電子設(shè)備工藝缺陷與可靠性、維修性分析

岳德周 張記偉 韓超

摘要：電子設(shè)備在設(shè)計和制造過程中，會出現(xiàn)工藝的缺陷，主要包括設(shè)計缺陷以及制造缺陷，其中制造缺陷就是常說的工藝缺陷。工藝缺陷的出現(xiàn)，會導致在電子設(shè)備的使用過程中影響可靠性以及后面的維修性，因此文章對電子設(shè)備工藝缺陷及其可靠性、維修性進行研究分析。

關(guān)鍵詞：電子設(shè)備；工藝缺陷；可靠性；維修性

1 電子設(shè)備缺陷概述

電子設(shè)備在設(shè)計制造過程中，不可避免地會出現(xiàn)各種問題，導致電子設(shè)備工藝缺陷，而且在生產(chǎn)過程中工藝缺陷是視覺可見的，對于設(shè)備的后期使用和維修會造成很大的影響。所以，在電子設(shè)備的設(shè)計和制造過程中，可以通過嚴格的檢驗及時發(fā)現(xiàn)問題，并且及時采取措施消除缺陷，但是在實際的生產(chǎn)和檢驗過程中還發(fā)現(xiàn)很多輕微缺陷是難以發(fā)現(xiàn)的。許多的輕微缺陷需要借助儀表進行檢測，甚至有的還需要進行多次實驗以及檢驗才能發(fā)現(xiàn)。所以，對于電子設(shè)備工藝缺陷的研究具有重要意義，其可靠性和維修性分析對于電子設(shè)備的使用也具有不可替代的作用。

2 連接缺陷

電子設(shè)備缺陷在研究中首先要進行連接缺陷分析，不僅包括焊接連接工藝，還包括無焊接連接工藝。

2.1 一般焊接缺陷

常見的一般焊接缺陷有焊頭纏繞不符合工藝要求，出現(xiàn)纏繞過多或過少，甚至出現(xiàn)焊接線頭過長，以至于超過表面過多導致漏焊[1]，其他的常見問題還有焊料不足、過量、冷焊等許多問題。

其中，像漏焊、冷焊等問題會直接影響電子設(shè)備的后期使用性能，不過其在實際的檢驗過程中比較容易被發(fā)現(xiàn)，也容易及時消除和修正。但是，焊接纏繞過多、過少以及焊料不足等問題，在檢驗過程中難以發(fā)現(xiàn)，會導致電子設(shè)備在使用中出現(xiàn)接觸不良或者短路，嚴重影響電子設(shè)備的使用可靠性。而且，這些缺陷在檢驗中不容易被發(fā)現(xiàn)，這也在很大程度上增加了拆焊的難度，對于后期的拆分和維修造成了很大困難。

2.2 印制板焊接缺陷

常見的印制板焊接缺陷有焊孔填充不足、焊點高低不符、引線穿孔尺寸不對以及燒焦面出現(xiàn)等問題，其中引線穿孔尺寸不對以及燒焦面的出現(xiàn)對于電子設(shè)備的使用性能影響很大。焊孔填充不足會導致焊接中出現(xiàn)虛焊（見圖1），引線穿孔尺寸不對可能會導致電子設(shè)備在使用中發(fā)生短路，這些對于后期的維修也產(chǎn)生了很大的影響。

2.3 無焊連接的缺陷

與焊接缺陷不同，無焊連接缺陷主要包括很多情況，不僅有絕緣破壞，還有導體未壓緊、接線端尺寸不當?shù)葐栴}。

像絕緣破壞的出現(xiàn)，會導致電子設(shè)備的短路，影響其使用性能，不過該缺陷在使用中能夠被很快發(fā)現(xiàn)，但是當破壞不明顯時不容易被發(fā)現(xiàn)，當環(huán)境變化或者電壓、功率等發(fā)生變化時[2]，會出現(xiàn)性能漂移、失效等多種問題，嚴重影響電子設(shè)備使用的可靠性。導體未壓緊以及壓接不當?shù)痊F(xiàn)象的出現(xiàn)還會導致電子設(shè)備在運輸、使用以及后期的維修保養(yǎng)過程中，會由于振動、碰撞等情況的出現(xiàn)，導致接觸不良、拆解維修困難等問題，嚴重影響電子設(shè)備使用的可靠性和維修性。

3 電線電纜及其裝配工藝缺陷

3.1 多芯導線損傷和折斷

多芯導線損傷和折斷的標準是芯數(shù)的折損數(shù)量，其中嚴重缺陷的標準是：當芯數(shù)大于8時，若折損量大于10%，屬于嚴重缺陷；或者當芯數(shù)小于等于7時，如果折損數(shù)量大于等于一根，也屬于嚴重缺陷。多芯導線損傷或折斷會導致其電阻值增大，以及在電子設(shè)備的使用過程中會導致局部發(fā)熱，對于性能穩(wěn)定以及后期維修都產(chǎn)生很大的影響。

3.2 導線或電纜布置不當

如果導線或者電纜的布置不正確，會導致電子設(shè)備的使用中信號質(zhì)量變差，嚴重時會導致設(shè)備的不正常工作，嚴重影響設(shè)備的性能。當導線或者電纜布置不當以及固定不牢等問題的出現(xiàn)，極有可能造成短路。

3.2 導線絕緣層破壞

導線的絕緣層破壞也是常見的電子設(shè)備工藝缺陷，主要的原因有磨損、擠壓以及燒壞等問題，絕緣層破壞嚴重，短路等問題的出現(xiàn)也就不可避免了，對于設(shè)備使用的可靠性和安全性埋下了很大的隱患。

3.3 線纜拉得過緊

在電子設(shè)備使用過程中，會進行線纜布置，如果線纜拉得過緊，就會導致斷裂甚至拉斷內(nèi)芯，而且在線纜布置中要對溫度、環(huán)境以及振動等多種因素進行充分考量[3]，保證不會出現(xiàn)短路，影響電子設(shè)備的正常使用。

3.4 導線顏色不正確

無論是前期的電子設(shè)備安置還是后期的電子設(shè)備維修，都需要參考當初的設(shè)計和說明書，如果在制造過程中沒有嚴格按照說明書進行制造，會出現(xiàn)導線顏色不正確的情況，這會給后期電子設(shè)備維修造成很大的困難，甚至是損壞電子設(shè)備。

4 多余物

多余物對于電子設(shè)備工藝的影響可以分別考慮單個、多個金屬多余物以及非金屬多余物的影響。

4.1 單個金屬多余物

如果在電子設(shè)備中出現(xiàn)了單個金屬多余物，會導致短路以及機械故障的出現(xiàn)，對于后期使用的可靠性和設(shè)備的維修性產(chǎn)生很大的影響。而且，單個金屬多余物在電子設(shè)備中導致的故障位置可能不唯一，所以故障難以被檢修發(fā)現(xiàn)，后期的維修也比較困難和麻煩。

4.2 多個（兩個及以上）金屬多余物

其主要影響和單個金屬多余物相同，但是在電子設(shè)備的使用過程中，由于其多余物的增加，其對電子設(shè)備可靠性以及維修性的影響也更加復(fù)雜和更加頻繁。

4.3 非金屬多余物

非金屬多余物在電子設(shè)備的使用中也是經(jīng)常出現(xiàn)的，其主要的影響是物理影響。往往會導致電子設(shè)備在使用中出現(xiàn)電氣斷路、機械阻塞等問題，增加了電子設(shè)備使用和維修帶來很大的難度。

5 防短路間隙缺陷

5.1 分立電路防短路間隙缺陷

如果在電子設(shè)備的使用和設(shè)計中，如果兩個有電位差的導體間的距離過小，不符合設(shè)計標準時就會發(fā)生短路，也就是常說的分立電路防短路間隙缺陷[4]。不過，分立電路防短路間隙缺陷發(fā)生的原因也可能是脈沖跳火，所以在檢查以及后期的維修中特別注意。

5.2 印制電路板的導線間隙缺陷

印制電路板的導線間隙缺陷也可能引起短路，而且與環(huán)境氣壓和導線間的電壓及承載的功率有關(guān)。

6接點缺陷

接點是指繼電器、開關(guān)、插頭座等器件的電連接點，接點缺陷在制造、檢查以及后期的維修中，都能夠通過直接觀察檢查到，主要的缺陷有接點未接通、未接觸以及接觸不良等情況。

6.1 接點未接通

接點未接通屬于物理缺陷，可以通過儀表監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，接點未接通會導致電子設(shè)備不能夠正常使用。

6.2 接點未斷開

在電子設(shè)備使用中，由于接點的間距過小，甚至是斷開，會嚴重影響電子設(shè)備的使用和工作的可靠性。

6.3 配對觸點沒接觸上

在電子設(shè)備的使用過程中，由于配對觸點的壓力過小，會導致觸點沒有接觸上，導致工作的不穩(wěn)定性。這種缺陷是難以直觀發(fā)現(xiàn)的，對于后期的使用和維修都產(chǎn)生很大的影響。

7 印制電路板缺陷

印刷電路板是現(xiàn)代電子設(shè)備的重要組成部分，其發(fā)展迅速，但是在實際的使用過程中也存在很多的缺陷。

7.1 印刷導線松動

印制電路板上的導線如果印制松動，或者脫離基板，這種缺陷比較常見，這主要是由于敷銅板質(zhì)量不高或者制造過程中印刷板損傷導致的。導線的松動會導致相鄰導線的間距發(fā)生變化，嚴重影響電子設(shè)備的使用。而且，當印刷導線發(fā)生松動，如果位置是焊接盤處時，維修過程中會導致焊接盤損壞，這對于維修也產(chǎn)生了很大的影響。

7.2 安裝孔破損

對于可靠性而言，安裝孔的破損會發(fā)生虛焊；對于維修性而言，維修過程中極易造成印制板的損壞。

7.3 安裝孔位置不當

如果安裝孔安裝位置不當，安裝歪斜或者不在焊接盤中間，都會導致電子設(shè)備無法正常使用。如果在電子設(shè)備使用中出現(xiàn)了這種缺陷，很可能造成電子設(shè)備的元器件損傷或者虛焊，嚴重影響其正常使用以及后期的維修。

7.4 金屬化孔缺陷

如果在電子設(shè)備設(shè)計制造過程中，金屬孔內(nèi)有電鍍空白或接盤有大于10%的面積缺少鍍層，會有極大可能出現(xiàn)虛焊或者焊點電阻過大。其耐受功率會下降，嚴重影響設(shè)備使用的可靠性。

7.5 孔直徑不符要求

如果孔直徑不符合設(shè)計的要求，無論過小還是過大都會導致電子設(shè)備工藝缺陷。如果孔過大會影響焊接過程，但是如果過小就會導致元器件的安裝和維修難度加大，無論是過大還是過小都會導致虛焊，影響設(shè)備的使用和后期的維修[4]。

7.6 測試點位置不當或過密

測試點位置不當或過密會影響調(diào)試、性能檢測及維修。

[參考文獻]

[1]陳勝樂.壓扁型超薄熱管制造工藝及其傳熱性能分析[D].廣州：華南理工大學，2016.

[2]周蕤.抗重力環(huán)路熱管的設(shè)計制造及其復(fù)合結(jié)構(gòu)毛細芯性能研究[D].廣州：華南理工大學，2014.

[3]姜同敏.航空電子設(shè)備制造工程中的環(huán)境應(yīng)力篩選技術(shù)[J].航空制造工程，1997（6）：34， 37-38.

[4]楊志飛.電子設(shè)備工藝缺陷與可靠性、維修性分析[J].電子質(zhì)量，1997（3）：17-19.