时间:2023-05-24 17:23:06
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1微电子工艺清洗技术的理论研究
在微电子元器件的制造过程当中,由于其体积小、制造过程复杂等众多客观原因存在,将会很有可能导致微电子元器件在其步骤繁琐的制造过程当中受到污染。这些污染物质通常会物理吸附或者是化学吸附等多种方式在电子元器件生产过程当中吸附在其表面。比如说,硅胶材质的硅片在其制造过程中污染物质通常会以离子或者是以粒子形式吸附在硅片的表面。这些污染物质还有可能存在于硅片自身的氧化膜当中。产生这一现象的原因并不奇怪,这是由于这些污染物质破坏掉了硅片表面的化学键,从而导致了在其表面形成了自然的力场,让众多污染物质轻松吸附或者直接进入到硅片的氧化膜当中。在产生这种现象之后,要清洗硅片就非常困难了。在清洗过程中,既要保持不能去破坏硅片的结构,又要保持能够对污染物质进行彻底的清洗,以便其对产品结构当中的其他元器件产生污染,这一问题就变得非常棘手,愈发困难了。在当前微电子行业的大多企业或是研究所讲微电子的清洗技术两类:一种叫做湿法清洗;另一种叫做干法清洗。这两种技术都能够保持比较高的清洗度,并且能够在不破坏电子元器件的化学键的基础上祛除电子元器件表面或是氧化膜内存在的污染物和杂质。
2微电子工艺清洗技术的现状研究
由于我国行业的发展更重视对服务业的发展和我国微电子行业的起步和发展较晚,从而致使当前我国微电子工艺的清洗技术比较落后,并且存在诸多的问题。
2.1湿法清洗技术研究
湿法清洗这一技术,是由上个世纪六十年代的一名美国科学家所研究发明出来的。这种方法主要是通过利用化学溶剂同有机溶剂和被清洗的微电子元器件之间发生化学反应,然后再利用多种技术手段,如:超声波技术去污;采用真空去污技术等多种技术手段。最终,利用这些步骤实现对微电子元器件的清洗。
在以上湿法清洗电子元器件的步骤当中还需要用到种类不一的化学试剂。这些化学试剂主要包括氢氧化铵和过氧化氢以及硫酸等物质。氢氧化铵主要是被利用于对污染程度不是非常严重的电子元器件的清洗,或者是作为清洗第一部的化学试剂。其能够在控制的温度下、浓度下以及化学反应所经历的时间下等多种条件下,利用化学反应去腐蚀电子元器件的表面污染物质或者是金属的化合物。但是,由于这种腐蚀程度是需要多种条件来控制的,因此其对人员的技术和企业电子清洗设备的要求也是很高的,如果不能对整个过程实现严密的监控,将会对电子元器件造成损害。过氧化氢在清洗过程当中主要是被利用于对电子元器件的衬底进行清洗,通过清洗衬底上所附着的金属化合物质或者是络合物质。最后一种化学试剂(硫酸)在清洗过程当中扮演着非常重要的角色。在使用硫酸对被清洗电子元器件进行清洗过程中必须采用双氧水这一化学试剂来减少其反应的时间,并且降低硫酸的浓度、反应时候的温度,从而有效的减少了被清洗电子元器件碳化或者是被腐蚀严重的现象发生。以免让硫酸对电子元器件造成损害。湿法清洗技术在众多清洗技术当中是比较有效的一种技术,但是其依靠化学反应的客观因素,让其很有可能造成化学物质残留从而导致电子元器件被腐蚀的现象。
2.2干法清洗技术研究
干洗技术相对于湿洗技术来说其避免了使用化学试剂,从而大大减少了化学物质残留导致电子元器件腐蚀的现象发生。干洗技术主要是采用等离子、气相等清洗技术方式对电子元器件的金属化合物和络合物进行清洗。对于采用等离子技术为主的干洗技术,其具有残留物质少、操作难度低等技术性特点,并且在微电子元器件的清洗行业当中其研究最早、技术较为成熟,从而在当前我国微电子行业的应用最为广泛。但是,等离子技术也存在一定的弱点,就是其无法完全祛除存留于微点电子元器件表面的污染物。而气相技术的应用相对于等离子技术来说是非常少的,主要原因在于其花费时间长、成本高,并且在采用气相技术清洗过程主要是被应用于硅片元器件的清洗,对于其他元器件的适用程度较低。
3对微电子清洗技术的展望
从上文的分析当中可以发现,就我国企业当前的资金、人力等现状来说,我国在微电子清洗工艺当中,应当采用干洗技术当中的等离子技术。这种微电子工艺清洗技术不需要进行二次清洗,就能够达到超过其他技术操作之后的结果。而对于其单次清洗过后残留的金属混合物来说,可以在继续采用其他清洗方式减少其污染物质含量,从而在保证电子元器件质量前提下在较短时间内较低微电子污染物的含量。
关键词:电子元件;计算机行业产品;绿色化;应用
中途分类号:TP391.72
计算机行业产品的绿色化是电子信息产业结构调整,带动产业升级的重要方面。也是保护环境和人体健康,推动国内电子信息产业持续、健康发展的客观需要。随着人口的增长和经济的发展,对资源的需要与日俱增,人类正面临某些资源短缺或耗竭的严重挑战。因而计算机行业产品设计由传统设计向绿色设计发展,强调在产品及其生命周期全过程中,充分考虑对资源和环境的影响,使产品及其制造过程对环境的总体影响减到最小,资源利用率最高。这是计算机行业产品绿色化发展的一个重要特征。正是计算机行业产品绿色化的这一要求,引起了科学家对可再生能源发电技术产品的重视,有力地促进电子元器件的发展,提高了电子元器件在计算机行业产品绿色化发展中的地位。
就目前而言,在计算机行业产品的绿色化中,利用电子元件与电子组件一起结合,减少电子信息产品中铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯、多溴二苯醚等有害物质使用,控制和减少电子信息产品废弃后对环境造成的污染。本文将从电子元器件中选取LED、超级电容器两类器件,通过分析其节能特性、在计算机行业产品绿色化应用的作用及前景等,重新认识、思考电子元器件在计算机行业产品的绿色化发展中的作用。
1 LED、超级电容器在计算机行业产品绿色化中的应用
1.1 LED在计算机行业产品绿色化中的应用
1.1.1 功能特性及概况
LED(Light Emitting Diode)即发光二极管,它利用固体半导体芯片作为发光材料,当其两端加上正向电压时,半导体中的载流子复合,放出过剩的能量,引起光子反射,产生可见光。
LED主要的特点表现为:(1)节能;(2)结构牢固;(3)寿命长;(4)环保:现在广泛使用的荧光灯、汞灯等光源中都含有危害人体健康的汞,这些光源的生产过程和废弃的灯管都会对环境造成污染。LED则没有这些问题,其发光颜色纯正,不含有紫外和红外的辐射,它是一种“清洁”的光源。
1.1.2 应用现状
首先LED可用做电脑显示器的背光源,LED背光技术相对CCFL(冷阴极荧光灯)来说,有亮度高、工作电压低,功耗小、颜色鲜艳、使用寿命长等诸多优点,而且没有了冷阴极荧光灯管中成本高且对环境危害很大的汞。欧盟环保标准陆续出台实施,冷阴极荧光灯作为传统液晶面板背光源的地位岌岌可危,而LED凭借其绿色环保的特点赢得了厂商的青睐。LED背光技术的成熟发展逐渐开始影响显示器行业的发展,早在1992年惠普提出为环境而设计绿色产品的理念,从研发阶段就开始考虑环保因素,包括如何使用环保材料,如何通过设计减少对能源的耗费,如何通过设计降低包装对环境的影响等。各种惠普Illumi-Lite显示器均采用不含汞的LED背光板,在生产中减少了有害物质的使用量。我国一线显示器品牌华硕,在其MS系列显示器中所使用的无汞LED背光源,能在保证绿色环保的基础上再次加大节能的比率,可谓是真正的绿色环保显示器。使用LCD作为显示器的设备都需要背光源,笔记本电脑的LCD显示器也是用SMD封装的LED做背光源。
其次LED还可以用于和计算机连用的投影机。投影机灯泡是一样较为昂贵的消耗品,其具有一定的使用寿命,当使用时间长了灯泡就会老化,需要更换。相比传统投影机,采用LED光源的LED投影机最大的优势就是不需要频繁更换灯泡,其灯泡寿命在10000-20000小时甚至更长,用户完全无需担心投影机灯泡损耗的问题。LED光源衰减慢,1万小时只衰减5%,科学合理的使用情况下,寿命可达到5万个小时。整机功率不超过38瓦,相当节能。传统投影机一般都200W以上,甚至更高。LED称为冷光源,光线中不含红外线和紫外线,画面无闪烁,润眼护眼。而且一般投影灯为气体放电灯,均含有有害环境及人体的汞,而LED光源不包含汞等。由于LED是冷光源,工作中不会像金属卤素灯产生大量热量,并且减化了原有光源要求的复杂的光路结构,这样就可以降低对投影机散热系统的要求,体积就可以做到比原来小得多,并且噪音也小的多了。
再次LED可用于电源的制造,LED电源是向电子设备提供功率的装置,可以提供计算机中所有部件所需要的电能。高效率的电源可以提高电能的使用效率,在一定程度上可以降低电源的自身功耗和发热量。
1.1.3 应用前景
随着LED芯片制造技术的发展和封装技术的提高,LED的发光亮度还会不断提高,发光效率达到200lm也不成问题,其价格也会不断下降,使用寿命将延长到10万小时以上。几年前3G市场的启动,成为LED在小尺寸背光源市场中增长的动力。同时,中大尺寸背光源市场成为厂商新宠。LED正在从小尺寸LCD背光源向大尺寸LCD背光源应用迈进。
但目前的一个主要问题是,LED背光计算机的成本比CCFL高。随着LED技术的不断发展,以及应用于计算机背光的技术不断深入,这二者成本不出三五年就会拉平。目前,虽然相对成本高出30%,但LED背光源用起来省电,符合节能减排的要求。随着LED背光源计算机的大量应用,成本也会降低。
1.2 超级电容器在计算机行业产品的绿色化中的应用
1.2.1 功能特性及概况
超级电容器(Supercapacitor)通常为电化学电容,也即它不仅具有电容器的性质,还具有蓄电池的性质。电容器充电时,和蓄电池一样,电荷以离子的形式存储,因此单个电容器电压只有几伏。超级电容器根据电化学双电层理论研制而成,储能的过程不发生化学反应,因此这种储能过程是可逆的,超级电容器可以反复充放电数十万次。充电时处于理想极化状态的电极表面将吸引周围电解质溶液中的异性离子使其附于电极表面,形成双电荷层,构成双电层电容。和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响。超级电容器可焊接,因而不存在像电池接触不牢固等问题。
1.2.2 应用现状
超级电容器用作计算机存储器小型装置的电源是常见的,而其在计算机行业产品绿色化中的应用突出表现为间歇性用电的辅助设施。UPS往往是在断电或电压瞬时跌落最初的几秒、几分钟起决定作用,蓄电池在这段时间提供电能。由于蓄电池自身的缺点使UPS在运行中需时刻注意蓄电池的状态。在数据保护的备份系统中,需UPS提供的时间相对很短,而蓄电池的大部分能量没有被应用,如果选择低容量的蓄电池则不具备强大的放电能力。从短时期作用角度考虑,超级电容的优势尤为明显,其输出电流几乎没有延迟地上升到高达数百安培甚至上千安培,而且可以快速地充电,超级电容在很短的时间内就可以实现能量存储,所以在下次电源故障时又可以起作用,尽管超级电容器的储能明显低于蓄电池,仅能维持很短的时间,但是当储能释放时间在1min左右时有无可比拟的优势--具有500000次循环和十年不需要护理,使UPS真正实现免维护。随着风能、太阳能等可再生能源发电的发展,现代电力系统中将拥有越来越多的间歇性和不稳定电源,导致对储能技术的需求越来越强烈,储能技术在电力系统中逐渐成为一种必需。太阳能、风能和燃料电池等无污染能源将储存在超级电容中,不断提供电能,不需要投资大的发电站,也不需要复杂的输送电网,是一种应用再生能源和投资少的节能措施。
虽然超级电容器的应用形式同电池不同,但在实际应用上却总被电池取代。美国、日本、俄罗斯等国对超级电容器的应用进行了卓有成效的研究,目前,超级电容器的一些储能应用已经实现了商业化,另一些应用正处于研究或试用阶段。
1.2.3 应用前景
超级电容器是计算机行业产品的绿色化中不可缺少的重要组成部分,起到了无污染,低功耗的环保效果,超级电容器概括起来以下几个优点:(1)充电速度快;(2)循环使用寿命长,深度充放电循环使用次数可达1~50万次;(3)能量转换效率高,过程损失小,大电流能量循环效率≥90%;(4)功率密度高;(5)产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染,是理想的绿色环保电源;(6)安全系数高,长期使用免维护;(7)环境温度时,正常使用影响不大。超级电容器正常工作温度范围在-35~74;(8)可以任意并联使用,增加电容量;若采取均压后,还可串联使用,提高电压等级。
超级电容器作为产品已趋于成熟,其应用范围也不断地拓展,从小容量到较大规模的电力储能,从单独储能到蓄电池或燃料电池组成的混合储能,超级电容器都展示出特有的优越性。随着电极材料的改进和电解质的合理选用,超级电容器的功率密度和能量密度逐步提高,其应用前景更为广阔。
2 结束语
通过对LED、超级电容器在计算机行业产品绿色化中的应用分析,我们可以看出电子元器件在计算机行业产品绿色化中得到了有效的应用,如LED背光源、LED投影机、LED电源、超级电容器电源、超级电容器储能装置等。通过对这些电子元器件产品的应用,不仅使电子元器件的资源利用率提高,丰富了硬件种类,给人们提供高效的工作、学习环境,而且在推动有害物质替代与减量化,减少环境相关性疾病发生,维护公众健康等方面发挥了环保效益。
因本次论文是建立在以往前人研究的基础上,所以还需要在以后继续这方面的研究,拓宽研究内容,具体为光电器件等电子元器件在计算机行业产品绿化中的特点和新的发展方向,利用其特点更好的为计算机行业产品绿化服务,通过详细调查与比较,得出更为全面、深入的结论。
参考文献:
[1]陈宇.LED制造技术与应用[M].北京:电子工业出版社,2013.
[2]程明,张建忠,王念春.可再生能源发电技术[M].北京:机械工业出版社,2012.
汽车用基础电子元器件发展现状
1.国外汽车用基础电子元器件发展现状
(1)传感器
汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息“捕获者”,是其关键部件,也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。世界各国对车用传感器的研究开发、提高性价比都非常重视。“没有传感器技术就没有现代汽车”的观点已被世界所公认。汽车电子化越发达,自动化程度越高,对传感器依赖性就越大。
目前,一辆普通家用轿车上大约安装几十只传感器,而豪华轿车上的传感器数量可多达200余只。据市场研究机构StrategyAnalytics2006年初的报告,2005年全球汽车传感器市场已达到90.5亿美元,在2006年达到101亿美元,预计到2012年汽车传感器销售额达158亿美元。传感器在汽车上主要应用在发动机控制系统、底盘控制系统和车身控制系统。主要有温度
传感器、压力传感器、位置和转速传感器、加速度传感器、距离传感器、陀螺仪和车速传感器、方向盘转角传感器等。
加速度、振动、速度传感器是汽车运动测量中的三种主要传感器,自2000年来一直保持稳定而强劲的增长势头。目前,世界生产这三种传感器的大型企业有30几家,其中前5名公司占据了31.3的市场份额。例如Endevco占13.6,WilcoxaResearch占9.1,摩托罗拉占4.2,IMI占3.0,AnalogDevices占1.4。
西方发达国家排放法规对尾气排放量日益严格的要求,推动了汽车用氧传感器的开发与生产。目前,已实用的汽车氧传感器有氧化锗氧传感器、二氧化钛氧传感器等几种。
智能传感器的迅速发展将汽车的安全性能提高到一个前所未有的高度。从目前发展来看,正在逐渐开始被导入高档轿车的智能传感器系统有以下
几种:酒精检测MEMS系统,如意法半导体的新型信号处理电路集成酒精传感器,自动雨刷系统,电子式自动照明系统,胎压监测系统,安全气囊触发系统,如飞思卡尔推出的卫星加速度传感器。
(2)控制器(ECU)
车用控制器以微控制器(MCU)为核心,还包括前置的A/D转换器、数字信号缓冲器以及放大器等。当前ECU的发展总趋势是从单系统向多系统集中控制过渡。随着通信、连接、计算机技术与汽车的日益融合,MCU在汽车中应用的数量越来越多。过去几年里,平均一部汽车大约会用到20个MCU,而现在汽车中使用的MCU数量已达40~60个,部分高档轿车MCU数量已经达到上百个。
2004年,全球汽车半导体的收入是160亿美元,其中汽车MCU的销售收入就占到34,数年内这一比例继续保持。
MCU是汽车电子中的核心部件,由于它在汽车电子中实现的功能呈现多样性,从简单的车灯控制到复杂的发动机控制、汽车远程通信等,因此高、中、低端MCU在汽车中都可以发挥作用,可以共存于一个系统中。
通过各类MCU销售收入所占百分比的变化可以看出,未来几年高、中、低端MCU在汽车中的应用格局与现在差别不大。总体上呈现出中档MCU所占份额有所下降,而高、低端MCU不断对中档MCU进行挤压。在应用方面来看,未来8位MCU的应用集中在中、低端,32位MCU的应用集中在高端。
(3)执行器
执行器是用来精确无误地执行电子控制器发出的命令信号。目前汽车用机电式执行器类型很多,如电磁阀、压电元件、点火电子组件、继电器、热电耦等。其中继电器的发展最为活跃。它是仅次于传感器在汽车上应用最多的汽车电子元器件之一。
汽车继电器主要有机电式电磁继电器、电子混合式继电器、热保护继电器、延时继电器等几大类。统计数据显示,2006年全球继电器销售额为42.2亿美元,其中汽车继电器销售额为8.5亿美元,占20.1。预计2007年全球继电器销售额将达44亿美元,其中汽车继电器销售额为8.9亿美元,增幅4.71。当前国外汽车继电器的生产量以泰科为龙头,接下来有OMRON、松下、安电、富士通等公司。
2.国内汽车用基础电子元器件发展现状
(1)传感器
和国外传感器产业相比,国内汽车传感器尚未形成独立的产业,自20世纪80年代以来,国内汽车行业引进国外的先进技术及与之相配套的传感器生产技术,基本满足了国内小批量、低水平车型的配套需求。目前国内现有最高水平的汽车传感器产品比国外同类产品落后10多年,每年要进口50万套以上的高性能汽车传感器。
总体上讲,国内汽车传感器行业有以下特点:品种少,生产厂家分散,各厂产品品种单一,不配套;性能较落后,基本上还是采用国外60~70年代的技术;抗干扰性差;缺少核心传感器等。国内部分企业采用与国外进行合资经营的方式,消化吸收国外先进的传感器技术,使产品升级换代,逐步发展壮大,但绝大多数企业还只是处于配套生产的状态,利润薄、产品单一、产品质量和技术水平低下。
(2)控制器
我国近年来在车身控制器方面取得了很大的发展,中国车身控制系统的增幅仅次于车载信息通信系统的增幅。但是,由于我国缺乏高端MCU应用(如汽车动力和ABS等方面)的开发经验且中国汽车电子应用多受成本抑制,导致中国汽车电子市场低端MCU占据主导地位。
(3)执行器
在众多执行器产品中,汽车继电器在我国也得到了迅猛发展。目前我国境内有293家继电器生产企业,其中约有一半生产汽车继电器。中国电子元件行业协会控制继电器分会(CCRIA)公布的数据显示,2005年我国汽车继电器总产量为4.5亿个,2006年增长到5.4亿个,而到2007年则会升至6.48亿个。
国内汽车继电器在产品的设计水平上与国外厂商相当,但在材料应用及工艺技术水平上存在较大差距。国外汽车继电器基本上是自动化或半自动化生产线生产,而国内除厦门宏发等极少数几家能够实现自动化或半自动化生产以外,其余大多为手工操作,处在多品种、小批量、质量难以控制的生产状况。
目前我国已成为世界第三大汽车生产国,全球主要汽车厂商均已在我国投资建厂。迫于成本压力,大多数汽车厂商正在逐步推进进口零部件的国产化,这给我国汽车继电器企业的发展带来了巨大的机遇,但同时也使得竞争形势变得日益严峻。
首先,整车厂采购成本的日益降低使得继电器厂商利润空间越来越少。由于整车销售利润率的不断降低及持续的价格战,降低成本,特别是降低采购成本成为国内所有汽车厂家的首要选择。目前国内众多汽车厂商已在尽全力降低成本,并计划逐步替换进口汽车继电器产品。这给国内汽车继电器生产商带来机会的同时,也使得国内市场竞争变得更为激烈。
其次,国际汽车继电器厂商来中国争取市场和利润,使得竞争日趋激烈。目前众多跨国汽车继电器厂商看中我国巨大的市场前景,纷纷在中国投资建厂,通过压缩生产成本来降低市场价格,同时他们还将国外运作成熟、技术先进的配套体系带到了中国。以“国际品牌”加“中国价格”来应对国内继电器厂家。这些都给国内汽车继电器市场带来了无形的压力。
全球特别是中国汽车继电器市场容量非常可观,发展前景巨大,这些都给我国民族汽车继电器企业的发展带来了巨大的机遇。但与此同时,汽车国产化趋势以及日益增加的内外竞争压力也使得激烈的市场竞争变得不可避免。因此,我国民族汽车继电器企业迫切需要加大高新技术产品的开发力度,提升产品质量,降低间接成本,迅速积累和提高在汽车行业的经验,不断提升自身的品牌价值,在新的形势下创建汽车继电器行业的民族品牌。
汽车用基础电子元器件发展趋势
1.传感器
未来的汽车传感器技术将朝着微型化、多功能化、集成化和智能化方向发展。20世纪末期,MEMS技术的发展已使微型传感器提高到了一个新的水平。由于MEMS微型传感器在降低汽车电子系统成本及提高其性能方面的优势,它们已开始逐步取代基于传统机电技术的传感器。MEMS传感器将成为世界汽车电子的重要构成部分,采用MEMS传感器代替部分传统汽车传感器和电子系统的发展趋势正向更广范围发展。多功能化是指一个传感器可实现多个不同种类多个参数的检测;集成化是指利用IC制造技术和精细加工技术制作IC式传感器;智能化是指传感器与大规模集成电路相结合,带有CPU,具有智能作用,以减少ECU的复杂程度,减少其体积,并降低成本。
随着微电子技术的发展和电子控制系统在汽车上的应用迅速增加,汽车传感器市场需求将保持高速增长,以MEMS技术为基础的微型化、多功能化、集成化和智能化的传感器将逐步取代传统的传感器,成为汽车传感器的主流。
2.控制器
未来控制器的发展趋势将是进一步的集成化,这一趋势在控制器的本身及其核心MCU上得到了充分的体现,具体而言有以下3个方面:
(1)控制器与车内网络的集成和结合度将进一步提高。例如将MCU、功率驱动、电压调节和LIN物理层接口集成为一体构成单芯片LIN子节点是目前车身电子控制器的主要发展趋势。
(2)MCU的集成度进一步提高。
(3)FlashMCU将成为汽车MCU的主流。
3.执行器
由于汽车电子品种越来越多,功能越复杂化,对汽车执行器的要求也就越高。从汽车执行器的发展来讲,总体上向小型化、大电流、低功耗、高灵敏、高可靠、功能化、低成本、轻量化的方向发展。
就执行器中最重要的一个门类继电器而言,它的技术发展趋势主要体现在以下三个方面:
(1)智能化组合继电器日渐流行
组合式继电器将传统的开关继电器与微电子技术、计算机技术、信息技术相结合,成为汽车继电器的最新研发方向之一。在汽车故障诊断系统、自动检测系统、报警系统中都会用到不同功能的组合继电器。
(2)42V汽车继电器发展迅速
鉴于14V汽车电源系统已经不适应汽车向操纵自动化、电气化方向发展,迫切要求把系统电压提高到42V。42V系统可以使汽车线束采用更小尺寸,可以给予电子驱动的起动器-交流发动机、交流压缩机等系统大功率的支持。据测算,采用42V电源,将使负载和布线重量减少1/3,损耗降低1/9。
Abstract: In this paper, developmental status and strategies for Shaanxi electronic information industry were studied from the perspective of Value Chain Modularity.
关键词: 陕西;电子信息产业;价值链模块化;现状;战略
Key words: Shaanxi;electronic information industry;Value Chain Modularity;status;strategy
中图分类号:F062.9 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)21-0021-03
0 引言
20世纪90年代以来,随着电子、通信、计算机等信息技术的不断创新和发展,经济系统正沿着“规模经济分工经济模块化”的基本路径演进。模块化理念和方法逐渐被引入到企业的生产和管理中来,进而成为推动产业结构调整和升级的革命性力量。
在模块化的环境下,电子信息产业走在了最前面。在电子信息产业中,由于分工深化与专业化程度的提高,每个企业在全球的生产网络中只定位于一个模块,每个企业定位于专业化的领域,通过分工可以带来报酬递增。
所谓电子信息产业价值链模块化,即电子信息产业一体化的价值链结构逐渐裂变成若干独立的价值节点,通过各价值节点的横向集中、整合以及功能的增强,形成了多个相对独立运营的价值模块制造者以及若干模块规则设计与集成者的产业动态分化、整合过程[1]。
电子信息产业是陕西省国民经济的战略性、基础性和先导性支柱产业之一,在陕西省“十二五”新兴产业发展规划当中,电子信息产业被作为首选产业加以扶持和发展。从价值链模块化的视角研究陕西电子信息产业的发展有着重要的意义。
1 价值链模块化视角下陕西电子信息产业发展现状
陕西省电子信息产业经过军事电子工业发展,消费电子发展以及电子信息产品制造业、通讯业、软件业和信息服务业全面发展的三个完整的时期,已经形成了具有一定规模,链条较完整的产业,呈现出一定的特征。
1.1 规模效应初步形成,结构优势明显 陕西作为我国信息产业在西部的一个重要区域,电子信息产业竞争优势与规模效应初步形成。目前陕西省共有电子信息业企业1160余家,从业人员约19万人,2010年实现收入750亿元,是2005年的2.1倍,年均递增16.1%,其规模位居全国第16位,西部第2位。其中电子信息制造业预计实现收入350亿元,是2005年的1.76倍,年均递增11.9%;实现工业增加值90亿元,是2005年的1.93倍,年均递增14.1%,实现稳定增长;信息与软件服务业预计实现收入400亿元,是2005年的2.58倍,年均递增20.9%;出口创汇6.48万美元,年均增速为27.96%,实现快速增长[2]。
陕西电子信息产业结构优势十分明显,软件和基础元器件方面所占比重较大。从软硬件产业结构来看,软件产业占全国不到10%,而陕西的软件占全省近45%,与发达国家的产业结构更为相似;从整机和配套产业来看,全国整体上以组装加工为主,而陕西以元器件产业为主;从产业增加值率来看,全国电子信息产业增加值率为23%,而陕西为31%,高出全国8个百分点[3]。概括起来,陕西电子信息产业的规模效应已经初步形成,结构优势明显。
1.2 产品门类齐全,但发展不均衡 代表电子信息产业发展方向的产品主要有软件及软件服务业、卡通动漫产业、通讯、电脑、数字化家电、汽车电子、集成电路、新型材料、新型元器件、显示技术、节能技术、网络及网络服务等。
陕西省电子信息产业主要涉及到4个细分产业,分别是电子元器件产业、通信产业、集成电路产业和软件产业。电子信息产品涉及雷达、导航、通信、软件、集成电路、电子元器件及专用设备等15大类1500多个系列。可以看出,陕西电子信息产业产品门类较为齐全,但发展不均衡,产品结构有待调整。在“十一五”国家重点发展五大类核心基础产业:集成电路、软件、电子基础材料、关键元器件和电子专用设备仪器/仪表,就陕西省来说,除开软件和传统元器件的个别产品外,多数产品不具备一定的规模、相应的基础措施和差别优势。
关键词 资源整合 职教集团 深度 建设 发展机遇
中图分类号:G421 文献标识码:A
1专业培养目标、岗位方向与能力要求
1.1专业培养目标
培养与我国社会主义现代化建设要求相适应,德、智、体、美等方面全面发展,具有综合职业能力,在电子整机生产、服务和管理第一线工作的一般电子产品的装配、调试与维修人员。
1.2专业岗位方向
毕业生主要面向电子产品生产企业和经营单位,从事一般电子设备的装配、调试、维修和检验等技术工作,以及电子产品、电子元器件的生产、采购和销售工作。
1.3毕业生岗位能力要求
1.3.1专业能力要求
(1)电子产品营销岗位:要求熟悉电路基本理论,掌握电子元器件、材料、电子产品的主要技术指标和相关标准以及应用领域。
(2)电子产品装配、调试岗位:要求熟悉电路基本理论,掌握常用电子元件的识别办法、技术参数和装配要求,掌握电子元件的安装工艺与焊接工艺,熟悉电子产品的装配工艺过程,掌握常用电子测量仪表仪器的使用和操作,掌握电子产品的调试技术,能熟练使用各种常用焊接工具与焊接材料,具有较强的PCB板图和元件装配图的识图能力以及编写装配工艺流程卡的能力,具有使用新的焊接设备与装配工艺的能力。
(3)电子产品技术维修岗位:要求熟悉电路基本理论,掌握单片机的工作原理及应用技术,掌握常用电子元器件的技术参数和使用要求,并能熟练分析电子产品的工作原理,具备运用常用电子测量仪器去测量、分析与判断电路故障的能力,掌握元器件的替换与焊接技巧,掌握电子产品的运行操作能力与调试技巧,具备良好的电子产品维修技能。
(4)电子产品一线生产、质量检验、调试、管理生产岗位:要求熟悉电路基本理论,掌握常用电子元器件的技术性能和装配要求,掌握电子产品的加工工艺和生产过程,具有较强的组织、沟通与协调能力,具有现代化的管理意识和管理能力,较强的生产安排与调配能力,良好的自学能力以及主动适应现代化生产的管理要求。
1.3.2关健能力和综合素质要求
(1)具有良好的职业道德修养、具有敬业奉献的吃苦精神。
(2)具有良好沟通协调能力,具有与人合作的能力。
(3)具有良好的工作态度与责任心,稳定的心理承受能力。
(4)具有良好的学习发展能力和创新能力。
(5)具有掌握分析问题、解决问题的能力。
(6)具有适应新环境的能力,自理、自律能力,刻苦耐挫能力,应急应变能力。
2专业建设目标、内容与措施
2.1专业建设目标
(1)以理实一体化教学改革为重点,深化专业课程改革,建立人才培养目标鲜明的课程体系。
(2)完善“校企融合、教产一体”的工学结合人才培养模式,实现人才培养与用人需求对接。
(3)改革传统的结果评价机制,建立以能力为本位,理实一体化教学的过程评价机制。
(4)培养一支结构合理的“双师”型教师和骨干教师团队。
2.2专业建设的主要内容
(1)理实一体化教学改革
(2)工学结合模式的有效实施办法
2.3专业建设措施
2.3.1理实一体化教学改革
(1)理实一体化课程结构设置。通过对电子技术应用专业毕业生武汉市就业的近40家电子企业走访和调研,同时深入研究分析我国中等职业教育的现状,最后得出一个结论:中职教育的发展走理实一体化和工学结合的道路势在必行。围绕两个培养方向,开设三年制电子产品的装配、调试及生产管理班和四年制(3+1)家用电子产品的维修(平板电视维修)班。
(2)理实一体化项目教材开发。项目教材的文本格式反映了编写者的教学理念,能否跳出原来的学科型教学框架的束缚是成功编写项目教材的关键。
(3)双师型教师培养。双师型教师的培养在专业建设过程中已经到了迫在眉睫的地步,根据专业培养方向,制定专业教师培训计划。
(4)理实一体化实验实训室的建设。依托职教壮大的优势,建设满足理实一体化教学需要的现代化实验实训室。
(5)理实一体化教学的设计。“理实一体化”教学的关键在于理论与实践穿行,将两者有机的融合,在教学过程中适时的穿插投影、挂图、实物拆卸、板书、讲述,形成“教、学、做、考”四位一体化教学新模式,它包括教学环境的创设、教学项目及内容的设计、教学目标的设计、教学形式和方法的设计。
2.3.2工学结合模式的有效实施办法
(1)引入生产性实训项目,形成工学结合教学模式。电子专业学生每周以二天为一个单元进行生产性实习,每个单元中融入了理论教学、工艺编排、上线生产、产品检测、产品返修等多个环节,促进学校与企业间的技术(生产)对接。
(2)建立企业中间实习制度,积累学生社会活动经验。全面落实中间生产性实习制度。从第二学期开始,每个学期均安排专业教师带领学生深入企业顶岗实习四周(一个月)时间。
参考文献
(常州工学院光电工程学院,江苏 常州 213002)
【摘要】生产实习是工科类本科教学中一个非常重要的实践教学环节,新形势下,由于社会经济环境的变化和其他各种因素的影响,传统的生产实习模式存在很多不足。本文针对这些不足,对生产实习内容、教学手段、考核方式三个方面进行了改革,并在2012级学生中进行实践,取得了较好的生产实习效果。
关键词 测控技术与仪器;生产实习;实践教学;虚拟仿真
生产实习是工科类本科教学中一个非常重要的实践教学环节,是学生将所学的基础理论知识与生产实际相结合的实践过程,是培养学生实际操作能力、分析解决问题能力的有效途径,是理论教学的继续、深化和检验,有助于实现对学生工程实践能力和创新意识的培养。
测控技术与仪器专业是一个实践性很强的专业,不仅要求学生掌握坚实的理论知识,而且还要求学生掌握较强的实践技能。本文结合我院测控技术与仪器专业的实际,对生产实习模式与实践进行探讨与分析。
1 生产实习的现状与存在的问题
新形势下,由于社会经济环境的变化和其他各种因素的影响,传统的生产实习模式存在很多不足,生产实习存在着一些问题,主要体现在以下几个方面:
(1)一些企业的生产任务较重,担心生产实习影响他们的生产进度,另外企业对学生进厂的安全问题有所顾虑,担心影响企业正常的生产秩序,再加上生产实习经费紧张,付给企业的实习经费较低等,导致企业不十分乐意接收学生实习。
(2)按照传统实习模式进行生产实习,学生实习就只是参观,不能动手,同时学生的分组较少,每组学生较多,有时技术人员的现场讲解由于生产噪音而听不清,致使学生对现场生产实习情况不能深入了解,无法锻炼学生的动手能力,实习效果欠佳。
(3)学生对生产实践的重要性认识不够,在实习期间的主观能动性不足,学生只是被动参与、被动接受。
2 生产实习改革措施
针对生产实习过程中出现的问题,结合我院测控技术与仪器专业的现状,对本专业的生产实习进行了一系列的改革,主要内容如下:
2.1 实习内容多样化
为了充分发挥学生的主观能动性,使学生由被动参与转变为主动参与,提高学生的动手能力,提高学生分析问题、解决问题的能力,生产实习内容由单一的企业参观,修改为企业参观、技术讲座、认知实习、实训、仿真实习等相结合。企业参观:学生在指导老师的带领下,到相关企业进行参观,对相应元器件的生产过程、生产工艺,对相关检测仪器的原理、使用有一个大致的了解。技术讲座:学院邀请相关企业的工程师做有关检测、控制、虚拟仪器等方面的讲座,同时回答学生的提问,进行互动交流,使学生进一步了解测控技术在企业中的应用,使学生更清楚明白自己所学的专业能做什么,自己以后要做什么等等。认知实习:学生走访相关的电子元器件销售市场,直观认识相应的电子元器件如各种传感器等,对相关电子元器件的构造、作用有了更好的了解。实训:学生在校内相关实训室进行集中实训,可以把所学的理论知识应用到实践中,进一步提高了学生的实际动手能力和灵活应用知识的能力。仿真实习:目前本专业已开发了大量的仿真实验,学生可以通过计算机在相关网络平台上进行仿真实验,有余力的同学也可以在相应的软件基础上进行二次开发。
2.2 虚拟仿真教学手段
本专业开发了测控虚拟实验室,可以把传统仪器的测试功能用形象逼真的面板控件形成软件模块,在计算机的协调下象实物仪器一样完成测试、处理、分析、调用、显示等任务,得到在实验室里相同的实验过程和测试结果。此虚拟测控实验室功能完善,内容丰富,形式新颖,模块化设计符合测控系统的特点,将测控系统如动画般展示,枯涩难懂的理论变得形象生动,提高了学生学习兴趣,解决了教学难题。
2.3 考核方式改革
考核方式由原来的考勤和生产实习报告转变为考勤、生产实习报告、答辩三个环节。并且生产实习报告由原来的企业参观体会,修改为企业参观体会、认知实习报告、实训报告三部分组成。企业参观体会主要根据专题报告、所摘录的技术资料、参观的内容编写,主要锻炼学生利用和组织材料的能力、驾驶文字的能力和对测控仪器生产现场和具体应用场合的认识及分析能力。认知实习报告主要编写相关元器件的参数、工作原理、用途,并配以相应的图片,有助于加深学生对相关元器件的感性认识,加深对相关知识的理解和掌握。实训报告主要编写学生动手操作的实验的实验原理、应用的实验仪器、操作方法,所设计的测控系统的设计思想、具体结构、程序编写调试过程和具体结果等,培养学生对测控系统设计问题的综合分析和解决能力,提高学生的计算机应用能力。答辩:指导老师根据生产实习的内容,随机提问3—5个问题,根据学生的答辩情况,给出相应的成绩。
3 实习效果
经过测控专业2012级学生的生产实习表明:通过生产实习,使学生了解了检测技术、检测方法及检测仪器在生产实际和科学研究中的应用情况;使学生对传感器设计、微机原理、精密仪器与设备等方面的知识有更进一步的认识和掌握;使学生对现代化企业的运作、生产工艺流程、质量保证体系等有较系统的认识,使先修课程得到验证,并为后续专业课程的学习打下基础。学生的实习效率及实习质量明显提高,学生对生产实习兴趣明显提高,因此这种生产实习模式是满足测控专业生产实习目的和新形势需要的一种比较成功的模式。
参考文献
[1]杨晓静,郝晓飞,尹忠东,等.本科生生产实习的改革与实践[J].科技创新导报,2009(4):144.
[2]于微波,卢秀和,刘俊萍.高等工科院校生产实习教学模式的改革与实践[J].电气电子教学学报,2011,4(33):68-70.
[3]王可宁,王青松.测控专业生产实习模式新探索[J].科教文汇,2010,11:33.
关键词:电子整机装配;技能训练;项目教学法;研究
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2013)14-0089-03
一、项目教学法的特点和步骤
项目教学法目的是在课堂教学中把理论与实践教学有机地结合起来,充分发掘学生的创造潜能,提高学生解决实际问题的综合能力。采用项目法教学,教师的主要任务有:确定项目内容、任务要求、工作计划,设想在教学过程可能发生的情况,以及学生对项目的承受能力,把学生引入项目工作中后退居到次要位置。
二、目前电子整机装配实训存在的问题
在实训教学上注重强调元器件的特点、操作要领,忽视了对学生能力和创造性的培养。从这种教学模式中,可看出当前的实训教学存在的问题。
1.在教学过程中,学生处于被动地位,主体性得不到充分发挥,学习主动性受到抑制。
2.理论课太多,实训课太少。教给学生的知识是预设的,对问题的解决只要求一种方案或答案,忽视对学生想象力和创造性思维能力的培养。
3.与企业需求脱轨。学校、教师对电子技术的新发展、新动态的关注不够,技能训练的内容跟不上企业需求,无法体现电子专业课程的应用性和技术性,学生的知识技能与社会发展需求相脱节。
三、电子整机装配技能训练项目教学法的实施
项目教学法的整个教学过程包括确定项目、制订计划、实施计划、学习评价几个环节。
1.确定项目。这个环节主要以教师为主,教师可以根据学校实训条件、学生基础安排实训内容。
2.制订计划。根据项目的内容、目标和任务,学校实训条件、学生基础、专业特征制订详细的计划,教师可带领学生从电路原理图到PCB版制作、元件的选择和焊接等几个方面制订详细计划,从元器件选择开始,完全按照企业生产线进行设计。
3.实施。教师将电子整机装配的技能训练可分为:常用电子元器件识别与检测、手工焊接实训、整机装配实训三大模块。实施的整个过程中,每进行一模块,教师要自己先动手操作一遍,并把整个过程操作的时间记录下来,然后根据学生实际情况进行细化,分解成多个每两节课能够完成的训练任务。在训练过程中将学生进行分组,按自愿、互补原则进行组合。每个小组组合过程中要考虑学生的知识结构、学习能力、性格特点、男女搭配等因素,将爱动手的与不爱动手的搭配,性格内向的与外向的搭配等。每组人数不能太多,否则就会出现学生因任务过少而无事可干、说话、打闹等现象。在实训过程中要求必须每次按训练项目进行,要相互检查,共同讨论。每组推选一名协调能力较强的学生担任组长,负责小组的材料发放、工具保管、质量检查、情况汇报、安全监督、卫生清扫等工作,充分调动学生的参与积极性。在项目实施中,学生是学习主体,要充分发挥学生的主体作用。在整个实训过程中教师要多了解各组的进度和存在困难,对检查中发现的疑难问题进行集中指导,增强他们的自信心。具体实施过程如下:
(1)常用电子元器件检测模块。可具体分为阻容元器件,半导体分立器件两模块。①阻容元器件模块(4课时):要求学生了解电阻器、电容器的识别、标志和检测方法。将不同种类电阻和电容发放给各小组,让学生在规定时间内进行快速识别阻值和偏差及容量大小、极性,用万用表进行核对,各组员要进行交换检查评比,通过本次实训,学生基本掌握电阻器和电容器的识别和检测方法;②半导体分立器件模块(4课时):将不同种类二极管和三极管发放给各小组,让学生在规定时间内用两种万用表分别对晶体二极管极性、管型、材料;三极管的三个管脚、管型、材料进行识别、测量、等内容训练,各小组选出一名判别速度最快、准确率最高的学生,然后小组之间可进行比赛,这样不仅使学生能快速掌握二极管、三极管的型号、测量方法、质量判别、极性判别等内容,还可以调动学生学习积极性。最后将以上各种元器件混合放在一起,发给各小组,要求各组长在规定时间内负责考核该组成员对元器件的识别、检测等训练内容。
(2)焊接实训模块。该模块由常用装配、焊接工具的正确使用、元器件引脚成型、手工焊接三模块组成。①常用装配、焊接工具的正确使用(4~6课时):将各种工具的正确使用、用途和注意事项讲解给学生,并将各种工具的正确拿法、使用等演示一遍,然后要求学生对某些工具进行操作练习,比如学生练习如何用尖嘴钳、斜口钳、电工刀剥离粗细不同导线的绝缘层;如何用镊子取放元器件、引脚成型和进行拆焊;如何正确握电烙铁及撤离电烙铁;如何用电烙铁剥离细导线的绝缘层等;②元器件引脚成型(4课时):各种元器件发放给小组,将元器件引脚成型的要求及注意事项讲解清楚,再将各种元器件引脚成型演示一遍后,要求各小组进行操作训练,在实训结束时要求各组员将自己的板子和样板上元器件的引脚进行比较,找出差距;③手工焊接模块(30~36课时): 焊接是电子产品装配过程中的重要步骤,每个焊接点的质量都关系着整个电子产品的质量,要求每个焊接点都有一定的机械强度和良好的电器性能,所以它是保证产品质量的关键环节。本模块的重点是训练学生“三步操作法”和“五步操作法”及焊点质量好坏的检查。先将样板发给各小组,让学生观看样板的焊点形状、光泽、覆盖引脚或导线的情况等,再把“三步操作法”和“五步操作法”分别演示一遍,剩下时间学生按要求在训练板上进行焊接练习。每次训练中都要预留一定时间要求学生将自己焊接的元器件拆掉,这样不仅能够训练学生的拆焊能力,还可以节约成本。在本模块训练结束之前小组成员要相互考核,教师针对小组考核中出现的问题进行答疑解惑。
(3)整机装配实训(24~30课时)。这一模块主要安排了管超外差式收音机装配调试、串联直流稳压电源安装、音乐门铃、功放。管超外差式收音机装配调试是建议学生必须要完成的训练项目,因为管超外差式收音机装配,这个实训项目涉及常见元件种类有:电阻、电容、二极管、三极管、变压器等,元器件个数近40个左右,对学生来说通过本次实训不仅可以检测前期所学的知识要点掌握如何,还可以了解整机组装的程序和企业生产线的大概过程和要求。
4.教学评价。教学评价方式可以多样化,包括师生评价、学生评价、小组评价等多种方式。小组成员可以先对完成的作品进行自评、互评,看是否有虚焊、拉尖、桥接、漏焊、错焊、管脚和装配是否符合工艺要求等,教师根据上交的作品再给予评价。教师评价时应指作品中值得大家学习和借鉴的地方,同时也应指出作品中出现的瑕疵。
四、反思
1.采用项目教学法能够激发学生学习的兴趣,保证目标实现。从当前的中职各专业课程设计现状来看,其合理性有待增强。目前,中职电子专业的课程设置过于注重对枯燥的理论课程的设置,枯燥难懂的理论课导致学生学习积极性不高,课堂教学效果低下,致使学生的理论知识、技能操作不够扎实,学生到生产线上后难以适应企业生产的需要。项目式教学法在电子整机装配课程中的应用,可以调动学生的积极性、学生有明确地任务,操作热情高涨。
2.项目教学法对教师提出了很高的要求,教师工作量翻番。项目教学法要求教师至少了解仿真软件、PCB版制作和掌握焊接技术等一系列相关的专业知识;能将理论教学与实践教学有机结合,使学生在实训环境中进入岗位角色,充分体现老教育学家叶圣陶的教育观点。
3.教学理念和教学方式的转变。教学是师生之间、学生之间交往互动与共同发展的过程。实训教学,要紧密联系学生的生活实际。采用项目教学法,教师可以利用实际操作的优势,成为知识传播者、问题情境的创设者、尝试点拨的引导者、知识反馈的调整者。学生是学习的主人,在教师的帮助下,小组合作交流中,利用动手操作探索,发现新知识,自主学习。
4.项目实施过程中,教师善于发现学生身上的“闪光点”,多鼓励,多表扬,增强学生的自信心。
5.存在的问题。学生基础层次不齐,给教师的在选择项目及项目实施中困难很大,不能很好地安排实训任务,还有部分学生喜欢“冒进”,不能按照教师指定的项目进行训练,恨不得一节课就完成整个任务。项目教学的目的不是为获得一件成品,而是在于整个实习过程中培养学生自主、协作、探索的学习方式,使学生实践能力、分析和解决问题的能力、交流合作能力得到全方位地锻炼,急于求成只会使自己丧失许多有益的训练机会。
只要尽量利用现有实训条件,努力探索在电子整机装配实训课程中应用项目教学法的研究,教师和学生都会体会到该课程实训教学、学习的成就感。项目教学法使的学习成为人人参与的过程,它注重的不是结果,而是完成项目的整个过程,在整个实习过程中培养学生自主、合作、探索的学习方式,使学生实践能力、分析和解决问题的能力、交流合作能力得到全方位地锻炼。项目教学法的探索与研究是一个长期的过程,教师要解放思想,持之以恒,才能取得骄人成绩。
参考文献:
[1]颜廷财.项目教学法在高三技能训练中的应用[J].2011,(33).
[2]葛金印.课程改革的实践与思考[J].教学法讲座,2007,(7).