电子产品的整机设计和装配工艺.ppt

1 电子产品生产工艺与管理 http 第五章电子产品的整机设计和装配工艺 2 第五章电子产品的整机设计和装配工艺学习要点 1 学习电子产品整机的结构形式和设计的基本要求 内容及措施 2 学习自动焊接技术 无铅焊接技术 3 学习印刷电路板的组装 4 学习电子产品总装的顺序 基本要求及其总装的质量检查 第五章学习要点 3 第五章主要内容 电子产品的整机结构形式与设计电子产品的装配工艺流程印刷电路板的组装电子产品的总装总装的质量检查 第五章主要内容 4 5 1整机结构形式与设计 整机结构形式整机结构设计的基本要求元器件的布局与排列电子元器件选用的基本原则电子产品的抗干扰措施 5 1整机结构与设计 5 5 1 1整机结构形式 电子产品的整机在结构上通常由组装好的印制电路板 接插件 底板和机箱外壳等构成 5 1整机结构与设计 整机结构 上一级 6 5 1 2整机结构设计的基本要求 一 电子产品的整机设计 是把构成产品的各个部分科学有机的结合起来的过程 是实现电路功能技术指标 完成工作原理 组成完整电子装置的过程 包括 元器件的选用 印制电路板的设计 安装调试 产品的外形设计 抗干扰措施及维修等方面 5 1整机结构与设计 结构设计要求 上一级 7 5 1 2整机结构设计的基本要求 二 电子产品的设计要求是 1 实现产品的各项功能指标 工作可靠 性能稳定 2 体积小 外形美观 操作方便 性价比高 3 绝缘性能好 绝缘强度高 符合国家安全标准 4 装配 调试 维修方便 5 产品的一致性好 适合批量生产或自动化生产 5 1整机结构与设计 结构设计要求 上一级 8 5 1 3电子元器件的布局与排列 一 元器件布局排列是指 按照电子产品电原理图 将各元器件 连接导线等有机的连接起来 并保证产品可靠稳定的工作 1 元器件布局的原则 1 应保证电路性能指标的实现 2 有利于布线 方便于布线 3 满足结构工艺的要求 4 有利于设备的装配 调试和维修 5 1整机结构与设计 元件布局与排列 上一级 9 5 1 3电子元器件的布局与排列 二 2 元器件排列的方法及要求元器件位置的排列方法 因电路要求不同 结构设计各异 以及设备不同的使用条件等情况 其排列方法有多种 常见的排列方式有 按电路组成顺序成直线排列 按电路性能及特点的排列 按元器件的特点及特殊要求排列 从结构工艺上考虑元器件的排列等 5 1整机结构与设计 元件布局与排列 上一级 10 5 1 3电子元器件的布局与排列 三 1 按电路组成顺序成直线排列的方法按电原理图组成的顺序 即根据主要信号的放大 变换的传递顺序 按级成直线布置 电子管 晶体管电路及以集成电路为中心的电路常采用该排列方式 这种排列的优点是 电路结构清楚 便于布设 检查 也便于各级电路的屏蔽或隔离 输出级与输入级相距甚远 使级间寄生反馈减小 前后级之间衔接较好 可使连接线最短 减小电路的分布参数 5 1整机结构与设计 元件布局与排列 上一级 11 直线排列方法举例 5 1整机结构与设计 元件布局与排列 说明原理电路直线排列方式两级放大电路的直线排列方式 12 5 1 3电子元器件的布局与排列 四 2 按电路性能及特点的排列方法在布设高频电路组件时 由于信号频率高 且相互之间容易产生干扰和幅射 因而排列时 应注意组件之间的距离越小越好 引线要短而直 可相互交叉 但不能平行排列 如一个直立 一个卧倒 对于推挽电路 桥式电路等对称性电路组件的排列 应注意组件布设位置和走线的对称性 使对称组件的分布参数也尽可能一致 为了防止通过公共电源馈线系统对各级电路形成干扰 常用去耦电路 每一级电路的去耦电容和电阻紧靠在一起 并且电容器应就近接地 5 1整机结构与设计 元件布局与排列 上一级 13 5 1 3电子元器件的布局与排列 五 3 按元器件的特点及特殊要求排列敏感组件的排列 要注意远离敏感区 如热敏组件不要靠近发热组件 光敏组件要注意光源的位置 磁场较强的组件 在放置时应注意其周围应有适当的空间或采取屏蔽措施 以减小对邻近电路 组件 的影响 高压元器件或导线 在排列时要注意和其它元器件保持适当的距离 防止击穿与打火 需要散热的元器件 要装在散热器上 并保证良好的通风散热 远离热敏感元器件 5 1整机结构与设计 元件布局与排列 上一级 14 5 1 3电子元器件的布局与排列 六 4 从结构工艺上考虑元器件的排列方法印制电路板是元器件的支撑主体 元器件的排列要尽量对称 重量平衡 对于比较重的组件 在板上要用支架或固定夹进行装卡 以免组件引线承受过大的应力 对于可调组件或需更换频繁的元器件 应放在机器的便于打开 容易触及或观察的地方 以利于调整与维修 5 1整机结构与设计 元件布局与排列 上一级 15 5 1 4电子元器件选用的基本原则 一 1 元器件选用的依据元器件一般是依据电原理图上标明的各元器件的规格 型号 参数进行选用 5 1整机结构与设计 元件选用的原则 上一级 16 5 1 4电子元器件选用的基本原则 二 2 元器件选用的原则 1 在满足产品功能和技术指标的前提下 应尽量减少元器件的数量和品种 使电路尽可能简单 以利于装接调试 2 所选用的元器件必须经过高温存储及通电老化筛选后合格品才能使用 3 从降低成本 经济合理的角度出发 选用的元器件在满足电路技术要求的条件下 不需要选择的太精密 可以有一定的允许偏差 5 1整机结构与设计 元件选用的原则 上一级 17 5 1 5电子产品的抗干扰措施 一 噪声和干扰对电子产品的性能和指标影响极大 轻则使信号失真 降低信号的质量 重则淹没有用信号 影响电路的正常工作 甚至损坏电子设备和电子产品 造成生产事故等 1 干扰的途径与危害干扰可以通过线路 电路 空间等途径来影响产品的质量 可以电场 磁场 电磁场的形式侵入电路 对电子产品的电路造成危害 5 1整机结构与设计 产品的抗干扰措施 上一级 18 5 1 5电子产品的抗干扰措施 二 2 电子产品的抗干扰措施排除干扰通常是消除干扰源或破坏干扰途径 常用的抗干扰措施是 屏蔽 退耦 选频 滤波 接地等 对于小信号和高灵敏度的放大电路 还应注意选用低噪声的电阻 二极管及三极管等元器件 避免元器件自身所产生的噪声干扰 5 1整机结构与设计 产品的抗干扰措施 上一级 19 5 2电子产品的装配工艺流程 电子产品装配的分级装配工艺流程产品加工生产流水线 5 2装配工艺流程 20 5 2 1电子产品装配的分级 电子产品装配可分为以下级别 1 元件级组装 是指电路元器件 集成电路的组装 是组装中的最低级别 2 插件级组装 是指组装和互连装有元器件的印制电路板或插件板等 3 系统级组装 是将插件级组装件 通过连接器 电线电缆等组装成具有一定功能的完整的电子产品设备 5 2装配工艺流程 装配的分级 上一级 21 5 2 2装配工艺流程 电子产品装配的工艺流程因设备的种类 规模不同 其构成也有所不同 但基本工序大致可分为装配准备 装联 调试 检验 包装 入库或出厂等几个阶段 5 2装配工艺流程 装配工艺流程 上一级 22 装配工艺流程图 5 2装配工艺流程 装配工艺流程 上一级 23 5 2 3产品加工生产流水线 一 1 生产流水线与流水节拍生产流水线就是把一部整机的装联 调试工作划分成若干简单操作 每一个装配工人完成指定操作 在流水操作的时间定为相等时 这个时间就称为流水的节拍 5 2装配工艺流程 生产流水线 上一级 24 5 2 3产品加工生产流水线 二 2 流水线的工作方式目前 电视机 录音机 收音机的生产大都采用印制线路板插件流水线的方式 插件形式有自由节拍形式和强制节拍形式两种 自由节拍形式是由操作者控制流水线的节拍 来完成操作工艺 这种方式的时间安排比较灵活 但生产效率低 强制节拍形式是指每个操作工人必须在规定的时间内把所要求插装的元器件 零件准确无误地插到线路板上 这种流水线方式 工作内容简单 动作单纯 记忆方便 可减少差错 提高工效 5 2装配工艺流程 生产流水线 上一级 25 5 3印制电路板的组装 印制电路板组装的基本要求印制电路板组装的工艺流程 5 3印制电路板的组装 26 5 3 1印制板组装的基本要求 一 印制电路板的组装是指 根据设计文件和工艺规程的要求 将电子元器件按一定的规律秩序插装到印制电路板上 并用紧固件或锡焊等方式将其固定的装配过程 元器件装配到印制电路板之前 一般都要进行加工处理 即对元器件进行引线成型 然后进行插装 5 3印制电路板的组装 基本要求 上一级 27 5 3 1印制板组装的基本要求 二 1 元器件引线的成型要求 1 预加工处理元器件引线在成型前必须进行预加工处理 包括引线的校直 表面清洁及搪锡三个步骤 预加工处理的要求 引线处理后 不允许有伤痕 镀锡层均匀 表面光滑 无毛刺和焊剂残留物 2 引线成型的基本要求和成形方法引线成型工艺就是根据焊点之间的距离 做成需要的形状 目的是使它能迅速而准确地插入孔内 基本要求和成型方法可参考本书 3 3元器件引线的成型 的内容 5 3印制电路板的组装 基本要求 上一级 28 5 3 1印制板组装的基本要求 三 2 元器件安装的技术要求 1 元件器安装后能看清元件上的标志 同一规格的元器件应尽量安装在同一高度上 2 安装元器件的极性不得装错 安装前应套上相应的套管 3 元器件在印刷板上的分布应尽量均匀 疏密一致 排列整齐美观 不允许斜排 立体交叉和重叠排列 元器件的引线直径与印刷板焊盘孔径应有0 2 0 4mm的合理间隙 4 安装顺序一般为先低后高 先轻后重 先易后难 先一般元器件后特殊元器件 5 3印制电路板的组装 基本要求 上一级 29 5 3 1印制板组装的基本要求 四 3 一些特殊元器件的安装处理 1 MOS集成电路的安装应在等电位工作台上进行 以免静电损坏器件 2 发热元件要采用悬空安装 不允许贴板安装 3 对于防震要求高的元器件适应卧式贴板安装 4 较大元器件的安装应采取绑扎 粘固等措施 5 当元器件为金属外壳 安装面又有印制导线时 应加垫绝缘衬垫或套上绝缘套管 6 对于较大元器件 又需安装在印制板上时 则必须使用金属支架在印制基板上将其固定 5 3印制电路板的组装 基本要求 上一级 30 立式安装图片 5 3印制电路板的组装 基本要求 a 一般安装 b 特殊成型或加套管安装 c 加绝缘套管安装 d 加衬垫或加套管安装 e 加衬垫安装 31 卧式安装图片 5 3印制电路板的组装 基本要求 32 二极管 三极管的安装图片 5 3印制电路板的组装 基本要求 二极管的安装方式 三极管的安装方式 33 5 3 2印制板组装的工艺流程 一 1 手工装配方式手工装配方式分为手工独立插装和流水线手工插装 1 手工独立插装 是一人完成一块印制电路板上全部元器件的插装及焊接等工作程序的装配方式 其操作的顺序是 待装元件 引线整形 插件 调整 固定位置 焊接 剪切引线 检验独立插装方式的效率低 而且容易出差错 5 3印制电路板的组装 工艺流程 上一级 34 5 3 2印制板组装的工艺流程 二 2 流水线手工插装 是把印制电路板的整体装配分解成若干道简单的工序 每个操作者在规定的时间内 完成指定的工作量的插装过程 流水线装配的工艺流程如下 每节拍元件插入 全部元器件插入 1次性剪切引线 1次性锡焊 检查 手工装配方式的特点是 设备简单 操作方便 使用灵活 但装配效率低 差错率高 不适用现代化大批量生产的需要 5 3印制电路板的组装 工艺流程 上一级 35 5 3 2印制板组装的工艺流程 三 2 自动装配工艺流程对于设计稳定 产量大和装配工作量大而元器件又无需选配的产品 宜采用自动装配方式 自动装配一般使用自动或半自动插件机 自动定位机等设备 5 3印制电路板的组装 工艺流程 自动插装工艺流程框图 上一级 36 5 3 2印制板组装的工艺流程 四 2 自动装配对元器件的工艺要求 在进行自动插装时 最重要的是采用标准化元器件和尺寸 在自动装配中 为了使机器达到最大的有效插装速度 就要有一个最好的元器件排列 即要求元器件的排列沿着x轴或y轴取向 最佳设计要指定所有元器件只有一个轴上取向 至多排列在两个方向上 对于非标准化的元器件 或不适合自动装配的元器件 仍需要手工进行补插 5 3印制电路板的组装 工艺流程 上一级 37 5 4电子产品的总装 一 总装的顺序和基本要求总装的工艺过程 5 4电子产品的总装 38 5 4电子产品的总装 二 电子产品的总装包括机械和电气两大部分 总装的连接方式可归纳为可拆卸的连接和不可拆连接等两类 总装的装配方式 有整机装配和组合件装配两种 5 4电子产品的总装 39 5 4 1总装的顺序和基本要求 一 电子产品的总装是指将组成整机的产品零部件 经单元调试 检验合格后 按照设计要求进行装配 连接 再经整机调试 检验 形成一个合格的 功能完整的电子产品整机的过程 1 总装的顺序先轻后重 先小后大 先铆后装 先装后焊 先里后外 先平后高 上道工序不得影响下道工序 5 4电子产品的总装 总装的顺序和要求 上一级 40 5 4 1总装的顺序和基本要求 二 2 总装的的基本要求 1 总装的有关零部件或组件必须经过调试 检验 检验合格的装配件必须保持清洁 2 总装过程要应用合理的安装工艺 用经济 高效 先进的装配技术 使产品达到预期的效果 3 严格遵守总装的顺序要求 注意前后工序的衔接 4 总装过程中 不损伤元器件和零部件 不破坏整机的绝缘性 保证产品的电性能稳定 足够的机械强度和稳定度 5 小型机大批量生产的产品 其总装在流水线上安排的工位进行 严格执行自检 互检与专职调试检验的 三检 原则 5 4电子产品的总装 总装的顺序和要求 上一级 41 5 4 2总装的工艺过程 电子产品的总装工艺过程包括 零 部件的配套准备 零部件的装联 整机调试 总装检验 包装 入库或出厂 5 4电子产品的总装 总装的工艺过程 上一级 42 5 5总装的质量检查 一 外观检查装联的正确性检查安全性检查 5 5总装的质量检查 43 5 5总装的质量检查 二 产品的质量检查 是保证产品质量的重要手段 电子整机总装完成后 按配套的工艺和技术文件的要求进行质量检查 检查工作应始终坚持自检