1.2　電子產品制造工藝

電子產品生產包括設計、試制、制造等幾個過程，每個過程的工藝各不相同，本書主要講述電子產品在制造過程中的工藝技術。

1.2.1　電子產品制造過程中工藝技術的種類

制造一個整機電子產品，要涉及很多技術，并且隨著企業生產規模、設備、技術力量和生產產品的種類不同，工藝技術類型也不同。但電子產品制造工藝并不是無法歸納，與電子產品制造有關的工藝技術主要包括以下幾種：

1.機械加工和成形工藝

電子產品的結構件是通過機械加工而成的，機械類工藝包括車、鉗、刨、銑、鏜、磨、鑄、鍛、沖等。機械加工和成形的主要功能是改變材料的幾何形狀，使之滿足產品的裝配連接。機械加工后，一般還要進行表面處理，提高表面裝飾性，使產品具有新穎感，同時也起到防腐抗蝕的作用。表面處理包括刷絲、拋光、印刷、油漆、電鍍、氧化、銘牌制作等工藝。如果結構件為塑料件，一般采用塑料成形工藝，主要可分為壓塑工藝、注塑工藝、吹塑工藝等。

2.裝配工藝

電子產品生產制造中裝配的目的是實現電氣連接，裝配工藝包括元器件引腳成形、插裝、焊接、連接、清洗、調試等工藝；其中，焊接工藝可分為手工烙鐵焊接工藝、浸焊工藝、波峰焊工藝、再流焊工藝等；連接工藝又可分為導線連接工藝、膠合工藝、堅固件連接工藝等。

3.化學工藝

為了提高產品的防腐蝕能力，外形裝飾美觀，一般要進行化學處理，化學工藝電鍍、浸漬、灌注、三防、油漆、膠木化、助焊劑、防氧化等工藝。

4.其他工藝

其他工藝包括保證質量的檢驗工藝、老化篩選工藝、熱處理工藝等。

1.2.2　產品制造過程中的工藝管理

企業為了提高產品的市場占有率，在促進科技進步，提高工藝技術的同時，應在產品生產過程中采用現代科學理論和手段，加強工藝管理，即對各項工藝工作進行計劃、組織、協調和控制，使生產按照一定的原則、程序和方法有效地進行，以提高產品質量。企業工藝管理的主要內容有：

1.編制工藝發展計劃

一個企業工藝水平的高低反映該企業的生產水平的高低，工藝發展計劃在一定程度上是企業提高自身生產水平的計劃。一般來說，工藝發展計劃編制應適應產品發展需要，遵循先進性與適用性相結合、技術性與經濟性相結合的方針，在企業總工程師的主持下，由工藝部門為主組織實施。編制內容包括工藝技術措施規劃（新工藝、新材料、新設備和新技術攻關規劃等）、工藝組織措施規劃（工藝程序調整、工藝技術發行規劃等）。

2.生產方案準備

企業設計的新產品在進行生產前，首先要準備產品生產方案，其內容主要包括：

（1）新產品開發的工藝調研和考察，產品生產工藝方案設計。

（2）產品設計的工藝性審查。

（3）設計和編制成套工藝文件，工藝文件的標準化審查。

（4）工藝裝備的設計與管理。

（5）編制工藝定額。

（6）進行工藝質量評審、驗證、總結和工藝整頓。

3.生產現場管理

產品批量生產時，在生產現場，為了提高產品質量，需要加強現場生產控制，主要工作包括：

（1）確保安全文明生產。

（2）制定工序質量控制措施，進行質量管理。

（3）提高勞動生產率，節約材料，減少工時和能源消耗。

（4）制定各種工藝管理制度并組織實施。

（5）檢查和監督執行工藝情況。

4.開展工藝標準化工作

為了使產品符合國際標準，增強產品的競爭力，必須開展工藝標準化工作。工藝標準化工作的主要內容有：

（1）掌握國內外新技術、新工藝、新材料、新設備的研究與使用情況，借鑒國內外的先進科學技術，積極采取和推廣已有的、成熟的研究成果。

（2）進行工藝技術的研究和開發工作，從各種渠道搜集有關的新工藝標準、圖紙手冊及先進的工藝規程、研究報告、成果論文和資料信息，并進行加工、管理。

（3）有計劃地對工藝人員、技術工人進行培訓和教育，為他們更新知識、提高技術水平和技能開展服務。

（4）開展群眾性的合理化建議與技術改進活動，進行工藝和新技術的推廣工作，對在實際工作中做出創造性貢獻的人員給予獎勵。

1.2.3　生產條件對制造工藝提出的要求

任何電子產品在其研制成功之后都要投入生產，因為不生產，就產生不了價值，研制就失去了意義。產品要順利地生產，必須符合生產的條件，否則，不可能生產出優質的產品，甚至根本無法投產。企業的設備情況、技術和工藝水平、生產能力和周期，以及生產管理水平等因素都屬于生產條件。生產條件對工藝的要求，一般表現為以下幾個方面：

（1）產品的零部件、元器件的品種和規格應盡可能地少，盡量使用由專業生產企業生產的通用零部件或產品，應盡可能少用或不用貴重材料，立足于使用國產材料和來源多、價格低的材料。這樣便于生產管理，有利于提高產品質量并降低成本。

（2）產品的機械零部件，必須具有較好的結構工藝，裝配也應盡可能簡化，盡量不搞選配和修配，力求減少裝配工人的體力消耗，能夠適合采用先進的工藝方法和流程，即要使零部件的結構、尺寸和形狀便于實現工序自動化。

（3）原材料消耗要低，加工工時要短，例如盡可能提高沖制件、壓塑件的數量和比例等。

（4）產品的零部件、元器件及各種技術參數、開關、尺寸等產學研最大限度地標準化和規格化。

（5）應盡可能充分利用企業的生產經驗，用企業以前曾經使用過的零部件，使產品生產技術具有繼承性。

（6）產品及零部件的加工精度要與技術條件要求相適應，不允許盲目追求高精度。在滿足產品性能指標的前提下，其精度等級應盡可能低，同時也便于自動流水生產。

（7）正確設計、制訂方案，按最經濟的生產方法設計零部件，選用最經濟合理的原材料和元器件，以求降低產品的生產成本。

1.2.4　產品使用對制造工藝提出的要求

1.產品的外形、體積與重量方面的要求

調查顯示，一個電子產品能贏得市場，得到廣泛使用，在同等質量條件下，還取決于產品是否有吸引顧客的外形，而外形一方面與設計有關，另一方面與制造質量有關。因此，制造時需要保證有良好的外形質量保證工藝。同時，顧客還對電子產品的體積和重量有著苛刻要求，比如筆記本式計算機，顧客大多要求體積小、重量輕。因此，對制造工藝而言，通過何種方式來保證體積小、重量輕的產品的制造，具有非常重要的意義。

2.產品的操作方面的要求

電子產品的操縱性能如何，直接影響到產品被顧客的接受程度。在生產過程中需要用一定的工藝技術，使產品為操縱者創造良好的工作條件；保證產品應安全可靠，操作簡單；讀數指示清晰，便于觀察。

3.維護維修方面的要求

電子產品使用后有可能需要維護維修，制造電子產品，應在結構工藝上保證維護修理方便。應重點考慮以下幾點：

（1）電子產品在發生故障時，應便于打開維修或能迅速更換部件。例如，采用插入式和折疊式結構，快速裝拆結構，以及可換部件式結構等。

（2）可調元件、測試點應布置在設備的同一面，經常更換的元器件應布置在易于裝拆的部位。

（3）對于電路單元應盡可能采用印制電路板并用插座與系統連接，元器件的組裝密度不宜過大，以保證元器件有足夠的空間，便于裝拆和維修等。

1.2.5　電子產品可靠性與工藝的關系

電子產品的可靠性指產品在規定的時間內和規定的條件下，完成規定功能的能力。可靠性是產品質量的一個重要指標，通常所說的產品質量好、可靠性高，包含了兩層意思：一是達到預期的技術指標；二是在使用過程中性能穩定不出故障。產品的可靠性可分為固有可靠性、使用可靠性、環境適應性。

固有可靠性是指產品在設計、制造時內在的可靠性，影響固有可靠性的因素主要有產品的復雜程度、電路和元器件的選擇與應用、元器件的工作參數及其可靠程度、機械結構和制造工藝等。

使用可靠性是指使用和維護人員對產品可靠性的影響，它包括使用和維護程序的合理性、操作方法的正確性以及其他人為的因素。

環境適應性是指產品所處的環境條件對可靠性的影響，它包括環境溫度、濕度、氣壓、振動、沖擊、霉菌、鹽霧，以及儲存和運輸條件的影響，要提高產品的環境適應性，可對產品采取各種有效的防護措施。

1.從生產制造工藝方面提高電子產品可靠性的途徑

電子產品的故障大都是由于元器件的各種損壞或故障引起的，有的是元器件本身的缺陷，也有可能是元器件選用不當所造成的，因此提高固有可靠性應重點考慮元器件的可靠性。

提高元器件的可靠性，首先要正確選用元器件，盡可能壓縮元器件的品種和規格數，提高它們的復用率。典型普通元器件失效曲線如圖1-1所示，這條關系曲線就是通常所說的浴盆曲線。從圖中可以看出：早期，隨著元器件使用時間的增加而失效率迅速降低，這是由于元器件設計、制造上的缺陷而發生的失效，稱為早期失效，通過對原材料的生產工藝加強檢驗和質量控制，對元器件進行篩選可使其早期失效率大大降低；隨著時間的推移，產品在早期失效期之后，失效率低且基本穩定，失效率與使用時間無關，稱為偶然失效，偶然失效期時間較長，是元器件的使用壽命期；產品在使用的后期，失效率隨著使用時間迅速增加，到了這個時期，大部分元器件都開始失效，產品迅速報廢，稱為耗損失效期。因此，所用元器件必須經過嚴格檢驗和篩選，以排除早期失效的元器件，然后將合格、可靠的元器件嚴格按工藝要求裝配。

此外，提高電子產品固有可靠性的途徑還包括：

（1）根據電路性能的要求和工作環境條件選用適合的元器件，使用條件不超過元器件參數的額定值和相應的環境條件，并留有足夠的余量。合理使用元器件，元器件的工作電壓、電流不能超額使用，應按規范降額使用。盡量防止元器件受到電沖擊，裝配時嚴格執行工藝規定，免受損傷。

（2）仔細分析比較同類元器件在品種、規格、型號和制造廠商之間的差異，擇優選用，并注意統計、積累在使用和驗收過程中元器件所表現出來的性能與可靠性方面的數據，作為以后選用的重要依據。

（3）合理設計電路，盡可能選用先進而成熟的電路，減少元器件的品種和數量，多用優選的和標準的元器件，少用可調元器件，采用自動檢測與保護電路。為便于排除故障和維修，在設計時可考慮布設適當的監測點。

（4）合理地進行結構設計，盡可能采用生產中較為成熟的結構形式，有良好的散熱、屏蔽及防護措施；防震結構要牢靠，傳動機構靈活、方便、可靠，整機布局合理，便于裝配、調試和檢修。

（5）加強生產過程中的質量管理。

2.從使用方面提高電子產品的可靠性

電子產品出廠時一般都附有合格證、使用說明書、維修卡等，有些產品還對儲存、運輸等條件有相應的規定。因此，對使用者來說，應該按這些規定條文進行儲存、保管、使用和維修，使已定的可靠性指標實現。

（1）合理儲存和保管。電子產品的儲存和運輸必需按照規定的條件執行，否則會在儲存和運輸過程中受到損傷。保管也是如此，必需按照規定的范圍保管，如溫度、濕度等都要保持一定范圍。

（2）合理使用。在使用產品之前必須認真閱讀說明書，按規定操作。

（3）定期檢驗和維修。定期檢驗可免除產品在不正常或不符合技術指標時給使用造成的差錯，也可避免產品長期“帶病”工作而造成嚴重損傷。

3.從環境適應性方面提高電子產品的可靠性

電子產品所處的工作環境多種多樣，氣候條件、機械作用力和電磁干擾是影響電子產品可靠性的主要因素。必須采取適當的防護措施，將各種不良影響降低到最低限度，以保證電子產品穩定可靠地工作。

（1）氣候條件方面。主要包括溫度、濕度、氣壓、鹽霧、大氣污染、灰塵沙粒及日照等因素。它們對產品的影響主要表現在使電氣性能下降、溫升過高、運動部位不靈活、結構損壞，甚至不能正常工作。為了減少和防止這些不良影響，對電子產品提出以下要求：

①采取散熱措施，限制設備工作時的溫升，保證在最高工作溫度條件下，設備內的元器件所承受的溫度不超過其最高極限溫度，并要求電子設備耐受高低溫循環時的冷熱沖擊。

②采取各種防護措施，防止潮濕、鹽霧、大氣污染等氣候因素對電子設備內元器件及零部件的侵蝕和危害，延長其使用壽命。

（2）機械作用力方面。機械作用力是指電子產品在運輸和使用時，所受到的振動、沖擊、離心加速度等機械作用。它對產品的影響主要是：元器件損壞失效或電參數改變，結構件斷裂或變形過大，金屬件的疲勞等。為了防止機械作用對產品產生的不良影響，對產品提出以下要求：

①采取減振緩沖措施，確保產品內的電子元器件和機械零部件在受到外界強烈振動和沖擊時不致變形和損壞。

②提高電子產品的耐沖擊、耐振動能力，保證電子產品的可靠性。

（3）電磁干擾對電子產品的要求。電子產品工作的周圍空間充滿了由于各種原因所產生的電磁波，造成各種干擾。電磁干擾的存在，使產品輸出噪聲增大，工作不穩定，甚至完全不能工作。

為了保證產品在電磁干擾的環境中能正常工作，要求采取各種屏蔽措施，提高產品的電磁兼容能力。