1 发展史
电子元器件发展史其实就是一部浓缩的电子发展史。电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术,二十世纪发展最迅速,应用最广泛,成为近代科学技术发展的一个重要标志。
电子元器件
1906年,美国发明家德福雷斯特(De Forest Lee)发明了真空三极管(电子管)。第一代电子产品以电子管为核心。四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管,它以小巧、轻便、省电、寿命长等特点,很快地被各国应用起来,在很大范围内取代了电子管。五十年代末期,世界上出现了第一块集成电路,它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上,使电子产品向更小型化发展。集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路,从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。由于,电子计算机发展经历的四个阶段恰好能够充分说明电子技术发展的四个阶段的特性,所以下面就从电子计算机发展的四个时代来说明电子技术发展的四个阶段的特点。在20世纪出现并得到飞速发展的电子元器件工业使整个世界和人们的工作、生活习惯发生了翻天覆地的变化。电子元器件的发展历史实际上就是电子工业的发展历史。
1906年美国人德福雷斯特发明真空三极管,用来放大电话的声音电流。此后,人们强烈地期待着能够诞生一种固体器件,用来作为质量轻、价廉和寿命长的放大器和电子开关。1947年,点接触型锗晶体管的诞生,在电子器件的发展史上翻开了新的一页。但是,这种点接触型晶体管在构造上存在着接触点不稳定的致命弱点。在点接触型晶体管开发成功的同时,结型晶体管论就已经提出,但是直至人们能够制备超高纯度的单晶以及能够任意控制晶体的导电类型以后,结型晶体管材真正得以出现。1950年,具有使用价值的最早的锗合金型晶体管诞生。1954年,结型硅晶体管诞生。此后,人们提出了场效应晶体管的构想。随着无缺陷结晶和缺陷控制等材料技术、晶体外诞生长技术和扩散掺杂技术、耐压氧化膜的制备技术、腐蚀和光刻技术的出现和发展,各种性能优良的电子器件相继出现,电子元器件逐步从真空管时代进入晶体管时代和大规模、超大规模集成电路时代。逐步形成作为高技术产业代表的半导体工业。
由于社会发展的需要,电子装置变的越来越复杂,这就要求了电子装置必须具有可靠性、速度快、消耗功率小以及质量轻、小型化、成本低等特点。自20世纪50年代提出集成电路的设想后,由于材料技术、器件技术和电路设计等综合技术的进步,在20世纪60年代研制成功了第一代集成电路。在半导体发展史上。集成电路的出现具有划时代的意义:它的诞生和发展推动了铜芯技术和计算机的进步,使科学研究的各个领域以及工业社会的结构发生了历史性变革。凭借优越的科学技术所发明的集成电路使研究者有了更先进的工具,进而产生了许多更为先进的技术。这些先进的技术有进一步促使更高性能、更廉价的集成电路的出现。对电子器件来说,体积越小,集成度越高;响应时间越短,计算处理的速度就越快;传送频率就越高,传送的信息量就越大。半导体工业和半导体技术被称为现代工业的基础,同时也已经发展称为一个相对独立的高科技产业。
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2 分类
3 器件产品
4 专用材料
电容器专用极板材料/导电材料
电极材料|光学材料/测温材料
半导体材料/屏蔽材料
真空电子材料/覆铜板材料
压电晶体材料/电工陶瓷材料
光电子功能材料|强电、 弱电用接点材料
激光工质|电子元器件专用薄膜材料
电子玻璃|类金刚石膜
膨胀合金与热双金属片|电热材料与电热元件
其它电子专用材料
5 术语
1、COB(Chip On Board)
通过帮定将IC裸片固定于印刷线路板上
2、COF (Chip On FPC)
将芯片固定于FPC上
3、COG (Chip On Glass)
将芯片固定于玻璃上
4、El (Electro Luminescence)
电致发光,EL层由高分子量薄片构成,用作LCD的EL光源
5、FTN (Formutated STN)
一层光程补偿片加于STN,用于黑白显示
6、LED (Light Emitting Diode)
发光二极管
7、PCB (Print Circuit Board)
印刷线路板
8、QFP (Quad Flat Package)
四方扁平封装
9、QTP (Quad Tape Carrier Package)
四向型TCP
10、SMT (Surface Mount Technology)
表面贴装技术
11、TCP (Tape Carrier Package)
柔性线路板,IC可固定于其上
12、STN (Super Twisted Nematic)
带有约180度到270度扭曲向列的显示类型
13、tf (Fall Time)
响应速度:下降沿时间
14、TN (Twisted Nematic)
带有约90度扭曲向列的显示类型
15、TNR (Tn With Retardation Film)
一种彩色显示,它不采用彩色滤光片,而是在普通TN玻璃上 附加上光程补偿片
16、tr (Rise Time)
响应速度:上升沿时间
17、Vop (Operating Voltage)
LCD驱动电压
18、Vth (Threshold Voltage)
阀值电压
6 检测方法
电子元器件的检测是家电维修的一项基本功,安防行业很多工程维护维修技术也实际是来自于家电的维护维修技术,或是借鉴或同质。如何准确有效地检测元器件的相关参数,判断元器件的是否正常,不是一件千篇一律的事,必须根据不同的元器件采用不同的方法,从而判断元器件的正常与否。特别对初学者来说,熟练掌握常用元器件的检测方法和经验很有必要,以下对常用电子元器件的检测经验和方法进行介绍供对考。
7 发展趋势
光电子器件组装的自动化技术将是降低光电子器件成本的关键。手工组装是限制光电子器件的成本进一步下降的主要因素。自动化组装可以降低人力成本、提高产量和节约生产场地,因此光电子器件组装的自动化技术的研究将是降低光电子器件成本的关键。由于光电子器件自动化组装的精度在亚微米量级,自动化组装生产一直被认为是很困难的事,但有很大突破。国外的学术期刊已多次报道在VCSEL、新型光学准直器件和自对准等技术进步基础上,光器件自动化组装实现的突破,同时专门针对自动化组装的光电子器件设计也正在兴起。2002年OFC展览会上有十多家自动封装、自动熔接设备厂商参展,熔接、对准、压焊等许多认为只能由人工操作的工艺都能由机械手进行。据ElectroniCast预测,到2005年自动化组装与测试设备的销量将达17.1亿美元,光电子器件产值中的70%~80%将由全自动或半自动化组装生产, 可以说自动化生产线的出现是光电子行业开始走向成熟的标志和发展的必然。
8 行业现状
我国电子元件的产量已占全球的近39%以上。产量居世界第一的产品有:电容器、电阻器、电声器件、磁性材料、压电石英晶体、微特电机、电子变压器、印制电路板。
伴随我国电子信息产业规模的扩大,珠江三角洲、长江三角洲、环渤海湾地区、部分中西部地区四大电子信息产业基地初步形成。这些地区的电子信息企业集中,产业链较完整,具有相当的规模和配套能力。
我国电子材料和元器件产业存在一些主要问题:中低档产品过剩,高端产品主要依赖进口;缺乏核心技术,产品利润较低;企业规模较小,技术开发投入不足。
9 行业认证
从整体行业标准来看,主要包括如下:
国家
| 认证/标准名称
| 认证范围
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我国
| 《电子信息产品污染控制管理办法》
| 电子元器件
|
欧盟
| WEEE
| 法律上承担支付报废产品回收费用的责任
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RoHS
| 设置在均质材料中的最高限量
|
10 故障特点
电器设备内部的电子元器件虽然数量,但其故障却是有规律可循的。
1.电阻损坏的特点
电阻是电器设备中数量最多的元件,但不是损坏率最高的元件。电阻损坏以开路最为常见,阻值变大较少见,阻值变小十分少见。电阻有碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻和保险电阻几种。前两种电阻应用最广,其损坏的特点一是低阻值(100Ω以下)和高阻值(100kΩ)的损坏率较高,阻值(如几百欧到几十千欧)的极少损坏;二是低阻值电阻损坏时往往是烧焦发黑,很容易发现,而高阻值电阻损坏时很少有痕迹。线绕电阻用作大电流限流,阻值不大。圆柱形线绕电阻烧坏时有的会发黑或表面爆皮、裂纹,有的没有痕迹。水泥电阻是线绕电阻的一种,烧坏时会断裂,否则也没有可见痕迹。保险电阻烧坏时有的表面会炸掉一块皮,有的也没有什么痕迹,但绝不会烧焦发黑。根据特点,在检查电阻时可有所侧重,快速找出损坏的电阻。
2.电解电容损坏的特点
电解电容在电器设备中的用量很大,故障率很高。电解电容损坏有以下几种表现:
一是失去容量或容量变小;
二是轻微或严重漏电;
三是失去容量或容量变小兼有漏电。
查找损坏的电解电容方法有:
(1)看:有的电容损坏时会漏液,电容下面的电路板表面甚至电容外表都会有一层油渍,这种电容绝对不能再用;有的电容损坏后会鼓起,这种电容也不能继续使用;因此,在前期选择电容的时候,就应该把好质量关,尽量选择知名品牌的电容,如电容巨头——国巨电容。
(2)摸:开机后有些漏电严重的电解电容会发热,用手指触摸时甚至会烫手,这种电容更换;
(3)电解电容内部有电解液,长时间烘烤会使电解液变干,导致电容量减小,要重点检查散热片及大功率元器件附近的电容,离其越近,损坏的性就越大。
3.半导体器件损坏特点
二、三极管的损坏是PN结击穿或开路,其中以击穿短路居多。此外还有两种损坏表现:一是热稳定性变差,表现为开机时正常,工作一段时间后,发生软击穿;另一种是PN结的特性变差,用万用表R×1k测,各PN结均正常,但上机后不能正常工作,用R×10或R×1低量程档测,就会发现其PN结正向阻值比正常值大。测量二、三极管可以用指针万用表在路测量,较准确的方法是:将万用表置R×10或R×1档(用R×10档,不明显时再用R×1档)在路测二、三极管的PN结正、反向电阻,正向电阻不太大(正常值),反向电阻足够大(正向值),表明该PN结正常,反之就值得怀疑,需焊下后再测。这是电路的二、三极管外围电阻大多在几百、几千欧,用万用表低阻值档在路测量,可以基本忽略外围电阻对PN结电阻的影响。
4.集成电路损坏的特点
集成电路内部结构,功能,一部分损坏都无法正常工作。集成电路的损坏也有两种:彻底损坏、热稳定性不良。彻底损坏时,可将其拆下,与正常同型号集成电路对比测其每一引脚对地的正、反向电阻,总能找到其中一只或几只引脚阻值异常。对热稳定性差的,可以在设备工作时,用无水酒精冷却被怀疑的集成电路,故障发生时间推迟或不再发生故障,判定。通常只能更换新集成电路来排除。
11 区域发展
12 趋势分析
国务院发布的《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》,到2015年力争使战略性新兴产业占国内生产总值(GDP)的比重从2010年的不到4%提高到8%左右,到2020年这个比例争取达到15%。同时,“十二五”期间,新一代信息技术产业销售收入年均增长20%以上。这里的“新一代信息技术”包括:超高速光纤与无线通信、物联网、云计算、数字虚拟、先进半导体和新型显示等。其中,与电子产业相关的核心产业有:集成电路产品设计、先进和特色芯片制造工艺技术,先进封装、测试技术以及关键设备、仪器,新一代半导体材料和器件工艺技术。
由此可见,未来的三至五年,是电子元器件行业发展的黄金时期,有国家政策的很好支持,同时科技研究的进步也会促进电子元器件行业向更深的层次发展。
未来电子元器件行业发展趋势:
第一,在集成电路设计方面,国产芯片和软件的集成应用的强化。期待到2015年,集成电路设计业产值国内市场比重由5%提高到15%。
第二,在显示技术方面,要积极有序发展大尺寸膜晶体管液晶显示(TFT-LCD)、加快推进有机发光二极管(OLED)、三维立体(3D)、激光显示等新一代显示技术的研发和产业化。
第三,在LED产业方面,攻克LED、OLED产业共性关键技术和关键装备,提高LED、OLED照明的经济性。
第四,在新型元器件方面,掌握智能传感器和新型电力电子器件及系统的核心技术,提高 新兴领域专用设备仪器保障和支撑能力,发展片式化、微型化、绿色化的新型元器件。
综上所述,在未来几年,电子元器件行业的发展值得关注,这是一个与我们生活密切相关的高科技行业,它将在未来几年大放异彩。
13 行业遇冷
电子元器件行业遇冷,众多商家纷纷寻求方法进驻第三方交易平台或自行建站,但依然遇到很多的难题。有受访的华强北的电子元器件供应商表示,除了受行业大环境影响,所遭遇的营销短板也让其觉得“有劲使不出”。
紧跟电子商务的大潮,不少电子元器件商家纷纷进驻第三方交易平台或自行建站,转战网络、扩大渠道,但却不得不面对难于取信客户的问题。
据介绍,为打破诚信缺失的壁垒,促进电子元器件业内的良好风气,由华强电子网所举办的“2012年度优质供应商评选”已逐步开展,活动自2008年起已成功举办四届,于每年农历新年前夕引领近千家优质企业同台竞技,表彰在过去一年有亮眼表现的电子元器件供应商,为行业树立标杆,以更优质的服务回馈市场。评选已于11月15日起开启为期近一个月的公众投票阶段。
14 检测方法
在电子电路中,除了接触最多的电子元器件( 例如电阻,电感,电容,二极管,三极管,集成电路等) 以外,还有其他常用电子元器件,如电声器件,开关及接插件等。
1 电声器件
电声器件是指能把电声转变成音频电信号或者把音频电信号变成声能的器件。常见的电声器件有扬声器、耳机、传声器等。
1.1 扬声器
一般检测高、中、低音扬声器的直观判别:由于测试扬声器的有效频率范围比较麻烦,所以多根据它的口径大小及纸盆柔软程度来进行直观判断,以粗略确定其频率响应。一般而言,扬声器的口径越大,纸盆边越柔软,低频特性越好,与此相反,扬声器的口径越小,纸盆越硬而轻,高音特性越好。
音质的检查: 用万用表的R × 1 Ω 档测量扬声器的阻抗。表笔一触及引脚,就能听到喀喇声,喀喇声越响的扬声器,其电―声转换的效率越高,喀喇声越清脆、干净的扬声器,其音质越好。如果碰触时万用表指针没有摆动,则说明扬声器的音圈或音圈引出线断路;如果仅有指针摆动,但没有喀喇声,则表明扬声器的音圈引出线有短路现象。
1.2 传声器
一般检测:对动圈式话筒可以用万用表简单地判断一下其好坏( 电容式传声器不宜用万用表来测量) .测量时,将万用表置于R × 10 Ω 或R × 100 Ω 档,两根表针与传声器的插头两端相连接,此时,万用表应有一定的直流电阻指示,高阻抗话筒约为1 ~ 2 kΩ,低阻抗话筒约为几十欧。如果电阻为零或无穷大,则表示传声器内部可能已经短路或断路。
1.3 耳机
一般检测:常用的耳机分高阻抗和低阻抗两种。高阻抗耳机一般是800 ~ 2000 Ω,低阻抗耳机一般是8 Ω 左右。如果发现耳机无声,但声源良好,可借助万用表来进行测量。
检查低阻抗耳机时,可用万用表R × 1 Ω 档,其方法可参照用万用表判别扬声器好坏的方法。
高阻抗耳机万用表来测量时,将万用表拨至R ×100 Ω 档,一般表头指针约指向800 Ω 左右,如果指针指向R = 0 或者指针不偏转,则说明有故障,这时耳机内的接线柱有可能短路或断路。旋开耳机插头后,如果发现接线柱上的接线无误,这就说明耳机线圈有故障。
立体声耳机一般为三芯插头,两根芯线中一根是R 通道,一根是L 通道。简单地说等于两个耳机,因此检查时分别检查就可以了。
1.4 接插件和开关的一般检测及选用
接插件和开关其检测的一般要点是触点可靠,转换准确,一般用目测和万用表测量即可达到要求。
( 1) 目测
对非密封的开关、接插件均可先进行外观检查,检查中的主要工作是检查其整体是否完整,有无损坏,接触部分有无损坏、变形、松动、氧化或失去弹性,波段开关还应检查定位是否准确,有无错位、短路等情况。
( 2) 用万用表测量
将万用表置于R × 1 Ω 挡,测量接通两触点之间的直流电阻,这个电阻应为零,否则说明触点接触不良。将万用表置于R × 1 kΩ 或R × 10 kΩ,测量触点断开后触点间、触点对“地”间的电阻,此值应趋于无穷大,否则说明开关、接插件的绝缘性能不好。
15 失效分析技术
电子信息技术是当今新技术革命的核心,电子元器件是发展电子信息技术的基础。了解造成元器件失效的因素,以提高可靠性,是电子信息技术应用的必要保证。
开展电子元器件失效分析,需要采用一些先进的分析测试技术和仪器。
1 光学显微镜分析技术
2 红外分析技术
3 声学显微镜分析
4 液晶热点检测技术
5 光辐射显微分析技术
6 微分析技术