电子整机制造技术 100 年发展史有苹果华为中兴小米的故事1978 年，中国开始改革开放，正好赶上全球电子信息产业腾飞。因为具有巨大的制造红利和工程师红利，中国一跃成长为全球最大的电子整机产品制造地。

　　1、80 年代，电视机在中国普及，引入日本技术，国内有了 100 多条生产线 年代，电话通信网络普及，互联网启蒙，电脑需求也暴涨。

　　电话机普及后，通过细细的电话线进行远程联网kaiyun体育下载官网，互联网启蒙，世界变成「平的」（the world is flat），地球成为村落。

　　PC 需求暴涨，进入千家万户。2000 年的台式组装机还高达一万元（我很肉疼），后来需求量上去后，价格就暴跌了。

　　移动互联网有诗曰：少壮不努力，长大玩手机；春眠不觉晓，醒来玩手机；举头望明月，低头玩手机；排队测核酸，闷声玩手机。

　　最早是在富士康龙华厂成功制造，很多新工艺在这里得以实现。然后有了三星和「华米 OV 荣传」。当前，九成苹果手机依然在中国制造，苹果制造供应链很发达。千万别让苹果跑了！

　　时代大潮滚滚向前，一浪推一浪。全世界努力了 70 年，在人工智能（AI）上获得突破，就是深度学习（deep learning）。人工智能又诞生了。

　　特斯拉在上海临港的超级工厂开工引爆产业，再一次缔造了「美中联合创新」篇章。传统车厂、新势力、手机厂都蜂拥进入这个赛道。

　　中国汽车工程学会会士陈上华先生告诉我：不智能，无汽车。同济大学朱西产教授告诉我：自动驾驶是「诗和远方」，如果真的可以实现，那我们就要重新思考，汽车是不是还只是一个交通工具？！

　　券商们对特斯拉和比亚迪的电动车进行了拆解，发现有好多电路板，还有密密麻麻的元件。汽车也从经典的机械变得越来越像一个大号的电子设备。

　　我曾赴德国汽车城斯图加特参观奔驰汽车博物馆和保时捷汽车博物馆。从 1886 年卡尔·奔驰发明汽车开始，燃油车持续繁荣上百年kaiyun体育下载官网。

　　德国品牌汽车（如 BBA）的 1/3 市场在中国。2022 年 11 月 4 日，德国总理奥拉夫·朔尔茨访华，大众和宝马 CEO 随行。宝马在沈阳建电动车厂（i3、mini 电动等）和高压电池厂，在南京和诚迈成立汽车软件合资企业。

　　来自西方的 Tier 1（汽车零部件一级供应商，最有名的是博世）普遍在中国有厂，对本土造车新势力帮助挺大。

　　资深 SMT 工艺专家陈志光表示：本世纪的第一个十年里，本土 SMT 相关装备产业群顺势而为，迅速崛起，如锡膏印刷机、回流炉、波峰焊炉、AOI/SPI 机、上下料机、点胶机、激光机、镭雕机等的国产化比例在逐步提升。

　　资深可靠性专家王文利认为全流程的自动视觉检测（AOI）对保证焊接质量很重要，对新兴的汽车电路板尤其如此，因为「车震」往往很激烈。

　　视觉检测设备早已是不可或缺的生产设备了，我顾问的明锐理想就为电动汽车（特斯拉、比亚迪、宝马、丰田等）和 Tier 1（零部件一级供应商如博世、法雷奥、采埃孚、麦格纳等）都提供了 AOI（自动视觉检测），并有响亮的 SLOGAN：明于心，锐于眼。我的表妹在德国采埃孚（ZF）珠海工厂任工程师时，对 MagicRay 丰富的 AOI 算法就如数家珍。面对小到芝麻大小的零件，人多少都会有些密集恐惧症，但机器却无所畏惧。

　　印制电路板（PCB，Printed Circuit Board）指的是空白板（裸板），也称印刷电路板、印刷线路板。

　　组装电路板（PCBA，Printed Circuit Board Assembly)，就是经过一道道工序的加工，将一块 PCB 空板，将各种集成电路和器件都组装上。

　　过去这么多年，电子装联的技术看似没有大的变化，依旧是元件通过焊料与电路板形成可靠的连接，形成电路连接，进而实现设计功能。但其实，每一天都在发生着变化。

　　早期的电子管收音机上的电子管、电阻、电容器等器件都是先安装在基板或底座上，再用导线焊接联接而成。这种原生态的配线方式只适用于器件很少的场景。

　　上海无线电博物馆的镇馆之宝是 1920 年代的板式收音机 AK10C（美国 ATWATERKENT 公司制造），是用木板作为装配底座，通过导线 个电子管等元器件连接起来的。

　　人们为了简化电子机器的制作、减少电子零件间的配线、降低制作成本，因而积极钻研取代配线 世纪初，印制电路板（PCB，Printed Circuit Board; PWB，Printed Wiring Board，也称印刷电路板) 的概念产生，并在西欧、北美、东亚（日本）等地同时发展。

　　第二次世界大战带来巨大的灾难，但也催熟了很多科技，堪称「黑色幽默」。有人将无线电近炸引信、雷达、并称为「二战军事装备的三大发明」。

　　高射炮弹发射后在接近飞机时（并不需要直接碰撞到）爆炸，破坏力就能最大。早期采用的是机械式的钟表时间引信，发射后延时爆炸，发射前需要弹药手用扳手来人工调节或者用引信测合机调节时间。得益于无线电技术的突破，美国在 1942 年成功研制出了无线电近炸引信，用在高射炮弹上。近炸引信（英语：Proximity fuze，日语：近接信管）亦称近爆引信或近发引信，也被称为「VT」（VT 指 Variable Time，变时），是一种可自动感应目标（飞机）距离而决定引爆的。近炸引信控制系统利用多普勒效应感知敌机距离，一旦飞机进入 21 米范围内就会引爆炮弹。在没有无线 枚高射炮弹才能击落 1 架飞机，而有了无线 枚高射炮弹就可击落 1 架飞机，可见无线电近炸引信的出现大大提高了高射炮命中率。无线电近炸引信还可用在火箭弹、水雷、鱼雷、防空/空空导弹上。

　　插个小故事。1990-91 年在南京浦口山里读书，边上就是空军的高射炮阵地，坐上去可转动炮管朝天，还有学生去空军食堂里蹭饭吃。郭沫若撰文记录了一段奇事，说是 1937 年 9 月 25 日，位于浦口的高射炮曾「一炮三机」，就是一炮打中一架飞机，机上炸弹爆炸后自行打伤了另外两架飞机，一并坠落下来。他说：这比旧时的「一箭射双雕」更来得摩登而可纪念。

　　言归正传。1947 年，环氧树脂开始用作制造基板，1951 年，聚酰亚胺的出现，使树脂的耐热性再进一步，也制造聚亚酰胺基板。

　　自 20 世纪 50 年代起，体积小功耗低的晶体管（贝尔实验室 1947 年发明）大量取代了真空电子管的地位，印刷电路板技术也开始在民用市场里广泛采用了。

　　由于覆铜板（ 覆铜箔层压板 CCL，Copper Clad Laminate) 的铜箔（copper foil）和层压板（Laminate）的粘合强度和耐焊性问题得到解决，性能稳定可靠，实现了工业化大生产。铜箔蚀刻法成为了 PCB 制造技术的主流，开始大量生产单面板。

　　摩托罗拉是将这一工艺引入消费电子产品的早期领导者，于 1952 年 8 月宣布在家用电子管收音机中采用「电镀电路」（plated circuits）。1953 年，摩托罗拉开发出「电镀贯穿孔」法的双面板。在板子外层需保留的铜箔部分上，也就是电路的图形部分上预镀一层铅锡抗蚀层，然后用化学方式将其余的铜箔腐蚀掉（蚀刻）。

　　单面（层）板（Single-sided）是最基本的 PCB，零件集中在其中一面，铜箔与导线则在另外一面且布线间不能交叉，仅能用于构造较为简单的电子产品。双层板的两面都具有导线，可以进行双面布线焊接，中间为绝缘层，功能及稳定性均较单面板更强，广泛应用于白色家电等不需要信号源的电子设备中。

　　传统的通孔焊接技术（THT, Through-Hole Technology），有几个主要的步骤：钻孔、过孔装配、焊接、检验。

　　在初级阶段，过孔装配完全由人工来完成。穿孔元件（插件元件、通孔元件）都设计了焊脚来穿过电路板，以达到零件焊接在电路板的目的。焊脚有其最小尺寸的限制，否则焊脚会容易被折断，或是掉到地上而造成外力的折断，所以这样的零件做到 5mmx5mm 就已经是很小了。

　　1970 年代，集成电路开始广泛使用，双列直插封装（DIP，dual in-line package）元件是微电子产业的主流，既可以用通孔插装技术的方式安装，也可以利用 DIP 插座安装。

　　1990 年代，我学过基于 Zilog Z80 单片机的 8 位机汇编语言编程，下图的 Z80 就采用了 DIP 封装。我还学过基于 8086 的 16 位机汇编语言编程并做过最小计算机的软硬件设计，这些「屠龙术」我一辈子都没机会应用。

　　到了今天，传统的通孔焊接技术依然在使用，用于不适合表面安装（SMT）的组件，例如大型变压器和需要散热的功率半导体（如电动汽车里大量使用的 IGBT 和 SiC）。值得说明的是，同一块 PCB 上，可以部分元器件采用 SMT，部分元器件采用通孔技术。

　　当然，自动化能力大大提高。自动插件机的应用很普遍了，绝大部分的标准化器件不再需要人工过孔装配了。焊接也不需要人工了，可以采用波峰焊 (wave soldering)。如果穿孔器件少，也可以考虑采用通孔回流焊接工艺。

　　1956 年，中国开始 PCB 的研制工作。收音机因为产量巨大，率先使用了这个技术。上海无线电器材厂用国产锗晶体管，于 1959 年国庆 10 周年的前夕组装出美多牌便携式 7 管中波段超外差式收音机 300 台并投放市场，首次实现了国产晶体管收音机商品化kaiyun体育全站入口。

　　图注： 上海美多 28A 装配线 年代，批量生产出单面板，小批量生产双面板并开始研制多层板。

　　1970 年代，由于受当时历史条件的限制，PCB 印制板技术发展缓慢，使得整个生产技术落后于国外先进水平。

　　1980 年代改革开放。与其是抱残守缺，不如一步到位引入西方最先进的技术。世界已经进入了集成电路时代，PCB 印制电路板的制作也更加精密化。

　　1990 年代后，港台地区和西方厂商纷纷来中国设厂，引进了先进水平的单面、双面、多层印制板生产线，产量和技术都突飞猛进。

　　有不少内资 PCB 大厂。赵浩先生介绍，苏州东山精密通过收购了维信（MFLEX）和超毅（Multek，伟创力子公司），并进入软板、硬板、IC 载板（封装基板）、SMT 领域，服务苹果等最终用户。在深圳华侨城活动时，经常能看到深南电路的总部大院，同时做 PCB 和 SMT。还有鹏鼎（富士康子公司，原深圳福永的富葵）、兴森、景旺、沪电、超声、胜宏、安捷利美维等众多本土厂家。

　　近年来，随着智能手机、平板电脑等电子产品向大规模集成化、轻量化、高智能化方向发展，PCB 制造工艺要求不断提升，对 PCB 制造中的曝光精度（最小线宽）要求越来越高，多层板、HDI 板、柔性板及 IC 载板（封装基板）等中高端 PCB 产品的市场需求也再不断增长。去年缺芯，蔡志匡教授告诉我：封装基板紧缺，闻「基」起舞。

　　以色列奥宝科技（Orbotech）从 AOI（自动视觉检测）起家，发展为著名 PCB 制造解决方案提供商，并于 2018 年被美国 KLA（科磊）以 34 亿美元收购。创始人科比·里克特 (Kobi Richter) 曾经是战斗机王牌飞行员。他还成功创立了一家医疗企业，「将宝剑锻成锄头」（意为降维应用创新）是他带来的重要启示之一。

　　PCB 曝光设备分为传统曝光（线μm 左右）和直接成像设备（能实现最高 5μm 线宽）。传统曝光需要在基板表面贴一层特殊的感光膜，之后通过曝光和显影将线路图形转移到基板上。直接成像是通过光学成像系统将图形光束聚焦成像至已涂覆感光材料的基板表面上，完成图形的直接成像和曝光。国产设备在逐渐进入市场，如芯碁微装等一些公司提供的直写光刻设备。

　　表面贴装技术 (SMT，Surface Mounted Technology) 最初称为平面安装，是一种将电气元件直接安装到印制电路板 (PCB) 表面的方法。不用穿孔了，焊点和元件也在同一面。

　　相比传统装配组件的通孔技术构造方法，采用 SMT 之后，一般情况下可以获得很多好处。电子产品体积缩小 40%-60%，重量减轻 60%-80%；允许更高的电路密度和更小的电路板；可靠性高、抗振能力强；焊点缺陷率低；高频特性好，减少了电磁和射频干扰；易于实现自动化，提高了生产效率。

　　SMD 的大小和重量只有对应穿孔插装元件的 1/4 到 1/10，并且成本只有 1/2 到 1/4。

　　另外一类是集成电路，现在有了很多五花八门的封装技术，如 BGA（球栅阵列封装）、Flip Chip（覆晶、倒晶封装）、CSP（芯片级封装）、WLCSP（晶圆级芯片封装）、MCM（多芯片模块）、SIP（系统级封装）等。

　　1970 年代，飞利浦公司推出第一块表面贴装集成电路，这是一种钮扣状微型器件，后来发展成小外形集成电路（SOIC)，它的引线分布在器件两侧，呈鸥翼形。由于表面贴装器件（SMD）无引线或短小引线，便于改善电子产品高频性能，因此应用在量大面广的彩色电视机电子调谐器上。

　　彩色电视使用的电子调谐器是电视接收终端中的重要器件，俗称高频头，完成接收放大、选通、变频、图声解调的过程，若其中有畸变和失真，会使接收的图像和伴音质量变差。电子调谐器不同于传统机械调谐器，使用了大量的芯片组件，采用 SMT 工艺后性能会更好。

　　全自动贴片机是用来实现高速、高精度地全自动地贴放元器件的设备，是整个 SMT 生产中最关键、最复杂的设备。

　　1970 年代末，日本率先研制成功了自动贴片机，由内部的专用设备逐步改进为商品化的通用设备，大批量地应用在家用电子产品生产中。SMT 作为新型一大门类的先进电子板级组装工艺技术，由于自动贴片关键工艺设备的突破而正式启动。

　　富士是一个代表性企业。于 1971 年完成第一台自动组装机，1978 年推出了电子元件的自动插件机。1981 年，推出了第一台电子元件的自动贴片机。

　　日本贴片机群体崛起，当前的主要品牌有（收购天龙成立 iPulse、收购日立和三洋）、松下、富士、日本重机 JUKI（收购索尼）等，过去还有卡西欧品牌。

　　自动贴片机在美、韩、德、荷也很发达，有名品牌有环球（美，目前前属于台达）、西门子 (德，目前属 ASM-PT)、飞利浦（荷，目前属 K&S)、韩国的 MIRAE（未来）和三星、中国的 EVEST（元利盛）等。

　　目前，中国使用的全自动贴片机依然高度依赖进口品牌，本土贴片机目前主要应用在专用的 LED 贴片上。

　　第一步是原型时代。中国内地最早引进雏形 SMT 工艺，以手工贴片方式（不是自动贴片）生产的时间可追溯到 1982 年。上海无线电六厂派员赴英国 DEK 公司（现属于 ASM-PT）考察引进印刷机，引进工艺技术，批量生产厚膜电路，技术升级换代，明显地提高了产量与质量。

　　第二步是引入自动贴片生产线 年代，全国的彩电业迅速升温，全国引进大大小小彩电生产线 多条，主要是从日本引进。到 1987 年，我国电视机产量已达 1934 万台，超过了日本，成为世界最大的电视机生产国，社会拥有量突破 1 亿台。

　　我家为了避免我高考备考分心，到 1991 年春节才拥有了一台凯歌牌（上海产）黑白电视机（14 寸），2001 年换成了康佳（深圳产）24 寸彩电。

　　1985 年开始，在计划经济的指导下，国内彩电调谐器工厂开始引进 SMT 自动贴片机生产线设备，开始批量生产以电视调谐器为代表的小型电子产品。从 1985 开始的五年时间共计引进了贴片机 60 多台，形成年近千万只电视调谐器的生产能力，有效地满足了国内市场的爆发式需求。

　　桂林电子工业学院陈冠方教授早在 1980 年代初期怀着极大的兴趣进行跟踪研究，并在 1990 年开办了第一个 SMT 课程，学生深受行业的欢迎。明锐理想 AOI 的创始合伙人张志晓就是这里的学生。

　　ODM(即 ORIGINAL DESIGN MANUFACTURER) 意为「原始设计制造商」，是指一家公司根据另一家公司的规格来设计和生产一个产品。

　　手机 ODM 公司按照行业出货量份额排名，前三大是华勤技术、闻泰科技和龙旗科技三家。巧得很，他们都是上述中兴手机核心员工的创业系。

　　华勤技术邱文生是中兴手机 007 号员工，华勤也从手机产业进入到笔记本电脑，甚至时髦的汽车电子领域。疫情期间，三星的不少手机以 ODM 方式转回中国生产。

　　电子制造服务企业简称「EMS」（Electronic Manufacturing Services），这个概念也被称为电子合同制造（ECM），中文又译为专业电子代工服务，指为电子产品品牌拥有者提供制造、采购、部分设计以及物流等一系列服务的生产厂商。

　　诞生了比亚迪、深科技（属中电）、光弘科技、立讯精密（王来春创立，曾工作于富士康）、环旭、卓翼等大型 EMS 企业。

　　比亚迪开始做 EMS 业务的时候，和富士康有一些过节。富士康于是一度不让比亚迪汽车进入厂区，成为一段趣事。

　　在上海愚园路长大的光弘科技唐建兴曾说：其实在电子制造这一块，我们在品质、技术上一点都不亚于伟创力、旭电、捷普这些跨国企业，跟他们最大的区别的就是我们还不够大。

　　（2011 年，）与供应商的合作协议正在慢慢地达成，可未来小米手机的代工厂是谁，还没有任何进展。周光平的团队将包含富士康在内的全世界前几大代工厂列了一个名单，轮流去谈了一圈，但都无果而终。其实，越是的公司，和新品牌合作就越谨慎。他们的产能都是充足的，他们的资源，只愿意划拨给长期合作的老客户。

　　1990 年，华为在蚝业村工业大厦三楼租了场地做研发和生产。照着珠海通信 BH01 的电路板，用黑胶带将电路贴出来，然后 1∶1 比例地复印电路板（没有用设计软件）。就这样把替代产品搞了出来，从零件到功能都跟原来组装的那台一模一样，唯一的改进是把外形搞得更好看了一些。新产品命名为 BH-03，说明书和包装也重新设计，看起来是原来产品的升级，价钱不变，新旧产品过渡得相当顺利。

　　在 BH03 的逆向设计成功基础之上开始正向设计，型号叫 HJD48，最初是 48 个用户，采用的 CPU 还是上面介绍的 Z80。因为自身技术能力薄弱，所以挖了隔壁亿利达的徐文伟来做正向设计。他对电路板的 CAD（计算机辅助设计）软件、汇编语言都很熟悉。就这样告别了手绘电路板的时代。

　　我有一个学长是博士生，九十年代到中山市开发一个 2（根外线（个分机）的小总机系统。他长相甚为粗犷，是黑脸光头，还豪气地坐着出租车从中山回广州。被误以为是逃犯，车辆被截停，好几支冲锋枪直顶在了他的脑门上。他抖抖索索地掏出了一大把中大食堂的饭票，这才自证了清白。