電子設備工藝缺陷與可靠性、維修性分析

摘要：介紹了電子設備制造工藝存在的主要缺陷，定性分析了缺陷對產品性能、可靠性、維修性及保障性的影響。

關鍵詞：電子設備；工藝；可靠性

眾所周知，設備的缺陷來源于設計與制造過程，因此又可以把缺陷分為設計缺陷和制造缺陷兩大類。制造缺陷又稱工藝缺陷。大多數工藝缺陷是可視缺陷，一般說來，只要經過嚴格的檢驗便可以發現，而其中的重缺陷需要采取措施加以消除，輕缺陷往往被放過。也有少數工藝缺陷是非可視缺陷，需要借助儀表的檢測、試驗才能把它暴露出來，另有個別缺陷需要同時施加兩種或兩種以上的應力才能暴露，如采用環境應力篩選方法這些缺陷在產品出廠前不能被暴露出來。自然就不能消除，只能帶到使用過程中去，因而將影響設備的可靠性。

本文將分析電子設備制造工藝的連接缺陷，電線電纜及其裝配工藝缺陷，多余物、防短路間隙缺陷，接點缺陷，印制電路板缺陷，元器件缺陷等對性能、可靠性、維修性的影響。

一、連接缺陷

連接工藝包括焊接連接工藝和無焊連接工藝。焊接又包括一般焊接、印制板焊接印制板焊接又包括手工焊、波峰焊及最新的表面貼裝紅外再流焊等工藝。表面貼裝紅外再流焊屬于全自動化工藝，焊接質量主要取決于焊料和元器件的品質及與設備的匹配情況，缺陷率很低，囿于篇幅，筆者對此不展開討論。

(一)一般焊接缺陷

引類缺陷主要有：焊頭纏繞過少(少于1/4圈)或過多(多于3/4圈)，線頭過長伸出焊點表面超過1.5mm，漏焊，焊料不足，焊料過量，冷焊(焊料未熔化浸潤)，松香焊頭，接線頭絕緣，線頭過長等。其中漏焊、一冷焊、松香焊頭及接線頭絕緣等缺陷直接影響性能，比較容易被發現和消除；而焊頭纏繞過少(少于1/4圈)，線頭過長伸出焊點表面超過1.5mm，焊料不足，冷焊(焊料未熔化浸潤)，線頭過長等缺陷；有可能仍能暫滿足性能要求，但隨時環境應力的不斷施加，特別是在熱和振動應力的共同作用下，它們便可能導致連接不良，甚至開路，從而將嚴重影響產品可靠性。

從維修的角度看，焊料過量和纏繞過長缺陷，增加了拆焊的難度和時間，影響維修性，此外維修過程還增加了對周圍焊點的熱影響，可能影響可靠性。

(二)印制板焊接缺陷

此類缺陷主要有：焊孔沒填滿，焊點過高，有燒焦面，引線穿孔的尺寸不合要求等4種。后兩種缺陷可能主要影響性能；而焊孔沒填滿可能發生虛焊。引線穿孔的尺寸不合要求(如過長)則可能因碰觸引起短路，這些都影響可靠性；而焊點過高可能影響維修性。

(三)無焊連接的缺陷

此類缺陷主要有：絕緣破壞，導體未壓緊，壓接不當，接線端尺寸不當，金屬部分破裂等。絕緣破壞的缺陷，嚴重的造成短路，影響性能，但它很快便可以被發現；較輕時，暫時不發生短路，但在環境條件發生變化或有高電壓、強功率作用時可能造成短路或頻率特性變差，導致性能漂移或失效，影響可靠性。

導體未壓緊和壓接不當缺陷，經過運輸、使用、維護保養等過程中的振動、碰觸，會逐漸發生松動，造成連接不良，影響性能和可靠性。接線端尺寸不當和金屬部分破裂缺陷，維修時可能會發生拆卸困難，更換件不適配甚至破壞整件等問題，影響維修性。

二、電線電纜及其裝配工藝缺陷

(一)多芯導線損傷和折斷

多芯導線損傷和折斷缺陷，當芯數大于8根、損折量大于10％時，當芯數在7根及以下損折1根時都為重缺陷。此缺陷可能增大導線電阻值，在長時間通過額定電流時會造成局部發熱量加大，破壞設計的熱分布，影響性能的穩定和可靠性。

(二)導線或電纜布置不當，可能引人信號干擾造成性能不穩和信號質量變差，如加上過長或固定不牢缺陷的話，可能導致短路。因此該缺陷既影響性能，又影響可靠性。

(三)導線絕緣層破壞，主要是磨損、擠壓、變形，燒壞等缺陷，可能引起短路，影“即性能和可靠性”。

(四)線纜拉得過緊，當環境溫度驟降或受到振動時，可能造成斷裂或拉短內芯，引起斷路，影響可靠性。

(五)芯線裸露過長，特別是焊點距芯線絕緣層的長度超過2，當受到碰觸或劇烈振動時可能發生短路，影響性能和可靠性。

(六)絕緣物伸入，即導線絕緣層伸入焊點甚至通孔內，有可能造成虛焊或脫焊，影響性能和可靠性。

(七)導線顏色不對，表現為標色圖物不符，裝配和維修時易發生差錯，影響維修性。

三、多余物

多余物分金屬多余物和非金屬多余物兩種，其影響分析如下：

(一)單個金屬多余物，當貼附不牢時，可能導致短路或機械故障，影響可靠性；而且由于多余物引起的失效可能是游走的，因此故障難以定位，影響維修性。

(二)多個(兩個及以上)金屬多余物，其影響同單個金屬多余物，且更加頻繁和嚴重。

(三)非金屬多余物，當貼附不牢時，可能導致電氣斷路、機械阻塞，影響性能、可靠性和維修性。

四、防短路間隙缺陷

(一)分立電路防短路間隙缺陷

當結構設計或工藝過程使兩個有電位差的導體間的距離小于表1的要求值時，有可能發生短路，這就是分立電路防短路間隙缺陷。

該缺陷引起的短路現象并非恒導通，而可能是脈沖“跳火”，因此發生的失效可能是偶然的，將影響性能、可靠性和維修 。

(二)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。

五、接點缺陷

接點是指繼電器、開關、插頭座等器件的電連接點，其缺陷往往難以用肉眼觀察到。從原理上分析有以下主要缺陷：

(一)接點未接通，由物理上未接通所致，通過儀表檢測可發現。影響性能，但如果是隨機性的未接通則還影響可靠性。

(二)接點未斷開，由接點間距小于防短路間隙值引起，影響性熊和可靠性。

(三)配對觸點沒接觸上，由接觸壓力過小引起，影響性能和可靠性。由于接點缺陷屬于非直觀性的，因此故障定位難，影響維修性。

六、印制電路板缺陷

印制電路板是現代電子設備必不可少的重要部件，技術發展很快，其缺陷類型也較多，以下分析主要缺陷。

1、印制導線松動，甚至脫離基板，由敷銅板質量差或制造過程損傷所致。松動的導線易發生位移而改變與相鄰導線的間隙，可能發生短路，影響可靠性。當松動發生在焊接盤部位時，維修拆卸該部位元件時可能損壞焊接盤，因此影響維修性。

2、安裝孔破損。可能引起虛焊，影響可靠性。維修時易損壞印制板，因此也影響維修性。

3、安裝孔歪斜和安裝孔不在焊接盤中央，當發生在安裝密度大的情況下或多層板上時，有此缺陷的板將無法使用。在其它場合若勉強使用，將可能使元器件引線扭曲受損和發生虛焊，影響可靠性和維修性。

4、金屬化孔缺陷，主要是孔內有電鍍空白或按盤有大于10％的面積缺少鍍層。可能造成虛焊或焊點電阻過大，因而耐受功率下降，影響可靠性。

5、多余導體，有可能減小防短路間隙而影響可靠性。

6、導線變窄，比設計要求窄35％以上時，會明顯影響其負載能力，影響長期連續工作設備的可靠性。

7、導線間隙過小。此缺陷無論是由設計造成的還是工藝引入的，都可能發生短路，影響可靠性。

8、安裝孔間隔過小，損壞孔的材料甚至與相鄰孔貫穿。此缺陷不僅影響可靠性，還可能影響維修性。

9、孔直徑不符要求，過大或過小。孔過大影響焊接，過小影響元器件的安裝和維修，兩者都有可能導致虛焊，影響可靠性和維修性。

10、測試點位置不當或過密，影響調試、性能檢測及維修。

七、指電參數之外的缺陷：

1、零件缺損，變形或結構尺寸規格不符，影響安裝、調試、維修。

2、引線損傷，可能暫時不影響性能，但經過長期工作，受到振動和擠壓、碰擊之后可能發生斷裂，影響可靠性。

3、轉動不靈，直接影響調整、操作，降低精確度和任務成功率，影響性能和可靠性。

4、接觸不良，主要發生在繼電器、開關等元器件中，前面已討論。

5、標記不對，易發生安裝錯誤，導致性能失效，在使用中影響維修性和保障性。