1.2　电子产品制造工艺

电子产品生产包括设计、试制、制造等几个过程，每个过程的工艺各不相同，本书主要讲述电子产品在制造过程中的工艺技术。

1.2.1　电子产品制造过程中工艺技术的种类

制造一个整机电子产品，要涉及很多技术，并且随着企业生产规模、设备、技术力量和生产产品的种类不同，工艺技术类型也不同。但电子产品制造工艺并不是无法归纳，与电子产品制造有关的工艺技术主要包括以下几种：

1.机械加工和成形工艺

电子产品的结构件是通过机械加工而成的，机械类工艺包括车、钳、刨、铣、镗、磨、铸、锻、冲等。机械加工和成形的主要功能是改变材料的几何形状，使之满足产品的装配连接。机械加工后，一般还要进行表面处理，提高表面装饰性，使产品具有新颖感，同时也起到防腐抗蚀的作用。表面处理包括刷丝、抛光、印刷、油漆、电镀、氧化、铭牌制作等工艺。如果结构件为塑料件，一般采用塑料成形工艺，主要可分为压塑工艺、注塑工艺、吹塑工艺等。

2.装配工艺

电子产品生产制造中装配的目的是实现电气连接，装配工艺包括元器件引脚成形、插装、焊接、连接、清洗、调试等工艺；其中，焊接工艺可分为手工烙铁焊接工艺、浸焊工艺、波峰焊工艺、再流焊工艺等；连接工艺又可分为导线连接工艺、胶合工艺、坚固件连接工艺等。

3.化学工艺

为了提高产品的防腐蚀能力，外形装饰美观，一般要进行化学处理，化学工艺电镀、浸渍、灌注、三防、油漆、胶木化、助焊剂、防氧化等工艺。

4.其他工艺

其他工艺包括保证质量的检验工艺、老化筛选工艺、热处理工艺等。

1.2.2　产品制造过程中的工艺管理

企业为了提高产品的市场占有率，在促进科技进步，提高工艺技术的同时，应在产品生产过程中采用现代科学理论和手段，加强工艺管理，即对各项工艺工作进行计划、组织、协调和控制，使生产按照一定的原则、程序和方法有效地进行，以提高产品质量。企业工艺管理的主要内容有：

1.编制工艺发展计划

一个企业工艺水平的高低反映该企业的生产水平的高低，工艺发展计划在一定程度上是企业提高自身生产水平的计划。一般来说，工艺发展计划编制应适应产品发展需要，遵循先进性与适用性相结合、技术性与经济性相结合的方针，在企业总工程师的主持下，由工艺部门为主组织实施。编制内容包括工艺技术措施规划（新工艺、新材料、新设备和新技术攻关规划等）、工艺组织措施规划（工艺程序调整、工艺技术发行规划等）。

2.生产方案准备

企业设计的新产品在进行生产前，首先要准备产品生产方案，其内容主要包括：

（1）新产品开发的工艺调研和考察，产品生产工艺方案设计。

（2）产品设计的工艺性审查。

（3）设计和编制成套工艺文件，工艺文件的标准化审查。

（4）工艺装备的设计与管理。

（5）编制工艺定额。

（6）进行工艺质量评审、验证、总结和工艺整顿。

3.生产现场管理

产品批量生产时，在生产现场，为了提高产品质量，需要加强现场生产控制，主要工作包括：

（1）确保安全文明生产。

（2）制定工序质量控制措施，进行质量管理。

（3）提高劳动生产率，节约材料，减少工时和能源消耗。

（4）制定各种工艺管理制度并组织实施。

（5）检查和监督执行工艺情况。

4.开展工艺标准化工作

为了使产品符合国际标准，增强产品的竞争力，必须开展工艺标准化工作。工艺标准化工作的主要内容有：

（1）掌握国内外新技术、新工艺、新材料、新设备的研究与使用情况，借鉴国内外的先进科学技术，积极采取和推广已有的、成熟的研究成果。

（2）进行工艺技术的研究和开发工作，从各种渠道搜集有关的新工艺标准、图纸手册及先进的工艺规程、研究报告、成果论文和资料信息，并进行加工、管理。

（3）有计划地对工艺人员、技术工人进行培训和教育，为他们更新知识、提高技术水平和技能开展服务。

（4）开展群众性的合理化建议与技术改进活动，进行工艺和新技术的推广工作，对在实际工作中做出创造性贡献的人员给予奖励。

1.2.3　生产条件对制造工艺提出的要求

任何电子产品在其研制成功之后都要投入生产，因为不生产，就产生不了价值，研制就失去了意义。产品要顺利地生产，必须符合生产的条件，否则，不可能生产出优质的产品，甚至根本无法投产。企业的设备情况、技术和工艺水平、生产能力和周期，以及生产管理水平等因素都属于生产条件。生产条件对工艺的要求，一般表现为以下几个方面：

（1）产品的零部件、元器件的品种和规格应尽可能地少，尽量使用由专业生产企业生产的通用零部件或产品，应尽可能少用或不用贵重材料，立足于使用国产材料和来源多、价格低的材料。这样便于生产管理，有利于提高产品质量并降低成本。

（2）产品的机械零部件，必须具有较好的结构工艺，装配也应尽可能简化，尽量不搞选配和修配，力求减少装配工人的体力消耗，能够适合采用先进的工艺方法和流程，即要使零部件的结构、尺寸和形状便于实现工序自动化。

（3）原材料消耗要低，加工工时要短，例如尽可能提高冲制件、压塑件的数量和比例等。

（4）产品的零部件、元器件及各种技术参数、开关、尺寸等产学研最大限度地标准化和规格化。

（5）应尽可能充分利用企业的生产经验，用企业以前曾经使用过的零部件，使产品生产技术具有继承性。

（6）产品及零部件的加工精度要与技术条件要求相适应，不允许盲目追求高精度。在满足产品性能指标的前提下，其精度等级应尽可能低，同时也便于自动流水生产。

（7）正确设计、制订方案，按最经济的生产方法设计零部件，选用最经济合理的原材料和元器件，以求降低产品的生产成本。

1.2.4　产品使用对制造工艺提出的要求

1.产品的外形、体积与重量方面的要求

调查显示，一个电子产品能赢得市场，得到广泛使用，在同等质量条件下，还取决于产品是否有吸引顾客的外形，而外形一方面与设计有关，另一方面与制造质量有关。因此，制造时需要保证有良好的外形质量保证工艺。同时，顾客还对电子产品的体积和重量有着苛刻要求，比如笔记本式计算机，顾客大多要求体积小、重量轻。因此，对制造工艺而言，通过何种方式来保证体积小、重量轻的产品的制造，具有非常重要的意义。

2.产品的操作方面的要求

电子产品的操纵性能如何，直接影响到产品被顾客的接受程度。在生产过程中需要用一定的工艺技术，使产品为操纵者创造良好的工作条件；保证产品应安全可靠，操作简单；读数指示清晰，便于观察。

3.维护维修方面的要求

电子产品使用后有可能需要维护维修，制造电子产品，应在结构工艺上保证维护修理方便。应重点考虑以下几点：

（1）电子产品在发生故障时，应便于打开维修或能迅速更换部件。例如，采用插入式和折叠式结构，快速装拆结构，以及可换部件式结构等。

（2）可调元件、测试点应布置在设备的同一面，经常更换的元器件应布置在易于装拆的部位。

（3）对于电路单元应尽可能采用印制电路板并用插座与系统连接，元器件的组装密度不宜过大，以保证元器件有足够的空间，便于装拆和维修等。

1.2.5　电子产品可靠性与工艺的关系

电子产品的可靠性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指标，通常所说的产品质量好、可靠性高，包含了两层意思：一是达到预期的技术指标；二是在使用过程中性能稳定不出故障。产品的可靠性可分为固有可靠性、使用可靠性、环境适应性。

固有可靠性是指产品在设计、制造时内在的可靠性，影响固有可靠性的因素主要有产品的复杂程度、电路和元器件的选择与应用、元器件的工作参数及其可靠程度、机械结构和制造工艺等。

使用可靠性是指使用和维护人员对产品可靠性的影响，它包括使用和维护程序的合理性、操作方法的正确性以及其他人为的因素。

环境适应性是指产品所处的环境条件对可靠性的影响，它包括环境温度、湿度、气压、振动、冲击、霉菌、盐雾，以及储存和运输条件的影响，要提高产品的环境适应性，可对产品采取各种有效的防护措施。

1.从生产制造工艺方面提高电子产品可靠性的途径

电子产品的故障大都是由于元器件的各种损坏或故障引起的，有的是元器件本身的缺陷，也有可能是元器件选用不当所造成的，因此提高固有可靠性应重点考虑元器件的可靠性。

提高元器件的可靠性，首先要正确选用元器件，尽可能压缩元器件的品种和规格数，提高它们的复用率。典型普通元器件失效曲线如图1-1所示，这条关系曲线就是通常所说的浴盆曲线。从图中可以看出：早期，随着元器件使用时间的增加而失效率迅速降低，这是由于元器件设计、制造上的缺陷而发生的失效，称为早期失效，通过对原材料的生产工艺加强检验和质量控制，对元器件进行筛选可使其早期失效率大大降低；随着时间的推移，产品在早期失效期之后，失效率低且基本稳定，失效率与使用时间无关，称为偶然失效，偶然失效期时间较长，是元器件的使用寿命期；产品在使用的后期，失效率随着使用时间迅速增加，到了这个时期，大部分元器件都开始失效，产品迅速报废，称为耗损失效期。因此，所用元器件必须经过严格检验和筛选，以排除早期失效的元器件，然后将合格、可靠的元器件严格按工艺要求装配。

此外，提高电子产品固有可靠性的途径还包括：

（1）根据电路性能的要求和工作环境条件选用适合的元器件，使用条件不超过元器件参数的额定值和相应的环境条件，并留有足够的余量。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定，免受损伤。

（2）仔细分析比较同类元器件在品种、规格、型号和制造厂商之间的差异，择优选用，并注意统计、积累在使用和验收过程中元器件所表现出来的性能与可靠性方面的数据，作为以后选用的重要依据。

（3）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，少用可调元器件，采用自动检测与保护电路。为便于排除故障和维修，在设计时可考虑布设适当的监测点。

（4）合理地进行结构设计，尽可能采用生产中较为成熟的结构形式，有良好的散热、屏蔽及防护措施；防震结构要牢靠，传动机构灵活、方便、可靠，整机布局合理，便于装配、调试和检修。

（5）加强生产过程中的质量管理。

2.从使用方面提高电子产品的可靠性

电子产品出厂时一般都附有合格证、使用说明书、维修卡等，有些产品还对储存、运输等条件有相应的规定。因此，对使用者来说，应该按这些规定条文进行储存、保管、使用和维修，使已定的可靠性指标实现。

（1）合理储存和保管。电子产品的储存和运输必需按照规定的条件执行，否则会在储存和运输过程中受到损伤。保管也是如此，必需按照规定的范围保管，如温度、湿度等都要保持一定范围。

（2）合理使用。在使用产品之前必须认真阅读说明书，按规定操作。

（3）定期检验和维修。定期检验可免除产品在不正常或不符合技术指标时给使用造成的差错，也可避免产品长期“带病”工作而造成严重损伤。

3.从环境适应性方面提高电子产品的可靠性

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可靠性的主要因素。必须采取适当的防护措施，将各种不良影响降低到最低限度，以保证电子产品稳定可靠地工作。

（1）气候条件方面。主要包括温度、湿度、气压、盐雾、大气污染、灰尘沙粒及日照等因素。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，对电子产品提出以下要求：

①采取散热措施，限制设备工作时的温升，保证在最高工作温度条件下，设备内的元器件所承受的温度不超过其最高极限温度，并要求电子设备耐受高低温循环时的冷热冲击。

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设备内元器件及零部件的侵蚀和危害，延长其使用寿命。

（2）机械作用力方面。机械作用力是指电子产品在运输和使用时，所受到的振动、冲击、离心加速度等机械作用。它对产品的影响主要是：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。为了防止机械作用对产品产生的不良影响，对产品提出以下要求：

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振动和冲击时不致变形和损坏。

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，造成各种干扰。电磁干扰的存在，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，提高产品的电磁兼容能力。