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从EMS供应商到OTMS供应商

By Dan Shea

  本文介绍,随着光电子学的使用增加,PCB装配制造商必须改变其制造工艺和商业模式,以适应这个新的光学技术。

  光在通信技术中的使用不再局限在光纤网络。光现在可以在计算机和许多其它产品与设备中将信息从家里和办公室传来传去。在电子曾经为计算设备基础的地方,现在被光子占有。这个进化正在整个光子供应链上产生新的产品、市场和制造的压力。

  光电子(OE, optoeletronics)市场是以速度来界定的。随着需求的急剧震荡,技术进化与产品会聚的步伐是难以置信的。为了满足这个挑战,光电子的原设备制造商(OE-OEM)正在寻找外购的(outsource)设施、工艺和相关的服务。因此,有一些光学技术制造服务(OTMS, optical technology manufacturing service)供应商现在提供完整的服务,包括设计、供应链管理、制造、测试和修理。

  他们的成功是通过改进到达市场的时间、降低成本和提供全球化的大规模生产来衡量的。OTMS供应商达到这些目标,部分是通过培养与印刷电路板(PCB)、连接器和元件制造商的良好关系。而这些制造商也必须应付交互跃进的技术要求和极端的可靠性要求。

市场概述

  传统的光电子市场已经构成在核心网络(core network)、边缘网络(edge network)和城域网络(metro network)之中。核心网络通过城市到城市的长距离传输模拟(声音)和数据(英特网)信号,然后数据通过边缘网络分配到城域网络,服务大的公司与社区。

  对于改进的城域网络的大部分需求已经是将宽带英特网接入家庭与办公室。要求光学网络来取代已经老化的基于铜线的系统,线与线之间靠得越来越近。随着英特网服务供应商开始开发集成数据中心(IDC, integrated data center),对于光学基础设施也存在越来越多的需求。这些集成数据中心(IDC)透过英特网提供从储存到应用租凭的计算服务。这个市场正在蓬勃兴起,因为这些启动都重重地投资在新的光学设备上面,以满足其顾客的服务保障。

  几种新的无线通信协议和技术也对城域和核心网络级的高速数据访问的需求增长带来前景。例如,第三代的蜂窝电话有希望为移动设备提供类似于以太网(ethernet)的访问速度。现在,移动数据访问已经局限在每秒9,600比特(bps),这比原始的桌面调制解调器慢得多。这个限制阻抑了移动计算的吸引力,因为针对这些较慢的设备开发的英特网内容是非常有限的。尽管如此,第三代技术将提供每秒2-10兆比特(Mbps)的速度,允许许多多媒体应用设备远距离地接收高质量的视频和音频信息。

  顾客和集团用户对多媒体内容,特别是丰富的视频内容,的不断增长的需求将要求最初在城域网络级而最终在边缘与核心级的更大的带宽。随着英特网使用的增加,光学网络将提供一个透过各种距离传送更多信息的、更便宜的方法。

  可是,光电子市场不只是依靠光学网络产品。还存在一些这样的点,高速的光子信息必须转换成电子信息。在不远的将来,光学元件和通信媒介将使用在PCB上,将信息推向芯片集的级别。基本上,光学元件将用于速度很重要的地方。

外购的情况(The Case for Outsourcing)

  光电子市场的一个特性是产品需求和市场情况的猛烈波动。虽然某些部分速度慢,比如密波分路多路器(dense wave division multiplexer),但其它都以眩目的速度前进,包括高度可调性的激光器。结果,OE-OEM愈来愈依靠OTMS供应商来对付在产品构造和顾客需求上的突然变化。

  OE-OEM包括一些已开业的制造商和一些革新创业者。每个类型都以不同的原因去接近OTMS供应商。

  革新创业者经常全部定位在研究与开发上面。他们的产品是真正革命性的,但也必须到达一个可投入市场的阶段。许多这类新出现的公司在开发制造产品方面很少或者没有经验。

  对于革新创业者而言,开发一个系统到原型机、测试、制造和修理的固定资产成本非常高的。可是,OTMS供应商可以提供所有这些服务。他们是自动化和加速生产工艺的专家。

  OE-OEM可以在几个方面从外购中受益。他们可以将工程和设计资源重新指向终端产品而不是子元件。他们也可以充分利用OTMS供应商的对普通使用的零件和光学元件的全球供应商的认识。这种能力允许OE-OEM平衡OTMS供应商的全球设施和基础设施,从而访问到以前没有使用过的元件、劳力和消费者的全球资源。

制造概述

  所有的OEM都有相同的需求:改善到达市场时间(time-to-market)和降低成本,来面对快速的技术进化。满足这些需求是关键的成功标志。

  可是,在光电子市场,关注还是在专利技术上面,透过早期的市场入口在标准设定上面存在强烈的竞争。相比之下,在较“成熟的”计算工业,大多数元件都是可以共同使用或标准化的。

  即使有专利元件的大量出现,就OTMS供应商提供的解决方案而言,光电子的生意与纯电子生意没有差别。OE-OEM也需要在设计、供应链开发与管理、工艺开发与优化、高速模拟与数字测试、系统建立、顾客发货、建立库存中心和提供市场后的服务等方面的帮助。

  在将可制造性和成本考虑推向前方的时候,也存在愈来愈多的利益。虽然增加功能是重要的,但是成本也必须控制。因此,标准化的元件和程序正在被接受。

  为了满足OE-OEM的需求,OTMS供应上必须在设计与生产两个阶段与元件供应商紧密合作。在开发标准化元件接受性中的第一个步骤是建立产品的路线图。OTMS供应商必须展示标准化元件将怎样进化,这样将在现在和将来产生多少机会。虽然甚至在板级的参考设计的接受都比在计算制造中少,但是在该方向上正在发生一个总的变化,长期来说,将为OE-OEM提供真正的价值。

PCB制造的挑战

  光电子市场人员的主要关注是可靠性、紧接着是成本。例如,在电信市场,必须达到99.999%的可靠性。当终端用户拿起电话时,他们希望每一次都有拨号音。在长期运作中,保证这个水平的可靠性,同时满足更密集、功能更多更强的光学系统,给设计、可制造性和装配工艺本身提出了无数的挑战。

  在高端的计算环境中,在零件的贴装上存在一些精度的宽裕度 - 虽然是临界的。尽管如此,光学连接器到光纤和板的界面要求次微米的对准。对位错过一个或两个微米度可能影响性能,甚至导致设备失效。现在的技术足以满足今天的要求,但是随着光学元件变成PCB的一部分,维持品质将要求在研究、开发和工艺中的许多新的投资。

  为了保证这些严格的品质要求继续得到满足,制造商必须在自动化和加速的设备上投入,使得达到最高的精度和最少的错误。例如,PCB制造商可以埋入光纤或者建立光学通道,因此可以避免手工装配的接头。

  需要用来帮助光学元件进入板种的另一个关键领域是元件之间的光传送。现在的焊接技术足以保证电子在元件和PCB之间的运动。可是,象电子一样容易地移动光子的技术还处于板的图纸阶段。

  几个有前景的技术处于开发之中,OE-OEM和PTMS供应商必须早一点介入。例如,一旦有了移动宽带通信的基础设施,OE-OEM供应商将被要求制造那些可能本身包含光学元件的消费与商业定位的设备。

  曾几何时,所有的东西都在一块试验板上,用导线包扎起来。可是,随着时间的过去,制造商开发出PCB。对于光学元件,我们必须采取同样的增长而又肯定的态度。特别是,制造商必须研究新的聚合物,它可以通过将倒装芯片与垂直凹腔表面发射激光器(VSCEL, vertical cavity surface-emitting laser)集成在一起形成光学连接,这种激光器发射垂直方向的光线。这种能力将允许光往下送到板上,在元件之间容易地移动。

  随着这些提高的光学产品、技术、工艺和材料的引入,它们将在一个专利的方向下进化。这个趋势将对板级标准化设计的采用提出挑战。

  作为回应,OTMS供应商必须与PCB基板和光学元件的设计者合作,在OE-OEM中间建立标准,允许这些新的技术一起工作,开发出控制装配、测试和修理成本的工艺。

未来的机遇

  虽然在开发标准化的元件和板上面存在反复的强调,但是工程师们应该不要把光学设备的制造看作是一个不让人兴奋的工作环境。标准化还是将来的事,正在开发的几个新技术将要求更密切的研究。

  例如,可以不首先转化成电子而操纵光线方向的纳米(nano)与晶体技术正显示出无量前程。瞄准核心市场的新的开关系统正从理论转到板的图纸上。可是,不象其前身,这些技术投入生产时必须考虑到可制造性和成本的控制。

  合作关系具有许多超出设计与可制造性的优点,包括更加紧密的供应商/客户的关系,这将转变成提高的到达市场速度(speed-to-market)。它们使需求信息速度通过供应链。

  与通信工业的变化一样迅速,生存要求灵活性。生产必须成斜坡上升。为了减少过多库存的影响,装配制造与发货过程必须尽可能简化而有效率。

  随着光电子工业的向前移动,OTMS供应商和元件制造商必须在新的技术上投资,为客户提供竞争优势,这与其必须在关系建立上投资一样重要。OTMS供应商进入到新产品和元件的设计中越早,对OE-OEM和终端用户来说,产品的概念越可能以最低的费用从板的图纸上脱颖而出。

  在今后几年中,OE-OEM必须在其与快速变化的顾客需求和持续的技术进步的挣扎中从根本上重新定义其生意模式。不管这个重新构造采取什么方向,OE-OEM都必须以不断变化的产量将更低成本的技术迅速地带入市场。为了满足这个需求,他们将需要高品质的元件迅速送到手上。这种方法要求整个光电子供应链在设计、装配和后勤上的重要协作。元件制造商和OTMS供应商必须一起工作,以保证通过在技术、商业系统和协作关系上的适当投资来达到所有这些目标。

  

  Dan Shea is senior vice president and chief technology officer with Celestica, Toronto, Canada; e-mail: media@celestica.com

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