林金堵

本刊名譽(yù)主編

在現(xiàn)代成熟而先進(jìn)的產(chǎn)品都需要采用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備（含儀器等）相結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)。例如PCB隨著生產(chǎn)的產(chǎn)品高密度化、精細(xì)化和高速高頻化信號(hào)傳輸?shù)陌l(fā)展與進(jìn)步，不斷把科技知識(shí)和生產(chǎn)技術(shù)逐步“融入”到生產(chǎn)設(shè)備中，使生產(chǎn)設(shè)備不斷地升級(jí)或轉(zhuǎn)型換代，其作用越來(lái)越重要，其地位也越來(lái)越突出，比重（作用、質(zhì)量和成本等）越來(lái)越大，已經(jīng)由過(guò)去“七分技術(shù)三分設(shè)備”向“三分技術(shù)七分設(shè)備”轉(zhuǎn)變,或者說(shuō)是一代設(shè)備一代產(chǎn)品的時(shí)代。產(chǎn)品的升級(jí)或轉(zhuǎn)型換代，迫使生產(chǎn)設(shè)備升級(jí)、提高檔次和比率越來(lái)越突出而重要，甚至要依靠生產(chǎn)設(shè)備或完全依靠生產(chǎn)設(shè)備才能完成。

1 相關(guān)的技術(shù)定義

在評(píng)述生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備關(guān)系時(shí)，必須理解科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)力是第一生產(chǎn)力以及生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備和工藝等的含義和互相之間的聯(lián)系。

1.1 科學(xué)技術(shù)

科學(xué)技術(shù)（又稱(chēng)科技）的提法是把科學(xué)研究與技術(shù)研究連在一起的說(shuō)法，本質(zhì)上科學(xué)研究與技術(shù)研究是有區(qū)別又有聯(lián)系的[1]。科學(xué)研究主要是發(fā)現(xiàn)和整理“知識(shí)”的研究，而技術(shù)研究是綜合利用“知識(shí)”的研究，或者說(shuō)科學(xué)研究是解決“理論”（探索未知）研究，而技術(shù)研究是解決實(shí)際或運(yùn)用問(wèn)題，它包括生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備還有生產(chǎn)工藝等內(nèi)涵。關(guān)于科學(xué)和技術(shù)之間的關(guān)系，在《科學(xué)與技術(shù)的含義和區(qū)別》一文中已闡述[1]。

1.2 生產(chǎn)力

傳統(tǒng)的說(shuō)法：生產(chǎn)力是經(jīng)濟(jì)體利用土地、勞動(dòng)力、資本和技術(shù)等可用資源進(jìn)行生產(chǎn)的能力。而目前的經(jīng)濟(jì)學(xué)家認(rèn)為，生產(chǎn)力是科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)力的各要素而綜合的結(jié)果?？茖W(xué)技術(shù)不僅是直接生產(chǎn)力，而且科學(xué)技術(shù)將滲透到各種生產(chǎn)力要素中并起作用。如果掌握了科技知識(shí)的勞動(dòng)力其勞動(dòng)生產(chǎn)率就會(huì)提高，同理，具有高科技知識(shí)的生產(chǎn)工具必然帶來(lái)高的生產(chǎn)率或高價(jià)值的質(zhì)量產(chǎn)品。

1.3 科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力

從生產(chǎn)力=科學(xué)技術(shù)（勞動(dòng)力＋勞動(dòng)工具＋勞動(dòng)對(duì)象＋生產(chǎn)管理）的關(guān)系中得知，生產(chǎn)力是科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)力各要素乘法之和，因此科學(xué)技術(shù)是生產(chǎn)力中第一位的。現(xiàn)在的研究表明，科學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的決定因素，高科技及其產(chǎn)業(yè)會(huì)促進(jìn)大幅提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。在當(dāng)代產(chǎn)品中的科技含量高度密集時(shí)，將極大提高產(chǎn)品的商業(yè)價(jià)值，這表明產(chǎn)品的科技越高，其創(chuàng)造的產(chǎn)品價(jià)值越大。

1.4 生產(chǎn)技術(shù)

生產(chǎn)技術(shù)又稱(chēng)工程技術(shù)或工程應(yīng)用技術(shù)，這是科學(xué)知識(shí)和技術(shù)研究成果用于實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)。如：PCB中的激光鉆孔就是利用光學(xué)知識(shí)中光束用于鉆孔生產(chǎn)技術(shù)上，目前又通過(guò)“熱傳導(dǎo)”理論研究得到采用“飛秒激光技術(shù)”，可得到完美的孔尺寸和表面；利用電學(xué)理論、化學(xué)和流體力學(xué)知識(shí)等研究而得到的孔金屬化、電鍍、電化學(xué)蝕刻等的生產(chǎn)技術(shù)等。

1.5 生產(chǎn)設(shè)備

生產(chǎn)設(shè)備是指在生產(chǎn)過(guò)程中為生產(chǎn)工人操作、能改變?cè)牧系膶傩?、性能、形態(tài)或增強(qiáng)外觀等價(jià)值所必需的勞動(dòng)資源或裝備儀器，如PCB生產(chǎn)過(guò)程所用的數(shù)控鉆床、層壓機(jī)、各種濕法處理設(shè)備等。生產(chǎn)設(shè)備（含儀器）的質(zhì)量和先進(jìn)性將影響產(chǎn)品等級(jí)、精度、產(chǎn)量、生產(chǎn)率和價(jià)值，生產(chǎn)設(shè)備是固定資產(chǎn)，其價(jià)值消耗是在生產(chǎn)過(guò)程中轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品價(jià)格上。

1.6 生產(chǎn)工藝

生產(chǎn)工藝是根據(jù)產(chǎn)品要求和生產(chǎn)技術(shù)與生產(chǎn)設(shè)備等綜合的生產(chǎn)流程與方法，或者說(shuō)，生產(chǎn)工藝是企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的總體流程的方法，包括工藝規(guī)程、工藝參數(shù)、工藝配方等的操作方法，也可以說(shuō)生產(chǎn)工藝是生產(chǎn)工人利用生產(chǎn)設(shè)備和工具對(duì)原材料、半成品等進(jìn)行加工處理而形成產(chǎn)品的技術(shù)、工作和方法。生產(chǎn)工藝將決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、等級(jí)、產(chǎn)量、生產(chǎn)率和價(jià)值，相應(yīng)的生產(chǎn)工藝將要求有對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)工具。

2 生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備之間的關(guān)系

生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備都是科學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物結(jié)果，它們之間既有聯(lián)系又有區(qū)別，它和是相輔相成的辯證關(guān)系。隨著產(chǎn)品質(zhì)量和等級(jí)的不斷提高，生產(chǎn)設(shè)備所起的作用和影響將越來(lái)越突出重要。

2.1 生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備是辯證的關(guān)系

在我們制造產(chǎn)品過(guò)程中，最重要的是擁有成熟而先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備。生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備是有區(qū)別的，前者主要是以軟件形態(tài)出現(xiàn)的，而后者是以硬件形態(tài)而存在的。當(dāng)今生產(chǎn)的任何產(chǎn)品都是生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備（含儀器等）相結(jié)合的產(chǎn)物，生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備存在著辯證關(guān)系，誰(shuí)也離不開(kāi)誰(shuí)隨著生產(chǎn)的產(chǎn)品高密度化、精細(xì)（微?。┗托盘?hào)傳輸高頻高速化等的發(fā)展，生產(chǎn)設(shè)備的重要性（作用和地位）也越來(lái)越重要。生產(chǎn)產(chǎn)品的不斷升級(jí)和高端化，科學(xué)知識(shí)和生產(chǎn)技術(shù)迅速“融合”到生產(chǎn)設(shè)備中，使高端產(chǎn)品更需要依靠高端設(shè)備才能完成。如高端的飛秒激光鉆孔機(jī)，就是把光學(xué)知識(shí)、燃料箱知識(shí)等形成的生產(chǎn)技術(shù)而融合到生產(chǎn)設(shè)備中，從而控制光束鉆孔時(shí)間和光能的，可獲得非常完美的微孔結(jié)構(gòu)！

2.2 生產(chǎn)設(shè)備越來(lái)越突出而重要。

自從PCB誕生以來(lái)，先后經(jīng)過(guò)了手工操作生產(chǎn)、手工為主設(shè)備為輔生產(chǎn)、設(shè)備為主手工為輔生產(chǎn)，而如今已走向半自動(dòng)化生產(chǎn)和自動(dòng)化生產(chǎn)、智能化生產(chǎn)。

我國(guó)20世紀(jì)50年代初期，最早的印制電路板是由手工在銅板刻成線(xiàn)、盤(pán)等，然后粘貼在絕緣的板上而成；逐步走向采用手工畫(huà)圖（抗蝕漆）覆銅板上、手工蝕刻形成圖形、人眼檢查等來(lái)完成；手工畫(huà)圖、照像形成底片，覆銅板手工擦板、涂覆抗蝕劑、曝光即曝光，手工蝕刻、手工鉆孔、人工檢查等形成線(xiàn)路圖形；采用獨(dú)立的生產(chǎn)設(shè)備（裁板機(jī)、數(shù)控鉆孔機(jī)、貼膜機(jī)、曝光機(jī)、顯影機(jī)、化學(xué)蝕刻機(jī)、孔金屬化線(xiàn)、電鍍生產(chǎn)線(xiàn)、電氣檢測(cè)機(jī)等）制造PCB產(chǎn)品。這些PCB生產(chǎn)設(shè)備改造創(chuàng)新連接起進(jìn)入半自動(dòng)化或自動(dòng)化生產(chǎn)PCB產(chǎn)品，今后應(yīng)是PCB企業(yè)進(jìn)行“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”進(jìn)入智能化生產(chǎn)。PCB的生產(chǎn)和發(fā)展過(guò)程，充分表明了生產(chǎn)設(shè)備越來(lái)越重要，這些智能化設(shè)備也是高科技融入的產(chǎn)物，高端的生產(chǎn)技術(shù)最后是要發(fā)展成為智能化生產(chǎn)的生產(chǎn)設(shè)備。

3 生產(chǎn)設(shè)備的地位和升級(jí)越來(lái)越突出而重要

3.1 高端化、精細(xì)化產(chǎn)品生產(chǎn)越來(lái)越依賴(lài)高端設(shè)備

IC集成度關(guān)系到計(jì)算機(jī)、電信（訊）設(shè)備、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等的發(fā)展和性能等級(jí)和地位問(wèn)題，發(fā)達(dá)國(guó)家（特別是美國(guó)）和我國(guó)都在大力投資發(fā)展，目前要提高IC集成度問(wèn)題的瓶頸（關(guān)鍵）是高端光刻機(jī)設(shè)備。

生產(chǎn)極大規(guī)模集成電路（ULSI）或G級(jí)大規(guī)模集成電路（GLSI）必須采用7 nm或5 nm的光刻機(jī)才行，而我國(guó)只有生產(chǎn)90 nm的光刻機(jī)，目前全球能生產(chǎn)7 nm和5 nm的光刻機(jī)只有荷蘭的阿斯麥（ASML）公司。2018年我國(guó)曾定購(gòu)一臺(tái)，后在美國(guó)施壓下解除了合同。而日本最高的14 nm的光刻機(jī)不肯出售。我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的臺(tái)積電買(mǎi)有7 nm的ASML的光刻機(jī)，華為手機(jī)設(shè)計(jì)的芯片“麒麟980”技術(shù)是臺(tái)積電的7 nm光刻機(jī)制造的。從中可看出高端（關(guān)鍵）設(shè)備的作用和意義。

3.2 目前影響PCB產(chǎn)品高端化、精細(xì)化等主要因素是生產(chǎn)設(shè)備

目前和今后提高和發(fā)展PCB產(chǎn)品性能、質(zhì)量和生產(chǎn)力將越來(lái)越依賴(lài)生產(chǎn)設(shè)備的創(chuàng)新和升級(jí)。

（1）影響微孔或精細(xì)微孔的加工的主要因素是激光鉆（蝕）孔機(jī)。

對(duì)于微孔（小于50 μm）的加工制造：（1）如果還是采用數(shù)控鉆孔，不僅鉆孔的質(zhì)量（粗糙度、孔位和尺寸等）達(dá)不到要求，而且鉆孔的生產(chǎn)率和成本等就高多了；（2）如果采用微秒級(jí)激光鉆孔，由于導(dǎo)熱燒蝕會(huì)引起“倒錐形孔”、孔壁結(jié)瘤、甚至孔底分層（起泡）等而帶來(lái)孔質(zhì)量或低等級(jí)；（3）如果采用飛秒（或皮秒）級(jí)激光鉆孔，由于激光束沖擊時(shí)間極短、來(lái)不及進(jìn)行熱傳導(dǎo)，不會(huì)存在“熱傳導(dǎo)損燒傷”問(wèn)題，可得到孔的尺寸精確、孔壁清潔、粗糙度低等十分理想的孔形（見(jiàn)圖1），可以直接進(jìn)行孔金屬化。

（2）影響圖形轉(zhuǎn)移精細(xì)導(dǎo)線(xiàn)尺寸與位置的是曝光系統(tǒng)

圖1 不同激光設(shè)備加工得到不同的孔質(zhì)量效果圖

對(duì)于生產(chǎn)高端PCB產(chǎn)品，如封裝基板等微米級(jí)精細(xì)導(dǎo)線(xiàn)等，采用照相底片很難滿(mǎn)足高密精細(xì)圖形要求。采用激光直接成像設(shè)備光束是垂直和直接照射到感光膜上，沒(méi)有“散射光存在”和“底片材料”厚度造成折射光的干擾，可獲得更精準(zhǔn)的圖形，盡管生產(chǎn)力低些，但等級(jí)和效率高，勝任高密精細(xì)圖形要求才是第一位的。

（3）影響精細(xì)導(dǎo)線(xiàn)（體）蝕刻因素主要還是蝕刻設(shè)備

對(duì)于PCB要求尺寸精確、粗糙度低的精細(xì)導(dǎo)線(xiàn)，采用傳統(tǒng)化學(xué)蝕刻工藝，很難滿(mǎn)足高頻高速電路的要求。采用電化學(xué)蝕刻技術(shù)工藝，可得側(cè)蝕因素（子）大（≥8 μm）、粗糙度?。ā?.5 μm），可以明顯提高高頻高速電路的信號(hào)傳輸完整性。與前面的激光直接成像（LDI）一樣，電解化學(xué)蝕刻的生產(chǎn)力低些（今后可從電解參數(shù)和化學(xué)品類(lèi)型不斷改進(jìn)來(lái)提高生產(chǎn)力），但是對(duì)于提高高頻、高速導(dǎo)線(xiàn)、圖形的等級(jí)和性能保證才是第一位的。還可以舉出更多的例子來(lái)說(shuō)明。總之，PCB 的發(fā)展歷史告訴我們，隨著產(chǎn)品等級(jí)、地位和生產(chǎn)率的提高與升級(jí)將越來(lái)越依靠生產(chǎn)設(shè)備，可以說(shuō)是“一代設(shè)備成就一代產(chǎn)品”。同時(shí)，還要看到，隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化程度提高和完善，生產(chǎn)技術(shù)與生產(chǎn)工藝等將會(huì)轉(zhuǎn)換、融入到智能化的生產(chǎn)設(shè)備中，或者說(shuō)生產(chǎn)產(chǎn)品的發(fā)展未來(lái)完全是由智能化的生產(chǎn)設(shè)備來(lái)?yè)?dān)當(dāng)！