子产品设计课件(精华版).doc

电子产品设计课件1工艺:工艺是生产者利用生产设备和生产工具，对各种原材料、半成品进行加工或处理，使之成为符合技术要求的产品的艺术（程序、方法、技术）。2电子工艺:电子整机（包括配件）产品的制造工艺。主要涉及两个方面：一方面是制造工艺的技术手段和操作技能，另一方面是产品在生产过程中的质量控制和工艺管理。34M+M电子整机产品制造中的要素：1.Material（材料）2.Machine（设备）3.Method（方法）4.Manpower（人力）5.Management（管理）4THT:ThroughHoleTechnology通孔插装技术SMT:SurfaceMountedTechnology表面贴装技术(目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺)BGA:BallGridArray球栅阵列（门阵列式球形封装）(I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面)CSP:ChipScalePackage芯片级封装(是BGA之后的又一种新的技术)MCM:Multi-chipModule多芯片组件(将多块半导体裸芯片组装在一块布线基板上的一种封装技术)第1讲电子产品生产流程及技术文件1.1电子产品的生产工艺流程1.1.1装配工艺的一般流程:电子产品的装配过程是先将零件、元器件组装成部件，再将部件组装成整机。1.1.2流水线的工作方式1.手工装配方式(1)个体手工装配:是由操作者独自完成作品的组装工作。每个操作者要从头装到结束，速度慢，效率低，而且容易出错，一般只在产品的样机试制阶段或小批量试生产时应用。(2)流水线手工装配:对于设计稳定，大批量生产的产品，宜采用流水线装配。流水线手工装配工序：手工插件浸锡焊接剪脚二次浸锡焊接人工补焊。2.自动装配方式自动装配一般使用自动插件机、波峰焊接机等设备，可极大的提高生产效率，节省劳力，产品合格率也大大提高。1.2技术文件:是产品研究、设计、试制与生产实践经验积累所形成的一种技术资料。它主要包括设计文件、工艺文件两大类。1.2.1技术文件的特点1标准化:标准化是电子产品技术文件的基本要求，电子产品技术文件要求全面、严格执行国家标准或企业标准。2管理严格:技术文件一旦通过审核签署，生产部门必须完全按相关的技术文件进行工作，操作者不能随便更改，技术文件的完备性、权威性和一致性得以体现。1.2.2设计文件:是产品从设计、试制、鉴定到生产的各个阶段的实践过程中形成的图样及技术资料。1设计文件的作用：（1）用来组织和指导企业内部的产品生产。（2）产品的制造、维修和检测需要查阅设计文件中的图纸和数据。（3）产品使用人员和维修人员根据设计文件提供的技术说明和使用说明，便于对产品进行安装、使用和维修。2设计文件的种类：（1）文字性设计文件：产品标准或技术条件技术说明使用说明（2）表格性设计文件：明细表：构成产品（或某部分）的所有零部件、元器件和材料的汇总表。软件清单：记录软件程序的清单。接线表：用表格形式表述电子产品两部分之间的接线关系的文件。（3）电子工程图：电原理图：电原理图用来表示设备的电气工作原理，它使用各种图形符号，按照一定的规则，表示元器件之间的连接以及电路各部分的功能。方框图：方框图是用方框代表一组元器件、一个部件或一个功能模块，用它们之间的连线表示信号通过电路的途径或电路动作顺序。方框图是原理图的简化示意图。印制电路板图：印制电路板图是用于指导工人装配焊接印制电路板的工艺图。印制电路板图一般分成两类：画出印制导线的和不画出印制导线的印制板图。实物装配图：实物装配图是以实际元器件的形状及其相对位置为基础，画出产品的装配关系，这种图一般在产品生产装配中使用。12普通超外差式收音机的方框图3画出印制导线的印制电路板图如图所示。在这张图里，印制导线按照印制板的实物画出，并在安装位置上画出了元器件。不画出印制导线的印制板图如下图所示，将安装元器件的板面作为正面，画出元器件的图形符号及其位置，未画出印制导线，用于指导装配焊接。4下图所示的是仪器中的波段开关接线图，由于采用实物画法，能把装配细节表达清楚不易出错。3.设计文件编号：为便于开展产品标准化工作，对设计文件必须进行分类编号。目前电子产品设计文件编号较常采用的是十进分类编号，该类编号是由企业区分代号、分类特征标记、登记顺序号和文件简号四部分所组成。此图是电视接收机的设计文件编号。1.2.3工艺文件：按照一定的条件选择产品最合理的工艺过程（即生产过程），将实现这个工艺过程的程序、内容、方法、工具、设备、材料以及每一个环节应该遵守的技术规则，用文字的形式表现出来，称为工艺文件。1工艺文件的作用和种类：（1）工艺文件的作用：组织生产，建立生产秩序；指导技术，保证产品质量；编制生产计划，考核工时定额；调整劳动组织；安排物资供应；工装、工具、模具管理；经济核算依据；保证工艺纪律；产品转厂生产时的交换资料；各企业之间进行经验交流；（2）工艺文件的分类根据电子产品的特点，可以分为四类：基本工艺文件:零件工艺过程；装配工艺过；元器件工艺表、导线及加工表等；指导技术的工艺文件:专业工艺过程；工艺说明及简图；检验说明（方式、步骤、程序等）；统计汇编资料:专用工装；标准工具；材料消耗定额；工时消耗定额；管理工艺文件用的格式:工艺文件封面；工艺文件目录；工艺文件更改通知单；工艺文件明细表；2工艺文件的格式工艺文件格式是按工艺技术和管理要求规定的工艺文件栏目的编排形式。生产企业工艺文件常用格式有以下几种：（1）封面（2）工艺文件目录（3）工艺路线表（4）导线及扎线加工卡（5）配套明细表（6）装配工艺过程卡（7）工艺说明及简图（8）工艺文件更改通知单第2讲电子元器件电子元器件电子元器件是在电路中具有独立电气功能的基本单元。分为有源器件和无源器件两大类。称有源器件为“器件（device）”，称无源器件为“元件（component）”2.1电子元器件的主要参数:包括特性参数、规格参数和质量参数。2.1.1特性参数：用于描述电子元器件在电路中的电气功能，通常可以用该元器件的名称来表示，例如电阻特性、电容特性或二极管特性。2.1.2规格参数：描述电子器件的特性参数的数量称为它们的规格参数。包括标称值、额定值和允许偏差值等。1.标称值和标称值系列：为了便于大批量生产，并让使用者能在一定范围内选用合适的电子元器件，规定出一系列的数值作为产品的参数标准值称为标称值。一组有序排列的标称值叫做标称值系列。2.允许偏差和精度等级：对于一定标称值的元器件，大量生产出来的实际数值呈现正态分布，为这些元器件的实际数值规定了一个可以接受的范围，即为相对偏差规定了允许的最大范围，叫做数值的允许偏差。（简称允差）。不同的允许偏差也叫做数值的精度等级（简称精度）。3.额定值与极限值：额定值是指电子元器件能够长期正常工作（完成其特定的电气功能）时的最大电压、最大电流、最大功率消耗及最高环境温度等。极限值表示元器件能够保证正常工作的最大限度。2.1.3质量参数：用于度量电子元器件的质量水平，通常描述了元器件的特性参数、规格参数随环境因素变化的规律，或者划定了它们不能完成功能的边界条件。1温度系数：电子元器件的规格参数随环境温度的变化会略有改变。温度每变化1，其数值产生的相对变化叫做温度系数，单位为1/。信噪比=外加信号功率/噪声功率2噪声系数：无源元件用信噪比描述噪声指标:噪声系数=输入端信噪比/输出端信噪比有源器件用噪声系数来衡量:3高频特性：一切电子元器件在高频状态下时，都将表征出电抗特性，这种性质称为元器件的高频特性。4机械强度及可焊性：设计电子产品时应该选用机械强度高、可焊性好的元器件。5可靠性和失效率：电子产品的可靠性是指它的有效工作寿命，即它能够正常完成某一特定电气功能的时间。电子元器件的工作寿命结束，叫做失效。失效率（t）=失效数/（使用总数*使用时间）2.2电子元器件的检验和筛选：2.2.1外观质量检测1.元器件封装、外形尺寸、电极引线的位置和直径应该符合产品标准外形图的规定。2.元器件外观应该完好无损。3.电极引出线应该镀层光洁，无压折或扭曲。4.元器件的型号、规格标志应该完整、清晰、牢固。5.可调部件应该活动平顺、灵活，松紧适当，无机械杂音；开关类元件应该保证接触良好，动作迅速。2.2.2电气性能使用筛选:1.电子整机产品要用到很多元器件，对那些要求不是很高的元器件，一般采用随机抽样的方法检验筛选元器件；而对那些在电路中要求较高的关键元器件，则必须采用逐个测试的方法来检验元器件。2.采用随机抽样的方法对元器件进行检验筛选，其抽样比例、样本数量以及检验筛选的操作程序，都是非常严格的。根据抽样检验的结果决定该种、该批的元器件是否能够投入生产；如果抽样检验不合格，则应该向供货方退货。3.对那些要求较高、工作环境严酷的产品，其关键元器件则必须采用更加严格的老化筛选方法来逐个检验。广泛使用的老化筛选项目有：高温存储老化、高低温循环老化、高低温冲击老化和高温功率老化等。2.3电子元器件的命名与标注2.3.1电子元器件的命名方法:国家电子工业管理部门对大多数国产电子元器件的种类命名作出了统一规定，可以从国家标准GB2470-81中查到。2.3.2型号及参数在电子元器件上的标注:1.直标法2.文字符号法3.色标法2.4常用元器件简介2.4.1电阻器:物体对电流通过时的阻碍作用，称为电阻。在电路中，起电阻作用的元件称为电阻器，它用字母“R”表示，其基本单位是欧姆“”，常用单位有“k”“M”等。在电路中，电阻器主要有分压、分流、偏置、限流、负载等作用。1.电阻器的分类:（1）按电阻器的制作材料分类:碳膜电阻器,金属膜电阻器，线绕电阻器，水泥电阻器（2）按电阻的数值能否变化来分类:微调电阻，电位器（3）按电阻的用途来分类:熔断电阻器,压敏电阻器,光敏电阻器,热敏电阻器2.电阻器的识读3.电阻的额定功率：电阻器在电路中长时间连续工作不损坏，或不显著改变其性能所允许消耗的最大功率，称为电阻器的额定功率，其单位为瓦(W)。一般额定功率大的电阻器，其体积也比较大。最常用的2W以下额定功率的碳膜电阻器和金属膜电阻器，其额定功率在电阻器上没有标出，实际应用时是依据电阻器的长度（不包括金属引脚）和直径来辨认，其辨认依据参见下表。4.电阻器的使用常识:（1）要根据电路的要求选用电阻的种类和误差。在一般的电路中，采用误差10%，甚至20%的碳膜电阻就可以了。（2）电阻的额定功率要选用等于实际承受功率1.52倍，才能保证电阻耐用可靠。（3）装插电阻器时，应使电阻的类别、阻值等符号容易看到，以便电路的检验和维修。（4）有些色环电阻的红色环与橙色环颜色有偏差，容易混淆，这就需要用万用表欧姆挡核实它的阻值。2.4.2电容器:电容器的基本结构是用一层绝缘材料（介质）隔开的两片导体。电容器的基本单位是法“F”，常用单位有“F”“pF”等。电容器在各类电路中的主要功能是通交流隔直流、滤波及谐振。1.电容器的分类:（1）按电容器的制作材料来分类:电解电容器,瓷片电容器,钽电容器,涤纶电器（2）按电容的数值能否变化来分类:半可变电容器,可变电容器2.电容器的识读:电容器的识读主要采用直标法、色标法、文字符号法和数标法4种方法。（1）直标法:直标法是将电容器的标称容量及允许偏差直接标在电容器上的标志方法:电解电容器,金属化纸介电容器。（2）色标法:电容器色标法采用颜色的规定与电阻器色标法的规定相同，其单位为皮法(pF)。（3）文字符号法:标称容量的整数部分通常写在容量单位标志符号的前面，小数部分写在容量单位标志符号的后面。如0.33pF写为p33，2.2pF写为2p2。（4）数码表示法：数码表示法一般用三位数标是容量的大小，前面两位数为电容器标称容量的有数字，第三位数字表示有效数字后面零的个数，它们的单位是皮法(pF)。例如102表示1000pF。3.电容的使用常识:（1）不论选用何种电容器，都不得使其额定电压低于电路实际工作电压的峰值，否则电容器将会被击穿。（2）在确定电容器的容量精度时，应该仔细考虑电路的要求，不要盲目追求电容器的精度等级。（3）由于各类电容器的生产工艺相差很大，因此价格也相差很大。在满足产品技术要求的情况下，应该尽量选用价格低廉的电容器，以便降低产品成本。2.4.3电感器:电感器俗称电感线圈，是利用电磁感应原理制成的元件。电感器的基本单位是亨“H”，常用单位有“mH”“H”等。电感器在各类电路中的主要功能是阻流、变压及传输信号。1.电感器的分类:（1）小型固定电感器（2）平面电感:平面电感主要采用真空蒸发、光刻电镀及塑料包封等工艺，在陶瓷或微晶玻璃片上沉积金属导线制成。（3）铁氧体磁心线圈:磁棒线圈,E形磁心线圈,高频扼流圈。（4）变压器：电源变压器，音频变压器，中周变压器，高频变压器。2.电感器的主要参数:（1）标称电感量:电感量的单位是亨，用字母H表示。实际标称电感量常用毫亨(mH)及微亨(H)表示，一般电感器的电感量精度5%20%之间。（2）品质因数:品质因数是指线圈在某一频率的交流电压下工作时所呈现的感抗与线圈的总损耗电阻的比值，Q越高，损耗越小。其计算公式为：Q=2Fl/R。（3）分布电容：分布电容是指线圈的匝间形成的电容，即由空气、导线的绝缘层、骨架所形成的电容，它的存在降低了线圈的品质因数。3.电感器的标示方法:电感器的标示方法与电阻器、电容器的标示方法相同，有直标法、文字符号法、色标法。4.电感的使用常识:（1）通常铁心线圈只能用于低频；铁氧体线圈、空心线圈可用于高频。（2）无论选用何种电感器，其主要参数必须符合电路的要求。（3）选用电感器必须考虑机械结构是否牢固，不应使线圈松脱，引线接点活动。第3讲电子元器件(二)3.1机电元件：是利用机械力或电信号的作用来实现电路接通、断开或转接的元件。3.1.1接插件：接插件又称连接器，在电子整机中主要的功能是提供简便的拔插式电气连接。接插件按工作频率分类，工作在100MHz以下的叫低频接插件，工作在100MHz以上的叫高频接插件。按外形结构特征分类有圆形接插件、矩形接插件、印制板接插件、带状电缆接插件等。1圆形接插件:插接：插拔次数多、连接点数少、电流不超过1A。螺接：接点多、插拔力大、连通电流大、连接方便、抗震性好、易实现密封及电磁屏蔽。2矩形接插件:体积较大、电流容