電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝

1、l一、電子產(chǎn)品的特點(diǎn)l二、電子產(chǎn)品工藝與生產(chǎn)電子產(chǎn)品工藝與生產(chǎn) l三、電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝發(fā)展簡況電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝發(fā)展簡況 l四、本課程的任務(wù)本課程的任務(wù)l電子產(chǎn)品具有“輕、薄、短、小”的特點(diǎn) l電子產(chǎn)品使用廣泛 l電子產(chǎn)品的可靠性要求高 l電子產(chǎn)品的精度要求高 ，控制系統(tǒng)復(fù)雜 下一頁 上一頁 返回l任何電子產(chǎn)品都要經(jīng)過千百道生產(chǎn)工序才能完成，而每一道生產(chǎn)工序都要按照特定的工藝規(guī)程方法進(jìn)行。l一個(gè)工廠的狀況正是該廠生產(chǎn)管理狀況的概括。也即是說：生產(chǎn)方式的優(yōu)劣就是這個(gè)企業(yè)優(yōu)劣。 l工藝工作是企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的中心環(huán)節(jié)，是組織生產(chǎn)和指導(dǎo)生產(chǎn)的一種重要手段。其內(nèi)容是組織和指導(dǎo)符合設(shè)計(jì)要求的加工生產(chǎn)，直到

2、包裝出廠為止而采取的一切必要的技術(shù)和管理措施。下一頁 上一頁 返回l早期的電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，采用木箱結(jié)構(gòu)，電氣元件固定在一塊絕緣板上，并水平地放在一個(gè)木箱上，主要電氣元件都在絕緣的外邊，箱內(nèi)主要用裸導(dǎo)線連接，安裝方式為螺釘連接。 l在20世紀(jì)20年代，由于真空二、三極管的出現(xiàn)，大大推動(dòng)了電子技術(shù)的發(fā)展，以電子管為中心的電子技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，這時(shí)的電子產(chǎn)品為一塊水平底板放在箱中，箱前安裝一塊裝有調(diào)節(jié)旋鈕的膠木板 。l在20世紀(jì)30年代，電子產(chǎn)品的外殼采用了金屬材料，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的布局由一個(gè)水平放置金的金屬底板及一個(gè)垂直放置的面板構(gòu)成，各種元器件通過絕緣座或絕緣支撐布置在金屬底板的上面，把阻容元件及其之間

3、的連線布置在底板下面，在面板上放置控制器、顯示器及輸入、輸出的接線端子，外面配上機(jī)箱。 l在20世紀(jì)40年代，較為復(fù)雜的電子產(chǎn)品問世，出現(xiàn)了將復(fù)雜的設(shè)備分為若干簡單部件及樹立起結(jié)構(gòu)級別的先進(jìn)想法。 下一頁 上一頁 返回l進(jìn)入20世紀(jì)50年代，由于晶體管的出現(xiàn)及應(yīng)用，使電子技術(shù)發(fā)生了一場革命 ，導(dǎo)致了單、雙面印制電路板的大量使用，同軸電纜和微帶傳輸線的應(yīng)用。 l從20世紀(jì)60年代開始，電子元器件出現(xiàn)了飛速的發(fā)展，大約每隔10年就有一次飛躍。在20世紀(jì)80年代，大規(guī)模集成電路及超大規(guī)模集成電路已經(jīng)出現(xiàn)，在電子產(chǎn)品為提高可靠性，降低能耗和成本，大量采用集成電路及高密度印制電路板，這就是現(xiàn)在稱之為的微

4、型電子產(chǎn)品，使電子產(chǎn)品向固體化，小型化，高可靠性和多功能等方向的發(fā)展，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也隨之向更高層次過渡。 下一頁 上一頁 返回l電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝對于從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的人員是很重要的。 l電路設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系十分密切。l掌握和了解結(jié)構(gòu)工藝的知識，不僅對電路設(shè)計(jì)有益，而且對解決在設(shè)計(jì)過程中可能出現(xiàn)的電路與結(jié)構(gòu)的矛盾，密切與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的配合，也是很有益的。 l本課程所涉及的知識面較廣，在學(xué)習(xí)本課程之前，應(yīng)具備理化基本知識，機(jī)械基礎(chǔ)、電子線路及有關(guān)專業(yè)方面的知識。l在學(xué)習(xí)過程中，要多接觸生產(chǎn)實(shí)際，把實(shí)際知識與書本結(jié)合起來，才能學(xué)好這門課。 上一頁 返回l一、工作環(huán)境對電子產(chǎn)品的要求工作環(huán)境對電子

5、產(chǎn)品的要求l二、電子產(chǎn)品的生產(chǎn)要求電子產(chǎn)品的生產(chǎn)要求l三、電子產(chǎn)品的使用要求電子產(chǎn)品的使用要求 l下一頁 l氣候條件對電子產(chǎn)品的要求氣候條件對電子產(chǎn)品的要求l機(jī)械條件對電子產(chǎn)品的要求機(jī)械條件對電子產(chǎn)品的要求 l電磁干擾對電子產(chǎn)品的要求電磁干擾對電子產(chǎn)品的要求 下一頁 上一頁 返回l氣候條件主要包括溫度、濕度、氣壓、鹽霧、大氣污染、灰塵砂粒及日照等因素。 l它們對產(chǎn)品的影響主要表現(xiàn)在使電氣性能下降、溫升過高、運(yùn)動(dòng)部位不靈活、結(jié)構(gòu)損壞，甚至不能正常工作 。l要求采取散熱措施，限制電子產(chǎn)品工作時(shí)的溫升，保證在最高工作溫度條件下，并要求電子產(chǎn)品耐受高低溫交變循環(huán)時(shí)的冷熱沖擊。l要求采取各種防護(hù)措施，防

6、止潮濕、鹽霧、大氣污染等氣候因素對電子產(chǎn)品內(nèi)元器件及零部件的侵蝕和危害。 下一頁 上一頁 返回l機(jī)械條件是指電子產(chǎn)品在使用和運(yùn)輸過程中，所受到的振動(dòng)、沖擊、離心加速度等機(jī)械作用。l它對電子產(chǎn)品的影響主要是：元器件損壞失效或電參數(shù)改變；結(jié)構(gòu)件斷裂或變形過大；金屬件的疲勞等。 l要求采取減振緩沖措施，確保產(chǎn)品內(nèi)的電子元器件和機(jī)械零部件在受到外界強(qiáng)烈震動(dòng)和沖擊下不致變形和損壞。l要求提高電子產(chǎn)品的耐沖擊、耐振動(dòng)能力，保證電子產(chǎn)品的可靠性。 下一頁 上一頁 返回l電子產(chǎn)品工作的周圍空間充滿了由于各種原因所產(chǎn)生的電磁波，造成外部及內(nèi)部干擾。l外部干擾有：自然的宇宙和天電干擾；人為的電臺的干擾，電火花或電

7、弧干擾。內(nèi)部干擾有：固有的天線、電源、晶體管的熱騷動(dòng)、線圈的磁場等；人為的由于設(shè)計(jì)不當(dāng)引起各種寄生耦合。l電磁波干擾的存在，使產(chǎn)品輸出噪聲增大，工作不穩(wěn)定，甚至完全不能工作。l結(jié)構(gòu)上要求采取各種屏蔽措施，提高產(chǎn)品的抗電磁干擾能力。 下一頁 上一頁 返回l產(chǎn)品中的零件、部件、元器件的品種和規(guī)格應(yīng)可能地少，盡量使用通用的零部件或產(chǎn)品。 l產(chǎn)品中的機(jī)械零部件，必須具有較好的結(jié)構(gòu)工藝，能夠采用先進(jìn)的工藝方法和流程。 l產(chǎn)品中的零部件、元器件及其各種技術(shù)參數(shù)、形狀、尺寸等應(yīng)地標(biāo)準(zhǔn)化。l應(yīng)盡可能少用或不用貴重材料，立足于使用來源多、價(jià)格低的材料。 l產(chǎn)品（含零部件）的加工精度和技術(shù)條件要求要相適應(yīng)，不允許

8、無根據(jù)地追求高精度。 下一頁 上一頁 返回 l使用經(jīng)濟(jì)性包括產(chǎn)品在使用、貯存和運(yùn)輸過程中所消耗的費(fèi)用。 l生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性是指生產(chǎn)成本。它包括生產(chǎn)材料費(fèi)用、工資和附加費(fèi)用、管理費(fèi)用等。 l產(chǎn)量的大小決定著生產(chǎn)的規(guī)模、生產(chǎn)方式的類型和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性。l合理選擇原材料和元器件，以求降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。 l合理的結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品具有良好的使用性能和維修性能，從而降低費(fèi)用。 下一頁 上一頁 返回 l產(chǎn)品體積與重量的要求產(chǎn)品體積與重量的要求 l產(chǎn)品的操作要求產(chǎn)品的操作要求 l產(chǎn)品的操維修要求產(chǎn)品的操維修要求 下一頁 上一頁 返回l電子產(chǎn)品的用途對體積重量的要求 l運(yùn)載工具對體積重量的要求 l機(jī)械負(fù)荷對體積重量的要求

9、l經(jīng)濟(jì)因素對體積重量的要求 下一頁 上一頁 返回l為操縱者創(chuàng)造良好的工作條件 l產(chǎn)品操作簡單，能盡快進(jìn)入工作狀態(tài)。 l產(chǎn)品安全可靠，有保險(xiǎn)裝置。 l控制機(jī)構(gòu)輕便，盡可能減少操縱者的體力消耗。下一頁 上一頁 返回 l便于打開維修和方便更換備用件 l可調(diào)元件、測試點(diǎn)應(yīng)布置在產(chǎn)品的同一面；經(jīng)常更換的元器件以及易損元件應(yīng)布置在易于拆裝的部位。l元器件的組裝密度不宜過大 。l產(chǎn)品最好具備監(jiān)測裝置和故障預(yù)報(bào)裝置，能使操縱者盡早地發(fā)現(xiàn)故障或預(yù)測失效元器件，及時(shí)更換維修，以縮短維修時(shí)間并防止大故障出現(xiàn)。 上一頁 返回l可靠性概念可靠性概念 l可靠性的主要指標(biāo)可靠性的主要指標(biāo) l可靠性分類可靠性分類 l可靠性設(shè)

10、計(jì)的基本原則可靠性設(shè)計(jì)的基本原則 l提高電子產(chǎn)品可靠性的途徑提高電子產(chǎn)品可靠性的途徑 l可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下，完成規(guī)定功能的能力。 l規(guī)定的時(shí)間：產(chǎn)品經(jīng)過老化后，有一個(gè)較長的穩(wěn)定使用期，以后隨著時(shí)間的延長可靠性下降，時(shí)間越長，可靠性越低。 l規(guī)定條件：是指使用時(shí)的應(yīng)力條件（電氣的和機(jī)械的）、工作環(huán)境和維護(hù)條件、貯存條件等。規(guī)定條件不同，產(chǎn)品的可靠性也不同。 l規(guī)定的功能：是指完成規(guī)定的所有功能，而不是其中一部分。 l可靠度指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。 l (t)= l式中 試驗(yàn)樣品數(shù)； n 規(guī)定試驗(yàn)時(shí)間t內(nèi)故障數(shù)。 %100NnNl故障率是指產(chǎn)品在

11、規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，失去規(guī)定功能的概率。l故障率與可靠度是對立事件。l（t）+ （t）= 1l（t）= n/N100% l平均壽命對不可修復(fù)的產(chǎn)品，它是指產(chǎn)品失效前的工作或儲存的平均時(shí)間。 l MTTF=l對可修復(fù)的產(chǎn)品而言，平均壽命是指相鄰兩次故障間隔的工作時(shí)間的平均值，即平均無故障工作時(shí)間。l MTBF= l式中 總運(yùn)行時(shí)間； ti 第i個(gè)產(chǎn)品無故障工作時(shí)間。 NiitN11NiiNiinTnT11l失效率是指產(chǎn)品工作到t時(shí)刻后的一個(gè)單位時(shí)間（t到t+1）內(nèi)的失效數(shù)與在t時(shí)刻尚能正常工作的產(chǎn)品數(shù)之比。 l(t)= l式中試驗(yàn)樣品數(shù)；n(t)到時(shí)刻t 時(shí)的失效數(shù)；n(t+t)t時(shí)刻后，在

12、t時(shí)間間隔內(nèi)失效數(shù)。 ttnNtnttn)()(l失效密度是單位時(shí)間內(nèi)失效產(chǎn)品數(shù)與受試驗(yàn)產(chǎn)品的起始數(shù)（總數(shù)）之比。 l f(t)=ll式中n(t)在t時(shí)間內(nèi)，失效的產(chǎn)品數(shù)； 試驗(yàn)樣品數(shù)。 tNtn)(l該項(xiàng)指標(biāo)反映了產(chǎn)品的可維修度，是指平均一次故障所需的修復(fù)時(shí)間。 l MTTR=l式中n故障次數(shù)；l R修復(fù)時(shí)間總和。 nTnTNiRiR1l一、固有可靠性l二、使用可靠性使用可靠性 l三、環(huán)境適應(yīng)性環(huán)境適應(yīng)性 l固有可靠性是指產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造時(shí)內(nèi)在的可靠性。 l影響固有可靠性的因素主要有產(chǎn)品的復(fù)雜程度，電路和元器件的選擇與應(yīng)用，元器件的工作參數(shù)及其可靠程度，機(jī)械結(jié)構(gòu)和制造工藝等。 l產(chǎn)品的固有可

13、靠性在很大程度上依賴于元器件的可靠性。 l產(chǎn)品越復(fù)雜所用的元器件越多，則產(chǎn)品的固有可靠性越低。 l使用可靠性是指使用和維護(hù)人員對產(chǎn)品可靠性的影響，它包括使用與維護(hù)的程序及產(chǎn)品使用操作方法正確性以及其他人為的因素。 l使用可靠性在很大程度上依賴于使用產(chǎn)品的人。l熟練而正確的操作，及時(shí)的維護(hù)和保養(yǎng)，都能顯著提高使用的可靠性。 l環(huán)境適應(yīng)性是指產(chǎn)品所處的環(huán)境條件對可靠性的影響。l包括環(huán)境溫度、濕度、氣壓、振動(dòng)、沖擊、霉菌、煙霧、以及貯存和運(yùn)輸條件的影響。l提高產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性，主要是對產(chǎn)品采取各種有效的防護(hù)措施。 l電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)是一個(gè)涉及面非常電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)是一個(gè)涉及面非常廣泛的問題，它涉

14、及到系統(tǒng)的可靠性模廣泛的問題，它涉及到系統(tǒng)的可靠性模型，可靠度和維修的要求、預(yù)計(jì)和分配，型，可靠度和維修的要求、預(yù)計(jì)和分配，可靠性費(fèi)用設(shè)計(jì)和各種保證系統(tǒng)可靠性可靠性費(fèi)用設(shè)計(jì)和各種保證系統(tǒng)可靠性的技術(shù)措施。的技術(shù)措施。 l下一頁 l（1） 綜合利用硬件與軟件的功能，充分發(fā)揮軟件的功能，以減少硬件的數(shù)量。l（2） 對指標(biāo)和性能的確定要合理，避免盲目追求高性能和高指標(biāo)。l（3） 積極慎重地采用新技術(shù)、新器件。l（4） 盡量采用經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)際考驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)電路單元。l（5） 盡可能采用集成度高的集成電路。l（6） 對數(shù)字邏輯電路要進(jìn)行簡化設(shè)計(jì)。l（7） 盡可能采用數(shù)字電路來代替線性電路。下一頁 上一頁

15、 返回l為了提高產(chǎn)品的可靠性，就要在材料、工藝、設(shè)備和管理等方面采取相應(yīng)措施，這就導(dǎo)致生產(chǎn)和科研費(fèi)用的增加，但使用維護(hù)費(fèi)用卻隨著可靠性的提高而降低，因而總的費(fèi)用卻不一定增加。如果可靠性指標(biāo)定得適當(dāng)，總費(fèi)用可達(dá)最低水平。反之，若可靠性指標(biāo)低，就必須增大使用和維修費(fèi)用，總費(fèi)用仍有可增加，使經(jīng)濟(jì)性變差。 下一頁 上一頁 返回 可靠性與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系曲線 下一頁 上一頁 返回l元器件可靠性通常是用失效率來表征。 l普通電子元器件有相似的失效規(guī)律，常用失效率與工作時(shí)間的關(guān)系曲線來表征。 下一頁 上一頁 返回l早期失效期：由于設(shè)計(jì)、制造上的缺陷等原因而發(fā)生的失效叫早期失效。 l對元器件進(jìn)行篩選老化，可使其早

16、期失效大大降低。 l偶然失效期：產(chǎn)品因偶然因素發(fā)生的失效叫偶然失效。其特點(diǎn)是失效率低而基本穩(wěn)定，可以認(rèn)為失效率是一個(gè)常數(shù)，與時(shí)間無關(guān)。是元器件的使用期。l耗損失效期：產(chǎn)品在使用的后期，由于老化、疲勞、耗損等原因引起的失效叫耗損失效。 l下一頁 上一頁 返回l元器件的可靠性通常用失效率來表征。由于元器件都工作在偶然失效期，其失效率為常數(shù)，即（t）=常數(shù)l則可靠性用可靠度R(t)表示為：R(t)=e-t l產(chǎn)品可靠性：一個(gè)產(chǎn)品可以看成是一個(gè)系統(tǒng)，是由若干個(gè)子系統(tǒng)組成，而每個(gè)子系統(tǒng)又由許多元器件組成?？筛鶕?jù)元器件的可靠性求得系統(tǒng)的可靠性，也可根據(jù)系統(tǒng)的可靠性求得各子系統(tǒng)（或元器件）的可靠性。l下一頁

17、 上一頁 返回l可維修是指產(chǎn)品零部件、元器件經(jīng)修理使之維持可靠性而采取的措施。l用有效工作時(shí)間比例A來表征可維修性 。l產(chǎn)品設(shè)置的安全裝置屬于可維修性的內(nèi)容。l下一頁 上一頁 返回l工藝加工必須嚴(yán)格按照工藝文件的要求進(jìn)行加工，并保證產(chǎn)品元器件在加工過程中，不致受到熱力的、機(jī)械的和電氣的損傷。l元器件篩選應(yīng)按篩選工藝操作，不應(yīng)過溫篩選，以免損傷元器件。l采取必要的措施，保證產(chǎn)品表面不受機(jī)械傷和化學(xué)腐蝕。l用必要的工藝裝置來滿足產(chǎn)品加工過程中各種電氣指標(biāo)的測試要求，使之達(dá)到最佳狀態(tài)，以免受電氣的沖擊或過載的影響。 l下一頁 上一頁 返回l從產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造方面提高可靠性從產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造方面提高可靠性l從

18、使用方面提高可靠性從使用方面提高可靠性 l l下一頁 上一頁 返回l電子產(chǎn)品的可靠性主要取決于元器件的可靠性。l對元器件進(jìn)行篩選是提高電子產(chǎn)品可靠性的一種行之有效的措施。l篩選的目的是選出可靠性較高的元器件，淘汰有潛在缺陷而導(dǎo)致早期失效的元器件。l除特殊情況外，所有元器件都應(yīng)經(jīng)過篩選取后，才能用到產(chǎn)品中去。l下一頁 上一頁 返回l根據(jù)電路性能的要求和工作環(huán)境條件選用合適的元器件，使用條件不得超過元器件電參數(shù)的額定值并留有足夠的富余量。l盡可能減少元器件的品種和規(guī)格數(shù)，提高復(fù)用率。l分析比較同類元器件在品種、規(guī)格、型號和制造廠商之間的差異，擇優(yōu)選用，并注意統(tǒng)計(jì)、積累在使用和驗(yàn)收過程中元器件所表現(xiàn)出來的性能與可靠性方面的數(shù)據(jù)，作為以后選用的重要依據(jù)。下一頁 上一頁 返回l產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目標(biāo)應(yīng)是最大限度地滿足用戶的要求，即以最低的購置費(fèi)用，在盡可能長的時(shí)間內(nèi)得