电子产品生产企业装备与工艺流程的现状与发展

电子产品生产企业装备与工艺流程的现状与发展内容摘要：

专门针对 100Hz/120Hz 倍频液晶电视产业链分析和预测报告指出， 2020 年全球搭配 100Hz/120Hz 液晶电视的出货量为 360 万台，预计到 2020 年将快速攀升至 3930 万台。 实现绿色环保 [4]： 广大消费者在从产品性能、价格、节能环保等方面全面考核液晶电视，特别是在国家 “ 十一五 ” 规划中就把节能减排作为一个重 点来抓的背景下，众多消费者在购买平板电视时都会首选节能产品，可见节能环保已经成为液晶电视的重要指标。 所以说，如今的液晶电视正朝着环保和节能方向转变，低辐射、低能耗的产品也就占有相当大的比例，且消费者在购买心仪的液晶电视时也越来越看重电视的 “ 健康指数 ”。 大家在追求高画质的同时，也都在关注液晶电视的健康度，广大液晶电视厂商也都在这一方面不断努力。 于此同时，美国环境保护署 (EPA)也刚刚通过了第三版 “ 能源 之 星 ” () 标准，将目前所规定的 3 W 待机耗电量，大幅缩减为 1 W 以下 [4]。 另外，该指标还首次将 “ 开机中省电模式 (activemode power consumption)” 纳入山东科技大学学士学位论文 10 这一规范，换算一下，一台 37 英寸液晶电视开机时的最大耗电量应该为149 W， 42 英寸电视则是 208 W，而 50 英寸电视也不能超过 318 W。 索尼公司在 2020CES 上推出 “ 绿色系列 ” 的环保液晶电视（ Eco BRAVIA），而新的 VE5 系列包括 KDL52VE KDL46VE5 和 KDL40VE5 等型号，可将能耗降低 40%，完全超过了 Energy Star 的标准要求。 另外，康佳也推 出了号称 “ 史上最节能平板 ” 的液晶电视，它整合了液晶屏体、芯片驱动以及电源 (待机管理 )等三重结合的系统节能技术，比上一代产品能耗可下降 52%，首次应用了 PMS 电源管理系统，实现了平板电视电源节能技术的改进。 通过上面的介绍，我们可以看出，节能环保也日益成为液晶电视的一大发展趋势，众多节能环保技术的出现也将会为液晶电视的快速发展提供更大的帮助。 本课题的研究目的及意义 电 子 产品领域非常广，基本上我们日常用的各种东西都离不开电子产品，如 ： 电脑、数码相机、 MP微波炉、音箱等。 消费类电子产品是指用于个人 和家庭与广播、电视有关的音频和视频产品 ，这些产品给我们的生活带来了快乐。 然而随着社会的发展，科技的进步，不论是在性能还是在外观方面，人们对电子产品的期望和要求也不断提高，所以电子产品生产企业也应在现有的基础上改善工艺技术，以给人们带来新的感受。 本 论文总结了 电子产品企业生产电子产品（以液晶电视为例）的工艺流程 、生产设备及测试方法 ，了解企业的生产管理体系，熟悉电子产品的相关标准和技术要求，也为 我自己以后从事 电子 行业相关工作 提供了基础平台。 山东科技大学学士学位论文 11 2 液晶电视的基本结构和工作原理 液晶电视的基本结构 一台 液晶电视从外型上看可分为前框、后壳、液晶显示板、支架和底座，如图 所示（下图）。 图 液晶电视 其中 LCD 面板主要由彩色 滤 光片、背光模组、驱动 I C、补偿膜及偏光板、玻璃基板、 ITO 膜、配向膜、控制电 路 等 零 组件所组成，见下图 ： 图 LCD 面板结构 山东科技大学学士学位论文 12 玻璃基板 其中玻璃基板是平面显示器的 重要关键材料之一， 玻璃基板主要应用在平面显示器上的薄膜晶体管及彩色滤光片二处，所需的基本要求有五项：成分中不能含碱金属氧化物，以避免碱金属离子经由扩散作用移动至晶体管数组中，造成电路短路；具耐化学性，以承受高温制程中所使用的化学药剂；热膨胀系数须与薄膜晶体管数组中的硅相近；高玻璃应变点，使热收缩较小（低），有助于在 TFT 制程中精确地对准光蚀刻图形；低的生产成本而能产制高品质的超薄平板玻璃。 背光模组 背光模组 (Back light module)为液晶显示器面板 (LCD panel)的关键 零组件之一，由于液晶本身 不 发光，背光模组之功能即在于供应充 足的 亮度与分布均匀的光源 ， 使其能正常显示影像。 目前根据背光模组中背光源的不同，有冷阴极荧光灯，即 CCFL（ Cold Cathode Fluorescent Lamp）和发光二极 体，即 LED（ Light Emitting Diode）两种。 其中 CCFL(冷阴极荧光灯 )背光源是目前液晶电视的最主要背光产品。 CCFL(冷阴极荧光灯 )背光源的特点是成本低廉，但是色彩表现不及LED 背光。 LED 背光有多项好处，首先是固体式电子照明，对冲撞的抗受性高于CCFL，且没有汞气体的环保法规顾 虑，没有 UV 紫外线外 拽 顾虑，同时在色彩饱和度及寿命上都超越 CCFL。 另外 LED 只要正向电压即可驱动，不似 CCFL 需要交流的正负向电压，即便是只论正向驱动电压， LED 的需求水准也低于 CCFL。 再者， LED 的亮度只需用脉波宽度调变（ Pulse Width Modulation； PWM）方式就可调节，并可用相同方式来抑制 TFT LCD 显示上的残影问题，然而 CCFL 的亮度调节就较为复杂，且无法抑制残影，山东科技大学学士学位论文 13 必须以另行方式才能抑制。 图 示为 CCFL 背光与 LED 背光的比较： 图 CCFL 背光 VS LED 背光 液晶电视的工作原理 LCDTV 的基本线路架构 [5]如下图 ： 山东科技大学学士学位论文 14 图 LCDTV 基本线路架构 液晶显示原理 LCD 是依赖偏光板 (片 )和光线 本身。 自然光 线 是朝四面八方随 机发 散的。 偏光板 (片 )实际 是一系列非常细的平行 线。 这些 线 形成一 张网 ，阻断不 住与这些 线 平行的所有光。 偏光板 (片 )的 线 正好 与 第一 个 偏光板 (片 )垂直，所以能完全阻断那些已经 偏光的光 线。 只有两个 偏光板 (片 )的光 线 完全平行，或者光 线 本身已 扭转到与 第二个 偏光板 (片 )相匹配，光 线 才得以穿透。 山东科技大学学士学位论文 15 LCD 正是由 这样两个 相互垂直的偏光板 (片 )构 成，所以在正常情况下应该 阻断所有 试图 穿透的光 先。 但是，由于两 个 偏光板 (片 )之间充满 了 扭曲液晶所以在光线 穿出 第一个 偏光板 (片 )后，会 被液晶分子 扭转 90 度，最后从 第二偏光板 (片 )中穿出。 若 为 液晶加一 个电压 ，分子 又会重新排列并 完全平行，使光 线不再扭转 ，所以正好 被第二个 偏光板 (片 )挡 住。 总 之， 加电 将光 线 阻断，不加 电则使光线 射出 ，见图。 图 液晶显示原理 山东科技大学学士学位论文 16 LCD Mainboard 电路分析 主板即 Mainboard,也可称为 Interface Board， 认识我们的主板 如下图 图 主板示图 Mainboard 结构 [5]见图 ： 图 主板框图 由图 可知，主板是由 PANEL 控制逻辑，亮度控制逻辑， DC to DC转换逻辑，传输 TTL 电平信号到 LCD 显示模块电路等组成。 山东科技大学学士学位论文 17 主板上各主要 IC 芯片描述： MCU： 8051 单片机，其主要作用有：电源控制， OSD 控制，频率计算， RS232 通信等。 GMZAN1：集成 ADC、 OSD、 SCALER，把计算机输入的 RGB 模拟视频信号转换为数字信号，并通过差补缩放处理，输出至液晶显示器PANEL 时序控制电路。 LM2596：直流电源变换器，用于将 12V 输入转变为 5V 的直流输出。 AIC1084：也是直流电源变换器，用于将 5V输入转变为 的直流输出。 24LC21： 1KB EEPROM，用于存储表示显示设备标志的 DDC 数据，其中包含有 ：设备的基本参数，制造厂商，产品名称，最大行频 ，可支持的分辨率 等。 24C04： 4KB EEPROM，用于存储 Auto Config 数据，白平衡数据，POWER KEY 状态及 POWER ON 计数数据等。 inverter 回路原理分析 Inverter 是一种将 DC 转换为 AC 的器件，用于点亮 Panel 背光灯管，其启动瞬间输出约  的高压，使冷阴极灯管中的水银蒸发，两电极导通，产生电子，轰击氖气体，产生中子，再轰击水银气体产生紫外线，最后打在荧光粉上而发光，为图像的显示提供背光，正常工作后输出电压约为 600V 左右，工作电 流约在 6mA 左右。 Inverter 主要由电压调节器（降压式斩波器）、自激振荡器（多为 Royer振荡器）、脉宽调节器 PWM IC 组成 ，见图 [5]。 山东科技大学学士学位论文 18 PWM23电压调节器H V1POWERSUPPLY 41H V2OSC 图 INVERTER 基本架构 (PWM IC： TL5001) 电压调节器（降压式斩波器） 用于调节供给自激振荡器的电压，从而调节 Panel 背光的亮度。 PWM 功能 目前我们公司采用的 burst mode的 PWM IC有 OZ960和 OZ9938两种，这两种 PWM IC 的工作原理基本一样，现在就介绍采用 OZ960 的 inverter的工作原理。 首先介绍一下 OZ960，由 OZ960 构成的 inverter 回路为我们常说的 全桥式回路 ， OZ960 为一个整合型的高效率的背光面板 CCFL inverter 控制IC，主要用于单灯管和多灯管的驱动。 功能简介：提供一组准确的输出参考电源给内部及外部使用。 利用外围电路中的电阻和电容来产生可控制的工作频率 ， 同时包括四条输出控制信号 ， 通过一个内部误差放大器来调整灯管电流。 过压保护功能可控制调整灯管启动时的电压以及灯管点亮的时间，同时可以提供灯管的断路保护。 提供较宽范围的 PWM 调光模式来调整灯管电流，从而调整灯管的发 光亮度。 adapter 回路原理分析 由于 LCD 是低电压工作，而一般市用电网提供的是 110V 或 220V 的山东科技大学学士学位论文 19 交流电压， Adapter 电路作用就是将电网的 220V 交流电压转换成 12V 的直流电压向整个 LCD Monitor 供电。 在 LCD Monitor 中 Adapter 采用的是开关电源设计方法是脉宽调制（ PWM）型的单片开关电源 [5]。 PWM 型开关电源的特点是固定开关频率，改变脉冲宽度来调节占空比。 其基本工作原理：交流 220V 输入电压经过整流滤波电路变成直流电压，再由开关功率管斩波和高频变压器降压，得到高 频矩形波电压，经整流滤波后获得所需要的直流输出电压。 脉宽调 制 器是这类开关电源的核心，它能产生频率固定而脉冲宽度可调的驱动信号，控制开关功率管的通断状态，来调节输出电压的高低，达到稳压的目的 ，如图 所示。 图 SG6841 具体工作原理 山东科技大学学士学位论文 20 3 液晶电视的生产工艺流程 TV 料件组成见图 ： 图 TV 料件组成 生产流程 [6]简介 见下图 ： 山东科技大学学士学位论文 21 图 TV 生产流程 LCD 新机种的 开发 试 跑 图示为 LCD 机种试跑流程图 [7] 山东科技大学学士学位论文 22 图 LCD 机种 开发试跑流程 注释： DVT (Design Verification Test )：设计验证测试，有3 个阶段 ，包括： （ 1） EVT (Engineering Verification Test )：工程样机验证阶段，一般为 4~18 台。 （ 2） S IT(S ystem Integration Test )： 中量试跑样机验证阶段，一般为 30~100 台。 （ 3） S VT(S ystem Ver ification Test):量产试跑样机验证阶段 ,山东科技大学学士学位论文 23 一般为 50~150 台。 新机种的 试跑 测试简介 新机种各阶段设计验证规则见冠捷电子（福建）有限公司文件编号 QI5801。 一个成熟的 LCD 或 TV 产品应该具备一下几点特性： a：相关功能需可正常使用。 b：能够在各种各样的环境条件下正常使用。 c：有比较合适的使用寿命。 d：足够安全，不会对 end user 以 及维修人员造成人身或财产损害。 e：必须符合所销售地区的法律法规，具备相关认证（如 CCC， UL 等） f：必须能够承受运输过程的考验。 由此，试跑阶段测试项目 [8]可分为 A：功能测试 B：环境以及信赖性测试 C：安规及 EMI 测试 D：电气 E：机构 A： 功能测试介绍（软体） amp。 Function Test a： Performa。