電子設備工藝缺陷與可靠性、維修性分析

岳德周 張記偉 韓超

摘要：電子設備在設計和制造過程中，會出現工藝的缺陷，主要包括設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，會導致在電子設備的使用過程中影響可靠性以及后面的維修性，因此文章對電子設備工藝缺陷及其可靠性、維修性進行研究分析。

關鍵詞：電子設備；工藝缺陷；可靠性；維修性

1 電子設備缺陷概述

電子設備在設計制造過程中，不可避免地會出現各種問題，導致電子設備工藝缺陷，而且在生產過程中工藝缺陷是視覺可見的，對于設備的后期使用和維修會造成很大的影響。所以，在電子設備的設計和制造過程中，可以通過嚴格的檢驗及時發現問題，并且及時采取措施消除缺陷，但是在實際的生產和檢驗過程中還發現很多輕微缺陷是難以發現的。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現。所以，對于電子設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備的使用也具有不可替代的作用。

2 連接缺陷

電子設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，出現纏繞過多或過少，甚至出現焊接線頭過長，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現，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現，會導致電子設備在使用中出現接觸不良或者短路，嚴重影響電子設備的使用可靠性。而且，這些缺陷在檢驗中不容易被發現，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等問題，其中引線穿孔尺寸不對以及燒焦面的出現對于電子設備的使用性能影響很大。焊孔填充不足會導致焊接中出現虛焊（見圖1），引線穿孔尺寸不對可能會導致電子設備在使用中發生短路，這些對于后期的維修也產生了很大的影響。

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、接線端尺寸不當等問題。

像絕緣破壞的出現，會導致電子設備的短路，影響其使用性能，不過該缺陷在使用中能夠被很快發現，但是當破壞不明顯時不容易被發現，當環境變化或者電壓、功率等發生變化時[2]，會出現性能漂移、失效等多種問題，嚴重影響電子設備使用的可靠性。導體未壓緊以及壓接不當等現象的出現還會導致電子設備在運輸、使用以及后期的維修保養過程中，會由于振動、碰撞等情況的出現，導致接觸不良、拆解維修困難等問題，嚴重影響電子設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的折損數量，其中嚴重缺陷的標準是：當芯數大于8時，若折損量大于10%，屬于嚴重缺陷；或者當芯數小于等于7時，如果折損數量大于等于一根，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，以及在電子設備的使用過程中會導致局部發熱，對于性能穩定以及后期維修都產生很大的影響。

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，會導致電子設備的使用中信號質量變差，嚴重時會導致設備的不正常工作，嚴重影響設備的性能。當導線或者電纜布置不當以及固定不牢等問題的出現，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，短路等問題的出現也就不可避免了，對于設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芯，而且在線纜布置中要對溫度、環境以及振動等多種因素進行充分考量[3]，保證不會出現短路，影響電子設備的正常使用。

3.4 導線顏色不正確

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

4 多余物

多余物對于電子設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

如果在電子設備中出現了單個金屬多余物，會導致短路以及機械故障的出現，對于后期使用的可靠性和設備的維修性產生很大的影響。而且，單個金屬多余物在電子設備中導致的故障位置可能不唯一，所以故障難以被檢修發現，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，但是在電子設備的使用過程中，由于其多余物的增加，其對電子設備可靠性以及維修性的影響也更加復雜和更加頻繁。

4.3 非金屬多余物

非金屬多余物在電子設備的使用中也是經常出現的，其主要的影響是物理影響。往往會導致電子設備在使用中出現電氣斷路、機械阻塞等問題，增加了電子設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

如果在電子設備的使用和設計中，如果兩個有電位差的導體間的距離過小，不符合設計標準時就會發生短路，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，而且與環境氣壓和導線間的電壓及承載的功率有關。

6接點缺陷

接點是指繼電器、開關、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，可以通過儀表監測發現，接點未接通會導致電子設備不能夠正常使用。

6.2 接點未斷開

在電子設備使用中，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，導致工作的不穩定性。這種缺陷是難以直觀發現的，對于后期的使用和維修都產生很大的影響。

7 印制電路板缺陷

印刷電路板是現代電子設備的重要組成部分，其發展迅速，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生變化，嚴重影響電子設備的使用。而且，當印刷導線發生松動，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，都會導致電子設備無法正常使用。如果在電子設備使用中出現了這種缺陷，很可能造成電子設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

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

7.5 孔直徑不符要求

如果孔直徑不符合設計的要求，無論過小還是過大都會導致電子設備工藝缺陷。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.抗重力環路熱管的設計制造及其復合結構毛細芯性能研究[D].廣州：華南理工大學，2014.

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

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