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1電裝工藝設(shè)計(jì)的重要性

隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，各類(lèi)電子產(chǎn)品在不同領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。高質(zhì)量的電子產(chǎn)品除了需要先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、技術(shù)，更需要合理化的產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)。工藝技術(shù)水平與生產(chǎn)制造能力是衡量企業(yè)綜合實(shí)力的標(biāo)志。電裝工藝設(shè)計(jì)是電子整機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)。要生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，除了精心設(shè)計(jì)電路、正確選用元器件以及整機(jī)結(jié)構(gòu)、零部件的設(shè)計(jì)要合理外，還要優(yōu)良的電裝工藝來(lái)保證。電子裝配的過(guò)程直接關(guān)系到電子產(chǎn)品最終的質(zhì)量與可靠性。信息采集控制中心的電裝工藝設(shè)計(jì)以產(chǎn)品技術(shù)文件為基礎(chǔ)，除考慮產(chǎn)品的性能、主要技術(shù)指標(biāo)外，還必須兼顧信息采集控制中心的特殊使用要求，包括沖擊、振動(dòng)、環(huán)境適應(yīng)性等因素對(duì)可靠性造成的影響。本文以信息采集控制中心為例，闡述通過(guò)工藝控制來(lái)保證電子產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性。

2信息采集控制中心概述

圖1是信息采集控制中心系統(tǒng)圖，該系統(tǒng)主要用于車(chē)內(nèi)氣象、生物、有毒有害空氣等檢測(cè)及設(shè)備控制，也可廣泛用于人防工程的安全防護(hù)系統(tǒng)。信息采集控制中心是整個(gè)系統(tǒng)的核心（原理見(jiàn)圖2），它接收?qǐng)?bào)警器信息，采集流量測(cè)控裝置和超壓測(cè)控裝置所測(cè)試到的流量和超壓數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)分析處理，做出判別。它采用自適應(yīng)算法結(jié)合車(chē)輛行駛速度、溫壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析處理，對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，控制過(guò)濾通風(fēng)、車(chē)內(nèi)其它相關(guān)設(shè)備處于正常工作狀態(tài)，確保車(chē)廂在安全、穩(wěn)定平衡的通風(fēng)狀態(tài)下運(yùn)行。

3信息采集控制中心的電裝工藝設(shè)計(jì)

電裝工藝設(shè)計(jì)包涵的具體內(nèi)容，主要應(yīng)體現(xiàn)在產(chǎn)品電裝工藝流程設(shè)計(jì)，產(chǎn)品的裝聯(lián)工藝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的調(diào)試等，貫穿生產(chǎn)全過(guò)程。產(chǎn)品生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)都與產(chǎn)品的可靠性有關(guān)聯(lián)，電子產(chǎn)品的元器件老化篩選、印電板組裝焊接、整機(jī)裝聯(lián)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的調(diào)試?yán)匣?guī)程這幾個(gè)部分對(duì)產(chǎn)品的可靠性影響較大。現(xiàn)就這些工序作一些特別說(shuō)明。

3.1元器件質(zhì)量控制據(jù)調(diào)查，電子產(chǎn)品的故障大都是由于元器件的各種損壞或故障引起的，為了保證電子整機(jī)產(chǎn)品能夠穩(wěn)定可靠地長(zhǎng)期工作，必須在裝配前對(duì)所使用的電子元器件進(jìn)行檢驗(yàn)和篩選。信息采集控制中心工藝設(shè)計(jì)中擬訂了元器件的檢驗(yàn)篩選工藝文件，主要從外觀質(zhì)量檢驗(yàn)、老化篩選，環(huán)境試驗(yàn)等幾方面進(jìn)行外購(gòu)電子器件的可靠性保障。

3.1.1外觀質(zhì)量檢驗(yàn)（1）元器件封裝、外形尺寸，電極引線的位置和直徑應(yīng)該符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)外形圖的規(guī)定；（2）外觀是應(yīng)完好無(wú)損，其表面無(wú)凹陷、劃痕、裂口、污垢和銹斑，外部涂層無(wú)起泡、脫落和擦傷現(xiàn)象；（3）電極引出線應(yīng)鍍層光潔，無(wú)壓折或扭曲，無(wú)影響焊接的氧化層、污垢和傷痕；（4）各種型號(hào)、規(guī)格標(biāo)志應(yīng)完整、清晰、牢固，特別是元器件參數(shù)的分檔標(biāo)志、極性符號(hào)和集成電路的種類(lèi)型號(hào)，其標(biāo)志、字符應(yīng)清楚；（5）對(duì)于可調(diào)元器件，在其調(diào)節(jié)范圍內(nèi)活動(dòng)平順、靈活，松緊適當(dāng)，無(wú)機(jī)械雜音，開(kāi)關(guān)類(lèi)元件能保證接觸良好，動(dòng)作迅速。

3.1.2老化篩選電子整機(jī)中使用的元器件，一般需要長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)通電的情況下工作，并且會(huì)受到環(huán)境條件和其他因數(shù)的影響，因此要求它們必須具有良好的可靠性和穩(wěn)定性。要使電子整機(jī)穩(wěn)定可靠地工作，根據(jù)元器件的失效規(guī)律，有效抑制早期失效對(duì)整機(jī)的影響，必須對(duì)元器件進(jìn)行必要的老化。信息采集控制中心的電源模塊是一個(gè)關(guān)重件，必須對(duì)其關(guān)重特性進(jìn)行質(zhì)量控制。如圖4所示，調(diào)節(jié)限流電阻使測(cè)試電源模塊在滿(mǎn)負(fù)荷電流時(shí)的輸出電壓值應(yīng)達(dá)到技術(shù)要求，通電2小時(shí)后，測(cè)試模塊的輸出電壓及精度。

3.1.3功能性篩及環(huán)境試驗(yàn)功能性篩選是指對(duì)元器件的電氣參數(shù)進(jìn)行功能性測(cè)量。對(duì)那些要求較高、工作環(huán)境嚴(yán)酷的產(chǎn)品，則必須采用嚴(yán)格的篩選方法逐個(gè)檢驗(yàn)元器件并增加環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)。在信息采集控制中心電源模塊檢驗(yàn)、傳感器檢驗(yàn)工藝中詳細(xì)規(guī)定了環(huán)境及應(yīng)力適應(yīng)性檢測(cè)方法和要求。通過(guò)對(duì)元器件進(jìn)行篩選老化，以排除早期失效的元器件，在生產(chǎn)源頭進(jìn)行質(zhì)量控制。

3.2印電板組裝工藝

3.2.1SMT工藝技術(shù)運(yùn)用在應(yīng)用SMT時(shí)必須按照操作規(guī)程進(jìn)行作業(yè)，SMT使用再流焊設(shè)備，焊接溫度隨時(shí)問(wèn)的變化曲線是重要的工藝參數(shù)，將對(duì)焊接質(zhì)量起決定作用。要根據(jù)具體產(chǎn)品來(lái)確定工藝參數(shù)，保證焊接質(zhì)量。

3.2.2分離元器件的裝焊（1）器件引腳的搪錫和器件管腳的處理。為保證焊接可靠性，元器件引腳如有氧化變色現(xiàn)象，可采用細(xì)抄紙打磨或使用鋸片輕輕刮除后再進(jìn)行搪錫。（2）手工焊接時(shí)應(yīng)先用機(jī)器焊表貼器件再用手工焊插裝器件。（3）兩面焊接時(shí)應(yīng)選用熔點(diǎn)不同的焊料，應(yīng)先用熔點(diǎn)高的焊料焊一面、再用熔點(diǎn)低的焊料焊另一面。（4）電裝時(shí)元器件在印制板上的安裝原則，應(yīng)按先低后高、先輕后重、先一般后特殊，先非靜電敏感器件后靜電敏感器件、先表貼元器件后插裝元器件。（5）插裝元器件（DIP）在印制扳上的焊接順序，先焊插頭（座）——電阻——電容——二極管——三極管——其它器件——最后焊集成電路。（6）電裝靜電敏感器件時(shí)，焊接次序是先焊器件電源正端，再焊器件電源負(fù)端，最后焊器件的各輸入、輸出端。

3.2.3安全及加固設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)元器件安裝結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、使用狀況決定是否加墊塊、墊片絕緣材料，目的是使產(chǎn)品能安全可靠地工作，如：2W上電阻不能貼裝在印制板上。元器件單引線承重較大時(shí)，需采取固定或支撐措施，如加墊塊、支座、進(jìn)行粘固、綁扎等措施。進(jìn)行合理的熱設(shè)計(jì)，保證器件工作溫度不超過(guò)規(guī)定值。如加大器件問(wèn)距、加裝散熱器等措施，避免產(chǎn)生過(guò)熱應(yīng)力使元器件受損。裝聯(lián)后的電路板組裝件在調(diào)試完成后，要根據(jù)使用的環(huán)境要求，進(jìn)行必要的清洗、粘固、灌封、防護(hù)、噴涂等處理措施。

3.2.4過(guò)應(yīng)力的預(yù)防措施根據(jù)產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性要求，信息采集控制中心對(duì)焊裝完成的印電板進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)、溫度循環(huán)試驗(yàn)、及分板調(diào)試。提前排除環(huán)境應(yīng)力及力學(xué)應(yīng)力對(duì)印電板造成的部分影響。

3.3整機(jī)裝聯(lián)、布線設(shè)計(jì)

3.3.1合理設(shè)計(jì)整機(jī)裝聯(lián)工藝合理分配、布局各部、組件的安裝空間，工藝上盡量細(xì)化、合理化安排工序順序。前后裝配工序可形成獨(dú)立的裝配模塊，工序間既能獨(dú)立操作又能合理銜接，形成可批量生產(chǎn)的流水線。如圖5所示，信息采集控制中心的特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、裝配空間狹小，各部、組件需分層裝配的設(shè)備，要對(duì)各層的裝配質(zhì)量進(jìn)行有效控制。在保證下層裝配部件正確、可靠、規(guī)范的情況下才能進(jìn)行上層的裝配。在設(shè)計(jì)中應(yīng)十分注意部件、組件的散熱，要便于觀察、測(cè)試、能夠分拆便于排除故障。留有電裝加工需要的操作空間。機(jī)箱或電路板的布線環(huán)境應(yīng)盡可能寬松，要預(yù)留足移的線束、線卡的布線安裝空間位置。裝配過(guò)程還要注意連接線的防護(hù)以免壓破受損。考慮到設(shè)備電纜的鋪設(shè)、電纜固定的方式、電纜插頭的插拔等因素。

3.3.2整機(jī)布線根據(jù)整機(jī)布局圖、接線圖、電路原理圖設(shè)計(jì)有效合理的連線軌跡，可減少線路之間的相互干擾，力求布線的整齊美觀。信息采集控制中心在電裝工藝設(shè)計(jì)中對(duì)導(dǎo)線（束）的捆扎固定、防護(hù)等問(wèn)題，制定了相應(yīng)的工藝方法。主要從以下幾個(gè)方面考慮整機(jī)布線。（1）線束歸納與布設(shè)捆扎。在產(chǎn)品工藝文件中編制導(dǎo)線、連接器表，歸納了各導(dǎo)線、連接器的導(dǎo)線（束）加工長(zhǎng)度、顏色（色標(biāo)）、連接關(guān)系、連接線走向。使操作者清楚、明確，一目了然，有效地減少加工過(guò)程的出錯(cuò)機(jī)率。布設(shè)路徑相同的連線束的合并捆扎。要求線間平行走線，連線間不絞扭，插頭出線處應(yīng)有可自然彎曲的圓弧，彎曲半徑不得小于線束直徑的5倍。不能緊繃受力。若電纜線束需彎曲，彎曲半徑不得小于線束直徑的2倍。（2）線束的固定抗震設(shè)計(jì)。為滿(mǎn)足產(chǎn)品的抗沖擊、振動(dòng)特性，考慮連線（束）的綁扎牢固及連接端可靠連接，避免接插件松脫影響電器性能。連接線束的布設(shè)路徑需有支撐及固定平面，與產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師交互，預(yù)留固定線束的固定座。當(dāng)線束途經(jīng)固定座時(shí)，用捆扎帶將線束固定在固定座上，不允許松脫、晃蕩。（3）連線（束）穿過(guò)孔的防護(hù)。由于電器結(jié)構(gòu)的需要，一些線束會(huì)從過(guò)孔穿過(guò)，為防止金屬銳邊及棱角對(duì)線束的損傷造成短路故障。除了使處理過(guò)孔四周圓滑外還需在過(guò)孔上貼合保護(hù)套（圖6）。通過(guò)孔的線束也應(yīng)加熱縮套管防護(hù)。（4）特殊位置的連接線處理。在距離較短的連接空間，如圖7所示，A、B兩端硬連接，1.5mm2的導(dǎo)線應(yīng)力使得連接點(diǎn)兩端脫離損壞或存在質(zhì)量隱患。應(yīng)用實(shí)例：將導(dǎo)線加長(zhǎng)，預(yù)先繞出彈性圈，將安裝應(yīng)力分散變小。經(jīng)批量生產(chǎn)試驗(yàn)，這樣的加工方式提高了接線的連接可靠性。

3.4整機(jī)性能測(cè)試及老化調(diào)試既是保證并實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的功能和質(zhì)量的重要工作，又是發(fā)現(xiàn)電子設(shè)備的設(shè)計(jì)、工藝缺陷和不足的重要環(huán)節(jié)。從某種程度上說(shuō)，調(diào)試工作是產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的重要組成部分，是滿(mǎn)足性能參數(shù)的可靠依據(jù)。調(diào)試細(xì)則和測(cè)試規(guī)程是進(jìn)行調(diào)試、測(cè)試操作的依據(jù)和保障。在整機(jī)裝配、調(diào)試、檢驗(yàn)完成之后，還要進(jìn)行整機(jī)的通電老化。整機(jī)產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行老化的原理與電子元器件的老化篩選相同，就是要通過(guò)老化發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在制造過(guò)程中存在的潛在缺陷，把故障消滅在出廠之前。在信息采集控制中心整機(jī)測(cè)試工藝中明確了的測(cè)試方法，老化時(shí)間，技術(shù)要求。提高產(chǎn)品工作可靠性及使用壽命，同時(shí)穩(wěn)定整機(jī)參數(shù)，保證調(diào)試質(zhì)量。

4工藝設(shè)計(jì)文件的完整性

工藝設(shè)計(jì)文件應(yīng)包含工藝流程圖、質(zhì)量控制點(diǎn)清單、關(guān)鍵工序清單、操作工藝規(guī)程、檢驗(yàn)要求等內(nèi)容。此外還需借用設(shè)計(jì)文件如：關(guān)重件匯總表、外購(gòu)件匯總表、電原理圖、接線圖、印電板焊接圖，整機(jī)總裝圖等。工藝文件應(yīng)與設(shè)計(jì)文件完好銜接并做到系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，具有可操作性、指導(dǎo)性。

5結(jié)語(yǔ)

電子裝配是一個(gè)非常復(fù)雜的工作，每一個(gè)細(xì)節(jié)都關(guān)系到整個(gè)電子產(chǎn)品的可靠性，注重裝配工藝過(guò)程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)是保證整個(gè)裝配質(zhì)量和可靠性的關(guān)鍵所在。信息采集控制中心2008年9月定型至今完成了數(shù)批千余臺(tái)套的產(chǎn)品生產(chǎn)，經(jīng)批量生產(chǎn)驗(yàn)證，產(chǎn)品滿(mǎn)足各項(xiàng)性能指標(biāo)并順利交付使用。

作者：陶紅 張仕明 郭繼慧 胡建明 張?jiān)?張建紅 單位：云南無(wú)線電有限公司 總裝防化駐昆明地區(qū)軍代室