林金堵

本刊名譽主編

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

1 相關的技術(shù)定義

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

1.1 科學技術(shù)

科學技術(shù)（又稱科技）的提法是把科學研究與技術(shù)研究連在一起的說法，本質(zhì)上科學研究與技術(shù)研究是有區(qū)別又有聯(lián)系的[1]。科學研究主要是發(fā)現(xiàn)和整理“知識”的研究，而技術(shù)研究是綜合利用“知識”的研究，或者說科學研究是解決“理論”（探索未知）研究，而技術(shù)研究是解決實際或運用問題，它包括生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)設備還有生產(chǎn)工藝等內(nèi)涵。關于科學和技術(shù)之間的關系，在《科學與技術(shù)的含義和區(qū)別》一文中已闡述[1]。

1.2 生產(chǎn)力

傳統(tǒng)的說法：生產(chǎn)力是經(jīng)濟體利用土地、勞動力、資本和技術(shù)等可用資源進行生產(chǎn)的能力。而目前的經(jīng)濟學家認為，生產(chǎn)力是科學技術(shù)與生產(chǎn)力的各要素而綜合的結(jié)果。科學技術(shù)不僅是直接生產(chǎn)力，而且科學技術(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的勞動力其勞動生產(chǎn)率就會提高，同理，具有高科技知識的生產(chǎn)工具必然帶來高的生產(chǎn)率或高價值的質(zhì)量產(chǎn)品。

1.3 科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力

從生產(chǎn)力=科學技術(shù)（勞動力＋勞動工具＋勞動對象＋生產(chǎn)管理）的關系中得知，生產(chǎn)力是科學技術(shù)與生產(chǎn)力各要素乘法之和，因此科學技術(shù)是生產(chǎn)力中第一位的?，F(xiàn)在的研究表明，科學技術(shù)已經(jīng)成為當代經(jīng)濟發(fā)展的決定因素，高科技及其產(chǎn)業(yè)會促進大幅提高勞動生產(chǎn)率。在當代產(chǎn)品中的科技含量高度密集時，將極大提高產(chǎn)品的商業(yè)價值，這表明產(chǎn)品的科技越高，其創(chuàng)造的產(chǎn)品價值越大。

1.4 生產(chǎn)技術(shù)

生產(chǎn)技術(shù)又稱工程技術(shù)或工程應用技術(shù)，這是科學知識和技術(shù)研究成果用于實際應用的技術(shù)。如：PCB中的激光鉆孔就是利用光學知識中光束用于鉆孔生產(chǎn)技術(shù)上，目前又通過“熱傳導”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；利用電學理論、化學和流體力學知識等研究而得到的孔金屬化、電鍍、電化學蝕刻等的生產(chǎn)技術(shù)等。

1.5 生產(chǎn)設備

生產(chǎn)設備是指在生產(chǎn)過程中為生產(chǎn)工人操作、能改變原材料的屬性、性能、形態(tài)或增強外觀等價值所必需的勞動資源或裝備儀器，如PCB生產(chǎn)過程所用的數(shù)控鉆床、層壓機、各種濕法處理設備等。生產(chǎn)設備（含儀器）的質(zhì)量和先進性將影響產(chǎn)品等級、精度、產(chǎn)量、生產(chǎn)率和價值，生產(chǎn)設備是固定資產(chǎn)，其價值消耗是在生產(chǎn)過程中轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品價格上。

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)設備等綜合的生產(chǎn)流程與方法，或者說，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，也可以說生產(chǎn)工藝是生產(chǎn)工人利用生產(chǎn)設備和工具對原材料、半成品等進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、產(chǎn)量、生產(chǎn)率和價值，相應的生產(chǎn)工藝將要求有對應的生產(chǎn)設備或生產(chǎn)工具。

2 生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設備之間的關系

生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設備都是科學知識轉(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系。隨著產(chǎn)品質(zhì)量和等級的不斷提高，生產(chǎn)設備所起的作用和影響將越來越突出重要。

2.1 生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設備是辯證的關系

在我們制造產(chǎn)品過程中，最重要的是擁有成熟而先進的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設備。生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設備是有區(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。當今生產(chǎn)的任何產(chǎn)品都是生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設備（含儀器等）相結(jié)合的產(chǎn)物，生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設備存在著辯證關系，誰也離不開誰隨著生產(chǎn)的產(chǎn)品高密度化、精細（微?。┗托盘杺鬏敻哳l高速化等的發(fā)展，生產(chǎn)設備的重要性（作用和地位）也越來越重要。生產(chǎn)產(chǎn)品的不斷升級和高端化，科學知識和生產(chǎn)技術(shù)迅速“融合”到生產(chǎn)設備中，使高端產(chǎn)品更需要依靠高端設備才能完成。如高端的飛秒激光鉆孔機，就是把光學知識、燃料箱知識等形成的生產(chǎn)技術(shù)而融合到生產(chǎn)設備中，從而控制光束鉆孔時間和光能的，可獲得非常完美的微孔結(jié)構(gòu)！

2.2 生產(chǎn)設備越來越突出而重要。

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

我國20世紀50年代初期，最早的印制電路板是由手工在銅板刻成線、盤等，然后粘貼在絕緣的板上而成；逐步走向采用手工畫圖（抗蝕漆）覆銅板上、手工蝕刻形成圖形、人眼檢查等來完成；手工畫圖、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、人工檢查等形成線路圖形；采用獨立的生產(chǎn)設備（裁板機、數(shù)控鉆孔機、貼膜機、曝光機、顯影機、化學蝕刻機、孔金屬化線、電鍍生產(chǎn)線、電氣檢測機等）制造PCB產(chǎn)品。這些PCB生產(chǎn)設備改造創(chuàng)新連接起進入半自動化或自動化生產(chǎn)PCB產(chǎn)品，今后應是PCB企業(yè)進行“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”進入智能化生產(chǎn)。PCB的生產(chǎn)和發(fā)展過程，充分表明了生產(chǎn)設備越來越重要，這些智能化設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)設備。

3 生產(chǎn)設備的地位和升級越來越突出而重要

3.1 高端化、精細化產(chǎn)品生產(chǎn)越來越依賴高端設備

IC集成度關系到計算機、電信（訊）設備、大數(shù)據(jù)、云計算等的發(fā)展和性能等級和地位問題，發(fā)達國家（特別是美國）和我國都在大力投資發(fā)展，目前要提高IC集成度問題的瓶頸（關鍵）是高端光刻機設備。

生產(chǎn)極大規(guī)模集成電路（ULSI）或G級大規(guī)模集成電路（GLSI）必須采用7 nm或5 nm的光刻機才行，而我國只有生產(chǎn)90 nm的光刻機，目前全球能生產(chǎn)7 nm和5 nm的光刻機只有荷蘭的阿斯麥（ASML）公司。2018年我國曾定購一臺，后在美國施壓下解除了合同。而日本最高的14 nm的光刻機不肯出售。我國臺灣地區(qū)的臺積電買有7 nm的ASML的光刻機，華為手機設計的芯片“麒麟980”技術(shù)是臺積電的7 nm光刻機制造的。從中可看出高端（關鍵）設備的作用和意義。

3.2 目前影響PCB產(chǎn)品高端化、精細化等主要因素是生產(chǎn)設備

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

（1）影響微孔或精細微孔的加工的主要因素是激光鉆（蝕）孔機。

對于微孔（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）如果采用微秒級激光鉆孔，由于導熱燒蝕會引起“倒錐形孔”、孔壁結(jié)瘤、甚至孔底分層（起泡）等而帶來孔質(zhì)量或低等級；（3）如果采用飛秒（或皮秒）級激光鉆孔，由于激光束沖擊時間極短、來不及進行熱傳導，不會存在“熱傳導損燒傷”問題，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（見圖1），可以直接進行孔金屬化。

（2）影響圖形轉(zhuǎn)移精細導線尺寸與位置的是曝光系統(tǒng)

圖1 不同激光設備加工得到不同的孔質(zhì)量效果圖

對于生產(chǎn)高端PCB產(chǎn)品，如封裝基板等微米級精細導線等，采用照相底片很難滿足高密精細圖形要求。采用激光直接成像設備光束是垂直和直接照射到感光膜上，沒有“散射光存在”和“底片材料”厚度造成折射光的干擾，可獲得更精準的圖形，盡管生產(chǎn)力低些，但等級和效率高，勝任高密精細圖形要求才是第一位的。

（3）影響精細導線（體）蝕刻因素主要還是蝕刻設備

對于PCB要求尺寸精確、粗糙度低的精細導線，采用傳統(tǒng)化學蝕刻工藝，很難滿足高頻高速電路的要求。采用電化學蝕刻技術(shù)工藝，可得側(cè)蝕因素（子）大（≥8 μm）、粗糙度小（≤0.5 μm），可以明顯提高高頻高速電路的信號傳輸完整性。與前面的激光直接成像（LDI）一樣，電解化學蝕刻的生產(chǎn)力低些（今后可從電解參數(shù)和化學品類型不斷改進來提高生產(chǎn)力），但是對于提高高頻、高速導線、圖形的等級和性能保證才是第一位的。還可以舉出更多的例子來說明。總之，PCB 的發(fā)展歷史告訴我們，隨著產(chǎn)品等級、地位和生產(chǎn)率的提高與升級將越來越依靠生產(chǎn)設備，可以說是“一代設備成就一代產(chǎn)品”。同時，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)工藝等將會轉(zhuǎn)換、融入到智能化的生產(chǎn)設備中，或者說生產(chǎn)產(chǎn)品的發(fā)展未來完全是由智能化的生產(chǎn)設備來擔當！