第1章电子产品装接工艺基础

电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社电子产品的特点（1）电子产品具有“轻、薄、短、小”的特点。因为电子技术和电子工艺的快速发展，为了不断满足人们对电子产品的实际需要，电子产品的结构向“轻、薄、短、小”方向发展。（2）可靠性高。因电子产品使用广泛，目前已广泛用于国防、科研、工业生产以及日常生活等各个领域，并且用于高空、地下、沙漠、海洋。因此，电子产品的可靠性要求高。（3）精度高。由于国防、科研和生产，往往都需要高精度的控制。例如，导弹的控制精度就影响着导弹是否命中目标。所以，电子产品的精度要求高。（4）结构复杂。电子产品不但具有“轻、薄、短、小”的特点，而且，功能强大、用途广。比如，现在的手机，不但外形美观，小巧玲珑，图像清晰、声音洪亮、待机时间长，而且，还有拍照、放音乐、放电影等功能。因此，其内部结构和电路非常复杂。电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社1.1.2电子产品的工作环境要求电子产品所处的工作环境多种多样，气候条件、机械作用力和电磁干扰是影响电子产品的主要因素。1．气候条件对电子产品的要求气候条件主要包括温度、温度、气压、盐雾、大气污染、灰尘砂粒及日照等因素。它们对产品的影响主要表现在使电气性能下降、温升过高、运动部位不灵活、结构损坏，甚至不能正常工作。为了减少和防止这些不良影响，对电子产品要求如下：（1）采取散热措施，限制电子产品工作时的温升，保证在最高工作温度件下，电子产品内部的元器件承受的温度不超过其最高极限温度，并要求电子产品耐受高低温交变循环时的冷热冲击。（2）采取各种防护措施，防止潮湿、盐雾、大气污染等气候因素对电子产品内元器件及零部件的侵蚀和危害，延长其工作寿命。电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社2．机械条件对电子产品的要求机械条件是指电子产品在使用和运输过程中，所受到的振动、冲击、离心加速度等机械作用。它对电子产品的影响主要是：元器件损坏失效或电参数改变；结构件断裂或变形过大；金属件的疲劳等。为了防止机械作用产生的不良影响，对电子产品要求为：（1）采取减振缓冲措施，确保产品内的电子元器件和机械零部件在受到外界强烈震动和冲击下不致变形和损坏。（2）提高电子产品的耐冲击、耐振动能力，保证电子产品的可靠性。3．电磁干扰对电子产品的要求电子产品工作的周围空间充满了由于各种原因所产生的电磁波，造成外部及内部干扰。电磁波干扰的存在，使产品输出噪声增大，工作不稳定，甚至完全不能工作。为了保证产品在电磁干扰的环境中能正常工作，要求采取各种屏蔽措施，提高产品的抗电磁干扰能力。电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社1.1.3电子产品的生产要求（1）产品中的零件、部件、元器件的品种和规格应可能地少，尽量使用通用零部件、标准件。因为这样便于生产管理，有利于提高产品质量并降低成本。（2）产品所使用的原材料，其品种规格越少越好，应尽可能少用或不用贵重材料，立足于使用来源多、价格低的材料。（3）产品（含零部件）的加工精度和技术条件要求要相适应，不允许无根据地追求高精度。在满足产品性能指标的前提下，其精度等级应尽可能低。装配也应简易化，力求减少装配工人的体力消耗，同时也便于自动流水生产。电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社1.1.4电子产品的使用要求1．产品的体积与重量电子产品得以广泛使用的重要原因之一是体积小、重量轻。因此，减小产品的体积和重量，具有非常重要的意义。产品体积小、重量轻优点具体体现在：便于携带和操纵；降低运输成本；减少机械损伤，因为F=ma，当重量减少时其质量也将减小，如果施加的加速度一定，则对产品的破坏力就会减小；节省原材料消耗。对于生产批量很大的产品，即使产品的体积重量降低很小一点，但批量生产中所降低的费用则是可观的。电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社2．产品的操作与维修（1）产品的操作要求①应使操纵者操作方便、舒适。②产品操作简单，能尽快进入工作状态。③产品安全可靠。当操纵者发生误操作时，不会损坏产品，更不能危及人身安全。④控制机构轻便，尽可能减少操纵者的体力消耗。（2）电子产品维修要求①产品应结构简单方便拆装，元器件应便于更换。②可调元件、测试点应便于调整和测试；经常更换的元器件以及易损元件应便于拆装。③元器件的组装密度不宜过大，以保证元器件间有足够的空间，便于拆装和维修。④产品应具有过载保护装置，危险和高压处应有警告标志，以确保维修安全。⑤产品最好具备监测装置和故障预报装置，能使操纵者尽早地发现故障，及时维修，以缩短维修时间并防止大故障出现。电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社1.2电子产品的可靠性1.2.1可靠性基本概念1．可靠性概念可靠性是指产品在规定的时间内和规定的条件下，完成规定功能的能力。可靠性是产品质量的一个重要方面，通常所说的产品质量好，包含两层意思：一是达到预期的技术指标；二是在使用过程中很可靠。如果产品的技术指标先进，但可靠性差，就会失去实际使用价值。电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社2．可靠性的主要指标（1）可靠度可靠度（又称不失效度）指产品在规定时间内，完成规定功能的概率，通常用Ｒ（t）表示。Ｒ(t)=%100NnN式中，Ｒ(t)——产品在时间t内正常工作的概率；Ｎ——试验样品数；n——规定试验时间t内故障数。电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社（2）故障率故障率是指产品在规定条件下和规定时间内，失去规定功能的概率。通常用Ｆ（t）表示。Ｆ（t）=Nn×100%电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社（3）失效率失效率（又称瞬时失效率）是指产品工作到t时刻后的一个单位时间（t到t+1）内的失效数与在t时刻尚能正常工作的产品数之比，用λ(t)表示，即λ(t)=ttnNtnttn)()(式中，Ｎ——试验样品数；n(t)——到时刻t时的失效数；n(t＋Δt)——t时刻后，在Δt时间间隔内失效数。失效率越低，产品的可靠性越高，λ（t）用单位时间的百分数表示。常用１×10-6／1000h（或1×10-9／h）做失效单位。意即100万个元件工作1000小时后，出现一个失效元件，称为1菲特。电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社（4）失效密度失效密度（也叫故障频率）是单位时间内失效产品数与受试验产品的起始数（总数）之比。在试验过程中，发生故障的产品不予掉换，用f(t)表示，即f(t)=tNtn)(式中，Δn(t)——在Δt时间内，失效的产品数；Ｎ——试验样品数。电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社3．元器件可靠性元器件可靠性通常是用失效率来表征。（1）元器件的失效规律。图1-1表示了元器件的失效率与工作时间的关系。图1-1典型普通元器件失效曲线电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社早期失效期：由于设计、制造上的缺陷等原因而发生的失效叫早期失效。发生早期失效的时间叫早期失效期，其特点是失效率较高，但随着元器件工作时间的增加而失效率迅速降低。偶然失效期：产品因偶然因素发生的失效叫偶然失效。产品在早期失效之后，失效主要表现为偶然失效的时期叫偶然失效期，也称随机失效期。其特点是失效率低而基本稳定，可以认为失效率是一个常数，与时间无关。耗损失效期：产品在使用的后期，由于老化、疲劳、耗损等原因引起的失效叫耗损失效。主要发生耗损失效的时间叫耗损期，又叫老化失效期。其特点是失效率随时迅速增加。电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社（2）元器件的可靠性。一般元器件的可靠性通常用经过大量试验统计得出的失效率来表征。由于元器件都工作在偶然失效期，其失效率为常数，即λ（t）=λ=常数则可靠性用可靠度R(t)表示为R(t)=e-λt上式说明了正常工作概率（可靠度）在时间上是按指数衰减的。电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社1.2.2提高电子产品可靠性的措施1．从产品设计制造方面提高可靠性（1）提高元器件的可靠性。①使用条件不得超过元器件电参数的额定值。②尽可能减少元器件的品种和规格数量。③所有电子元器件都应按不同要求经过必要可靠性筛选取后，才能用到产品中去。④仔细分析比较同类元器件，择优选用。（2）合理使用元器件。元器件的工作电压、电流不能超额使用，应按规范降额使用。尽量防止元器件受到电冲击，装配时严格执行工艺规程，免受损伤。（3）电子产品的合理设计。①合理设计电路，尽可能选用先进而成熟的电路，减少元器件的品种和数量，多用优选的和标准的元器件，少用可调元件。②合理地进行结构设计和严格生产制造工艺。电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社2．从使用方面提高可靠性①合理贮存和保管。产品的贮存和运输必须按照规定的条件执行。②合理使用。在使用产品之前必须认真阅读说明书，按规定条件操作。③定期检验和维修。定期检验可免除仪器在不正常或不符合技术指标时给使用造成差错，也可避免产品长期带病工作以致造成严重损伤。电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社1.3电子产品的防护1.3.1气候因素的防护对气候因素的防护也主要是防潮湿、防盐雾、防霉菌，俗称为三防。电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社物体的吸湿有四种形式：扩散、吸收、吸附和凝露。①扩散。在高湿环境中，由于物体内部和周围环境的水汽压力差较大，水分子在压力差的作用下，向物体内部扩散，使水分子进入物体内部。扩散随着温度升高而加剧。②吸收。有些材料本身具有缝隙和毛细孔，如高分子塑料的分子间，均存在一定的空隙，纤维材料则有众多的毛细孔，当这种材料处于潮湿空气中时，材料表面的水膜分子由于毛细作用，进入材料内部。③吸附。由于物体表面的分子对水分子具有吸引力。当物体处于潮湿空气中时，水分子就会吸附到物体表面上，形成一层水膜。含有碱及碱土金属离子、非金属化合物离子以及离子晶体化的固体材料，对水分子有较大的吸附能力。④凝露。当物体表面温度低于周围空气的露点时，空气中的水蒸汽便会在物体表面上凝结成水珠，在物体表面上形成一层很厚的水膜。在高温、低温交变循环下，可能造成材料内部的内凝露，严重时会使材料内部积水。电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社吸附和凝露会使材料表面形成一层水膜，水膜使材料润湿。材料被水润湿的程度可用润湿角α来表征，如图1-2所示。（a）（b）图1-2固体表面水的润湿角当润湿角α＜90°时，材料可被认为是亲水性的；当润湿角α＞90°时，材料可被认为是憎水性的。电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社（2）防潮湿措施防潮湿措施有憎水处理、浸渍、灌封、密封等方法。①憎水处理。亲水物质可以通过憎水处理改变其亲水性，使它的吸湿性和透湿性降低。②浸渍、蘸渍。浸渍是将被处理的元件或材料浸入不吸湿的绝缘液中，经过一段时间，使绝缘液进入材料的小孔、毛细管、缝隙和结构间的空隙，从而提高了元件材料的防潮湿性能以及其它性能。蘸浸是把被处理的材料或元件短时间（几秒钟）地浸在绝缘液中，使材料或元件表面形成一层薄绝缘膜，也可以用涂覆的办法在材料或元件表面上涂上一层绝缘液膜。③灌封或灌注。灌封或灌注是在元器件本身或元器件与外壳间的空间或引线孔中，注入加热熔化后的有机绝缘材料，冷却后自行固化封闭。④密封。密封是防止潮气长时期影响的最有效方法。作为防潮湿的辅助手段，有时可对某些设备用定期通电加热的方法来驱除潮气，也可以用吸潮剂吸掉潮气。电子产品装接工艺第1章电子产品装接工艺基础清华大学出版社2．盐雾的防护（1）盐雾的危害。盐雾的危害性主要是对金属及各种金属镀层的强烈腐蚀。此外，盐雾会使设备内的零部件，元器件表面上蒸发析出固体结晶盐粒，会引起绝缘强度下降，造成短路、漏电，很细的结晶盐粒如侵入机构的运动部分会加速磨损。（2）防护方法。防盐雾的方法主要是在一般电镀的基础上进行加工，即严格电镀工艺、保证镀层厚度和选择适当