1電子設(shè)備結(jié)構(gòu)工藝前言

本教材是CEAC（國(guó)家信息化計(jì)算機(jī)教育認(rèn)證—院校IT職業(yè)認(rèn)證證書）的電子與信息技術(shù)專業(yè)的認(rèn)證課程教材。

本教材教學(xué)目的：通過學(xué)習(xí)：1、掌握電子產(chǎn)品的生產(chǎn)流程和工藝。

2、了解電子產(chǎn)品的先進(jìn)制造技術(shù)。

3、掌握電子電路的工藝設(shè)計(jì)方法。職業(yè)資格證書：電子儀器儀表裝配工；印制電路裝接工；印制電路制作工。就業(yè)崗位：

電子產(chǎn)品制造及相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)員、工藝員、質(zhì)檢員、電子電器產(chǎn)品使用、維護(hù)和管理人員；電子企業(yè)強(qiáng)制認(rèn)證的工作人員；電子電器產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)輔助人員等。4

目錄基礎(chǔ)知識(shí)電子設(shè)備的防護(hù)設(shè)計(jì)電子設(shè)備的元器件布局與裝配印制電路板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝電子設(shè)備的整機(jī)裝配與調(diào)試電子產(chǎn)品技術(shù)文件和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備調(diào)試工藝電子產(chǎn)品的微型化結(jié)構(gòu)電子設(shè)備的整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)51.主要內(nèi)容：

一共八章，以二、三、四、五章為重點(diǎn)。介紹電子設(shè)備的防護(hù)設(shè)計(jì)、電子設(shè)備的元器件布局，印制電路板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝，電子設(shè)備的整機(jī)裝配與調(diào)試。2.基礎(chǔ)知識(shí)：

機(jī)械基礎(chǔ)、元件材料、電子線路等有關(guān)知識(shí)。本課程的內(nèi)容與任務(wù)63.目的任務(wù)：為從事電子設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造打下基礎(chǔ)，同時(shí)，對(duì)于今后從事電子設(shè)備的維修工作幫助很大線路設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系十分密切，有時(shí)電路與結(jié)構(gòu)就是一個(gè)完美的統(tǒng)一體。

教學(xué)時(shí)間分配：總課時(shí)：42學(xué)時(shí)，考試復(fù)習(xí)2學(xué)時(shí)，參觀學(xué)習(xí)12學(xué)時(shí)，理論學(xué)習(xí)30學(xué)時(shí)。第一章4學(xué)時(shí)，第二章4學(xué)時(shí)，第三章6學(xué)時(shí)第四章4學(xué)時(shí)，第五章6學(xué)時(shí)，第六章4學(xué)時(shí)第七章2學(xué)時(shí)，第八章2學(xué)時(shí)。8學(xué)習(xí)方法與計(jì)劃

前五周課堂學(xué)習(xí)，后兩周下廠參觀學(xué)習(xí)課堂學(xué)習(xí)包括做習(xí)題、考試。下廠包括參觀和寫學(xué)習(xí)體會(huì)。課堂作業(yè)每周交一次本課程總成績(jī)由：平時(shí)作業(yè)、期末考試、參觀學(xué)習(xí)體會(huì)、等綜合評(píng)定。第一章基礎(chǔ)知識(shí)本章主要內(nèi)容:

探討了工作環(huán)境、使用條件及生產(chǎn)方面對(duì)電子設(shè)備在結(jié)構(gòu)工藝方面的要求，在分析產(chǎn)品可靠性特點(diǎn)的基礎(chǔ)上提出了設(shè)計(jì)制造電子設(shè)備可靠的方法。

學(xué)習(xí)要求：1、了解工作環(huán)境對(duì)電子設(shè)備在工藝結(jié)構(gòu)上的要求；2、了解使用條件和生產(chǎn)條件對(duì)電子設(shè)備在結(jié)構(gòu)工藝上的要求；3、了解電子設(shè)備的可靠性概念和主要指標(biāo)；4、了解電子元器件可靠性的表征方法。101.1電子設(shè)備結(jié)構(gòu)工藝1.1.1.現(xiàn)代電子設(shè)備的特點(diǎn)

設(shè)備組成復(fù)雜，組裝密度大設(shè)備使用范圍所處的工作環(huán)境條件復(fù)雜設(shè)備可靠性要求高設(shè)備要求精度高121.1.2電子設(shè)備的生產(chǎn)工藝和結(jié)構(gòu)工藝生產(chǎn)工藝:是生產(chǎn)技術(shù)的中心環(huán)節(jié)，組織生產(chǎn)指導(dǎo)生產(chǎn)的一種重要手段。著眼點(diǎn)是促進(jìn)每項(xiàng)工作操作簡(jiǎn)單、流暢、高效力、低強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)工藝：電路性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，要通具體的結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出來，它是以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為手段，保證所設(shè)計(jì)的電子設(shè)備的可靠性。141.2對(duì)電子設(shè)備的要求1.2.1工作環(huán)境對(duì)電子設(shè)備的要求

氣候條件、機(jī)械條件、電磁干擾。1.氣候條件對(duì)電子設(shè)備的要求

溫度、潮濕、鹽霧、氣壓、風(fēng)沙、太陽輻射。2.機(jī)械條件對(duì)電子設(shè)備的要求電子設(shè)備在貯存、運(yùn)輸和使用過程中所承受的機(jī)械振動(dòng)、沖擊、離心加速度等機(jī)械作用。3．電磁環(huán)境對(duì)電子設(shè)備的要求造成電磁干擾的主要原因有：周圍空間的電磁場(chǎng)，地球磁場(chǎng)，宇宙射線等；放電過程產(chǎn)生的電磁波；電源干擾，信號(hào)線路上的電氣噪聲干擾，內(nèi)部相互干擾有：高頻、高電位元件(器件)對(duì)其他內(nèi)部元器件形成的干擾。161．體積重量要求電子設(shè)備正在向小型化發(fā)展，體積和重量日益減小，這是電子設(shè)備得到廣泛應(yīng)用的原因之一。描述電子設(shè)備體積重量的指標(biāo)主要有兩個(gè)：平均比重(重量體積比)和體積填充系數(shù)。1.2.2使用方面對(duì)電子設(shè)備的要求平均比重是指：設(shè)備的總重量與總體積之比，用D表示設(shè)。備的平均比重對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有直接影響。體積填充系數(shù)是指：設(shè)備內(nèi)全部零部件、元器件的總體積與機(jī)箱(柜)內(nèi)部容積的比值，它表示了電設(shè)備的緊湊性，用K表示設(shè)備的平均比重增大，體積填充系數(shù)也。會(huì)提高。182.操縱維修要求（1）設(shè)備的操作（2）設(shè)備的安全（3）設(shè)備的填充系數(shù)（4）便于維修（5）過載保護(hù)（6）監(jiān)測(cè)裝置191.2.3.生產(chǎn)方面對(duì)電子設(shè)備的要求

1.生產(chǎn)條件電子設(shè)備的要求（1）設(shè)備中的電子元器件（2）設(shè)備中的機(jī)械元器件（3）設(shè)備中使用的原材料

(4)設(shè)備的加工精度202．經(jīng)濟(jì)性對(duì)電子設(shè)備的要求經(jīng)濟(jì)性對(duì)電子設(shè)備的要求包括：使用經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性兩方面內(nèi)容使用經(jīng)濟(jì)性：設(shè)備在使用、貯存和運(yùn)輸過程中所消耗的費(fèi)用。生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性：指生產(chǎn)成本，它包括生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)用，原材料的輔助費(fèi)用，工資和附加費(fèi)用、管理費(fèi)用等。在設(shè)計(jì)階段應(yīng)考慮以下幾個(gè)問題：（1）研究產(chǎn)品的技術(shù)條件，分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)、性能和使用條件，正確制定設(shè)計(jì)方案和確定產(chǎn)品的復(fù)雜程度，這是產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性的首要條件。（2）由產(chǎn)量確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式和生產(chǎn)類型產(chǎn)量的大小決。定著生產(chǎn)批量的規(guī)模，進(jìn)而影響生產(chǎn)方式類型。（3）在保證產(chǎn)品性能的條件下，按最經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方式設(shè)計(jì)零部件，在滿足產(chǎn)品技術(shù)要求的條件下，選用最經(jīng)濟(jì)合理的原材料和元器件，以降低產(chǎn)品的成本。（4）周密設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品具有較好的操作維修性能和使用性能，降低設(shè)備的維修和使用費(fèi)用。1.3.1可靠性慨述

20世紀(jì)以來,特別是30年代以后，科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展，電子設(shè)備、自動(dòng)控制設(shè)備等越來越復(fù)雜，所包含的元器件也越來越多，要保證這些設(shè)備正常使用越來越困難這就促使人們?nèi)パ芯咳?。何保持產(chǎn)品功能而不致失效的種種問題，并逐步形成了可靠性研究的學(xué)科體系。20世紀(jì)60年代后，可靠性普及到質(zhì)量統(tǒng)計(jì)和質(zhì)量管理中，現(xiàn)在可靠性更上升到質(zhì)量保證體系，其地位日趨重要。1.3產(chǎn)品的可靠性231．可靠性的概念

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。它含三層涵義：※產(chǎn)品的可靠性是以“規(guī)定的條件”為前提的?！a(chǎn)品的可靠性與“規(guī)定的時(shí)間”密切相關(guān)?！a(chǎn)品的可靠性是用完成“規(guī)定的功能”來衡量的。24

可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要方面，通常所說的產(chǎn)品質(zhì)量好，包含兩層意思：※達(dá)到預(yù)期的技術(shù)指標(biāo)?！谑褂弥泻芸煽俊．a(chǎn)品的可靠性是用概率來表示的。25

2．可靠性的主要指標(biāo)可靠性的最基本的幾個(gè)指標(biāo)。

(1)可靠度(不失效率)

可靠度是指產(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。通常用R(t)表示。

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可靠度的物理意義是：到某個(gè)試驗(yàn)期時(shí)，仍然完好的產(chǎn)品數(shù)與試驗(yàn)產(chǎn)品總數(shù)的比例，即完好產(chǎn)品(不失效)的概率。(2)故障率故障率是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，失去規(guī)定功能的概率。通常用F(t)表示。27

(3)失效率(瞬時(shí)失效率)

失效率是指產(chǎn)品工作到t時(shí)刻后的一單位時(shí)間內(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。用且(t)表示，即：當(dāng)為常數(shù)時(shí)，失效率且與可靠度R(t)滿足：

28當(dāng)為常數(shù)時(shí)，失效率且與可靠度R(t)滿足：（4）平均壽命（平均正常工作時(shí)間）平均壽命是指正常工作的平均時(shí)間。29

可靠性的分類

(1)固有可靠性

(2)使用可靠性

(3)環(huán)境適應(yīng)性304．可靠性設(shè)計(jì)的基本原則(1)設(shè)計(jì)方案的簡(jiǎn)化(2)注意可靠性與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系(3)可靠性與可維修性(4)加工工藝的可靠性(5)可靠性與備份設(shè)計(jì)31

1．3．2元器件可靠性與產(chǎn)品可靠性

1．元器件的可靠性元器件的可靠性通常用失效率來表征。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，普通元器件和半導(dǎo)體元器件的失效規(guī)律不盡相同。(1)元器件的失效規(guī)律①普通電子元器件的失效規(guī)律如圖1.1所示，這就是常說的船形曲線或浴盆曲線，它分為三個(gè)階段。33②半導(dǎo)體器件的失效規(guī)律如圖1.2所示，半導(dǎo)體器件早期失效和一般元器件相同，在偶然失效期近似為一常數(shù)，是半導(dǎo)體器件的最好工作期。半導(dǎo)體器件沒有損耗失效期，這是其特點(diǎn)所在。35

一般元器件的可靠性通常用失效率表示元器件工作在偶然失效期，其失效率為常數(shù)久，由(1.5)式，其可靠度為：即元器件的正常工作概率。規(guī)律如圖1.3所示39

2．系統(tǒng)可靠性一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)可以由多個(gè)子系統(tǒng)或部件組成。而每一個(gè)子系統(tǒng)或部件又由多個(gè)元器件組成。我們可以根據(jù)元器件的可靠性求得系統(tǒng)可靠性，也可以根據(jù)系統(tǒng)可靠性分配各子系統(tǒng)的可靠性。有：

(1)串聯(lián)系統(tǒng)（2）并聯(lián)系統(tǒng)421.4提高電子產(chǎn)品可靠性的方法電子產(chǎn)品是由電子元器件、組件、部件按照一定的工藝要求組合起來的，電子產(chǎn)品的可靠性的基礎(chǔ)是電子元器件的可靠性，電子產(chǎn)品的硬件故障大多數(shù)以元器件的損壞或故障的方式表現(xiàn)出來。本節(jié)主要介紹對(duì)電子元器件的篩選和降額使用問題，431．4．1正確選用電子元器件1．選用電子元器件的原則：(1)根據(jù)電性能指標(biāo)和使用條件選用合適的元器件，使用條件不得超過元器件參數(shù)和環(huán)境條件，并留有富余量。盡可能地壓縮元器件的品種和規(guī)格數(shù)量，提高它們的復(fù)用率。

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除特殊情況外，所有電子元器件都要按不同要求進(jìn)行可靠性篩選，然后才能用到電子產(chǎn)品中去。仔細(xì)分析比較同類元器件的差異，擇優(yōu)選用，并注意積累元器件在使用中的性能與可靠性方面的依據(jù)，作為以后選用的重要依據(jù)。45

2．選用電子元器件的方法對(duì)電子元器件進(jìn)行篩選，就是要從一批元器件中選出可靠性較高的元器件，淘汰那些有潛在缺陷而導(dǎo)致早期失效的元器件，這對(duì)提高電子產(chǎn)品的可靠性有重要意義。46

(1)按復(fù)雜程度可分為①分布截尾篩選法②應(yīng)力強(qiáng)度篩選法。③老煉篩選法。④線性鑒別篩選法。⑤精密篩選法。

47(2)按照施加應(yīng)力手段不同，篩選可分為：壽命篩選環(huán)境應(yīng)力篩選、密封性篩選、檢查性篩選等481．4．2電子元器件的降額使用

降額使用就是元器件在低于其額定值的應(yīng)力條件下工作，是提高電子產(chǎn)品可靠性的最有效措施之一。對(duì)元器件有影響的應(yīng)力包括：時(shí)間、溫度、濕度、腐蝕、機(jī)械應(yīng)力和電應(yīng)力，合理的降額使用可以大幅度地減少元器件的失效。49

1．電阻器的降額使用要點(diǎn)元器件實(shí)際使用時(shí)的參數(shù)與額定值的比值為降額系數(shù)，用S表示。電阻器的降額系數(shù)S一般取0.1～0.6，環(huán)境溫度一般低于60℃，低于45℃最好。當(dāng)S<0.1時(shí)，發(fā)熱量過小，潮氣不易驅(qū)除，失效率反而提高?？勺冸娮杵魇时裙潭娮杵鞲?～2個(gè)數(shù)量級(jí)，一般少用。50

2．電容器的降額使用要點(diǎn)電容器的使用溫度一般應(yīng)低于50℃，尤其是電解電容器更不宜在高溫下工作，電解電容器在低于－45℃使用時(shí)應(yīng)采用耐寒型。電容器的電