第1章电子工艺技术和工艺管理
1.1 工艺概述
1.1.1 工艺的发源与定义
工艺是生产者利用生产设备和生产工具，对各种原材料、半成品进行加工或处理，使之最后成为符合技术要求的产品的艺术（程序、方法、技术），它是人类在生产劳动中不断积累起来的并经过总结的操作经验和技术能力。
说到工艺，人们很自然会联想起熟悉的工艺美术品。对于一件工艺美术品来说，它的价值不仅取决于材料本身以及方案的设计，更取决于它的制作过程——制造者对于材料的利用、加工操作的经验和技能。古人常说“玉不琢，不成器”，这话生动地道出了产品制造工艺的意义。
显而易见，工艺发源于个人的操作经验和手工技能。但是在今天，仍然简单地从这个角度来理解工艺，则是很不全面的。我们知道，市场竞争、商品经济使现代化的工业生产完全不同于传统的手工业。如果说，在传统的手工业中，个人的操作经验和手工技能是极其重要的，是因为那时人们对产品的消费能力低下，材料的来源稀少或不易获得，产品的生产者是极少数人，生产的工具、设备和手段非常简陋，产品的款式、性能改变缓慢，生产劳动的效率十分低下，行业之间“老死不相往来”，学习操作技能和经验的方式是“拜师学艺”；那么可以说，在经济迅猛发展的当今世界，上面谈到的一切都已经发生了极大的变化：新产品一旦问世，马上会成为企业家们关注的焦点，只要是具有使用价值、设计成功、能够获得丰厚利润的产品，立刻就会招来各方面的投资并大批量地生产，很快就将风靡全球，引发亿万人的消费需求和购买欲望，与其相关的产品也会成批涌现出来。制造工艺学已经作为中、高等工科专业院校普遍开设的必修课程，工程技术人员成了工业生产劳动的主要力量。在产品的生产过程中，科学的经营管理、先进的仪器设备、高效的工艺手段、严格的质量检验和低廉的生产成本成为赢得竞争的关键，时间、速度、能源、方法、程序、手段、质量、环境、组织、管理等一切与商品生产有关的因素变成人们研究的主要对象。所以，现代化工业生产的制造工艺，与传统的手工业生产中的操作经验和人工技能相比较，这两者之间已经有天壤之别了。
随着科学技术的发展，工业生产的操作者作为劳动主体的地位在获得增强的同时，也在一定的意义上发生了“异化”：生产者按照工艺规定的生产程序，只需要进行简单而熟练的操作——他们在严格缜密的工艺训练指导之下，每一个操作动作必须是规范化的；或者，他们经验性的、技巧性的操作劳动被不断涌现出来的新型机器设备所取代。
在英语中，传统的手工工艺是handicraft，工艺美术是arts and crafts，而现代化的工业生产工艺是industrial process或technological process。这两者的含义是截然不同的：前者具有“技巧”、“手艺”和操作者的“灵感”或“经验”的意味，而后者则强调突出了科学技术和工业化生产的整个过程。在国家技术监督局颁布的标准GB/T19000（idt ISO9000）系列标准《质量管理体系标准》中，不再将process译成“工序”或“工艺”，而统一翻译为“过程”，它的定义：将输入转化为输出的一组彼此相关的资源（可以包括人员、资金、设备、技术、方法）和活动。事实上，这不仅是个翻译技巧问题。《牛津现代高级英汉词典》中对process的解释：
● 相互关联的一系列的活动、经过、过程；
● 一系列审慎采取的步骤、手续、程序；
● 用于生产或实业中的方法、工序、制法。
显然，对于现代化的工业产品来说，工艺不仅仅是针对原材料的加工或生产的操作而言，应该是从设计到销售包容每一个制造环节的整个生产过程。
对于工业企业及其产品来说，工艺工作的出发点是为了提高劳动生产率，生产优良产品及增加生产利润。它建立在对于时间、速度、能源、方法、程序、生产手段、工作环境、组织机构、劳动管理、质量控制等诸多因素的科学研究之上。工艺学的理论研究及应用，指导企业从原材料采购进厂开始，加工、制造、检验的每一个环节，直到成品包装、入库、运输和销售（包括销售活动中的技术服务及用户信息反馈），为企业组织有节奏的均衡生产提供科学的依据。可以说，工艺在产品制造过程中形成一条完整的控制链，是企业科学生产的法律和法规，工艺学是一门综合性的科学。
自从工业化以来，各种工业产品的制造工艺日趋完善成熟，成为专门的学科，并在工科大、中专院校作为必修课程。例如，切削工艺学是研究用金属切削工具借助机器设备，把各种原材料或半成品加工成符合技术要求的机械零件的工艺过程；又如，电机工艺学是以电磁学为理论基础，研究各种发电机、电动机的制造技术；还有各种化工工艺学、纺织工艺学、焊接工艺学、冶金工艺学、土木工程学等。
电子产品的种类繁多，主要可分为电子材料（导线类、金属或非金属的零部件和结构件）、元件、器件、配件（整件）、整机和系统。其中，各种电子材料及元器件是构成配件和整机的基本单元，配件和整机又是组成电子系统的基本单元。这些产品一般由专业分工的厂家生产，必须根据它们的生产特点制定不同的制造工艺。同时，电子技术的应用极其广泛，产品可以分为计算机、通信、自动控制、仪器仪表等几大类，根据工作方式及使用环境的不同要求，其制造工艺又各不相同。所以，电子工艺学实际上是一个涉猎极其广泛的学科。
1.1.2电子工艺学的特点
电子工艺学是一门在电子产品设计和生产中起着重要作用的而过去又不受重视的技术学科。随着信息时代的到来，人们逐渐认识到，没有先进的电子工艺就制造不出高水平、高性能的电子产品。因此，在我国的许多高等学校中相继开设了电子工艺课程。
作为一门与生产实际密切相关的技术学科，电子工艺学有着自己明显的特点，归纳起来主要有如下几点。
（1）涉及众多科学技术学科
电子工艺与众多的科学技术学科相关联，其中最主要的有应用物理学、化学工程技术、光刻工艺学、电气电子工程学、机械工程学、金属学、焊接学、工程热力学、材料科学、微电子学、计算机科学等。除此之外，还涉及企业的财务、管理等众多学科。这是一门综合性很强的技术学科。
（2）形成时间较晚，发展迅速
电子工艺技术虽然在生产实践中一直被广泛应用，但作为一门学科而被系统研究的时间却不长。我国系统论述电子工艺的书籍不多，20世纪70年代初第一本系统论述电子工艺的书籍才面世，20世纪80年代后在部分高等学校中才开设相关课程。随着电子技术的飞速发展，对电子工艺提出了越来越高的要求，人们在实践中不断探索新的工艺方法，寻找新的工艺材料，使电子工艺的内涵及外延迅速扩展。可以说，电子工艺学是一门充满蓬勃生机的技术学科。
（3）实践性强
电子工艺的概念贯穿于电子产品的设计、制造过程，与生产实践紧密相连。所以，在高等工科院校开设的电子工艺课程中，实践环节是极其重要的，是相关专业能否培养出合格的工程师的关键。我们以往强调的培养学生动手能力的问题，在电子工艺课程中得到具体的体现。
（4）电子工艺学科的技术信息分散，获取难度大
由于电子工艺涉及众多技术学科，相关的技术信息分散在这些众多的学科中，电子工艺学与这些学科的关系是相辅相成的，成为技术关键（know how）密集的学科，所以，作为电子工艺工程师，对知识面、实践能力都有比较高的要求，也就是通常所说的复合型人才。当今的世界已进入知识经济的时代，大到一个国家，小到一个公司，对技术关键的重视程度都很高，技术封锁也是严密的，所以获取技术关键是非常困难的。
本书的任务在于讨论电子整机（包括配件）产品的制造工艺。这是由于，对于大多数接触电子技术的工程技术人员及广大DIY爱好者来说，主要涉及的是这类产品从设计开始，在试验、装配、焊接、调整、检验方面的工艺过程。对于各种电子材料及电子元器件，则是从使用的角度讨论它们的外部特性及其选择和检验。在本书后面的讨论中，凡说到“电子工艺”都是指电子整机产品生产过程方面的内容。
就电子整机产品的生产过程而言，主要涉及两个方面：一方面是指制造工艺的技术手段、设备条件和操作技能；另一方面是指产品在生产过程中的质量控制和工艺管理。我们可以把这两方面理解为“硬件”和“软件”之间的关系。显然，对于现代化电子产品的大批量生产、对于高等院校工科学生今后在生产中承担的职责来说，这两方面都是重要的，是不能偏废的。本书对这两方面的内容都进行了比较详细的叙述。
1.1.3 我国电子工艺现状
以前，由于我国工业水平起点较低，各种制造工艺学也比较落后。20 世纪 50年代，我国工程技术人员到国外（主要是苏联和东欧各国）学习工业产品的制造工艺，各大专院校开始设置相应的工艺学课程，为这些工程技术的教育、普及、研究、发展打下了良好的基础。
在新中国成立之初，我国工业处于百废待兴的发展阶段，各行各业的技术竞赛和技术交流十分广泛，涌现出一大批人们熟悉的全国劳动模范。他们在自己平凡的工作岗位上，刻苦钻研新的工艺技术和操作技能，为我国的工业进步作出了重要的贡献。例如，当年只有18岁的上海德泰模型工场学徒工倪志福，针对使用工具钢麻花钻头在合金钢上钻孔经常烧毁的现象，不断摸索，总结经验，发明了普通钻头的特殊磨制方法，使工作效率提高了几十倍。用这种方法磨制的钻头被称为“倪志福钻头”而蜚声海内外。经过我国金属切削专家多年的分析研究，于20世纪60年代初向全世界公布了这种钻头的切削机理，同时还推出了适合在各种不同材料上钻孔的钻头磨制标准。直到现在，“倪志福钻头”还在金属机械加工中普遍应用。是否会磨制这种钻头，已经作为考核机械技术工人技能的基本试题。
电子工业是在最近几十年里才发展起来的新兴工业，在日本、美国等工业发达国家中（也可以说在全世界的范围里），电子工业发展的速度之快，产品市场竞争的激烈程度，都是前所未有的。各个厂家、各种产品的制造工艺一般都相互保密，对外技术转让一般都有所保留。等到我国经济从 20 世纪 70年代末期开始改革时，电子工业已经比国际水平相差十分悬殊，电子产品制造工艺学的研究基本上处于空白状态，工科大专院校普遍缺乏电子工艺学教育，派往国外的留学进修人员也由于技术保密而一般不能进入工程关键部门学习。我国传统的教育观念及经济体制也使电子工艺学的宣传教育十分薄弱，各行业企业之间的工艺交流很少开展。
从新中国成立之初到 21 世纪的今天，我国的电子工业从无到有，直到现在我国已成为全世界电子产品制造的“加工厂”，发生了巨大的变化。当年仅有几家无线电修理厂，发展到今天，已经形成了门类齐全的电子工业体系。在第一个五年计划期间，国家投入大量资金，在北京东郊地区建起了一批大型电子骨干企业，对带动全国电子工业的发展起到了重要的作用。这片规模宏大的电子城，曾经是新中国电子工业的象征和骄傲。现在，几十年过去了，中国的电子工业历经了改革开放的洗礼、资产重组的调整、商业经济的冲击，发生了巨大的变化。电子产品制造业的热点转移到我国东南沿海地区。从宏观上看，世界各工业发达国家和地区的电子厂商纷纷在珠江三角洲和长江三角洲建设了工厂，这里制造的电子产品行销全世界；但在某些城市和地区，电子产品制造企业的发展和生存却举步维艰，很少有技术先进、能够大批量生产的产品，缺乏稳定的工艺技术队伍，很少有知名度高的过硬品牌。所以，就我国电子产品制造业的整体来说，虽然不断从发达国家引进最先进的技术和设备，却一直未能形成系统的、现代化的电子产品制造工艺体系。我国电子行业的工艺现状是“两个并存”：先进的工艺与陈旧的工艺并存，引进的技术与落后的管理并存。
由于以上原因，就造成了这样的结果：很多产品在设计时的分析计算非常精确，实际生产出来的质量却不理想，性能指标往往达不到设计要求或者不够稳定；有些产品从图纸到元器件全部从发达国家引进，而生产出来的却比“原装机”的质量差，实现国产化困难；相当多的电子新产品的“设计”还只是停留在仿造国外产品的水平上，对于设计机理的研究及如何根据国内实际工艺条件更新设计的工作却没有很好地落实；在有些小厂或私营企业中，缺乏必要的技术力量，完全没有实现科学的工艺管理，工人照着“样板”或“样机”操作，还停留在“小作坊”的生产方式中。
事实是，国内外或者国内各厂家生产的同类电子产品相比，它们的电路原理并没有太大的差异，造成质量水平不同的主要原因存在于生产手段及生产过程之中，即体现在电子工艺技术和工艺管理水平的差别上。在我国经济比较发达的沿海城市，或者工艺技术力量较强、实行了现代化工艺管理的企业中，电子产品的质量就比较稳定，市场竞争力就比较强。同样，对于有经验的电子工程技术人员来说，他们的水平主要反映在设计方案时充分考虑了加工的可能性和工艺的合理性上。
众所周知，三十多年以来的经济改革，使我国的电子工业走上了腾飞之路。但迄今为止，我国还有一部分大、中型工业企业的经济体制转轨尚未结束，管理机制转变的痛苦既是不可避免的，也给工艺技术的发展进步造成了一些负面的影响。原来的大、中国有型企业纷纷划小核算单位，使工艺技术人员和工艺管理人员的流失成为比较普遍的现象；对于那些工艺技术及管理本来就很落后的小型工厂或私营企业，市场的剧烈波动、产品的频繁转向使之无暇顾及工艺问题，工艺技术落后、工艺管理混乱、工艺纪律不严和工艺材料不良的情况及假冒伪劣的产品常有发生。但是应该相信，一旦企业度过了经济改革的困难阶段、建立起科学的管理机制，就需要一大批懂得现代科学理论的工艺技术人员；特别是在我国已经成为世界贸易组织成员的今天，贯彻ISO 9000质量管理体系标准、推行3C认证已经成为我国一项重要的技术经济政策，加强电子工艺学的普及教育，开展电子产品制造工艺的深入研究，对于培养具有实际工作能力的工程技术人员和工艺管理人员，对于我国电子工业赶超世界先进水平，其意义及重要性是显而易见的。
在经济飞速发展的今天，全世界进入了后工业化时代，在工业产品的制造过程中，科学的管理成为第一要素，缜密而有序的工艺控制、质量控制成为生产组织的灵魂，研究并推广现代化的工艺技术，已经成为工程技术人员的主要职责。
1.1.4电子工艺学的教育培训目标
应该说，“电子技术应用”是我国工科院校的一个传统专业，但就一般毕业生来说，他们在校期间学习的知识内容与实际工作的需求差距很大。这不仅因为高校普遍追求培养研究型人才，还因为我们的教育似乎总是落后于社会的需求。温家宝总理最近在谈到教育时说：“从国内外的比较看，中国培养的学生往往书本知识掌握得很好，但是实践能力和创造精神还比较缺乏”。这里不仅有教学安排与教材相对落后于实际技术发展的原因，还与目前高校工程工艺实训环境和设备条件的限制有关。在很多高等院校里，只能进行低水平的、与业余条件下操作没有什么差别的“电子实训”。诚然，让电子类工科学生参加足够学时的生产实习、操作实训是极其重要的，但如果他们不了解电子产品生产过程的每一个细节，不理解生产工人操作的每一个环节，就很难设计出具有生产可行性的产品。日本丰田汽车的创始人丰田喜一郎有一句名言：“技术人员不了解现场，产品制造就无从谈起。”他的这一观点，应该成为每一个电子工程技术人员的座右铭。毫无疑问，对电子工艺技术的真知灼见将有助于原理性设计的成功。但是这还不够，成功的原理性设计并不等于高质量的大批量生产，现在的电子制造企业更希望我们的工科毕业生能在工程实践中积累经验，学习从制造业技术管理者的角度来认识生产制造过程。
电子工艺技术的教育培训目标：针对国内高等院校电子类专业教学实践的现状，从人才市场的需求出发，系统培养电子产品制造技术的高级专业人才。在课程设置和实训环节的安排方面，不仅培养学生掌握电子产品生产操作的基本技能，充分理解工艺工作在产品制造过程中的重要地位，还要求他们能够从更高的层面了解现代化电子产品生产的全过程，认识目前我国电子产品生产中最先进的技术和设备。也就是说，要适应现代化和工业化对工程技术人才培养的需求，为电子产品制造业培养一批高层次的、特别是那些能够在电子产品制造现场指导生产、解决实际问题的工艺工程师和高级技师。