毕业论文--电子产品生产中的质量问题

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1、毕业论文-电子产品生产中的质量问题 毕业设计报告论文报告论文题目电子产品生产中的质量问题 摘 要本文从设计工艺生产检测等方面分析了电子产品中的质量问题并对相应的质量控制程序和技术要求进行了分析从而达到质量控制的目的产品的质量是电子制造业永恒的主题要保证电子组件的质量真正体现电子产品小型化高可靠的优点则需要针对其设计工艺生产检测过程的各个环节提出并实施质量控制的程序方法和技术要求从而保证电子产品的质量问题质量管理是做好产品的重要环节随着SMT向精细化方向发展元器件越来越小测试也越来越力不从心只有踏踏实实做好质量管理形成良好的工作作风严谨科学循序渐进在每一个环节确保产品质量才能达到生产要求关键词表

2、面组装技术 生产优化 质量控制目 录电子产品中的质量问题1第1章 电子产品的质量111 质量112 产品生产及全面质量管理1com 全面质量管理概述1com 电子产品生产过程中的几个阶段2com 电子产品生产过程的质量管理2第2章 电子产品的可靠性521 电子产品的可靠性522 可靠性5com5com6com机的可靠性结构6com程的可靠性保证7第3章 表面组装质量管理931 一些关于SMT的基础知识9com SMT的特点9com 为什么要用表面贴装技术9com SMT组装工艺与组装系统9com SMT组装质量与组装故障9com 组装故障产生原因1032外观质量验收的相关标准10com IPC

3、概述10com IPC-610C 焊接可接受性要求1133 SMT生产中的印刷贴装回流11com SMT生产中的印刷11com SMT生产中的贴装13com SMT生产中的回流15com 与再流焊相关焊接缺陷的原因分析16第4章 电子产品的生产1841电子产品生产线的设计18com计是一项系统工程设计18com计过程的研究18com 方案设计阶段的工作19com 初步设计阶段的工作21第5章 电子产品的检验2351 检验工作的基本知识2352 验收试验2353 电子整机产品的老化和环境试验25致 谢28参考文献29电子产品中的质量问题第1章 电子产品的质量11 质量根据ISO8402-94 质

4、量被定义为反映实体 entity 满足明确或隐含需要的能力的特性总和从这个定义中可以看出质量就其本质来说是一种客观实物具有某种能力的属性电子产品的质量主要可以分为功能可靠性和有效度三个方面com 电子产品的功能 这里所说的功能是指产品的技术指标它包括以下五个方面的内容 1 性能指标 电子产品实际能够完成的物理性能或化学性能以及相应的电气参数 2 操作功能 产品在操作时是否方便使用是否安全 3 结构功能 产品的整体结构是否轻巧维修互换是否方便 4 外观是指整机的造型色泽和包装 5 经济性 产品的工作效率制作成本使用费用原料消耗等com电子产品的有效度表示产品能够工作的时间与其寿命产品能够工作和不

5、能工作的时间之和的比值它反映了产品能够有效地工作的效率用一个最通俗的例子来说三天打鱼两天补网这张渔网的有效度就是60 假如某种电子产品的有效度只能达到这样的水平它肯定是不受欢迎的12 产品生产及全面质量管理电子工业飞速发展近几年电子产品更新换代的速度之快有目共睹企业要生存发展只有不断采用新技术推出新产品并保持其高质量高可靠性才能使产品具有竞争力要做到这一点企业在产品的整个生产过程中必须推行全面质量管理com 全面质量管理概述 国家标准GBT6583-94-ISO8402-94质量管理与质量保证术语中对全面质量管理下的定义是一个组织以质量为中心以全员参与为基础目的在于通过顾客满意和本组织所有成员

6、及社会受益而达到长期成功的管理途径具体地说全面质量管理就是企业以质量为中心全体职工及有关部门积极参与把专业技术经营管理数理统计和思想教育结合起来建立起产品的研究设计生产 作业 服务等产品质量形成全过程 质量环 的质量体系从而有效地利用人力物力财力信息等资源以最经济的手段生产出顾客满意的产品使企业及其全体成员以及社会均能受益从而使企业获得成功与发展com 电子产品生产过程中的几个阶段 电子产品生产是指产品从研制开发到商品售出的全过程该过程应包括设计试制批量生产三个主要阶段而每一阶段又有不同的内容 1 设计生产出适销对路的产品是每个生产者的愿望因此产品设计应从市场调查开始通过调查了解分析用户心理和

7、市场信息掌握用户对产品的质量性能需求经市场调查后应尽快制定出产品的设计方案对设计方案进行可行性论证找出技术关键及技术难点并对设计方案进行原理试验在试验基础上修改设计方案并进行样机设计 2 试制产品设计完成后进入产品试制阶段试制阶段应包括样机试制产品的定型设计和小批量试生产三个步骤即根据样机设计资料进行样机试制实现产品的设计性能指标验证产品的工艺设计制定产品的生产工艺技术资料进行小批量生产同时修改和完善工艺技术资料 3 批量生产开发产品的最终目的是达到批量生产生产批量越大生产成本越低经济效益也越高在批量生产的过程中应根据全套工艺技术资料进行生产组织生产组织工作包括原材料的供应组织零部件的外协加工

8、工具装备的准备生产场地的布置插件焊接装配调试生产的流水线进行各类生产人员的技术培训设置各工序工种的质量检验制定产品试验项目及包装运输规则开展产品宣传与销售工作组织售后服务与维修等com 电子产品生产过程的质量管理在全面质量管理中应着力于生产过程中的质量管理主要反映在下述各个阶段1产品设计与质量管理产品设计是产品质量产生和形成的起点设计人员应着力设计完成具有高性价比的产品并根据企业本身具有的生产技术水平来编制合理的生产工艺技术资料使今后的批量生产得到有力保证产品设计阶段的质量管理为今后制造出优质可靠的产品打下了良好的基础产品设计阶段的质量管理应该包括如下内容1广泛收集整理国内外同类产品或相似产品

9、的技术资料了解其质量情况与生产技术水平对市场进行调查了解用户需求以及对产品质量的要求2根据市场调查资料进行综合分析后制定产品质量目标并设计实施方案产品的设计方案和质量标准应充分考虑用户需求尽量替用户考虑并对产品的性能指标可靠性价格定位使用方法维修手段以及批量生产中的质量保证等进行全面综合的策划尽可能从提出的多种方案中选择出最佳设计方案3对所选设计方案中的技术难点认真分析组织技术力量进行攻关解决关键技术问题初步确定设计方案4把经过试验的设计方案按照适用可靠经济合理用户满意的原则进行产品样机设计并对设计方案作进一步综合审查研究生产中可能出现的问题最终确定合理的样机设计方案2产品试制与质量管理产品试

10、制过程包括完成样机试制产品设计定型小批量试生产三个步骤产品试制过程的质量管理应包括如下内容1制定周密的样机试制计划一般情况下不宜采用边设计边试制边生产的突击方式2对样机进行反复试验并及时反馈存在的问题对设计与工艺方案作进一步调整3组织有关专家和单位对样机进行技术鉴定审查其各项技术指标是否符合国家有关规定4样机通过技术鉴定以后可组织产品的小批量试生产通过试生产验证工艺分析生产质量和验证工装设备工艺操作产品结构原材料环境条件生产组织等工作能否达到要求考察产品质量能否达到预定的设计质量要求并进一步进行修正和完善5按照产品定型条件组织有关专家进行产品定型鉴定6制订产品技术标准技术文件健全产品质量检测手

11、段取得产品质量监督检查机关的鉴定合格证3产品制造与质量管理产品制造过程的质量管理是产品质量能否稳定地达到设计标准的关键性因素其质量管理的内容如下1各道工序每个工种及产品制造中的每个环节都需要设置质量检验人员严把质量关严格做到不合格的原材料不投放到生产线上不合格的零部件不转下道工序不合格的成品不出厂2统一计量标准并对各类测量工具仪器仪表定期进行计量检验保证产品的技术参数和精度指标3严格执行生产工艺文件和操作程序4加强操作人员的素质培养5加强其他生产辅助部门的管理上述内容只是企业全面质量管理中的一部分由于产品质量是企业各项工作的综合反映涉及到企业的每一个部门这里不再详述第2章 电子产品的可靠性21

12、 电子产品的可靠性电子产品的可靠性是与时间有关的技术指标它是对电子系统整机和元器件长期可靠而有效地工作能力总的认识可靠性又可以分为固有可靠性使用可靠性和环境适应性三个内容1固有可靠性 产品在使用之前由确定设计方案选择元器件及材料制作工艺过程所决定的可靠性因素是先天决定的2使用可靠性 产品在使用中会逐渐老化寿命会逐渐减少使用可靠性是指操作使用维护保养等因素对其寿命的影响3环境适应性 电于产品的使用环境与其在制造时的生产环境有很大差别环境适应性是指产品对各种温度湿度振动灰尘酸碱等环境因素的适应能力22 可靠性通俗地说电子产品的可靠性是指它的有效工作寿命不能完成产品设计功能的产品就谈不上质量同样可靠

13、性差经常损坏的产品也是不受欢迎的com电子产品的寿命是指它能够完成某一特定功能的时间是有一定规律的在日常生活中电子产品的寿命可以从三个角度来认识第一产品的期望寿命它与产品的设计和生产过程有关原理方案的选择材料的利用加工的工艺水平决定了产品在出厂时可能达到的期望寿命中例如电路保护系统的设计品质优良的元器件严谨的生产加工和缜密的工艺管理都能使产品的期望寿命加长反之会缩短它的期望寿命第二产品的使用寿命它与产品的使用条件用户的使用习惯和是否规范操作有关使用寿命的长短往往与某些意外情况是否发生有关例如产品在使用的时候供电系统出现意外情况产品受到不能承受的震动和冲击用户的错误操作都可能突然损坏产品使其使用

14、寿命结束这些意外情况的发生是不可预知的也是产品在设计阶段不予考虑的因素第三产品的技术寿命IT行业是技术更新换代是最快的行业新技术的出现使老产品被淘汰即使老产品在物理上没有损坏电气性能上没有任何毛病也失去了存在的意义和使用的价值例如十几年前生产的计算机也许没有损坏但其系统结构和配置已经不能运行运行今天的软件IT行业公认的摩尔Gordon Moore定律是成立的它决定了产品的技术寿命com对于电子元器件来说把寿命结束称为失效电子元器件在任一时刻具有正常功能的概率用可靠度函数 来描述 式中是电子元器件的失效率函数假设电子整机产品在生产以前已经对所有元器件进行了使用筛选元器件的失效率是一个小常数则它的

15、可靠度为其预期的寿命计算公式为电子元器件的失效一般还可以分成两类一类是元器件的电气参数消失如二极管被击穿短路电阻因超载而烧断等这种失效引起的整机故障一般叫做硬故障另一类是随着时间的推移或工作环境的变化元器件的规格参数发生改变如电阻器的阻值发生变化电容器的容量减小等这类失效引起的整机故障一般称为软故障软故障是比较难于排除的整机故障com机的可靠性结构电子整机产品是由许多元器件按照一定的电路结构组成的同样整机的可靠性取决于元器件的寿命及其可靠性结构最常见的可靠性结构有串联结构和并联结构 串联结构系统由n个元器件所组成任一个元件的失效都会引起整个系统的失效这样的结构叫做串联结构如图11a所示并联结构

16、系统由n个元器件组成当n个元件全部失效后整个系统才失效这样的结构叫做并联结构见图11b需要注意的是可靠性结构的串并联与电路中的串并联不同以LC并联谐振回路为例见图93它的可靠性结构应该是一个串联结构只要LC 之中任一个元器件失效电路就会停止工作电子元器件的特点是并联会使参数发生改变其中任一个元器件失效电路的外部特性都会发生变化所以电子产品的可靠性并联结构一般是指整机的并联多用于军事系统或有很高可靠性要求的系统中图1-1 可靠性结构对于一般民用电子产品它的可靠性结构是一个全部元器件的串联系统图1-2 电路的并联与可靠性的串联com程的可靠性保证产品可靠性高低是衡量产品质量的一个重要标志随着电子技

17、术的发展和电子产品电路及结构的日趋复杂对电子产品可靠性要求也越来越高以前对可靠性研究的主要内容是如何设计和制造出故障少不易损坏的产品而今可靠性技术已形成一门综合性技术日益受到企业的重视其内容已发展到情报技术管理技术以及维护性技术等三个方面生产过程的可靠性是可靠性技术的一个重要方面它对提高产品的可靠性起着非常重要作用下面将分别介绍产品设计产品试制产品制造等方面的可靠性保证1产品设计的可靠性保证1进行方案设计时应综合考虑产品的性能可靠性价格三方面的因素不可过分追求高指标的技术性能也不可因低成本而牺牲可靠性同时应充分考虑产品维修与使用条件的变化2进行样机方案设计时应该做到 1最大限度的减少零件数量尽

18、量使用集成电路组合电路等先进元器件简化实现电路原理的手段力求最简单的结构 2对整机中可靠性较低的元器件和零部件部位可采用将电子元器件降额使用提高安全系数而机械零部件采用多余度使用使零部件在整机中多重结合当其中一个损坏以后另一个仍能维持工作等技术手段提高可靠性3尽量采用成熟的标准电路标准零部件等避免使用自制或非标准元器件零部件4 对设计方案反复进行审查2产品生产中的可靠性保证一个精良的产品设计若缺乏高品质的元器件和原材料缺乏先进的生产方式和工艺或缺乏一流技术水平的生产工人和工程技术人员等都可能使产品的可靠性下降在生产过程中必须采取强有力的可靠性保证体系使生产可靠性得到保证生产过程的可靠性保证应从

19、人员材料方法机器等方面获得1人员的可靠性 人员是获得高可靠性产品的基本保证因此操作人员应具有熟练的操作技能和兢兢业业的敬业精神生产企业应对各岗位上的人员持证上岗不具备条件者不能上岗2材料的可靠性 对材料供货单位必须经严格考查比较后才能进行选择生产元器件零部件的厂家必须经过质量认证未经鉴别试用不得轻易更换供货单位所供材料必须进行测试筛选关键材料应进行老化筛选及早剔除那些早期失效的元器件3外协单位的可靠性 许多整机生产企业的零部件是通过外协加工完成的整机生产企业应对协作单位进行实地考查了解其人员素质工艺技术水平设备工装等必要时可派专人对协作单位进行质量监督与现场指导4生产设备的可靠性 生产线上的工

20、具检测设备必须具备满足产品要求的精度并有专门部门和人员负责定期检查维护5生产方法的可靠性 生产线上尽可能使用自动化专用设备尽量避免手工操作严格执行工艺路线不能随意更改生产工艺坚持文明生产保持工作场地整齐清洁宽敞明亮温度适宜噪声小严格遵守生产进度计划避免加班加点突击任务在生产过程中要严格推行质量管理6坚持文明生产保持工作现场整齐清洁宽敞明亮温度适宜噪声小7严格执行工艺路线不得随意更改8严格遵守生产进度计划避免加班加点突击任务9在生产过程中要严格推行质量管理第3章 表面组装质量管理31 一些关于SMT的基础知识 com SMT的特点 组装密度高电子产品体积小重量轻贴片元件的体积和重量只有传统插装元

21、件的110左右一般采用SMT之后电子产品体积缩小4060重量减轻6080可靠性高抗振能力强焊点缺陷率低高频特性好减少了电磁和射频干扰易于实现自动化提高生产效率降低成本达3050 节省材料能源设备人力时间等 com 为什么要用表面贴装技术电子产品追求小型化以前使用的穿孔插件元件已无法缩小电子产品功能越完整所采用的集成电路 IC 已无穿孔元件特别是大规模高集成IC不得不采用表面贴片元件 产品批量化生产自动化厂方要以低成本高产量出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力 电子元件的发展集成电路 IC 的开发半导体材料的多元应用电子科技革命势在必行com SMT组装工艺与组装系统 SMT有单面和双面组

22、装等表面组装方式与之相应有不同的工艺流程其主要工艺技术有印刷贴片焊接清洗测试返修等其主要组装设备有焊膏丝网印刷机贴片机再流焊炉清洗设备测试设备以及返修设备等一般以丝网印刷机贴片机再流焊炉等主要设备组成SMT生产线进而与其他设备一起组成SMT产品组装生产系统SMT产品组装生产系统简称为SMT组装系统由于在SMT及其产品的发展历程中同时并存着在PCB上完全组装SMCSMD被称为全表面组装表面组装与插装混合组装只在PCB的单面或在双面都组装等多种产品组装形式SMT组装系统的概念与之相应也具有广义性实际生产中往往将包含插装工艺与设备在内的混合组装生产系统也称为SMT组装系统com SMT组装质量与组装

23、故障 SMT组装质量是SMT产品组装质量的简称是对SMT产品组装过程与结果所涉及的固有特性满足要求程度的一种描述它泛指在采用SMT进行电子电路产品组装过程中的组装设计质量组装原材料质量元器件PCB焊锡膏等组装材料组装工艺质量过程质量组装焊点质量结果质量组装设备质量条件质量组装检测与组装管理质量控制质量等质量设计检测控制和管理的行为与结果它以所组装的SMT产品是否满足其特定设计要求为衡量标准其内容涉及SMT及其组装设计组装材料组装工艺组装设备组装系统组装环境技术人员等各个方面SMT产品组装质量不良从器件故障运行故障组装故障三类主要故障中反映出来其中器件故障主要是指由于元器件质量问题而引起的故障如

24、元器件性能指标超出误差范围坏死或失效错标型号引起的错位贴装引脚断缺等运行故障是指产品不能正常工作但又不是器件故障和组装故障引起的一般是由于设计上的问题造成的如时序配合故障误差积累故障PCB电路错误故障等组装故障是指由于组装工艺中的问题而造成的故障如焊锡桥连短路虚焊短路错贴或漏贴器件等等com 组装故障产生原因SMT产品组装过程主要由丝网印刷涂敷焊膏贴片机贴片再流焊炉焊接清洗检测等工序组成组装故障的隐患几乎分布于组装工序的各个环节1焊膏涂敷工序的影响 焊膏涂敷印刷工序对产品组装质量的影响主要有以下几个方面焊膏材料质量焊膏印刷厚度焊膏印刷位置精度印刷网板质量焊膏印刷过程的参数的影响 2贴片工序的影

25、响 SMCSMD通过贴片机进行组装时对组装质量最重要的影响因素是贴装压力即机械性冲击应力因为大多数SMCSMD均使用氧化铝陶瓷做成应力过大将使其产生微裂直接影响产品可靠性能3焊接工序的影响 再流焊对SMCSMD的影响主要是焊接时的热冲击操作时必须设定可靠的升温工艺以减少热冲击应力另外若焊接工艺设定和前工序控制质量达不到规定要求将会导致SMCSMD的曼哈顿等不良现象的产生32外观质量验收的相关标准com IPC概述 IPC是美国的印制电路行业组织起源于1957年9月成立的印制电路协会IPCInstitute of Printed CircuitsIPC不但在美国的印制电路界有很高的地位而且在国际

26、上也有很大的影响目前全世界多数国家都采用IPC标准或参照IPC标准它制定的标准绝大部分已被采纳为ANSI标准美国国家标准组织其中部分标准被美国国防部DOD采纳取代相应的MIL标准美国军用规范在IPC-A-610C文件中将电子产品分成1级2级3级级别越高质检条件越严格这三个级别的产品分别是1级产品称为通用类电子产品包括消费类电子产品某些计算机及其外围设备和以使用功能为主要用途的产品2级产品称为专用服务类电子产品包括通讯设备复杂的工商业设备和高性能长寿命测量仪器等在通常的使用环境下这类产品不应该发生的故障3级产品称为高性能电子产品包括能持续运行的高可靠长寿命军用民用设备这类产品在使用过程中绝对不允

27、许发生中断故障同时在恶劣的环境下也要确保设备的可靠的启动和运行com IPC-610C 焊接可接受性要求根据物理学对润湿的定义焊点润湿是最佳状态为焊料与金属界面间的润湿角很小或为零润湿不能从表面外观判断它只能从小的或零度的润湿角的存在与否判断如果焊锡合金在起始表面未达到润湿一般认为是不润湿所有焊接目标都是具有明亮光滑有光泽的表面通常是在待焊物件之间的呈凹面的光滑的外观和良好的润湿过高的温度可能导致焊锡呈干枯状焊接返工应防止导致另外的问题产生以及维修结果应满足实际应用的可接受标准33 SMT生产中的印刷贴装回流com SMT生产中的印刷 随着表面贴装技术的快速发展在其生产过程中焊膏印刷对于整个生

28、产过程的影响和作用越来越受到生产者的重视焊膏印刷技术是采用已经制好的网板用一定的方法使丝网和印刷机直接接触并使焊膏在网板上均匀流动由掩模图形注入网孔当丝网拖开印制板时焊膏就以掩模图形的形状从网孔脱落到印制板相应的焊盘图形上从而完成了焊膏在印制板上的印刷完成这个印刷过程而采用的设备就是丝网印刷机在SMT中丝网印刷是第一道工序却是保证SMT产品质量的最重要最关键的工序焊膏的使用工艺及注意事项 在焊膏使用过程中要注意以下几点1锡膏的使用要确保在保质期内使用根据各板子的工艺要求选用有铅或无铅的焊膏在使用前写下时间编号使用者应用的产品并密封置于室温下一定要先回温到相应的使用温度范围内达到室温时打开瓶盖再

29、搅拌均匀搅拌后看粘稠度是否适中方可使用2开封后应至少用搅拌机搅拌30s或手工搅拌5min使焊膏中的各成分均匀降低焊膏的黏度 3当班印刷首块印制板或设备调整后要对焊膏印刷厚度进行目测根据所加工的PCB板上的最小焊盘间距调整锡膏印刷厚度间距小的应适当减小厚度4置于网板上超过30min未使用时应先用丝印机的搅拌功能搅拌后再使用5印制板印刷焊膏后应在尽可能短的时间内贴装完以防止助焊剂等溶剂挥发原则上不应超过8h超过时间应把焊膏清洗后重新印刷6开封后原则上应在当天内一次用完超过时间使用期的焊膏绝对不能使用7印刷时间的最佳温度为253温度以相对温度45-65为宜温度过高焊膏容易吸收水汽在再流焊时产生锡珠8

30、不要把新鲜焊膏和用过的焊膏放入统一个瓶子内9生产过程中对焊膏印刷质量进行100检验主要内容为焊膏图形是否完整厚度是否均匀是否有焊膏拉尖现象 10用过丝网需尽快用无尘布或软刷擦拭干净以防时间久后锡膏固化后损坏钢网11在印刷实验或印刷失败后印制板上的焊膏要求用超声波清洗设备进行彻底清洗并晾干以防止再次使用时由于板上残留焊膏引起的回流焊后出现焊球焊膏印刷过程的工艺控制焊膏印刷是一项十分复杂的工艺既受材料的影响同时又跟设备和参数有直接关系通过对印刷过程中各个细小环节的控制可以防止在印刷中经常出现的缺陷下面列出了一些常见的印刷不良现象及原因分析 1焊膏桥连 1 设备原因设备的参数设置不当比如印刷间隙过大

31、使焊膏压进网孔较多焊膏厚度过高 2 人为原因长时间不清洁网板使上一次残留在网孔中的焊膏积累焊膏干化清洁后还有少量的焊膏残留等均会造成桥连 3 原材料不良焊盘比PCB表面低 2焊膏少 1 设备原因开孔阻塞或者部分焊膏黏在网板底部印刷后脱模时间过短下降过快使焊膏未能完全粘在焊盘上少部分残留在网板网孔中或网板底部 2 人为原因网板长时间不清洁焊膏干化 3 原材料不良PCB焊盘污染使焊锡不能很好的粘在焊盘上 3焊锡渣 1 设备原因网板与PC之间间隙过大焊膏残留未能及时清除 2 人为原因网板不干净或清洁后仍有残留 3 原材料不良基本与其他不良相似 4焊膏厚度不一 像这样的不良可能有很多种原因造成视情况而

32、定如工作台网板各不水平两者前后或左右间隙不等有可能造成此类情况的不良调整设备硬件使其两者水平 com SMT生产中的贴装贴片机是在不对器件和基础板造成任何损坏的情况下稳定快速完整正确地吸取器件并快速准确地将器件贴装在指定位置上目前已广泛应用于军工家电通讯计算机等行业提高SMT设备贴装率 SMT设备在选购时主要考虑其贴装精度与贴装速度在实际使用过程中为了有效提高产品质量提高生产效率则如何提高和保持SMT设备贴装率是摆在使用者面前的首要课题 1贴片机常见故障 详细分析设备的工作顺序及它们之间的逻辑关系了解故障发生的部位环节及其程度以及有无异常声音了解故障发生前的操作过程是否发生在特定的贴装头吸嘴上

33、是否发生在特定的器件上是否发生在特定的批量上是否发生在特定的时刻 常见故障的分析元器件贴装偏移主要指元器件贴装在PCB上之后在X-Y出现位置偏移其产生的原因如下PCB板的原因PCB板曲翘度超出设备允许范围上翘最大12MM下曲最大05MM支撑销高度不一致致使印制板支撑不平整工作台支撑平台平面度不良电路板布线精度低一致性差特别是批量与批量之间差异大焊锡膏涂布量异常或偏离导致元件贴装时或焊接时位置发生漂移过少导致元件贴装后在工作台高速运动时出现偏离原位涂敷位置不准确因其张力作用而出现相应偏移程序数据设备不正确元件丢失主要是指元件在吸片位置与贴片位置间丢失其产生的主要原因有以下几方面程序数据设备错误贴

34、装吸嘴吸着气压过低吹气时序与贴装应下降时序不匹配姿态检测供感器不良基准设备错误反光板光学识别摄像机的清洁与维护取件不正常元件厚度数据设备不正确吸片高度的初始值设备有误在取件位置编带的塑料热压带没剥离塑料热压带未正常拉起吸嘴竖直运动系统进行迟缓贴装头的贴装速度选择错误供料器安装不牢固供料器顶针运动不畅快速开闭器及压带不良编带不能随齿轮正常转动或供料器运转不连续随机性不贴片主要是指吸嘴在贴片位置低点是不贴装出现漏贴其产生的主要原因有以下几方面PCB板翘曲度超出设备许范围上翘最大12MM下曲最大04MM 支撑销高度不一致或工作台支撑平台平面度不良吸嘴部粘有交液或吸嘴被严重磁化吸嘴竖直运动系统运行迟缓

35、吹气时序与贴装头下降时序不匹配印制板上的胶量不足漏点或机插引脚太长吸嘴贴装高度设备不良取件姿态不良主要指出现立片斜片等情况其产生的主要原因有以下几方面真空吸着气压调节不良吸嘴竖直运动系统运行迟缓吸嘴下降时间与吸片时间不同步吸片高度或元件厚度的初始值设置有误吸嘴在低点时与供料部平台的距离不正确编带包装规格不良元件在安装带内晃动供料器顶针动作不畅快速载闭器及压带不良供料器中心轴线与吸嘴垂直图 2-1 温度曲线以下从预热段开始进行简要分析 2预热段预热段预热阶段的目的是把锡膏中较低熔点的溶剂挥发走3保温段 保温段是指温度从110-150升至焊膏熔点的区域其主要目的是焊盘焊料球及元件引脚上的氧化物被除

36、去整个电路板的温度达到平衡应注意的是SMA上所有元件在这一段结束时应具有相同的温度否则进入到回流段将会因为各部分温度不均产生各种不良焊接现象 4回流段 在这一区域里加热器的温度设置得最高使组件的温度快速上升至峰值温度在回流段其焊接峰值温度视所用焊膏的不同而不同一般推荐为焊膏的溶点温度加20-40对于熔点为183的63Sn37Pb焊膏和熔点为179的Sn62Pb36Ag2焊膏峰值温度一般为210-230再流时间不要过长以防对SMA造成不良影响理想的温度曲线是超过焊锡熔点的尖端区覆盖的面积最小 5冷却段 这段中焊膏内的铅锡粉末已经熔化并充分润湿被连接表面应该用尽可能快的速度来进行冷却这样将有助于得

37、到明亮的焊点并有好的外形和低的接触角度 com 与再流焊相关焊接缺陷的原因分析 1 桥联 焊接加热过程中也会产生焊料塌边这个情况出现在预热和主加热两种场合当预热温度在几十至一百度范围内作为焊料中成分之一的溶剂即会降低粘度而流出如果其流出的趋势是十分强烈的会同时将焊料颗粒挤出焊区外的含金颗粒在熔融时如不能返回到焊区内也会形成滞留的焊料球 除上面的因素外SMD元件端电极是否平整良好电路线路板布线设计与焊区间距是否规范阻焊剂涂敷方法的选择和其涂敷精度等都会是造成桥联的原因 2 立碑 曼哈顿现象 片式元件在遭受急速加热情况下发生的翘立这是因为急热使元件两端存在温差电极端一边的焊料完全熔融后获得良好的湿

38、润而另一边的焊料未完全熔融而引起湿润不良这样促进了元件的翘立因此加热时要从时间要素的角度考虑使水平方向的加热形成均衡的温度分布避免急热的产生 3 润湿不良 润湿不良是指焊接过程中焊料和电路基板的焊区 铜箔 或SMD的外部电极经浸润后不生成相互间的反应层而造成漏焊或少焊故障其中原因大多是焊区表面受到污染或沾上阻焊剂或是被接合物表面生成金属化合物层而引起的因此在焊接基板表面和元件表面要做好防污措施选择合适的焊料并设定合理的焊接温度曲线再流焊接是SMT工艺中复杂而关键的工艺涉及到自动控制材料流体力学和冶金学等多种科学要获得优良的焊接质量必须深入研究焊接工艺的方方面面第4章 电子产品的生产41电子产品

39、生产线的设计com计是一项系统工程设计电子产品的生产线一般可由PCB的插件线PCB的表面组装线调试线整机组装线等若干条功能各异相对独立的生产线以及器件整形设备焊接设备提升机传送设备包装机等自动化专用设备组成的每条生产线又是由机械系统电控系统气动系统工装夹具仪器仪表等分系统组成每个分系统又可分为若干个子系统如机械系统由线体单元动力装置传输装置张紧装置等组成电控系统由动力供电控制电路计算机控制等硬件及相应的软件所组成因此电子产品的生产线的设计是一项系统工程建设电子产品的生产线系统不仅要按照产品的工艺要求及其相应的约束条件合理安排生产过程的不同阶段环节工序使其在时间空间上平衡衔接紧密配合构成一个协调

40、的整体生产出所需要的产品同时还应该满足可靠性维修性安全性可行性等的一系列指标这是一项技术性综合性很强的创造性工作需要进行总体的协调综合的优化和有条不紊的组织管理才能完成这项工作运用系统工程的原理和方法对于合理规划设计和管理生产线系统建设的全过程是十分必要的生产线的设计工作不同于设计某些零件或部件而是一项系统工程设计生产线的设计一般可分成三个设计阶段1方案设计阶段包括建立功能结构和建立工程系统的概念主要是定性设计2草图设计阶段包括初步草图和尺寸草图在这个阶段定量设计的比例逐步加大3详细设计阶段整个设计过程要分解为彼此相互衔接的一系列程序和步骤每个步骤的设计工作都要根据一定的信息或数据输入进行某项

41、特定内容的设计得到不同的输出结果再对结果进行评定以便核实该结果是否满足要求若不能满足则应当进行修改com计过程的研究生产线设计的关键在于总体设计总体设计合理即使局部结构设计或某台设备仪器有问题总可以在使用过程中逐步改进和完善若总体设计不合理将会长期影响企业的生产和管理甚至影响到厂房设计和动力设计的合理性从而造成难以挽回的人力物力和财力的损失所以总体设计的结果从质的方面决定了生产线设计的固有水平是生产线设计中最重要的环节在生产线系统总体设计的过程中本质的工作是分析与综合分析是把整个系统分解为若干个便于处理的单元按照一定的逻辑推理顺序得到对系统全面的描述综合则是经过多目标决策和多方案优选按照一定条

42、件确定整个系统各个单元的最佳组合以下应用系统工程方法对电子产品生产线的设计过程进行具体分析com 方案设计阶段的工作在这一阶段以某种社会需求提出的任务要求和相应的约束条件作为系统的输入而输出是经过处理后的系统技术性能参数和基本方案在方案设计阶段重点工作是对影响生产线方案设计的诸因素之间的关系加以详尽的分析权衡并按照一定的逻辑推理顺序综合出最优的方案1明确任务要求和约束条件电子产品生产线的任务是工程建设方针产品大纲产品流程等约束条件是投资总额环境能源条件等不同的生产线系统其任务要求和约束条件的具体内容各不相同2分析任务要求和约束条件1工程建设方针电子产品生产线的工程建设方针依据工程规模投资总额建

43、设周期自动化程度及企业的长远规划等要素确定工程规模通常用电子产品的年产量来衡量生产线的工程规模确定工程规模时要依据产品的市场情况投资数量元器件供应建筑面积动力容量技术力量等因素确定投资总额它是总体设计中考虑的首要因素并对其它因素起到制约的作用要量财办事实际上在影响国内电子产品生产线的建设的主要矛盾中投资不足仍然是主要的问题建设周期目前在我国投产一条大型电视机生产线若产品畅销一般能够在短期内就可以收回投资所以要分析影响建设周期的各种因素力争缩短时间自动化程度自动化程度标志着生产线的水平自动化程度高不仅可以节省人力而且是提高产量保证质量的重要途径但自动化程度要受到投资总额和建设周期的限制长远规划从

44、适应产品发展的角度出发要求生产线的转产适应能力越广越好但不适当地扩大适应能力又会造成经济上的浪费生产周期的延长和技术上的困难在设计的时候要把当前需要市场预测以及企业的发展方向结合起来统筹考虑2产品大纲根据产品的品种及产量确定产品大纲产品品种包括产品的型号尺寸和规格选择合适的对象产品是保证生产线实用性和先进性的重要环节如果产品的工艺落后且不具有普遍性和代表性设计出来的生产线就不可能具有先进性和适用性产品尺寸决定了生产线的基础设计尺寸产品产量年产量日产量班制有效工作时间等是计算生产节拍的依据3产品流程产品流程包括工艺流程和材料流程工艺流程生产线服务于产品工艺它首先要满足产品的工艺要求并在这个前提下

45、扩大适应能力增加通用性生产线的设计者应该详细了解产品的工艺过程并绘制产品的工艺流程图以它作为设计主要工作线的依据材料流程这是设计成套部件供给线成品入库线等辅助输送线的依据4环境条件建设生产线的环境条件不仅包括厂房条件面积形状和厂房所在的地理位置还要考虑生产过程可能出现的对环境的污染及其治理厂房条件这是限制产品产量的重要因素为有效地利用厂房面积合理布置生产线要同时考虑厂房的形状例如窄长的厂房适合于布置直线或平行排列的线体短而宽的厂房适合于布置环状绕行的线体多层厂房适合于布置垂直升降立体排列的线体等另外厂房地板天花板结构楼板的承载能力各种预埋管线的位置电梯位置尺寸吨位等也直接影响生产线的安装厂房内

46、的水源厕所更衣室等设施与生产作业人员有关这些都是在设计生产线时必须考虑的因素电子产品生产线对厂房的地理位置没有特殊要求可以建设在人口稠密的城市街区但若昼夜连续开工夜深人静之际空气压缩机和排风机所产生的噪声也会导致扰民问题环境污染及其治理对于建设电子产品生产线来说可能产生的工业污染较小但也必须注意焊接过程产生的废气排放清洗设备产生的废水回收5能源条件建设生产线的能源条件是指水电供应及生产线所需的动力条件在当前城市供电及用水都很紧张的情况下申请电力及供水的增容都需要一定的过程和手续动力条件生产线的动力主要包括电力及压缩空气应该对所需电量气量进行估算考虑供电供气的实际条件如果根据生产线系统的工艺方案

47、新建厂房则必须提出一整套与之相应的土建和动力规划3确定系统的初步方案通过对任务要求及约束条件的分析最终应当把任务要求用一组可以量化的技术术语或具体的工艺要求表示出来以生产线的节拍高度宽度等基本设计尺寸及产品工艺流程图材料流程图等来确定生产线系统的功能目标对满足功能目标的若干个可行性方案进行性能费用进度等方面的权衡研究从中找出最优的基本方案确认生产线系统的基本组成图32表示了某计算机厂生产线系统的基本方案它是由四条流水作业线和五台自动化专用机械组成的com 初步设计阶段的工作在这一阶段以功能流程图形式表示的生产线系统的基本方案和技术参数作为系统的输入把可供施工使用的生产线系统的平面布置图以及各条

48、线各台专用机械的技术要求作为系统的输出工作的重点内容是对提出的设计准则和功能要求加以进一步的修订和补充并针对使用方案进行各项设计参数的权衡研究使后续详细设计的方案更加具体完整精确1功能分析1分析各线的功能生产线的功能与它所完成的工艺内容密切相关为完成工艺内容所采取的不同工艺顺序与方法将直接影响生产线的布局插件线与插件焊接工艺在插件焊接元件切腿及成形的工艺安排上有长插短插两种形式长插的工艺是先插器件后切腿再焊接短插的工艺是工件预成形后再插件焊接短插因成形的元器件带有定位弯及张紧弯能够保证焊接质量具备不需要切腿设备便于和自动插件机配合的优点调试线与调试工艺此工序在生产线设计中是难点原因是调试时间长

49、节拍难以控制目前电子产品的调试方法可以分为两种一种是单板调试法属于下线操作皮带线仅起传输作用作业人员在线两侧布置的调试桌上工作这种调试线的适应性强投资少但调试速度慢另一种为机芯调试法属于上线操作此种方式占地面积少调试速度快但设备复杂投资大老化线与老化工艺电子产品老化的时间温度和方式受品种元器件质量工艺设备能力等因素的影响老化工艺直接影响生产线的布局百分之百产品的高温老化是大流水生产的障碍它给生产线的布局和安全防火带来很多困难并增加了占地面积和建线投资2分析各线专机与系统功能之间的关系组成生产线系统的每台专用机械都应该有一个统一的节拍生产线的节拍有三种不同的方式即完全自由节拍强制节拍及相对自由节

50、拍这三种方式各有不同的操作方式和特点要根据具体产品投产数量人员素质生产条件等因素选取由于相对自由节拍既有一定的强制性又有一定的机动余地它消除了作业人员的紧张情绪有利于提高产品产量及质量是近年来生产线上应用较多的一种节拍形式不同的节拍方式决定了生产线传输系统的不同结构2技术要求分配1确定标准时间工位数量及线长用测定法计算法经验法及统计法等方法科学地确定完成一台整机或一道工序所需要的标准时间再根据标准时间和节拍来计算工位数量同时根据产品的长度和储备长度决定工位间距工位数量和工位间距决定线长生产线的实际长度大于计算长度这是因为备用工位及动力装置张紧装置等也要占用一定的空间2确定生产线的传输形式为了保

51、证总体方案在结构上实施的可行性必须根据每条线的工艺使用要求节拍方式投资数量来确定生产线的传输形式例如插件线的种类繁多就其造价来说可以分为三档手推无动力和简单链传动型为低档插件线微型滚轮链和直板链传动型为中档插件线多动力研磨链传动型和自带料盒的插件线为高档插件线要设计出既符合使用要求在结构上又容易实现的总体方案必须积累大量典型结构了解各种结构在技术上的难易程度及造价高低以便设计时选用3确定专机和空间位置根据分配给每台专用机械的技术参数对元器件成形机自动焊接机自动外包装机等设备进行选型配置对提升机移载机自动内包装机等设备按照技术要求进行设计所有专用机械必须和线体在空间和时间上相互衔接构成一个统一的

52、整体4电力分配气路分配电力分配包括厂房配电和生产线电路设计两部分厂房配电是按照设计要求把动力电输送到生产线主配电盘上生产线电路设计主要是确定控制电路线体照明电路仪器稳压电路单机设备的供电电路以及用于可编程序控制器计算机控制的供电气路分配包括厂房布气及生产线气路设计两部分厂房布气是按照设计要求把压缩空气从空压站输送到生产线入口的室内外空气管路系统生产线气路设计是确定线体内部及各种单机设备的气路系统 3系统综合提出总体方案通过分析影响总体方案的各种因素为了在一定条件下实现产品节奏性生产的整体功能还要经过系统综合确定总体方案综合的过程是权衡分析和优化的过程这一阶段的综合应该集中在更为适用的系统配置方

53、式的选择以及实现系统方案的技术途径的选择上综合的结果是以生产线系统平面布置图来描述确定的系统和各组成单元的性质配置和结构形式第5章 电子产品的检验电子产品的检验是一项重要工作它贯穿于电子产品生产的全过程在现代企业中检验工作执行的是自检互检和专职检验相结合的三级检验体制本节所介绍电子产品的检验主要是指专职检验即由企业质量部门的专职人员根据相应的技术文件对电子产品所需的一切原材料元器件零部件整机等进行观察测量比较和判断的工作51 检验工作的基本知识 产品的检验可分为全部检验和抽查检验两种确定产品的检验方法应该根据产品的特点要求及生产阶段等情况决定既要能保证产品质量又要作到经济合理1全部检验全部检验

54、即对产品进行百分之百的检验经过全部检验的产品可靠性很高但要支付大量的人力物力造成生产成本的增加因此一般只对可靠性要求特别高的产品试制产品及在生产条件生产工艺改变后生产的部分产品进行全部检验2抽查检验电子产品的批量生产过程中不可能也没有必要对生产出的零部件半成品成品都采用全部检验方法而一般是从待检验产品中按一定比例抽取进行检验即抽查检验抽查检验是目前生产中广泛应用的一种检验方法抽查检验应在产品设计成熟工艺规范设备稳定工装可靠的前提下进行抽取样品的数量应根据GB2828-87抽样标准和待检验产品的基数确定样品抽取时不应从连续生产的产品中抽取而是应从该批产品中任意抽取抽检的结果要做好记录对抽检产品中

55、的故障应对照有关产品故障判断标准进行故障判定电子产品故障一般分为致命缺陷指安全性缺陷重缺陷即A故障和轻缺陷即B故障致命缺陷为否决性故障即样品中只要出现致命缺陷抽查检验批次的产品就被判为不合格在无致命缺陷的情况下应根据抽检样品中出现的AB故障数和GB2828-87抽样标准来判断抽查检验产品合格与否电子产品质量常用AQL产品合格水平来判定不同质量要求的产品其质量指标也不同检验时要根据被检产品在规定AQL值下所允许的AB故障数来确定52 验收试验检验验收是对所有的产品包括元器件原材料半成品成品进行的一种检验工作它借助于某些手段测定出产品质量特性与国家标准部级标准企业标准或双方制定的技术协议等公认的质

56、量标准进行比较然后做出产品合格与否的判定检验验收的内容一般包括入库前的检验生产过程中的检验和整机检验1入库前的检验入库前的检验是保证产品质量可靠性的重要前提产品生产所需的原材料元器件外协半成品和部件等在包装存放运输过程中可能会出现变质和损坏等或者有的原材料元器件外协半成品和部件等本身就不合格因此这些原材料元器件外协半成品和部件等在入库前应按产品技术条件技术协议进行外观检验和有关性能指标的测试检验合格后方可入库对判定为不合格的则不能使用并进行严格隔离以免混料有些元器件在组装前还需要进行老化筛选如集成电路部分分立元件和部件等老化筛选应在进厂检验合格的元器件中进行老化筛选内容一般包括温度老化实验功率

57、老化实验气候实验及一些特殊实验2生产过程中的检验检验合格的原材料元器件外协半成品等在部件组装和整机装配过程中可能受操作人员的技能水平质量意识及装配工艺设备和工装等因素的影响使组装后的部件整机有时不能完全符合质量要求因此对生产过程中的各道工序都应进行检验并采用操作人员自检生产班组操作人员的互检和专职人员检验相结合的方式自检就是操作人员根据本工序工艺卡要求对自己所装配的元器件零部件的组装质量进行检查对不合格的部件应及时调整或更换避免其流入下道工序互检就是后道工序对前道工序的检验操作人员在进行本工序操作前应检查前道工序的加工和装配质量是否符合要求对有质量问题的部件应及时反馈给前道工序不在不合格部件上

58、进行加工和装配专职检验一般为部件整机或重要工位的加工和装配的后道工序检验时应根据检验标准对部件整机或重要工位生产过程中各加工和装配工序的质量进行综合检查检验标准一般以文字图纸形式表达对一些不便用文字图纸表达的缺陷应使用实物建立标准样品作为检验依据3整机检验整机检验是检查产品经过总装调试之后是否达到预定功能要求和技术指标的过程整机检验主要包括直观检验功能检验和主要性能指标测试等内容1直观检验直观检验的项目有产品是否整洁面板机壳表面的涂敷层及装饰件标志铭牌等是否齐全有无损伤产品的各种连接装置是否完好各金属件有无锈斑结构件有无变形断裂表面丝印字迹是否完整清晰量程覆盖是否符合要求转动机构是否灵活控制开

59、关是否到位等2功能检验功能检验就是对产品设计所要求的各项功能进行检查不同的电子产品有不同的检验内容和要求3主要性能指标的测试产品性能指标的测试是整机检验的主要内容之一通过性能检验查看产品是否达到了国家或企业的技术标准现行国家标准规定了各种电子产品的基本参数及测量方法53 电子整机产品的老化和环境试验 为保证电子整机产品的生产质量通常在装配调试检验完成之后还要进行整机的通电老化同时为了认证产品的设计质量材料质量和生产过程质量需要定期对产品进行环境试验虽然这两者都属于质量试验的范畴但它们有如下几点区别1老化是企业的常规工序而环境试验一般要委托具有权威性的质量认证部门使用专门的设备才能进行需要对试验

60、结果出具证明文件2通常各类电子产品在出厂以前都要经过老化而环境试验只对少量产品进行试验例如军品和特出用途电子产品需要进行环境试验当生产过程工艺设备材料条件发生较大改变需要对生产技术和管理制度进行检查评判同类产品进行质量评比时要对随机抽样的产品进行环境试验新产品通过设计鉴定或生产鉴定时要对样机进行环境试验3老化通常是在一般使用条件下进行而环境试验是要在模拟环境极限条件下进行因此老化属于非破坏性试验而环境试验可能使试验产品受到损伤1整机老化整机在生产过程中进行老化其目的是通过老化发现产品在加工和装配过程中存在的潜在缺陷把可能的故障消灭在出厂之前1老化条件的确定电子产品的整机老化是在接通电源的情况下

61、进行老化的主要条件是时间和温度根据不同情况通常可以在室温下选择8244872或168小时的连续老化时间有时采取提高老化室内温度甚至把产品放入恒温试验箱的办法以缩短老化时间在老化时应该密切注意产品的工作状态如果发现个别产品出现异常情况要立即停止老化2静态老化和动态老化在电子产品的整机老化时如果只接通电源没有给产品注入信号这种状态叫做静态老化如果同时还向产品输入工作信号就叫做动态老化如计算机在静态老化时只接通电源不运行程序而动态老化时要持续运行测试程序显而易见动态老化比静态老化更为有效2电子产品的整机环境试验电子产品的环境适应性是研究可靠性的主要内容之一是对于产品的环境适应性研究即对于产品的环境条

62、件环境影响和环境工程方面的探索和试验电子产品的整机环境试验已经发展成为一门新兴的技术学科环境科学环境科学研究所涉及的范围非常广泛要在电子产品可能遇到的各种外界因素影响规律以及从产品的设计制造和使用等各个环节的研究中改进和提高产品的环境适应能力并且研究相应的试验技术试验设备测量方法和测量仪表对于从事电子产品电路设计结构设计及制造工艺的技术人员来说必须对与环境条件有关的技术规范有全面的了解以便采取相应的措施来提高产品的质量水平电子产品的整机环境试验主要有为使电子产品适应在不同的温度湿度振动冲击及其它环境条件下的试验产品的环境适应能力是通过环境试验得到评价和认证的下面将对此进行简单的介绍1电子产品的

63、环境要求电子产品的应用领域十分广泛储存运输工作过程中所处的环境条件是复杂而多变的除了自然环境以外影响产品的因素还包括气候条件机械振动辐射生物和人员条件等制订产品的环境要求必须以它实际可能遇到的各种环境及工作条件作为依据例如温度湿度的要求是根据产品使用地区的气候季节情况决定振动冲击等方面的要求与产品可能承受的机械强度及运输条件有关此外还要考虑有无化学气体盐雾灰尘等特殊要求以电子测量仪器为例国家标准把气候条件分为三组第一组 使用仪器的环境良好只允许受到轻微振动第二组 在一般的环境中使用的仪器允许受到一般的振动和冲击第三组 使用仪器的环境恶劣允许在频繁的搬动和运输中受到较大的振动和冲击电于产品的种类繁多不可能对每种产品分别提出具体的环境要求在设计制造时可以参照仪器的分组原则确定环境要求显然对于一般电子产品的整机降低环境要求将使它难于适应更多的用户和环境的变化过高地提出环境要求必将使产品的制造成本大大增加一般民用电子产品通常可以参照