认知实习报告范文(认知实习报告)

认知实习报告范文
大一暑假小学期，进行认知实习。现在再看当年写的文章，略显稚气未脱/笑哭。机械专业三大实习：认知实习、金工实习、生产实习，其中后两者已经推送了总结报告，第一个认知实习也不能少，在此补上。
SAE产品的生产流程及其技术分析
2017年7月24日上午，去参观SAE(东莞新科)，聆听了SAE的简介，随后观看了SAE的工厂车间及设备，从讲解人员的精彩详细的解说中收获很多，知道了已经学过的知识和将要学习的知识的重要性及其应用。
SAE主营磁头产品，磁头产品主要有HDD(HardDisk Drive, 硬盘驱动器)，Wafer(集磁块)→Slider(磁头)→HGA(磁头折片组合)→HSA(磁头臂组件)。HDD由PCBA(PrintedCircuit Board Assembly, 印刷线路板)→HDA(HeadDisk Assembly, 磁头盘片组合)→FPC System(软线路板组件)组成。
HDA包含：
1. Head(HSA)→磁头(磁头臂组合)，将资料写入磁盘或从磁盘读出资料。磁头分为：合成磁头(Composite Head)，薄膜磁头(Thin Film Head)和磁阻磁头(MR Head)。
2. Voice Coil Motor→音圈马达，通过磁头臂带动磁头沿碟的径向移动，使磁头能在不同的轨道上读写。
3. Disk→磁盘，记录(储存)资料。
4. Spindle Motor→主轴马达，带动磁盘高速旋转。
5. Base Plate /Top Cover/Gasket→底板/盖子/垫圈，HDA的密封部件，防止外部脏污空气的进入。
6. Re-circulating Filter→再循环过滤网，保持HDA内部空气的洁净度。
HDD的工作原理为：
①写原理：写入数据的电流讯号流经磁头的读写线圈，将磁芯磁化，又因磁芯形状之故，磁场在磁隙部份流出，而将此时位于其下方的磁盘磁性层磁化。磁盘不停地旋转，写入的电流讯号也不时地变换方向，造成磁盘磁化的方向也跟随着变换。如此一来，在磁盘上有很多小磁铁排列成一轨。
②读原理：1)电感式磁头读过程。当碟旋转时，碟上不同磁化方向的小磁场，会使磁芯产生磁通量变化，而使线圈产生感应电动势，该电讯号经过放大、过滤、脉波侦测及解码后，可得到和原来一模一样的数据。2)磁阻磁头读过程。磁阻材料的电阻变化对应磁化角度的变化，磁化角度是电流方向和MR磁场方向的夹角，所以磁阻材料在磁场中,它的电阻率会随着外加磁场的变化而变化，但与磁场变化率无关。因此，由电阻值的变化，便可推知磁场的变化，进而读回磁盘上的资料。在实际应用中，提供一个恒定的直流电给磁头读磁极，当MR电阻对应磁场变化，就可以得到一个电压变化，那么就可以实现读回。
一、生产流程
1.1 SAE总的生产流程为：
①: Wafer of Magnetic Recording Head + Wafer cut → RowBar + Lapping → Slider?+ Suspension?→?Head Gimbal Assembly;
②: Flexible Print Circuit → ArmFlexible Circuit Assembly;
③: Head Gimbal Assembly + Arm Flexible Circuit Assembly → Head Stack Assembly?→?Hard Drive Disk.
1.2 MR磁头的基本生产流程为：
Wafer → Wafer Machining → Lapping Machining →? Vacuum → Row Machining → PQC?→?Slider.
1.3 HGA主要生产流程为：
Incoming Inspection (来料检查) → Reflow Soldering(回流焊接) → Add SilverEpoxy(加银油) → Potting(粘合) → Gold Ball Bond(金球焊接) → Oven Cure(焗炉烘干) → Load gram check(荷重力测试) → Cut Pre-shunting(切除预短接点) → CSP Station(连续抽样计划) → Resistance Check(电阻检查) → DP Test(动态性能测试) → Shunting(短接) → FH Test(飞行高度测试) → BFC Cutting/Folding (切BFC/折BFC) → Polish / Cleaning(清洗) → Load Gram Check(荷重力测试) → Final PQC(外观检查) → QA Audit(QA抽检) → HGA.
1.4 HSA的主要生产流程为：
Incoming Inspection(来料检查) → Auto-HGA Loading(装配HGA) → BFC Dressing(排列BFC) → Tab Bonding(片焊接) → Quasi Static Test(静态测试) → Conformal Coating(加胶) → UV Curing(烘干) → Ball Stacking(冲压铆合) → Unload(卸货) → Bearing Installation & Bearing Height Check(轴承安装及轴承高度检查) → DP Test(动态性能测试) → QA Audit(QA 抽检) → Packing(包装) → HSA.
二、工艺流程
HGA磁头生产流程中的工艺流程：
1.来料检查 (Incoming Inspection)
检查所有来料，如Slider(磁头)、Suspension(折片)、BFC(Bridge Flex Cable)桥线路板等，不合格品不得投入生产。
2.回流焊接 (Reflow Soldering)
在高温下熔化BFC上的锡珠与折片上软线路板上对应的PAD位焊接在一起。根据不同来料，可以调节焊接温度和时间。检测:测试拉力和分析焊接点断开模式。
3.粘合 (Potting)
先将V胶加在Suspension Tongue的一定位置上，再将磁头粘合在Tongue上，这个过程通过mounter机自动完成。检测: 1)外观磁头PAD位和飞机仔上软线路板PAD位是否对齐、是否胶太多。2)位置尺寸检查检测磁头的粘合位置是否正确。3)粘合拉力测试。
4.金球焊接 (Gold Ball Bond)
用超声波加热熔化金线，由于表面张力，熔化的金线成球形滴在磁头AD位和飞机仔软线路PAD位之间，从而使磁头与软线路导通。检测: 1)外观金球形状，金球之间是否短路。2)金球拉力测试。
5.加银油 (Add Silver Epoxy)
在磁头与折片之间加银油，导通磁头与折片，并使静电释放，防止ESD产生。
6.焗炉烘干 (Oven Cure)
在一定温度和时间下，可使胶固化增强Potting胶的粘合力，并排出一些有害的挥发物。
7.荷重力测试 (Load Gram Check)
荷重力直接影响HGA的飞行高度和其它参数，客户对HGA的荷重力有严格要求，HGA的荷重力平均值应当等于或接近于品种的平均值，并且标准偏差越小越好，根据客户的要求，有些品种要全部测试，有些品种进行抽测。
8.切除预短接点 (Cut Pre-Shunting)
断开BFC的预短接点，以便于后工序电阻检查及DP测试。
9.连续抽样计划 (CSP Station)
采用CSP方式检测Slider、Supension、BFC的外观缺陷。CSP即为ContinuousSampling Plan.
10.电阻检查 (Resistance Check)
用电阻表检查MR电阻值，并可判定HGA是否ESD损坏，同时检查写电路，读、写电路之间是否短路，读写电路与飞机仔之间是否短路。
11.动态性能测试 (DP Test)
仿真硬盘正常工作状态，测试磁头的读写性能参数。主要参数有：轨道平均辐值TAA、分辨率Resolution,不对称度Asymmetry和半波宽PW50等。
12.短接 (Shunting)
将MR SENSOR短路，以防止后工序ESD产生。
13.飞行高度测试 (FH Test)
利用光的干涉原理，测试磁头正常工作状态下的飞行高度是否达到设计要求。
14.切BFC/折BFC (BFC Cutting/Folding)
切掉BFC尾部多余部分。并在BFC规定位置折角角度一般为90°±10°，以便于HSA工序焊接BFC。
15.清洗 (Polish/Cleaning)
通过磨洗将ABS上污渍去掉。通过去离子水超声波震洗，将HGA上的各种脏物清洗掉，保证产品清洁度。
16.荷重力测试(Load Gram Check)
100%检查GA的荷重力，只有荷重力达到规格要求的产品才可出货。
17.外观检查 (Final PQC)
100%检查Slider、BFC、Suspension的外观。
18.QA抽检 (QA Audit)
由QA部门对HGA的外观和其他性能进行抽检，采用CSP方式抽查，抽检合格的产品方可出货。
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三、检测方法
3.1飞行时间二次离子质谱仪
TOF-SIMS (Timeof Flight Secondary Ion Mass Spectrometry)是通过用一次离子激发样品表面，打出极其微量的二次离子，根据二次离子因不同的质量而飞行到探测器的时间不同来测定离子质量的极高分辨率的测量技术。
3.1.1 工作原理:
1.利用聚焦的一次离子束在样品上进行稳定的轰击，一次离子可能受到样品表面的背散射（概率很小），也可能穿透固体样品表面的一些原子层深入到一定深度，在穿透过程中发生一系列弹性和非弹性碰撞。一次离子将其部分能量传递给晶格原子，这些原子中有一部分向表面运动，并把能量传递给表面离子使之发射，这种过程成为粒子溅射。在一次离子束轰击样品时，还有可能发生另外一些物理和化学过程：一次离子进入晶格，引起晶格畸变；在具有吸附层覆盖的表面上引起化学反应等。溅射粒子大部分为中性原子和分子，小部分为带正、负电荷的原子、分子和分子碎片。
2.电离的二次粒子（溅射的原子、分子和原子团等）按质荷比实现质谱分离。
3.收集经过质谱分离的二次离子，可以得知样品表面和本体的元素组成和分布。在分析过程中，质量分析器不但可以提供对于每一时刻的新鲜表面的多元素分析数据。而且还可以提供表面某一元素分布的二次离子图像。
4.TOF (Time of Flight)的独特之处在于其离子飞行时间只依赖于他们的质量。由于其一次脉冲就可得到一个全谱，离子利用率最高，能最好地实现对样品几乎无损的静态分析，而其更重要的特点是只要降低脉冲的重复频率就可扩展质量范围，从原理上不受限制。
3.1.2 主要用途:
作为目前前沿的用于表面成分分析的科学装置之一，飞行时间二次离子质谱仪因具有分辨率高、灵敏度高、分析速度快、测量范围宽、样品消耗少等特点，无论在分析化学、环境科学，还是在生物医学领域，都得到了越来越广泛的应用[1]。
1. 掺杂剂与杂质的深度剖析
2. 薄膜的成份及杂质测定（金属、电介质、锗化硅 、III-V族、II-V族）
3. 超薄薄膜、浅植入的超高深度辨析率剖析
4. 硅材料整体分析，包含B, C, O以及N
5. 工艺工具（离子植入）的高精度分析
3.2 俄歇电子能谱仪
俄歇电子能谱仪(Auger Electron Spectroscopy，AES)，作为一种最广泛使用的分析方法而显露头角。这种方法的优点是：在靠近表面5-20埃范围内化学分析的灵敏度高；数据分析速度快；能探测周期表上He以后的所有元素。虽然最初俄歇电子能谱单纯作为一种研究手段，但现在它已成为常规分析手段了。它可以用于许多领域，如半导体技术、冶金、催化、矿物加工和晶体生长等方面。
3.2.1工作原理
当一个具有足够能量的入射电子使原子内层电离时，该空穴立即就被另一电子通过L1→K跃迁所填充。这个跃迁多余的能量EK-EL1如使L2能级上的电子产生跃迁，这个电子就从该原子发射出去,称为俄歇电子。这个俄歇电子的能量约等于EK-EL1-EL2。这种发射过程称为KL1L2跃迁。此外类似的还会有KL1L1、LM1M2、MN1N1等等。
从上述过程可以看出，至少有两个能级和三个电子参与俄歇过程，所以氢原子和氦原子不能产生俄歇电子。同样孤立的锂原子因为最外层只有一个电子，也不能产生俄歇电子。但是在固体中价电子是共用的，所以在各种含锂化合物中也可以看到从锂发生的俄歇电子。
3.2.2 先进性
随着纳米结构材料的广泛应用,新型微纳尺度表征技术成为纳米科学技术的重要组成部分。发展在纳米尺度下的各种检测与表征手段,以用于观测纳米结构材料的原子、电子结构,和测量各种纳米结构的力、电、光、磁等特性,日益引起人们的重视。
针对目前广泛使用的各种光子谱技术、X射线衍射和精细吸收谱、高分辨的电子显微术等技术的局限性,基于以电子束为探针的俄歇电子能谱(AES),发展了纳米尺度的检测与表征新技术[2]。
3.3 X射线光电子能谱
X射线光电子能谱技术(X-ray PhotoelectronSpectroscopy，XPS)是电子材料与元器件显微分析中的一种先进分析技术，而且是和俄歇电子能谱技术(AES)常常配合使用的分析技术。
由于XPS可以比俄歇电子能谱技术更准确地测量原子的内层电子束缚能及其化学位移，所以它不但为化学研究提供分子结构和原子价态方面的信息，还能为电子材料研究提供各种化合物的元素组成和含量、化学状态、分子结构、化学键方面的信息。它在分析电子材料时，不但可提供总体方面的化学信息，还能给出表面、微小区域和深度分布方面的信息。另外，因为入射到样品表面的X射线束是一种光子束，所以对样品的破坏性非常小。这一点对分析有机材料和高分子材料非常有利。
3.3.1 基本原理
X射线光子的能量在1000～1500ev之间，不仅可使分子的价电子电离而且也可以把内层电子激发出来，内层电子的能级受分子环境的影响很小。同一原子的内层电子结合能在不同分子中相差很小，故它是特征的。光子入射到固体表面激发出光电子，利用能量分析器对光电子进行分析的实验技术称为光电子能谱。
XPS的原理是用X射线去辐射样品，使原子或分子的内层电子或价电子受激发射出来。被光子激发出来的电子称为光电子。可以测量光电子的能量，以光电子的动能/束缚能(Binding Energy),(Eb=hv光能量-Ek动能-W功函数)为横坐标，相对强度（脉冲/s）为纵坐标可做出光电子能谱图。从而获得试样有关信息。X射线光电子能谱因对化学分析最有用，因此被称为化学分析用电子能谱（Electron Spectroscopy forChemical Analysis）。
3.3.2 XPS特点
XPS作为一种现代分析方法，具有如下特点[3]：
（1）可以分析除H和He以外的所有元素，对所有元素的灵敏度具有相同的数量级。
（2）相邻元素的同种能级的谱线相隔较远，相互干扰较少，元素定性的标识性强。
（3）能够观测化学位移。化学位移同原子氧化态、原子电荷和官能团有关。化学位移信息是XPS用作结构分析和化学键研究的基础。
（4）可作定量分析。既可测定元素的相对浓度，又可测定相同元素的不同氧化态的相对浓度。
（5）是一种高灵敏超微量表面分析技术。样品分析的深度约2nm，信号来自表面几个原子层，样品量可少至10-8g，绝对灵敏度可达10-18g。
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四、未来发展方向
4.1社会发展趋势
SSD (Solid State Drive)取代HDD (Hard Disk Drive)已成为一种必然，但目前SSD硬盘的造价成本还太太高了。取代还需要一段时间。
固态硬碟（SSD）虽然在性能上出尽风头，但是由于价高量少，导致取代硬碟的效应延后。全球记忆体龙头大厂金士顿（Kingston）表示，SSD将以冲量压低成本为策略，市占率并非第一考量。但是新帝（SanDisk）、创见(Transcend InformationInc)、威刚(ADATA)、金士顿等均推出了各种类型 SSD，SSD市场顿时百花齐放。
固态硬碟虽然有机会取代硬碟，但是价格还是太高。SSD的价格还是硬碟的3倍左右，阻碍了下游厂商采用SSD的意愿。而受到价格过高的冲击，记忆体模组大厂金士顿坦言，SSD大量普及的时间点的确是比预期还要晚，主要仍是受到与硬碟价差过大的影响，取代效应发酵得比预期还要晚。如果价差可以压缩到40％至50％以内，取代效应很可能会发生。
4.2 SAE发展方向
① 基础：大数据领域对HDD的需求足以支撑企业的正常运作与盈利。
② 深度：通过持续不断的创新，继续提升磁头制作的技术含量，形成技术壁垒。
③ 广度：不断拓广SAE的业务范围，依托SAE多年的技术积淀，打入边缘领域。
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参考文献
[1] 刘晓旭.飞行时间二次离子质谱仪二次离子光学系统仿真研究[D].吉林：吉林大学，2015.
[2] 徐富春. 微纳尺度表征的俄歇电子能谱新技术[D].厦门：厦门大学，2009.
[3] 刘世宏,王当憨,潘承璜．X射线光电子能谱分析[M]．北京：科学出版社，1988：26.

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