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为制造业储备人才第2章:PCB制造导论

八月 29, 2019 | Marc Carter, Independent Contributor
为制造业储备人才第2章:PCB制造导论

编者注:该文介绍了密歇根理工大学新开设的PCB制造大学课程内容Marc开设专栏文章,跟踪报道此课程的进展、采访客座讲师并介绍学习这门课程的学生。为了更清晰地表达主题,对学生的采访内容进行了编辑。

在第一篇专栏文章中,我介绍了为培养下一代印制电路板(PCB)“专家”所做的基本工作。学术界、行业、相关资源以及经验丰富的业界人士相聚于密歇根理工大学(MTU),通过涵盖设计、生产、组装和测试的实用PCB课程,将PCB经验传递给下一代。我采访了对本课程创建起到关键作用的一些行业人士,文中分享了他们对本课程的想法及建议。

在此提醒,“EE4800:印制电路板制造”是一门实践性课程,旨在带领工程类的本科学生了解印制电路设计、制造和组装的基本知识,该课程于2019年1月14日开课。在加利福尼亚州圣地亚举办的IPC APEX EXPO2019展会上(图1),设置在多场专题活动现场的海报上都完整地介绍了本课程的概况、教学方法及目标。

图1:EE4800课程海报

以下内容摘选自本课程介绍:

 “本课程将介绍印制电路板制造技术,带领学生探索如何采用湿化学制程技术生产电路板。课程将探讨单面板与采用内层有电源层和接地层的多层板,以及电镀贯通导通孔结构、阻焊层和丝网印刷技术。虽然课程的重点是制作工艺,但学生还会学习到专门用于电路布局和设计的软件设计包。课程还会为学生展示如何对完工的电路板进行最终的测试和评估。”

本课程的主要内容由行业专家担纲的客座讲座组成,这些专家在今年冬天将前往密歇根州Houghton市,为学生带来最直接的互动式课程体验。表1所示是这些讲座的时间安排。

Date

Topic

Presenter

Company

1/16

Process overview, PCB 101

Marc Carter

Aeromarc LLC

1/23–2/6

No guest lectures

2/11

Multi-layer Lamination

Rich Snogren

Bristlecone

2/13

Hole formation, mechanical drilling

Rich Snogren

Bristlecone

2/20

Intra-PCB connectivity, through-hole metallization

Bill Bowerman

MacDermid Alpha Electronics Solutions

2/22 (rescheduled)

Materials (laminates)

Doug Sober

Essex Technologies

2/25 (class canceled)

Photo resist/image transfer

Marc Carter

Aeromarc LLC

2/27

Implementing major process changes (e.g., soluble to insoluble anode copper process)

E. Nagler

Calumet Electronics

3/4

Assembly considerations: Solder paste selection, dispense/placement, etc.

B. Barksdale

Gentex

3/6

Assembly considerations: Components preparation, verification, and placement, reflow

B. Barksdale

Gentex

3/18

Reading fabrication drawings/contracts, design file to capture build, test requirements

José Cordero

Calumet Electronics

3/20

Final finish selection: Chemistries and deposition technologies

Don Gudeczauskas

Uyemura (UIC)

3/25

Process control: General concepts, goals, and objectives

Dave Sullivan

TTM (contractor)

3/27

Process control: Practical applications of SPC, CpK, etc.

Dave Sullivan

TTM (contractor)

4/1

Standards: Design goal, shared understanding, acceptance, contract resolution

Marc Carter

Aeromarc LLC

4/3

Building copper circuits from blue chemicals and electricity

Rich Bellemare

MacDermid Alpha Electronics Solutions

4/8

Printed circuit board production operations management

Todd Brassard

Calumet Electronics

4/10

An overview: The role of chemistry in printed circuit manufacturing

Don Cullen

MacDermid Alpha Electronics Solutions

4/15

Advanced board interconnects/HDI

Happy Holden

I-Connect007

4/17

Future Interconnects

Happy Holden

I-Connect007

4/22

Laser formation of microvias

Jason Ferguson

Naval Surface Warfare Center (NSWC) Crane

4/24

Electrical engineering and PCB design: What your future employer wants you to know

Judy Warner

Altium

表1:EE4800客座讲座时间表

参与课程的公司和专家不仅投入了时间,还提供了材料和人力,帮助学生了解设计、制造、组装和测试功能,使学生可以真正动手操作,体验PCB生产、组装从始到终的整个制造过程。我会在之后的专栏文章中具体介绍对本课程开办做出贡献的公司和个人。

学生采访

2019年2月,我和Christopher Middlebrook博士采访了一些报名学习这门课程的学生,并请他们谈谈在MTU学习一个月以来对这门课程的第一印象、期望以及对课程未来发展的建议。以下是采访内容摘录。

Marc Carter我和Middlebrook博士正在采访几名学生,他们参加了密歇根理工大学开设的有关PCB设计、制造、组装和测试的课程。这些学生自愿回答我们提出的一些问题,以便我们更好地了解他们对这门课程的期望,以及想从这门课程中学到什么,帮助我们对今后的课程做出调整改善。

Dr. Middlebrook我们共同努力开办的这门课程含有多个层次,可以引发学生的兴趣并让他们真正接触到电子设计、制造和测试领域。这只是未来将要推出的众多课程其中的一门。该课程强调的是要让学生们走进实验室、动手操作设备并制造出简单的PCB。我们希望学生可以了解到设计过程中面临的一些难题。即使他们不会直接参与到制造过程当中(例如设计),他们也可以更清楚地了解需要什么样的设计以及相关的要求和标准。

Marc Carter第一个问题是,你们当初为什么要报名参加这门课程?

Michael我曾经参与过晶圆级器件的微加工工作。我想进一步了解产品是如何从芯片发展到电路板(组装)的,以及想搞清楚各个环节之间的联系。

Max我上过一门叫做“MEMS导论”的课程,所以我觉得这门课应该也会很有趣。

Steven我使用过嵌入式系统并进行电路板设计,所以我觉得这门课程可以帮助我设计出更好的电路板。

Evan我马上就要完成大学的学业了,毕业后我会成为一名模拟工程师。因为PCB已经无处不在,所以我认为这门课程会非常有帮助,而且可以为我将来的职业生涯积累一些基础知识。

Marc Carter你们希望从这门课程中学到哪些对学识和职业生涯都很有帮助的内容?

Tyler其中一点就是我们作为电气工程师很难在课程中接触到大量有关PCB的内容,所以我很希望可以多些了解。我以后会从事硬件设计的工作,所以我想去了解这些产品是如何从零开始生产的,这对我日后的发展会很有帮助。

Marc Carter这门课才刚刚开始,但到目前为止和你们预期中的一样吗?

Max这门课很有意思。我很喜欢在实验室中上课,也希望能继续采用这种形式。

Michael到目前为止,我们了解了这些工艺过程,等我们真正去生产和测试线路板时,可能会更有趣。

Marc Carter与你们在密歇根理工大学的其他课程相比,到目前为止这门课有没有哪些与众不同的地方?

Lucas这门课程的重点放在了实验环节,这一点很与众不同。我喜欢动手的学习方式并且喜欢能够积极参与到工艺流程中。正因为这门课把重点放在了实验环节,所以我能轻易地掌握并牢记了这些概念。

Tyler除了实验室以外,这门课还请来了很多业内专家为我们做讲座,让我们和行业之间的联系更加密切。在很多课程中,我们与所在行业是没有联系的。

Jacob我很喜欢这门课程以小组为单位在实验室中完成任务。

Marc Carter这门课中有没有哪些内容是很困难或者很难理解的?我们需要在日后对这些内容做出调整。

Evan到目前为止,大多数挑战是去解决问题、了解设备的极限,并且更加熟悉工艺和设备。

Lucas这门课程因为天气原因取消了一些活动,比如冬季嘉年华会等,这让课程启动遇到了一些困难。这门课程需要改善的一点是授课时可以更多采用行业用语而不是学术用语。

Marc Carter你们是否看过Middlebrook博士刊登在《印制电路手册》中的 “预读”资料?

Tyler我看过一点点,但因为活动取消以及最初在安全培训上花了很多时间,所以我没有看完。

Marc Carter最后的一个问题,明年的课程中我们应该做出哪些改善?

Evan对我而言,现在提出改善意见还为时尚早。随着这门课程的不断完善,能够设定成更加固定的课程应该很不错。

Michael我很赞赏的一点是,在完成最终成品电路板之前,我们可以对个别工艺流程进行试运行。但是不同工艺设在不同的实验室-,这是一个挑战。如果Middlebrook博士可以把所有工艺集中在同一个地点的实验室就更好了。

Steven很难判断出生产过程中哪些潜在错误是致命的,而哪些错误是不太重要的。

Jacob我很喜欢在实验室上课,从客座讲座中也受益良多。我担心新课程开设中的一些问题,但我希望这些问题可以随着课程的进行得到顺利解决。

Tyler小班授课的模式和实验室的大小都不错,课堂文化也更开放。比如这次采访就是我们在之前的课程中从未遇到过的。

Lucus我同意Tyler的观点。学生和教师之间建立了密切联系,这门课才会有很好的教学效果。

Max客座讲座是这门课的一个亮点。有这么多业内专家来向我们介绍这个行业,与其他常规课程相比,很不一样。

Marc Carter本次采访对象是参加密歇根理工大学首次开设的印制电路设计、制造和组装课程的学生。再次感谢你们接受本次采访。

点击此处观看完整采访视频。

如需进一步了解相关信息,请发邮件给我(pmcarter01@gmail.com)或Middlebrook 博士(ctmiddle@mtu.edu)。

Marc Carter自1984年进入电子产品互连行业,在全球生产和装配材料、工艺流程、环境合规性和供应链管理活动等领域担任过不同职务。多年来,他有幸与多个职能部门的行业巨人合作学习。他的从业经验包括在一家大型军用航空航天OEM工作,为印制电路专用材料供应商从事现场和研发工作,是多家高科技军用航空材料供应商的唯一制造代理商,并以此身份参与教学。

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