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Sn/Ag3.5-4.0合金在混合电路与电子组装工业的使用时间较长。正因如此,部分业者对使用Sn/Ag作为一种无铅替代合金感觉得心应手。但不巧的是这种合金存在几方面的问题。首先这种合金的熔融温度(221度)和峰值回流温度(2400-260度)对于许多表面安装部件和过程来说显得偏高。此外,这种合金还含有3.5-4%的银,对某些应用构成成本制约。而最主要的问题是这种合金会产生银相变问题从而造成可靠性试验失效。
我们注意到,在进行疲劳试验(结果如表1)时,Sn96/Ag4在其中一种循环设置上产生了失效。对此问题作进一步研究得出的结论是:失效起因于相变。相变的产生是因合金的不同区有着不同的冷却速率而致。
为对此问题进行深入研究,用一根Sn96/Ag4焊条,从底部对其进行回流加热及强制冷却,以便对其暴露在不同冷却速率下的合金的微结构进行观察。Sn96/Ag4合金按冷却速率的不同产生三种不同的相。由此考虑同样的脆性结构会存在于焊接互连中,从而造成焊区失效。正是由于这种原因,大多数OEM及工业财团反对把Sn/Ag作为主流无铅合金来用。银相变问题的存在也对高银Sn/Ag/Cu合金提出了质问。
Sn/Ag/Cu合金
尽管涉及专利保护方面的问题,世界大部分地区还是倾向选用Sn/Ag/Cu合金。但到底选择什么样的合金配方?本文将重点讨论两种Sn/Ag/Cu合金:受各种工业财团推崇的Sn/Ag/Cu0.5合金和相应的用作低银含量合金的Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5。
两种Sn/Ag/Cu合金的比较
在讨论两种合金体系的可靠性试验结果之前,先凭经验对两种合金作一比较是有益的。大体上看两种合金很相似:两者都具有极好的抗疲劳特性、良好的整体焊点连接强度以及充足的基础材料供应。但两者之间确也存在一些细微的差异值得讨论。
熔点
两合金的熔点极为相似:Sn/Ag4/Cu0.5熔点为218度,Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5熔点为217度。业界对这种差异是否构成对实际应用的影响存在争议。但如能对回流过程严格控制,熔点温度变低会因减少元件耐受高温的时间而带来益处。
润湿
两种合金比较,自然地会对选择高银含量合金的做法抱有疑问,因为银含量变高会增加产品成本。有臆测认为高银合金有助于改进润湿。但润湿试验结果显示,低银含量合金实际上比高银合金润湿更强健和更迅速。
专利态势
工业界渴望找到一种广泛可获的合金。因此,专利合金是不大受欢迎的。尽管Sn/Ag4/Cu0.5合金没有申请专利,而Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5已申请了专利,但选择时需要全面了解两种合金的专利约束作用和实际供应源情况才好确定。
上面已谈到,Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5合金已获专利。但它已授权给焊料制造商使用,对授权使用者无数量限制和无转让费用。目前,这一合金可通过北美、日本和欧洲的数家焊料厂商在全球范围内获取。尽管Sn/Ag4/Cu0.5合金没有申请专利,但用这种合金制成的焊点连接是有专利的,而在美国具有这种产品销售授权的电子级焊料厂商的数量极为有限。
尽管用Sn/Ag4/Cu0.5制作的焊点有可能侵犯现有的专利权,但业界还是建议使用这种合金。人们曾假想地认为,通过给这种系统施加预先工艺可以避开专利纠纷。但这种想法是错误的,因为大多数的专利说明都会涉及合金成份和应用范围(焊点)两部分内容。换句话说,如果预先工艺能够得到证实,突破专利的合金成份限制是可能的。但如果专利说明做得很完善,那么还需向声明了电子装配焊接特定用法的应用部分进行挑战。总的来说,这意味着即使制造商正在使用一种专利规定范围(如Sn/Ag4/Cu0.5)以外的合金,但如果在制造过程中,此合金"偶获"基础金属成分(一般为铜)并因而形成一种含有专利规定范围内的成份构成的金属间化合物的话,那么该制造商就会因侵犯了专利权而受到法律的裁决。
金属成本
专利载明的银含量范围为3.5%-7.7%。如此高的银含量使得焊料的大量使用变得成本高昂;装填波峰焊锅时,每1%的银大约使成本增加0.66美元/磅(见表2)。为控制成本,有人建议在波峰焊应用中使用不含银的无铅合金,在表面安装应用中使用含银合金。但正如下面所要讨论的,使用这种方法会因Sn/Cu和双合金工艺存在不足而造成失效。
Sn/Cu的工艺缺陷
遏制成本的想法虽说合情合理,但引用Sn/Cu需要考虑几方面的因素。第一,此合金的熔融温度为227度,使其在许多温度敏感应用上受限。此外,它比其它无铅焊料的湿润性差,在许多应用中需引入氮和强活性助焊剂并可造成与润湿相关的缺陷,这点已得到广泛证明。还有,一般来讲Sn/Cu表面张力作用较低,在实施PTH技术时容易进入套孔(barrel)中,且缺乏表面安装装配过程所要求的耐疲劳强度。最后一点,该合金的耐疲劳特性差,可导致焊区失效,从而抵销了节省成本的初衷。
双合金装配
还应注意的是,除Sn/Cu引起相关问题外,使用双焊料合金(SMT过程使用Sn/Ag/Cu,波峰焊使用Sn/Cu)也存在问题。Sn/Ag/Cu、Sn/Cu混用不宜提倡,因为这会造成合金焊点连接的不均匀性。如果这一情形出现,那么制成的焊点会因不能消除应力和应变而易产生疲劳失效。由于存在这些潜在的混用问题,因此在进行修复或修补时就需要开列两种合金的存货清单,并给出具体的指令进行监控,以使两合金不发生混用。然而,经验显示,不论对这种情形监控得多好,操作员都会趋向使用易用性最好也即流动性最好且熔融温度较低的焊料。因此,尽管焊点最初由Sn/Cu来装配,但大量修补工作可能会用Sn/Ag/Cu合金来完成。如果两种产品都在生产现场使用,那么RA会常用到,不只是好用的问题。双合金装配工艺的要害问题是会导致潜在的可靠性失效且很难对此进行有效地监控。
焊点连接的可靠性试验
为分析Sn/Ag/Cu和Sn/Cu的可靠性,对它们进行各种热和机械疲劳试验。试验描述和试验结果如下:
热循环试验结果
测试板用Sn/Cu0.7、Sn/Ag4/Cu0.5和Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5,以及1206薄膜电阻器制作。之后在-40度到125度的温度范围内,以300、400、500次的15分循环量对该板施以热冲击。然后将焊点分切,检查是否存在裂痕。
试验后检查的结果显示,Sn/Cu合金由于湿润性不好导致某些断裂焊点的产生。此外,成形很好的Sn/Cu焊点在施以第三种500次重复循环设置的试验时,也显示有断裂。
有意思的是Sn/Ag4/Cu0.5和Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5合金在经历高达500次重复的试验后没有任何断裂迹象。这显示出Sn/Ag/Cu合金具有Sn/Cu无法比拟的极为优异的耐热疲劳性。但需要注意的是,Sn/Ag4/Cu0.5合金在经过热循环处理后焊点的晶粒(grain)结构的确产生了一些变化。
机械强度-挠性测试
测试板用Sn/Cu0.7、Sn/Ag4/Cu0.5和Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5,以及1206薄膜电阻器制作,对它进行挠性测试。用Sn/Cu0.7制作的焊点在挠性测试中产生断裂,这显示焊点不能承受大范围的机械应力处理。相反由Sn/Ag4/Cu0.5和Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5制作的焊点却满足所有的挠性测试要求。
混合解决方案?
中国翻译的历史源远流长,影视翻译却少有人涉足。由于跨文化交流的日益广泛和深入,越来越多的国产影视作品冲出国门,外国的译制片也蜂拥而入,令人目不暇接。动画片、文化片、惊险片、恐怖片等题材广泛,作品的产量逐年增加,涉及的人群更是男女老幼,皆可欣赏。影视作品翻译情景大好。影视翻译是一个新兴的翻译领域,尤其是字幕的翻译,更是不同于其他形式。它在语言的逻辑性,艺术性,感染力等方面都有更高的要求:较之单纯的文学翻译,又有更高的通俗性和广泛性。因此影视翻译中的真正难点并不在于词汇或是文章的严谨缜密,而往往在于最普通最地道的语言。
钱绍昌教授曾极为精辟地将影视翻译的特点归纳为五个特性:聆听性、综合性、瞬间性、通俗性与无注性,字幕的语言受时间,空间限制,BasilHatim和IranMason就曾指出过:“从空间上来说,屏幕上字幕不超过两行,一般来说每行最多33个字符数(有时可达40个)。从时间上来说,字幕在屏幕上最少停留2秒钟,最多停留7秒。”在这么短的时间内既要人们明白内容,又要让人们欣赏到画面,还不能添加注释,这就给字幕的翻译增加了难度。因此,语言简洁,符合人物个性,浅显易懂是其基本的要求,在理解的基础上,还不能影响观众的视觉享受和对异域文化的领略。
电影是雅俗共赏的,翻译电影一定要让观众看起来感到熟悉和亲切,不会因为缺乏相关的文化背景而感到不能理解。要想有此效果,就必须使自己的译文在“顺”字上靠近大众,清楚明白,通俗易懂,例如“What’sdonecannotbeundone。”这一句在小说里可译为“木已成舟”或“生米煮成了熟饭”,但在影视翻译中,后者却是最佳选择。
文学翻译中存在两种观点,翻译的归化与异化(domesticationandforelgnizing),是美国翻译理论家LawrenceVenuti提出的表示翻译策略的术语,在字幕翻译中同样适用。归化旨在尽量减少译文中的异国情调,为读者提供一种透明、自然流畅的译文。而异化翻译则是译文冲破常规,保留源文中的异国情调。
一、翻译的异化
随着全球化进程的加快,字幕翻译的异化现象越来越明显。美国情景喜剧《老友记》,女主人公莫尼卡向客人介绍她所做的饭时说:“Yeah,Ithinkwe’rereadyforourfirstcourse。Ok,um,thesearerot—shrimpravioli,andcilantropandousauce,有人将此处的“ravioli”翻译成为云吞。然而“ravioli”其实是指一种方形的意大利食品,内有馅。而云吞是中国广东传统地方食品,如果这样翻译,很多的中国观众就会想,原来外国人也会做中国地方菜,这样既曲解了原意又不利于观众了解外国文化。所以使用异化的翻译方式译为“意大利小方饺”就更为恰当。
《阿甘正传》是中国观众非常熟悉的一部好莱坞作品,曾一举获得1995年奥斯卡最佳电影、最佳男主角、最佳导演等六项桂冠。该剧以独特的视角展现了美国几十年来社会政治生活中的重要事件。片中语言贴近生活,政治、宗教等文化内涵丰富,许多对白被奉为经典而广为传颂:
Forrest:LieutenantDan,whatareyoudoinghere?
LieutenantDan:Well,thoughtI’dtryOUtmysealegs。
福雷斯:丹中尉,你来做什么?丹中尉:嗯,我想到海中施展拳脚。剧中“sealeg”的含义是“不晕船”,此处译者没有直接使用归化的策略,将其译为“我想来看看我晕不晕船”,而是采用异化策略,保留了源语中“海”和“拳脚”的文化意象,这是符合人物个性的。首先,丹中尉出身军人,言语中必然会有几分豪迈和张狂;其次,丹中尉在越战中失去双腿,强调他仍然有“脚”可施展,体现他不服输、敢与命运斗争的性格,为他最终的成功埋下了伏笔。
又如中国电影《功夫》中“洪家铁线拳”,采用异化策略译为“IronFistfromtheHungSchool”;“昆仑派的蛤蟆功”译为“theToadStyleofKwanLunSchool”:“虎行”译为“TigerStyle”。通过这些字幕的翻译,使得异域观众有机会走进中国文化,体会中国武学的博大精深。
二、翻译的归化
随着文化的渗入,异化策略的使用确实是越来越明显,但不代表可以不再使用归化策略,每种语言都有自己的句法特点,在句子结构的翻译上还是尽可能使用归化的方式,当然也不可生搬硬套。
《阿甘正传》中阿甘从中国回去后描述自己出名的一句话:“Iwasanationalcelebrity,famouseventhanCaptainKangaroo,”在这句话里面,阿甘说自己比“CaptainKangaroo”还有名。而“CaptainKangaroo”指的是美国的一个儿童电视节目中的主人公,此剧多次获奖,可谓在美国家喻户晓。但是在中国恐怕没有几个人知道这是谁。因此如果采取异化的方式翻译成“回国后我成了英雄,比卡通片里的那个有名的袋鼠上尉还出名”,大部分人会摸不着头脑。而如果采取归化的手法说“回国后我成了名人,比天皇巨星还有名”则使人一目了然。而且也会适合阿甘这个智商不是太高的人物的特点。所以,在此归化比异化更胜一筹。
再如:Forrest:Fromthatdayon,wewerealwaystogether。Jennyandmewerelikepeasandcarrots。福雷斯:从那天起,我们总是在一起。珍妮和我形影不离。这是阿甘对自己和珍妮之间亲密关系的描述。如采用异化策略,则其中的“peasandcarrots”要译为“豌豆和胡萝卜”,这对中国观众会造成理解障碍,因为多数人对豌豆和胡萝卜之间的关系不甚了解。在西方国家中,豌豆和胡萝卜经常被一起用来做菜,二者都同样味道清淡,营养丰富,因此经常被用来形容两人关系密切。而汉语中,人们形容关系密切惯用“形影不离”,因此译者使用归化策略,用具有相同联想含义的译语成语替换源语俗语,使译文生动、地道。英国电影《呼啸山庄》中有这样一个片断:
Isabella:It’sabrother’sduty,dearEdgar。tointroducehissistertosomeothertypethanfopsandpaleyoungpoets。
Edgar:Oh,youwantadragon?
Isabella:Yes,IdoWithafierymustache。
依莎贝拉;这是一个哥哥的义务,亲爱的埃得加,你总不能把自己的妹妹介绍给那些花花公子或弱不禁风的年轻诗人吧。
埃得加:哦,你该不是想嫁一个龙骑兵吧?
1.1P3能有效控制大型、复杂项目
P3项目管理软件对于繁复的任务或者工程具有很强的处理功能。特别有一些工程由于时间的间隔较为长久,更需要它的控制。同时它还支持无限资源,能以目标基准计划作为对比依据。
1.2P3能同时管理多个工程
P3项目管理软件对于用户来说非常的方便,可以简简单单的就控制管理多个工程。多个工程是指同时进行的多个不同项目或者是一个大型的、复杂的主项目下的子项目。主项目和子项目之间的关系处理、多数据共享、远程工程计划进度的下达和上报等等。
1.3信息编码和工程结构分解
P3项目管理软件信息编码功能也较强,它可以按照要求整合作业数据,同时对作业数据进行归类。它也能将工程数据进行有效的组织。并且及时地审阅工程进展。可使用WBS、资源、费用账号、作业分类码和其他方法组织工程数据。
1.4报告工程进展
P3项目管理软件能够提供不同的报告及图形,对于复杂的工程进行可行性分析。针对不同的用户支持多种语言的输入。项目进度报表中同样可以添加各项数据。
2.P3软件基本原理
2.1工程项目计划的信息化管理
P3项目管理软件的管理过程是循序渐进的,它通常是以工序为单位,由于工序的特征不尽相同,所以设定的取值也会不同,这样的划分是较为合理的。P3项目管理软件的信息编码包括以下几个方面。根据侧重点不同划分为:作业分类码、WBS编码、资源代码、自定义编码。
2.2费用与资源管理
正确的将资源费合理的计划在项目时间的安排之中,是考验项目管理人员综合能力的大事。这一问题的解决得益于信息化管理技术的产生。网络计划技术的项目管理软件出现后这一难题得以真正解决。P3项目管理软件是将资源统计功能逆向分析进度计划的可行性的项目管理软件。利用P3项目管理软件,在制定进度计划时,可以将各环节的总工程量、所需材料与费用的产生情况都加入到作业内,通过计算可得出各环节的总工程量、所需资源与费用随着时间的变化情况。
2.3进度压缩与优化计划模型
可通过使用P3项目管理软件来进行建立,当通过相关计算得出活动节点满足不了预定工期时间的时候,就必须对相关作业的计划进行调整和安排,其它作业如果在一起不便于分析。为了方便分析,可使用过滤器将关键作业过滤出来,然后再进行分析。
3.P3运用在SDX工程上的研究
为了实现工程优质、品质高的总目标,必须要实时的展开各种工作,P3项目管理软件要求进行相关管理工作。
3.1建立P3管理机构和制度
根据SDX项目工程的组建和筹划,特别的开展了《P3进度计划和控制管理规定》的设立。根据管理的目的、构架,计划的层次、内容、深度,跟踪、更新,、查询和安全要求,以及考评办法进行了规定。基于这些,特别的制定了各部门分工职责和P3管理制度,同时将其分为P3工作组和P3管理网络。
3.2制订P3规划并建立P3工作框架
P3管理制度规划主要包括计划编写的能力及范围、采取何种结构(工程组、WBS工作分解结构等)、不同进度的理论计算、不同权限的设定和设置等原则、计划更新的职责和周期、目标计划的维护及工程备份的要求等等。
3.2.1工程组的确定
一般来讲要组建整个SDX工程,必然需要不同的参建方。他们作为子工程,有着不同的识别码,分别为cl、c2、c9等。根据各子工程包含内容多少和复杂程度,确定是否需要建立各子工程内部的工程组和子工程。#5标段由于施工范围较大,内部建立#5标段的工程组(WGC5)和土建、安装子工程,子工程识别码分别为CV和ER。
3.2.2P3代码的确定
P3代码的不同设定是必不可少的。这些代码的产生一定需要特定的工程人员来设立,与此同时,这些代码还必须要满足不同的层面的人员的各种要求。有效的编码应当是整个计划编制的前提,是各种计划成果输出的框架基础。
3.2.3建立编码和曰历
所谓编码主要包括两种代码:资源代码和作业代码。作业项目可通过资源代码和作业代码进行归纳及分类,因此计划人员可方便的对计划指标进行统计。按照SDX工程项目进度的管理部门,三级进度的作业代码主要包括以下:00001100回回回0i:此二位为子工程识别码,在建立子工程时设定,以后在作业代码中自动生成。i:此位用于区分不同的机组号,以阿拉伯数字表示。0:本位用于R分作业类型。1;本位用于区分系统。@:本位用于区分单位工程。0:该位是对分部工程的表示。回回回:这三位是对每个分部工程的具体工序编号的表示,为日后能够对内容进行增添,要用适当的值间隔。在施工过程中,遇到固定的节假日,这时要通过定义日历来解决问题。
3.2.4跟踪更新
工程项目的施工过程中,由于受客观因素的影响,实际施工进度往往会与计划进度有所不一样,这就要求对实际施工进度进行实时跟踪。对施工进度进行控制,通过将实际的施工进度与计划进度进行比较分析和评估当前施工的执行情况,并根据当前施工的实际情况及目前时间坐标提出新的关键线路,为确定工程新计划提出可行性的依据。
3.3SDX工程P3进度计划编制
参与SDX工程建设的各方是工程进度控制及计划的主体,控制监督者受筹建处的委托,全面对工程的进度进行监督。监理单位的任务包括编制工程进度的一级网络计划以及负责对施工、设计、调试等环境核查,然后依据一级网络计划编制出二级计划,同时对一级计划不断完善,对工程进度的协调及控制全权负责。
重点建设工程在作前期规划时,一定要着眼于全面周密。规划不慎,小则造成一个项目作战保障效能受限或作废,大则造成一个系统保障效能受限或作废,在经济上其损失浪费可想而知,在军事上其损失则更不可估量。要做到规划全面,首先是作战、财务、营房等相关部门必须广泛参与,通力协作。大原则是后勤保障服从于作战需要,但只强调作战需要而忽略保障可能,则极容易形成需要与可能的脱节。其次是要充分论证。对作战诸元、火力配置要考虑,对依托现有,减少投资,节约工期也要考虑。再次是要分期准确。对先建哪个,后建哪个要考虑,力戒重复建设和力量配置不均,造成项目浪费和施工力量的闲置浪费。
重点建设工程设计方案的优劣直接关系到工程的作战保障效能和工程的投资效益。设计方案形成后,要组织作战和其他有关部门对设计方案进行反复研究审核,工程建设投资节约与否在于工程前期设计阶段,因而确定设计方案务必慎重。首先要坚决杜绝方案仓促上马,确保方案万无一失后才能交付施工;其次在施工图设计上也要倡导优化设计,要认真进行技术经济分析,大胆应用“四新”成果,加大科技含量。设计上力戒陈旧保守,片面强调安全,忽略技术创新,同时也不能本末倒置,只求新颖独特,而忽略了使用功能的发挥。在可能的情况下,应组织军内外工程技术界的专家权威,成立专家评审人员库,在不影响工程保密的情况下,建立对工程特有的分类、分等级设计评审制度。
二、严格施工过程管理
防止重点建设工程中的“跑、冒、滴、漏”大有文章可做。第一,施工组织要严密。要有严格周密的施工组织设计,合理分配施工力量,安排施工任务。第二,质量把关要严密。一是把好工程实体质量关,防止造成返工浪费;二是把好材料质量关,坚决防止不合格材料进入工程建设中。第三,执行程序要严密。重点建设工程有着很多不同于单纯营房建设施工规程的特殊性,特别是一些地下工程、阵地工程,要严格要求施工单位按施工规程办,切不可只求速度,而忽视规程,否则欲速则不达。第四,材料消耗要严密。由于工程保密的需要,不少工程由施工部队自建。对于施工部队自建的,在材料消耗上应严格实行定额消耗制,把施工现场的材料浪费降低到最低限度。第五,经费开支要严密。工程经费的支出一定不能超前于工程进度,否则容易形成前松后紧,建设经费出现缺口的被动局面。三、加强工程各阶段造价管理
一加强设计阶段工程造价管理,具体的做法有:实行限额设计,设计是有效控制造价的关键,要严格按照初步设计总概算控制施工图,保证总投资不被突破;进行多种方案比较,确保制定出符合要求的最佳设计方案。二加强招标阶段工程造价管理,具体的做法有:采取无标底招标的方式,避免有标底招标在标底编制、标价确定、评标定标等环节出现问题;改标底价为评标标准价,对各投标单位的预算报价进行综合分析,确定合理评标价;改单报价为双报价;合理确定评标、定标方法,按评标得分高低,择优定标。三加强施工阶段的造价控制管理,具体的做法有:因地制宜、合理制定施工方案;加强设计变更管理,严格审批手续;采取“货比三家、价看四店”的方法选好建材;坚持规章制度,严格控制建设经费,结合工程进度情况,严格按合同执行,杜绝超付工程款现象。四加强预、决算阶段的工程造价管理,具体的做法有:认真审核工程预算,严格控制合同造价;深化竣工阶段的造价控制,依据客观存在的设计变更和审批手续齐全的签证资料,正确套用定额和选取费标准,审定变更决算,上报批准后列入总决算。
四、努力提高管理人员素质
一、引言
虚拟现实(VirtualReality)是通过多媒体技术与仿真技术相结合,生成逼真的视、听、触觉一体化的虚拟环境,用户以自然的方式对虚拟环境中的对象进行体验和交互。然而当前的电子商务大多是基于Web的,要在其中普及由视觉头盔和数字手套等设备构成的力反馈式交互虚拟现0实是极其困难的(一是技术原因,二是资金原因)。但是以键盘、鼠标和显示器等常规输入输出设备在客户机浏览器中构成交互环境的网络虚拟现实技术却日趋成熟和完善,这些以Web3D技术为基础的网络虚拟现实技术同样以模拟自然、体验逼真和交互极强为目标,在相当程度上高效、经济地实现了虚拟现实系统的目标。
由于网络虚拟现实技术的出现,不仅促进了虚拟现实技术的普及应用,而且也给电子商务带来了新的应用空间,有效地提高了电子商务的质量。因此,充分认识虚拟现实技术在电子商务中的重要性、研究网络虚拟现实技术的特点及其应用规律,从而进一步促进电子商务的发展,已成为当前电子商务中的一个重要课题。
二、虚拟现实在电子商务中的作用
2.1虚拟现实技术的特点。
临场感:用户感觉到沉浸于在浏览器中所呈现的虚拟环境中。
多感知性:用户能以视觉、听觉等多种形式感知信息。
交互性:用户能以接近自然的习惯,用常规的输入、输出设备对虚拟环境中的物体或场景进行操作和得到反馈。
真实性:虚拟环境中的物体运动接近符合物理定律。
高效率:虚拟环境中三维空间的建立和显示不过分依赖客户机的硬件性能并可实时渲染,所需传输的数据量小且可流式传输。
2.2虚拟现实在电子商务中的作用。由于网络虚拟现实技术的上述特点,它在电子商务中正起着独特的作用:
真实感强:缩小网上购物与真实购物环境间的差别,是一个接近现实场景的虚拟智能购物商城。
激发购买热情:网上产品展示的目的不仅仅是展示产品,而更重要的是通过让客户更多地了解产品而提高产品的购买率。通过网络虚拟现实技术可将用户在购买过程中产生的假设进行虚拟,呈现相应的结果或效果。这样有利于激发用户的购买热情。
拓展电子商务的内涵:INTERNET作为有效的商业信息的交通通道被广为接受,网络虚拟现实技术的应用使电子商务的内涵被大大地拓宽和延伸了。
三、网络虚拟现实技术
目前网络虚拟现实技术大多是基于Web3D[1][2][3]技术的,而Web3D技术主要由实时3D建模和动态显示两部分组成。通常实时3D建模和动态显示分为两种类型,一种是基于几何模型,另一种是基于图像。这两种技术方案各有其特点,前者可方便地建立以任意角度进行观察的3D空间,但计算量大,因而对硬件要求较高,对复杂模型的建模过程较为困难;后者采用图像镶嵌方式实现实时建模,开发成本低,计算量小且效果逼真,但数据量较大。
各种网络虚拟现实技术为了能在网络这一特殊环境下不断发展,都不仅具有鲜明的技术特点,而且也都尽量扬长避短,形成了各自的技术风格,这也为我们在电子商务中针对不同展示内容选用最为合适的网络虚拟现实技术打下了良好的基础。有鉴于此,研究和对比分析各种主流网络虚拟现实技术是十分必要的。
3.1VRML(VirtualRealityModelingLanguage——虚拟现实建模语言)[4]是专门用于在网上建立虚拟现实的设计语言,它采用基于几何模型的实时建模和动态显示方法。VRML可以用于建立真实世界的场景模型,也可建立虚构的三维空间。VRML提供了所谓的6+1度浏览,即沿三轴方向移动场景和旋转场景,同时还可以建立与其他3D空间的超链接。
VRML文件是文本文件,它可以用文本编辑器编写生成,其文件扩展名是.wrl。由于VRML语言语法规则较为复杂和严格,靠人工编写VRML文件工作量极大,因此一些三维建模工具(如3DSMAX)以可视化方式建立3D空间并自动生成VRML文件,提高了开发效率,但这样生成的VRML文件数据量比人工编写的文件大得多。
VRML适用于构造虚拟三维环境,而对于表达现实世界的真实场景和物体则略感不足。
3.2QuickTimeVR。QuickTime是Apple公司开发的数字图像影视技术规范,它包含多种媒体数据的压缩/解压缩技术。QuickTimeVR是其中一种新的媒体数据格式。它包含了对象影视(ObjectMovie)、全景影视(PanoramicMovie)和多节点影像(Multi-NodeScene)等几种形式,其文件扩展名是.mov。
由于过去QuickTime是Mac系列机上的数字视频规范,因而制作QuickTimeVR的开发工具大多在Mac机上运行,缺少PC机Windows上的开发工具,而现在已出现了许多Windows上的QuickTimeVR的专业开发工具,如VRToolBox等,使得开发用于电子商务的QuickTimeVR影视更为便捷和高效。
3.3Cult3D是Cycore公司基于Java开发的网络虚拟现实技术,它具有独特的渲染方式,可动态显示极高质量的图像且不依赖3D加速卡等硬件,所产生的文件(.co)数据量小且可保留建模工具中所建立的贴图,并可以在3D物体上设计各种交互和添加声音,特别适合于在网络上表达3D对象。
Cult3D技术本身并无创建3D模型的能力,它依靠专门的3D建模工具软件来建立3D模型,并通过安装在这些软件中的插件导出所需的3D模型。支持这一功能的3D建模软件有3DSMAX和Maya。在Cult3D的交互功能设计软件Cult3DDesigner中为3D对象设计动作和交互并输出用于网络的压缩文件。
Cult3D技术的弱点是不易表达360°的全景虚拟环境。3.4Viewpoint是Viewpoint公司的网络虚拟现实技术,其正式名称是VET(ViewpointExperienceTechnology),它的前身是著名的MetaStream技术。由于Viewpoint开发的虚拟现实文件数据量小、可流式下载、动态显示图像质量好以及可实时交互控制改变纹理贴图,因此被广泛用于在网上表达3D对象。Viewpoint技术可以根据网络条件状况自动调整显示3D对象的细节和播放帧率,因此它对网络带宽适应能力较强。
通常开发Viewpoint的虚拟现实文件是从3DSMAX中导出ASE文件,在Viewpoint的核心应用程序ViewpointSceneBuilder中导入ASE文件,并对相应3D场景的有关元素(如:材质、动画、交互动作和场景定义信息)进行编辑和设计,最终输出可在浏览器中播放的Viewpoint数据文件(.mts和.mtx)。
3.5Flash是Macromedia公司开发的矢量动画技术。Flas采用网上流式播放技术,在安装了Flash播放器的浏览器中可以流畅地播放Flas。在Flash中制作动画时,不仅可在开发环境中绘制矢量对象,而且还可以导入外部矢量图形文件、位图图像文件、多种格式的声音文件甚至还可编辑视频文件。Flash现在被广泛用于开发网络交互矢量动画,然而用它也可进行网络虚拟现实的开发。
用Flash开发虚拟现实数据文件,主要是采用其脚本语言ActionScript控制交互,进而控制通过导入序列图像或已拼接的360°全景图像而形成的3D对象或全景虚拟环境。由于用ActionScript进行虚拟现实交互控制的灵活性较大,因此所开发的虚拟现实数据文件也具有较强的个性,同时因为Flash并非专门用于开发虚拟现实的,所以开发时的步骤较为复杂些。
四、虚拟现实在电子商务应用的实例分析
4.1电子商务模型的建立。网络虚拟场景的建立和图形工作站中的场景的建立有着很大的区别,它首先强调的是模型的简单化,这是由虚拟现实的实时性要求决定的。在响应速度和场景的真实性发生冲突时,应牺牲一定的真实性,只要能在视觉上达到基本真实即可。因此,常用一些简单的框架来代替复杂模型,但为了保证一定的真实性,可采用贴图的方式来弥补视觉上的不足。贴图有以下两种制作方法:一种是使用绘画软件进行手工绘制、另一种是对建筑物的各个观察面进行拍照,然后用扫描仪扫描成相关贴图材质。第一种方法的颜色可限定在256色内,其压缩的比例较大,贴图文件较小,生成的场景文件也较小,适合网上传递和实时性的要求。后一种方法视觉效果好,但文件的压缩比例较小,贴图文件较大,生成的场景大,在网上传递和实时性方面不如前一种方法好。无论用哪一种方法都需考虑贴图的分辨率和尺寸,为了便于下载和渲染,在质量和大小允许的情况下,一幅贴图限为320×240(或240×320)像素、分辨率为72dpi,用JPEG压缩(采用最高压缩比)后约为20K字节。
根据以上所述的贴图制作方法,虚拟场景中的对象模型可分为以下几类:①由简单几何体组成的简单模型:该类模型常用作远处物品的替身,在LOD方法中采用;②赋予手绘贴图的模型;③赋予照片材质的模型;④赋予手绘和照片混合材质的模型;⑤具有全部细节的精致模型。
4.2电子商务交互查询功能的建立。为电子商务模型加入交互和查询功能可采用两种方法:通过编程加入相应的交互和查询功能,利用VRML的辅助工具来完成交互和查询功能的加入。后一种方法比较适合普通的用户。
Kinetix制作了特殊的VRML输出嵌入程序,可以输出场景,包括几何、材质、动画制作等,嵌入程序也可制作特殊的VRML辅助工具来规定场景的交互元素。运行VRML嵌入程序VRMLOUT.EXE即可安装VRML嵌入程序。
通过VRML嵌入程序,可设置以下辅助工具:
Anchor:可将某一实体作为热点,当被点击时取出网上所指定的文件。若为VRML场景文件,则该场景被下载显示。若为其他类型文件,由浏览器决定如何处理;
TouchSensor:对从指定设备的输入产生相应的事件,这些事件表示用户是否指向特定几何体,同时也表示用户何时何处按下定位设备的按钮;
ProxSensor:接近感知器,指定当用户进入、离开或在立方体的区域内移动时产生的事件;
TimeSensor:在时间变化是发出事件,可用来控制动画,也可用于某一时刻进行某项活动,或于某一时间间隔中产生事件;
NavInfo:描述有关观察者和观察模式的物理特性;
Background:设定场景的背景;
Fog:设置雾化的效果;
Sound:设定声音片段的有效范围,以产生随距离改变的音响效果;
Billboard:是某一对象随用户一起旋转,以使之始终面向用户;
LOD:允许浏览器在物体表示的不同层次细节间自动切换;
Inline:可在文件中引入外部文件的场景,避免重复制作。
通过以上辅助工具,就可制作出电子商务场景及其交互和查询功能。
4.3多分辨率渐进传输。服务器接收了用户端的请求后,通过网络把三维几何数据传送到浏览器进行显示,最理想的方式是渐进式传输,这样客户端在下载完最简单的一级模型数据后就可以进行显示与交互,而不用整个模型传输完毕。渐进式几何传输要求模型具有多分辨率表示形式,这对网络的传输和客户端的绘制都有很多好处。
伴随欧洲电子电气设备指导法令(WEEEDirective)宣布到2006年部分含铅电子设备的生产和进口在欧盟将属非法,以及国外同业竞争者在全球不断推广无铅电子装配,相伴而生的对各种合金混合物的完好性和可靠性等问题的考虑越来越受到重视。简言之,到底选用哪种合金,这一问题变得越来越紧要。本文将对Sn/Ag、Sn/Ag/Cu和Sn/Cu等三种合金做深入考察,并对其可靠性试验结果与工艺上的考虑进行比较。
Sn/Ag合金
Sn/Ag3.5-4.0合金在混合电路与电子组装工业的使用时间较长。正因如此,部分业者对使用Sn/Ag作为一种无铅替代合金感觉得心应手。但不巧的是这种合金存在几方面的问题。首先这种合金的熔融温度(221度)和峰值回流温度(2400-260度)对于许多表面安装部件和过程来说显得偏高。此外,这种合金还含有3.5-4%的银,对某些应用构成成本制约。而最主要的问题是这种合金会产生银相变问题从而造成可靠性试验失效。
我们注意到,在进行疲劳试验(结果如表1)时,Sn96/Ag4在其中一种循环设置上产生了失效。对此问题作进一步研究得出的结论是:失效起因于相变。相变的产生是因合金的不同区有着不同的冷却速率而致。
为对此问题进行深入研究,用一根Sn96/Ag4焊条,从底部对其进行回流加热及强制冷却,以便对其暴露在不同冷却速率下的合金的微结构进行观察。Sn96/Ag4合金按冷却速率的不同产生三种不同的相。由此考虑同样的脆性结构会存在于焊接互连中,从而造成焊区失效。正是由于这种原因,大多数OEM及工业财团反对把Sn/Ag作为主流无铅合金来用。银相变问题的存在也对高银Sn/Ag/Cu合金提出了质问。
Sn/Ag/Cu合金
尽管涉及专利保护方面的问题,世界大部分地区还是倾向选用Sn/Ag/Cu合金。但到底选择什么样的合金配方?本文将重点讨论两种Sn/Ag/Cu合金:受各种工业财团推崇的Sn/Ag/Cu0.5合金和相应的用作低银含量合金的Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5。
两种Sn/Ag/Cu合金的比较
在讨论两种合金体系的可靠性试验结果之前,先凭经验对两种合金作一比较是有益的。大体上看两种合金很相似:两者都具有极好的抗疲劳特性、良好的整体焊点连接强度以及充足的基础材料供应。但两者之间确也存在一些细微的差异值得讨论。
熔点
两合金的熔点极为相似:Sn/Ag4/Cu0.5熔点为218度,Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5熔点为217度。业界对这种差异是否构成对实际应用的影响存在争议。但如能对回流过程严格控制,熔点温度变低会因减少元件耐受高温的时间而带来益处。
润湿
两种合金比较,自然地会对选择高银含量合金的做法抱有疑问,因为银含量变高会增加产品成本。有臆测认为高银合金有助于改进润湿。但润湿试验结果显示,低银含量合金实际上比高银合金润湿更强健和更迅速。
专利态势
工业界渴望找到一种广泛可获的合金。因此,专利合金是不大受欢迎的。尽管Sn/Ag4/Cu0.5合金没有申请专利,而Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5已申请了专利,但选择时需要全面了解两种合金的专利约束作用和实际供应源情况才好确定。
上面已谈到,Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5合金已获专利。但它已授权给焊料制造商使用,对授权使用者无数量限制和无转让费用。目前,这一合金可通过北美、日本和欧洲的数家焊料厂商在全球范围内获取。尽管Sn/Ag4/Cu0.5合金没有申请专利,但用这种合金制成的焊点连接是有专利的,而在美国具有这种产品销售授权的电子级焊料厂商的数量极为有限。
尽管用Sn/Ag4/Cu0.5制作的焊点有可能侵犯现有的专利权,但业界还是建议使用这种合金。人们曾假想地认为,通过给这种系统施加预先工艺可以避开专利纠纷。但这种想法是错误的,因为大多数的专利说明都会涉及合金成份和应用范围(焊点)两部分内容。换句话说,如果预先工艺能够得到证实,突破专利的合金成份限制是可能的。但如果专利说明做得很完善,那么还需向声明了电子装配焊接特定用法的应用部分进行挑战。总的来说,这意味着即使制造商正在使用一种专利规定范围(如Sn/Ag4/Cu0.5)以外的合金,但如果在制造过程中,此合金"偶获"基础金属成分(一般为铜)并因而形成一种含有专利规定范围内的成份构成的金属间化合物的话,那么该制造商就会因侵犯了专利权而受到法律的裁决。金属成本
专利载明的银含量范围为3.5%-7.7%。如此高的银含量使得焊料的大量使用变得成本高昂;装填波峰焊锅时,每1%的银大约使成本增加0.66美元/磅(见表2)。为控制成本,有人建议在波峰焊应用中使用不含银的无铅合金,在表面安装应用中使用含银合金。但正如下面所要讨论的,使用这种方法会因Sn/Cu和双合金工艺存在不足而造成失效。
Sn/Cu的工艺缺陷
遏制成本的想法虽说合情合理,但引用Sn/Cu需要考虑几方面的因素。第一,此合金的熔融温度为227度,使其在许多温度敏感应用上受限。此外,它比其它无铅焊料的湿润性差,在许多应用中需引入氮和强活性助焊剂并可造成与润湿相关的缺陷,这点已得到广泛证明。还有,一般来讲Sn/Cu表面张力作用较低,在实施PTH技术时容易进入套孔(barrel)中,且缺乏表面安装装配过程所要求的耐疲劳强度。最后一点,该合金的耐疲劳特性差,可导致焊区失效,从而抵销了节省成本的初衷。
双合金装配
还应注意的是,除Sn/Cu引起相关问题外,使用双焊料合金(SMT过程使用Sn/Ag/Cu,波峰焊使用Sn/Cu)也存在问题。Sn/Ag/Cu、Sn/Cu混用不宜提倡,因为这会造成合金焊点连接的不均匀性。如果这一情形出现,那么制成的焊点会因不能消除应力和应变而易产生疲劳失效。由于存在这些潜在的混用问题,因此在进行修复或修补时就需要开列两种合金的存货清单,并给出具体的指令进行监控,以使两合金不发生混用。然而,经验显示,不论对这种情形监控得多好,操作员都会趋向使用易用性最好也即流动性最好且熔融温度较低的焊料。因此,尽管焊点最初由Sn/Cu来装配,但大量修补工作可能会用Sn/Ag/Cu合金来完成。如果两种产品都在生产现场使用,那么RA会常用到,不只是好用的问题。双合金装配工艺的要害问题是会导致潜在的可靠性失效且很难对此进行有效地监控。
焊点连接的可靠性试验
为分析Sn/Ag/Cu和Sn/Cu的可靠性,对它们进行各种热和机械疲劳试验。试验描述和试验结果如下:
热循环试验结果
测试板用Sn/Cu0.7、Sn/Ag4/Cu0.5和Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5,以及1206薄膜电阻器制作。之后在-40度到125度的温度范围内,以300、400、500次的15分循环量对该板施以热冲击。然后将焊点分切,检查是否存在裂痕。
试验后检查的结果显示,Sn/Cu合金由于湿润性不好导致某些断裂焊点的产生。此外,成形很好的Sn/Cu焊点在施以第三种500次重复循环设置的试验时,也显示有断裂。
有意思的是Sn/Ag4/Cu0.5和Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5合金在经历高达500次重复的试验后没有任何断裂迹象。这显示出Sn/Ag/Cu合金具有Sn/Cu无法比拟的极为优异的耐热疲劳性。但需要注意的是,Sn/Ag4/Cu0.5合金在经过热循环处理后焊点的晶粒(grain)结构的确产生了一些变化。
机械强度-挠性测试
测试板用Sn/Cu0.7、Sn/Ag4/Cu0.5和Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5,以及1206薄膜电阻器制作,对它进行挠性测试。用Sn/Cu0.7制作的焊点在挠性测试中产生断裂,这显示焊点不能承受大范围的机械应力处理。相反由Sn/Ag4/Cu0.5和Sn/Ag2.5/Cu0.7/Sb0.5制作的焊点却满足所有的挠性测试要求。
二、实践教学存在的问题
我校是一个财经类的高校,身处在这样环境中的电子信息工程专业的实力相较对薄弱。我校在推进实践教学过程中,仍然存在很多关键问题,主要体现在以下几方面。
1.适应高素质应用型人才培养的实践教学设施短缺落后,实践教学手段和方法仍显落后。
长期以来,我校的电子实践教学主要依附于理论教学,大多实验设备都未得到及时的更新,现有的实验教学条件和环境远远不能满足教学计划中培养目标的要求。学生动手能力和实践能力的培养不够充分。实训模拟场地限制了学生更多的培养动手能力的机会。现有的实训设施还远未能满足教学实践的需要。
2.教学计划仍需进一步调整和完善。
当前在教学计划中,尽管实践环节的教学课时已有较大提高,如在我校的人才培养方案中,在强调理论教学的同时,一直加强与实践教学有机融合,精心设计实验、实习、实训、课程论文(设计)、毕业论文(设计)、课外科技文化活动、素质拓展、社会实践等实践教學内容。增大了实践性教学环节课时比例,但除去一定量的停留在计划中的名义实习课时后,实际可用于学生实践、或动手的学时仍显不足。
3.实践教学师资力量有待提高。
教师中能够适应满足实践实训的总体上比重不高,大量年轻教师从高校毕业后进入学校从事教学工作,缺乏实践教学环节的专门训练,自身尚不能成为行家里手,难以胜任相关的实践指导工作。
4.校外实习基地建设薄弱,远远不能满足教学实践的需要,校企间的合作更是匮乏。
许多校外实习基地常常依赖老师们个人在社会建立起来具有较紧密关系的亲朋好友关系,勉强维持、勉强接受。有些学生甚至需要自行联系实习单位,实习效果堪忧。
三、实践教学改革总结
针对我校电子专业实践教学过程中存在的诸多关键问题,主要在以下几方面进行了实践改革。
1.结合专业特点不断改革更新实践教学内容,适应企业用人需求。
根据电子专业特点,对本专业的实践教学内容和模式进行调整和补充。在传统电子实践教学内容的基础上,安排了最新的电子技术发展及电子技术应用情况介绍。例如在万用表、直流电源、示波器、信号发生器、功率表等常用电子仪器的使用实习基础上,还适当增加了单片机、电工、设计、嵌入式设计等实践教学单元,并不断紧跟电子技术发展的趋势等,利用现代化的教学方法和教学手段,设计新的实践教学模式 突出创新训练的重要地位,以满足新形式下创新教育的要求。
2.加强师资队伍建设,开发实践教学质量源泉。
实践教学质量的高低,很大程度上取决于实践教学师资队伍的整体素质与结构。首先,学校制订了相关政策,加强实践教学师资培养力度,加强对有丰富实践教学经验的工程师、技师引进等工作。其次,建立实践教学激励和约束机制,充分调动教师参与实践教学的主动性、积极性和创造性。鼓励并分批安排教师走进企业进行实践训练和素质拓展,为我校实践教学质量的提高提供了强有力的队伍保障。
3.产学研结合、加强校内外基地建设,为创新型人才的培养创造良好的环境和条件。
实践教学基地是培养创新型人才必备的硬件设施条件,是对大学生进行技能训练的基本保证。根据地理位置的优势,我们广泛与周边相关电子企业和公司建立联系,不断健全校外实践基地,为学生大学学习期间创造更多进入企业公司实习锻炼的机会,我们与企业公司建立了长期合作,并建立校企联合培养基地,建立学生创新实验基地,共同承担人才培养,科技合作,成果转化,创新实验与科学研究相结合研究,大大促进了人才培养和专业的发展建设。也为学生今后的自主创业奠定基础。
4.创造条件激发学生实践创新积极性,使学生较早的参与到竞赛和科研活动中。
近年来我们加强了学科竞赛的指导和投入,鼓励学生积极进行创新活动,也取得了丰硕的成果。如鼓励学生参加挑战杯、程序设计、电子设计、飞思卡尔智能车和机器人、全国数学建模等竞赛为代表的国家级及省级竞赛活动,并给与一定的奖励。学生们在比赛中取得优异成绩的同时,学习的热情和积极性也得到了充分调动和激发。
5.充分利用我校特有的素质拓展周教学安排,不断改革素质拓展周的内容,提高学生实践能力的培养。
2006年,电子科技大学罗小蓉老师强调将教师的理论教学、实验教学与学生的自主学习相结合的教学方式,以激发学生的学习兴趣,培养动手能力,提高教学效果。电子科技大学中山学院陈卉2016年提出“微电子器件”实验教学改革与探索。2012年,哈尔滨工业大学王蔚提出从课堂教学与实践教学整合角度出发,将“微电子工艺”课程的教学模式、内容、教材等将课堂、实验、实习3种不同教学形式作为一个课程模块穿插讲授,理论与实践彼此相互促进,编写教材,进行初步实施及评价,获得学生和微电子课程群其他课程主讲教师的肯定,评教结果为“A+”。2010年,华南理工大学廖荣提出微电子工艺实习教学改革探索。加快发展我国微电子产业成为刻不容缓的大事。高校必须为民族微电子产业做出贡献,让学生在校期间熟悉双极型和MOS集成电路的制造工艺流程,了解集成电路的新工艺和新技术,为学生毕业后从事相关专业打下坚实基础。
二、具体实施方案
1.课堂理论教学及学生学习效果实施标准建设。根据“微电子工艺学”知识点较多且抽象、工艺流程复杂等特点,教师在课堂教学中要重视与学生的互动,强调学生的自主学习能力培养,将讲解为主体改变为讲解——学习双主体。方法如下:首先,精简讲授时间,增加课堂讨论环节,给出课堂讨论结果的评价标准。对于“微电子工艺学”难度较大、实践性较强的专业核心课,学生独立思考尤其重要。增加课堂讨论环节是让学生独立思考的最好方法,但会减少理论课的时间,需要建立以下实施方案:①每堂课都要仔细设计该课主题,明确重难点,精简讲授时间;②合理设计和安排思考题和讨论题的内容以及实施方法;③合理设计和安排讨论效果的评价标准,激发学生学习积极性。其次,增加教学专题的seminar,采用案例教学方法,使学生不仅能理解基本理论,同时能结合应用,学会基本、常用的微电子器件工艺制造方法。2.习题试题库建设及理论考核标准。课堂练习题和思考题题库建设。根据该门课的特点,合理设计和安排本课主题下的思考题和练习题,使课堂教学有条不紊地进行。调动学生积极性,循序渐进地接受知识,提出问题、分析问题。目前,我校没有完善的“微电子工艺学”考试试题库。本项目拟根据国内外研究成果,结合我校实际和教学大纲编写试题库,使具有不同题型、不重复题目的试卷达10套以上。具体理论考核标准:测试项目一:课堂表现考核、考核内容、课堂表现情况;考核形式:以第一次形成性考核的条件及学生在课堂的表现为基础进行,主要内容为课堂回答问题、专题讨论、口试等。考核时期:课程结束为周期。测试项目二:作业考核,包括平时作业考核和登录网络教学平台进行学习的考核两部分;登录网络教学平台进行学习的考核。测试项目三:课堂卷面考核内容:课程大纲要求掌握的内容;考核形式:抽取题库中的试题进行卷面考试;考核时期:课程教学的最后两节课。3.实践教学实施标准与实验教学改革。本项目拟对实验教学内容进行改革,制定实施和测试标准。进一步调整实验课程方案,安排一次对新工艺和新技术的调查研究和一周的器件工艺流程仿真的课程设计。根据实验课程设置目标,编制“微电子工艺学课程设计指导书”,制定具体的实施方案和评价方案。拟设置的工艺设计的具体内容:利用器件仿真软件Medici和工艺仿真软件Tsuprem4,完成LDMOS和IGBT新结构的器件和工艺仿真设计,以汇报、答辩且最终以论文的形式提交。实验目的:学会利用模拟工具观察新结构的基本特性;通过实验设计掌握器件的工艺流程;在设计过程中体会设计器件结构的各个参数的折中关系和流程的烦琐性,初步建立工艺设计的思维。实践教学内容需要在教学的实际工作中不断更新,根据学生情况增减内容和调整教学大纲。实验教学测试标准:测试项目一:集成电路的新工艺和新技术前沿调研报告。考核内容:对集成电路的新工艺和新技术前沿的调研。考核形式:按时提交集成电路的新工艺和新技术前沿调研报告,字数不少于2000字。考核时期:课程结束2周内完成。测试项目二:工艺仿真设计和小论文撰写考核内容:结合工艺仿真软件Tsuprem4,完成LDMOS和IGBT系列新结构的设计论文。考核形式:以报告形式答辩,最终提交LDMOS和IGBT新结构的设计论文,字数不少于2000字。考核时期:课程结束1周内完成。4.专业见习。学生一方面可以利用学校学院筹建中的实验平成工艺相关实验,如微电子工艺实验室。主要功能是使学生初步掌握微电子器件的工作原理、工艺参数的控制方法。器件特性参数的测试分析方法、信息功能材料的制备和结构性能测试方法。内容涵盖CMOS工艺,半导体材料和器件制备工艺、LTCC材料制备和封装工艺、多芯片组件技术,MEMS传感技术及微系统构建工艺等,如微系统封装与测试实验室。该实验平台功能用于微系统封装与测试。实验内容包括各种可用于微系统封装的基板材料及其封装技术研究,系统级封装三维复杂结构的电磁场、热场分析建模、电特性、热特性快速仿真、复杂混合信号完整性分析、电磁兼容、热效应问题的认识和优化处理,封装工艺、可靠性与测试技术研究。集成电路设计实验室:集成电路(IntegratedCircuit,IC)通过一系列特定加工工艺,将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件按照一定电路互连集成在一块半导体单晶片(如硅或砷化镓)上,封装在一个外壳内,用以执行特定电路或系统功能的电子器件。该实验室平台主要用于集成电路设计。5.完善网络教学平台建设。充分利用学校已有的网络资源,在网络教学平台上完成课程创建和内容填充、作业功能、互动功能、阅读资源等内容;学生可以在课下参加讨论与交流、提交与查阅作业,还可以进行一对一的答疑解惑等。本文结合微电子工艺学的理论教学、实验教学与学生的自主学习,从课堂设计、课程考核标准、题库建设、实验环境建设、见习实习和网络平台建设等多方面进行课程设计。具体来说:①在课堂理论教学中,参考借鉴国内外著名高校的实施方法,制定学生课堂表现的考核标准,给出如增加课堂讨论、专题seminar、学生项目PPT展示的环节的具体实施建议,增加学生的参与度和学习热情;②期末考核中,参考借鉴国内外著名高校的教学大纲和教学重点,编写一套能极大指导学生学习的试题库和习题库,打下坚实的理论基础;③根据微电子行业的发展和我校实际,建立一整套合理的实验内容和实验体系,使学生在有限的时间内掌握微电子工艺学的核心技术和方法;④利用仿真软件模拟实际工艺流程,完成CMOS以及BCD工艺设计;⑤利用网络教学平台以帮助学生巩固已学知识,解决难题,实现师生互动,让电子科学与技术专业的学生通过这门重要专业课学习,在掌握微电子基本理论和技术的基础上具备自主学习,独立研究,勇于创新的能力,成为有一技之长的当代微电人。
作者:吴丽娟 宋月 张银艳 雷冰 唐俊龙 谢海情 刘斯 单位:长沙理工大学
参考文献:
[1]罗小蓉,张波,李肇基.《微电子工艺》的理论教学与学生实践能力培养[J].实验科学与技术,2007.05
[2]陈卉,文毅,张华斌,胡云峰.“微电子器件”实验教学改革与探索[J].高等学刊,2016.01
[3]王蔚,田丽,付强.微电子工艺课/实验/生产实习的整合研究[J].中国现代教育装备,2012
[4]廖荣,刘玉荣.微电子工艺实习教学改革探索[J].实验室研究与探索,2010.08
聚乙烯泡沫材料是采用聚乙烯作为最主要的原材料,通过与发泡剂、交联剂等助剂,在高温高压的环境下,经过交联发泡环节而产生的。经过交联处理后的聚乙烯发泡材料,它具有如下特性:机械强度高,抗蠕变性,耐应力开裂,耐热和耐低温。聚乙烯树脂系结晶型高聚物,呈线型结构,发泡较困难。为了改善聚乙烯发泡材料存在的不足,在发泡工艺方面应该提高聚乙烯中形成的熔融物的粘弹性,使之达到适宜的发泡专业提供论文写作、写作论文的服务,欢迎光临dylw.net条件,必须对它进行交联处理,以利于下一步的发泡工艺。
聚乙烯泡沫发泡分为交联和无交联两种,交联又分为化学交联和辐射交联。化学交联聚乙烯泡沫最早由美国于1941年研制成功,其生产方法是非连续的。辐射交联聚乙烯泡沫由日本于1965年首先实现工业化。在聚乙烯泡沫材料的制备中,影响聚乙烯泡沫材料质量的关键因素是气泡的生成和成长,良好的质量是形成细小均匀又相互独立的泡孔结果。其生产过程对于物理发泡剂、发泡助剂、抗缩剂、成核剂的选择和温度控制要求相对严格。主要的影响因素有:发泡剂的用量,物料在料筒内滞留时间,各种助剂的用量等。
2 聚乙烯发泡材料的生产工艺
现有聚乙烯泡沫材料多采用溶液发泡或模压发泡法来制备,工艺复杂,周期长,成本高,限制了其应用。聚乙烯泡沫材料的交联工艺,通常有化学交联和辐射交联两种:
2.1 化学交联法
聚乙烯树脂、交联剂、发泡剂和发泡助剂?陴计量、捏合、混炼?陴一次发泡?陴二次发泡。
2.2 辐射交联法
聚乙烯树脂、发泡剂和发泡助剂?陴计量、捏合、混炼 切粒挤片?陴辐照?陴发泡。
鉴于辐射交联必须配备电子加速器,设备投资较大,因此在目前的工业大生产中多数采用化学交联的办法。IXPE泡棉材料全称电子辐射交联聚乙烯发泡材料;普通的XPE一般采用水平炉发泡而IXPE可以采用水平炉发泡也可以通过水平炉预热垂直炉发泡,但是无论是XPE或者IXPE前道和后道工艺基本相同,现在最常见的生产方式主要如图1所示。
常用的造粒方式有四种方式,具体如图2(a)、(b)、(c)、(d)所示,本公司采用(d)图的线路。
3 制备聚乙烯泡沫材料的辐射交联工艺
聚乙烯通过辐射交联制备的基本原理是:高能粒子将聚乙烯分子激发,使之形成激发的自由基,而这些自由基相互彼此结合,从而产生交联键,导致聚乙烯分子的三维立体网状结构的形成,如图3所示。
IXPE泡专业提供论文写作、写作论文的服务,欢迎光临dylw.net棉材料的全称是:电子辐射交联聚乙烯发泡材料,它以聚乙烯为主要材料,按照一定的比例配以几种辅料,先将它们混合,然后挤塑成型,依靠辐照加工技术,该技术具有绿色健康的特性,它利用电离子辐射作用于聚乙烯,形成的交联作用从而改变了聚乙烯原有的结构,形成网状的、独立的、闭孔的、泡孔结构,生产出闭孔泡沫材料。其产品特征为:产品发泡倍率分别为5,10,15,20,25,30,35倍,常规宽度为1 m,1.04 m,1.05 m,1.1 m,最宽做到2.4 m,2.5 m,单层厚度为0.2~8 mm,其它厚度如50 mm等需要复合。我公司采用辐射交联工艺流程如图4所示。
它的工艺过程是在双螺杆上造好5 mm大小的颗粒等各种母料(发泡母料、敏化母料等)然后根据用户需要在PE中添加不同母料,挤出不同倍率、不同要求全配方粒料,再由挤出机挤出成片,通过辐照传送装置进行辐照,最后在水平预热垂直发泡炉上进行发泡。此工艺在生产实际中,影响产品质量的主要指标有4个,即:混合物的配方、挤片、辐射交联作用、发泡专用设备等。
①混合物配方的结果,直接影响着产品的性能,决定产品质量指标的好坏,同时也对产品加工的难易程度、成品率的高低、成本的大小,有着直接的影响。
②挤片质量的好坏,直接影响到泡孔的大小、物料的均匀性及成品的尺寸精度。
③聚乙烯辐射交联发泡材料的加工时,母片必须进行连续的、均匀的辐照加工。因此辐照加速器一些参数控制产品质量,如辐照能量、束流、扫描宽度、传送速度、照射方式等。为了使聚乙烯辐射交联发泡材料的生产运行满足工艺要求,辐照加速器的能量、束流、扫描宽度等参数的选择是重中之重。它可以通过纠偏、控制张力等措施,解决发泡材料的辐射生产工艺。
④加热发泡是辐射交联发泡材料生产中最特殊,也是最重要的环节。聚乙烯辐射交联发泡材料的制备中,发泡工艺需要控制的主要参数有3个,即:加热温度、预热时间、发泡时间。发泡时的加热温度要高于发泡剂的分解温度,确保发泡剂分解完整,确保产品质量。
辐射交联与化学交联发泡工艺相比较,它具有如下优点:①辐射交联发泡工艺由于不采用化学交联剂,因此它不会产生有害气体,减少空气污染。②辐射交联发泡工艺更容易控制反应进程,而且原材料如基础树脂或专业提供论文写作、写作论文的服务,欢迎光临dylw.net发泡剂选择更简单、方便。③化学交联工艺的交联剂通过加热,它会在较宽温度范围进行分解,导致产品的均匀性出现缺陷。而辐射交联工艺是不存在这一问题的,因为它在同一温度下实现产品交联。④辐射工艺可在任意温度的条件下,使产品实现预定的交联,然后再进行发泡,因此它的发泡速度比化学交联发泡速度快1倍。⑤能够生产多种型号的产品,交联度控制方便,可得到孔径大小各异,发泡率相差很大的泡沫材料。⑥生产规模扩大, 辐射交联发泡工艺成本明显越低,而化学交联发泡工艺成本则不随生产规模而改变。
4 结 语
通过分析可知,采用电子辐射交联工艺生产聚乙烯发泡材料具有比化学法更环保,更经济。一是采用辐射交联技术可制备发泡倍率高达30倍的聚乙烯泡沫。二是利用辐射技术能够显著地缩短发泡时间,降低发泡温度,为此工艺的推广奠定了坚实的基础。
参考文献:
[1] 梁宏斌,张玉宝,王强,等.辐射交联聚乙烯泡沫的研究[J].化学工程师,2004,(6).
本书共有4章。1 离子激励工艺方法;2 借助带电粒子的半导体嬗变掺杂;3 利用辐射缺陷的半导体掺杂;4 隐埋多孔及损伤层的形成。
本书是世界科技出版社出版的《电子学和系统问题精选》丛书第37卷。本书的第一作者在圣彼得堡理工大学任教,第二作者在俄罗斯RAS俄罗斯科学院所属微电子学与高纯度材料研究所任职。本书引用的参考资料超过400种。对半导体电子学和固态辐射物理感兴趣的科学家、技术人员和学生将会从中受益。
胡光华,高级软件工程师
中图分类号:G424文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)04-0920-02
Discussing about How to Teach the "Design of Application-Specific Integrated Circuit" Course
WU Yu-hua
(Beijing Electronic Science and Technology Institute, Beijing 100070, China)
Abstract: "Design of Application-Specific Integrated Circuit" is an important specialty course. In this paper, we will discuss the teaching technique about this course of non-micro-electronics specialty. Combining the teaching practice, several teaching experiences about "Design of Application-Specific Integrated Circuit" course are summarized.
Key words: design of application-specific integrated circuit; innovate; teaching; discuss
《专用集成电路设计》是电气信息类专业开设的一门比较重要的专业课。为了培养宽口径、基础扎实的集成电路设计人才,满足IC行业对人才的大量需求,无论是在微电子专业,还是在相关的其他电气信息类专业,不少重点高等院校都已经开设了本门课程。在学生已经掌握了模拟电子技术、数字电子技术和一定的晶体管原理知识的基础上,通过学习《专用集成电路设计》课,进行ASIC设计理论的学习和实践的强化,进一步掌握集成电路和电路系统的设计知识,提高集成电路设计能力,增长集成电路设计经验;通过理论教学和实践教学,来加强电气信息类专业学生的电路设计基础、版图设计基础以及集成电路设计各环节的验证知识等,培养学生在集成电路设计方面的研究兴趣,为后续课程的学习和进一步的深造打好基础。
由于专业建设和人才培养的需要,北京电子科技学院同样开设了《专用集成电路设计》的专业选修课,授课对象是电子信息工程专业的本科生,由于非微电子的专业背景原因,他们并不具备足够的半导体物理、晶体管原理等知识,因此在本课程的教学过程中,必然要针对具体对象,调整教学内容,创新教学思路,加强教学研究,找到一种适合于非微电子专业本科生的教学思想和教学方法。通过教学实践,学生对于课程组在这一课程中的创新、探索和具体的教学方法比较认可。这里把我们在《专用集成电路设计》课教学实践中的初步探索做一些总结,希望与大家分享。
1 结合实际合理设置授课内容,以学生能够接受为目标
电子信息工程专业的学生在学习《专用集成电路设计》课程之前,已经系统地学习了《电路分析》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《EDA技术》等有关电子技术和电路系统的课程,对于电路系统的设计已经有了一定的理解,并进行过比较系统的动手实践训练,为进一步学习《专用集成电路设计》课程打下了比较坚实的知识基础和实践基础。但是由于专业背景的原因,该专业不太可能只是为了《专用集成电路设计》课而专门开设《半导体物理》、《晶体管原理》等这些在微电子专业才有的课程,因此,与微电子专业相比,电子信息工程专业的本科生欠缺有关晶体管原理和半导体工艺等方面的必要知识。在设置授课内容时,必然要考虑到这一点,总的原则应当是以学生能够接受、但又不应该过于轻松接受为目标,而且要尽量避免与《EDA技术》等课程的知识重复。
根据我们的课程内容设置原则,将《专用集成电路设计》课的讲授内容分为以下几章:第一章:ASIC设计概述;第二章:CMOS逻辑;第三章:ASIC库设计;第四章:ASIC的前端设计;第五章:ASIC的后端设计;第六章:可测性设计技术;第七章:SOC设计技术简介。在各章的讲授中,占用课时较多的分别是第二章、第三章和第五章。在讲授时强调培养学生的系统设计能力,使学生对专用集成电路的设计、制造、测试等一整套流程有一般性、整体性的了解,建立专用集成电路的基本概念和方法,了解IC领域的最新发展趋势,激发学生潜在的对集成电路前、后端设计的兴趣。为了配合理论教学,提升教学效果,还设置了合适的实验教学内容。
2 注重实验教学效果,以培养动手实践能力为目标
集成电路设计类课程除了理论教学以外,实验教学尤为重要,因为这类课程对学生的训练重点正是在于动手实验,提前接触到未来在进一步的研究和工作中可能会应用到的一些软件工具、设计流程以及设计技巧等,这样才能促进学生理论与实践相结合,真正帮助学生掌握ASIC设计技术。因此本课程要更加注重实验教学效果,着力培养学生的动手实践能力,进而使学生能够更加准确、具体和形象地掌握在课堂上学到的理论知识。根据这一原则,经过试用修订,我们专门编印了《专用集成电路设计实验指导书》,根据大纲的变化,使用工具版本的提高,目前已经编印了2007版和2009版的实验指导书,共设计了五个实验,具体是:实验一:IC设计工具的使用;实验二:单元电路的前端设计;实验三:标准单元的版图绘制与验证;实验四:四位加法器和减法器ASIC的设计;实验五:计数器ASIC的设计。每个实验3学时,其中实验二、实验四和实验五为综合性、设计性实验。
选用一种合适的集成电路设计工具是顺利进行实践教学的关键。我们选用了美国Tanner Research公司开发的一种优秀集成电路设计工具――Tanner Tools Pro,它虽然在功能上不如Cadence、Synopsys等大型工具强大,但它的最大优点是成本低,可以在PC机上使用,而且图形处理速度快,编辑功能强,便于学习,使用方便,特别适用于高校进行相关的教学和科研工作。Tanner Pro工具在美国和台湾的很多大学中早已被广泛应用,台湾不少IC设计企业也在使用Tanner Pro工具。该工具较新版本为Tanner Tools Pro 13.0,主要包含了S-EDIT(原理图编辑)、L-EDIT(版图编辑)、T-SPICE(电路仿真)、W-EDIT(波形观察)和LVS(版图与原理图比对)等几个功能不同的子工具,满足了集成电路设计从前端到后端、设计验证的一系列过程的需要,完全可以适用于《专用集成电路设计》课程的实践教学。通过我们在课程实验、毕业设计等实践教学环节的使用,发现学生对这个工具上手快、掌握熟,对于以后使用其他的IC设计工具也有一定的帮助,而且培养了他们将来涉足IC设计领域的兴趣和信心。图1是学生在实践教学中得到的一个版图设计结果。
3 适当讲授最新技术进展,以让学生跟上行业发展脚步为目标
我们都知道,集成电路设计技术、制造工艺等的发展速度飞快,遵循着集成电路最小特征尺寸以每三年减小70%的速度下降、集成度每年翻一番和价格每两年下降一半的著名的摩尔定律,集成电路的设计和制造技术发展日新月异。因此,在《专用集成电路设计》的教学过程中,必须要根据教学大纲的要求,在系统讲授已经设置好的教学内容的前提下,结合具体授课内容,适当讲授最新技术进展,以期让学生跟上集成电路设计行业发展的脚步,并不断将这些新技术、新进展、新方法、新工具、新工艺融入到授课内容中,做到授课内容常讲常新。其实这除了让学生可以接受到最新的知识和了解到该领域最新进展之外,同时也是一个教学相长的过程,对于教师的教学和相关科研也是一种无形的促进,可以督促教师不断地跟踪与IC设计、制造相关的最新研究成果,并进行精心的组织,将这些成果有机融入到课程教学中,做到授课内容的不断更新,而且这样也才能够避免一份讲稿多年重复使用,保证教师在教学中的激情,增强教学效果。
在这里仅仅举一个具体例子。在一次讲授到集成电路工艺的内容时,作者为同学们讲授了不断发展的集成电路工艺水平,以及所遇到的工艺发展瓶颈对于摩尔定律的挑战,还具体讲到了Intel公司新推出的0.45nm工艺的CPU,它采用了大大不同于以往的工艺方法,这次工艺变革可以称得上是“拯救摩尔定律”的一大技术进展。本次课后,不少同学纷纷通过互联网等来查阅这一最新工艺的具体情形,表现出了浓厚的学习兴趣。
4 创新课程考查方式,以激发学生进一步的研究兴趣为目标
一门课程的考查方式如何,对于这门课程能不能按照教师的预想,达到既定的最终教学目的,有着比较重要的作用。传统的一张试卷去“考”出学生学习效果的方式虽然比较简单省事,但却过于单调,虽然从某种程度上能够考查出学生对这门课程知识的掌握程度,但是对于激发学生在学完这门课程之后,对本学科、本领域进行进一步研究的兴趣却作用不大。由于自从接受学校教育以来经历了无数次的考试,不少学生厌烦考试的情绪比较严重,恨不得考完后把教材、作业、笔记等都马上丢弃,这是现实存在的、我们必须得承认的事实。从某种意义上说,通过考试来考查学生的学习,有时对最终教学目标的实现会起到一定的反作用。而且单纯考试的方式也很难发现学生对于这门课、这个领域、这个行业的独特想法和创新思路。
作者在《专用集成电路设计》教学过程中,结合课程的专业特点,积极探索并实践了采用提交论文和现场答辩相结合的课程考查方式,即在课程讲授到二分之一左右时,布置给学生论文题目,对于论文的范围、参考文献的篇数、论文的格式和字数等做出明确而具体的规范,要求学生在最后一次课之前提交自己的论文,做好答辩ppt,并利用专门的时间集中进行答辩,每位学生对自己准备的论文,进行5分钟左右的讲解,并接受教师和其他学生的提问。通过创新课程考查方式,提交论文和现场答辩相结合,让学生在准备论文和答辩材料的过程中对专用集成电路设计的有关内容和工艺、方法等有了更加深刻的理解,并有了一个系统的知识梳理过程,现场答辩的方式也更能够展现学生对于集成电路设计的一些独特的思路和创新性的理解,学生在经历这一过程时,也促使自己积极思考,主动研究,努力去探索和集成电路、微电子学有关的一些研究方法和最新进展,激发自己在完成本门课程的学习后、甚至是大学毕业后进行进一步研究的兴趣和信心;另外还在这个过程中提升了学生的论文写作能力、科学研究能力。
5 结束语
《专用集成电路设计》课(或者其他名称的类似课程)在不少设有微电子学专业的重点大学中开设较为普遍,但在没有微电子学专业的高校特别是非重点高校中开设并不多,对于该课程教学实践中的一些具体的方法研究和探讨需要更加深入。作者在教学实践中,紧密围绕本校、本专业的培养目标,以授课对象为主体,遵循课程的教学规律和科学研究规律,选择合适的授课内容和教学方法,并且不断地对此进行探索和研究,收到了初步的教学效果。当然,教学创新永无止境,教学方法的研究和探讨不能止步,作为一名年轻教师,在今后的教学实践中,作者将在加强学习以及与同行交流的前提下,进一步拓宽和创新教学思路,探索和完善教学模式,研究和更新教学内容,学习和探讨教学技巧,敢于创新,善于创新,真正做到教好书,育好人。
参考文献:
[1] Michael John Sebastian Smith.专用集成电路[M].虞惠华,等,译.北京:电子工业出版社,2004.
[2] 路而红.专用集成电路设计与电子设计自动化[M].北京:清华大学出版社,2004.