要較高的溫度，故該兩項技術在柔性基材上的應用受到制程溫度的極大限制。而ACF bonding方式的組裝溫度取決于ACF膠本壓過程中使用的ACF膠固化溫度，固化溫度會影響最終成品的物理特性，但對電性的影響較為有限（圖7 所示為ACF膠在不同溫度/壓力下的電阻變化曲線）。

目前，索尼和3M已經有低于150℃的ACF膠出售（約為140℃），而PET/PEN可以短時間耐受150℃的高溫，所以，使用低溫ACF膠連接驅動芯片和顯示基材成為可能。相比上述前兩種方式，ACF bonding方式具有工藝簡單、適用范圍廣的特點，所以就目前而言，ACF bonding應該是柔性顯示驅動芯片與顯示基材連接的最佳方式。

4 結 論

通過比較基于不同技術背景的各種組裝技術方案，綜合考慮柔性顯示基材的物理特性，ACF bonding方式以其在制程溫度上的低溫特性相比其它兩種方案更具優勢?？陀^的說，各種組裝技術均有其各自的技術特點和應用領域，而目前柔性顯示基材的物理特性限制了組裝技術的選擇。我們期待新型柔性顯示基材的面世，能給柔性顯示組裝方式帶來更大的選擇空間。

本文僅在理論層面探討用于柔性顯示屏的驅動芯片連接技術實現，未對用于柔性顯示屏的驅動芯片連接技術應用于實際生產中的可行性進行討論。

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