电子设备工艺缺陷与可靠性、维修性分析

岳德周 张记伟 韩超

摘要：电子设备在设计和制造过程中，会出现工艺的缺陷，主要包括设计缺陷以及制造缺陷，其中制造缺陷就是常说的工艺缺陷。工艺缺陷的出现，会导致在电子设备的使用过程中影响可靠性以及后面的维修性，因此文章对电子设备工艺缺陷及其可靠性、维修性进行研究分析。

关键词：电子设备；工艺缺陷；可靠性；维修性

1 电子设备缺陷概述

电子设备在设计制造过程中，不可避免地会出现各种问题，导致电子设备工艺缺陷，而且在生产过程中工艺缺陷是視觉可见的，对于设备的后期使用和维修会造成很大的影响。所以，在电子设备的设计和制造过程中，可以通过严格的检验及时发现问题，并且及时采取措施消除缺陷，但是在实际的生产和检验过程中还发现很多轻微缺陷是难以发现的。许多的轻微缺陷需要借助仪表进行检测，甚至有的还需要进行多次实验以及检验才能发现。所以，对于电子设备工艺缺陷的研究具有重要意义，其可靠性和维修性分析对于电子设备的使用也具有不可替代的作用。

2 连接缺陷

电子设备缺陷在研究中首先要进行连接缺陷分析，不仅包括焊接连接工艺，还包括无焊接连接工艺。

2.1 一般焊接缺陷

常见的一般焊接缺陷有焊头缠绕不符合工艺要求，出现缠绕过多或过少，甚至出现焊接线头过长，以至于超过表面过多导致漏焊[1]，其他的常见问题还有焊料不足、过量、冷焊等许多问题。

其中，像漏焊、冷焊等问题会直接影响电子设备的后期使用性能，不过其在实际的检验过程中比较容易被发现，也容易及时消除和修正。但是，焊接缠绕过多、过少以及焊料不足等问题，在检验过程中难以发现，会导致电子设备在使用中出现接触不良或者短路，严重影响电子设备的使用可靠性。而且，这些缺陷在检验中不容易被发现，这也在很大程度上增加了拆焊的难度，对于后期的拆分和维修造成了很大困难。

2.2 印制板焊接缺陷

常见的印制板焊接缺陷有焊孔填充不足、焊点高低不符、引线穿孔尺寸不对以及烧焦面出现等问题，其中引线穿孔尺寸不对以及烧焦面的出现对于电子设备的使用性能影响很大。焊孔填充不足会导致焊接中出现虚焊（见图1），引线穿孔尺寸不对可能会导致电子设备在使用中发生短路，这些对于后期的维修也产生了很大的影响。

2.3 无焊连接的缺陷

与焊接缺陷不同，无焊连接缺陷主要包括很多情况，不仅有绝缘破坏，还有导体未压紧、接线端尺寸不当等问题。

像绝缘破坏的出现，会导致电子设备的短路，影响其使用性能，不过该缺陷在使用中能够被很快发现，但是当破坏不明显时不容易被发现，当环境变化或者电压、功率等发生变化时[2]，会出现性能漂移、失效等多种问题，严重影响电子设备使用的可靠性。导体未压紧以及压接不当等现象的出现还会导致电子设备在运输、使用以及后期的维修保养过程中，会由于振动、碰撞等情况的出现，导致接触不良、拆解维修困难等问题，严重影响电子设备使用的可靠性和维修性。

3 电线电缆及其装配工艺缺陷

3.1 多芯导线损伤和折断

多芯导线损伤和折断的标准是芯数的折损数量，其中严重缺陷的标准是：当芯数大于8时，若折损量大于10%，属于严重缺陷；或者当芯数小于等于7时，如果折损数量大于等于一根，也属于严重缺陷。多芯导线损伤或折断会导致其电阻值增大，以及在电子设备的使用过程中会导致局部发热，对于性能稳定以及后期维修都产生很大的影响。

3.2 导线或电缆布置不当

如果导线或者电缆的布置不正确，会导致电子设备的使用中信号质量变差，严重时会导致设备的不正常工作，严重影响设备的性能。当导线或者电缆布置不当以及固定不牢等问题的出现，极有可能造成短路。

3.2 导线绝缘层破坏

导线的绝缘层破坏也是常见的电子设备工艺缺陷，主要的原因有磨损、挤压以及烧坏等问题，绝缘层破坏严重，短路等问题的出现也就不可避免了，对于设备使用的可靠性和安全性埋下了很大的隐患。

3.3 线缆拉得过紧

在电子设备使用过程中，会进行线缆布置，如果线缆拉得过紧，就会导致断裂甚至拉断内芯，而且在线缆布置中要对温度、环境以及振动等多种因素进行充分考量[3]，保证不会出现短路，影响电子设备的正常使用。

3.4 导线颜色不正确

无论是前期的电子设备安置还是后期的电子设备维修，都需要参考当初的设计和说明书，如果在制造过程中没有严格按照说明书进行制造，会出现导线颜色不正确的情况，这会给后期电子设备维修造成很大的困难，甚至是损坏电子设备。

4 多余物

多余物对于电子设备工艺的影响可以分别考虑单个、多个金属多余物以及非金属多余物的影响。

4.1 单个金属多余物

如果在电子设备中出现了单个金属多余物，会导致短路以及机械故障的出现，对于后期使用的可靠性和设备的维修性产生很大的影响。而且，单个金属多余物在电子设备中导致的故障位置可能不唯一，所以故障难以被检修发现，后期的维修也比较困难和麻烦。

4.2 多个（两个及以上）金属多余物

其主要影响和单个金属多余物相同，但是在电子设备的使用过程中，由于其多余物的增加，其对电子设备可靠性以及维修性的影响也更加复杂和更加频繁。

4.3 非金属多余物

非金属多余物在电子设备的使用中也是经常出现的，其主要的影响是物理影响。往往会导致电子设备在使用中出现电气断路、机械阻塞等问题，增加了电子设备使用和维修带来很大的难度。

5 防短路间隙缺陷

5.1 分立电路防短路间隙缺陷

如果在电子设备的使用和设计中，如果两个有电位差的导体间的距离过小，不符合设计标准时就会发生短路，也就是常说的分立电路防短路间隙缺陷[4]。不过，分立电路防短路间隙缺陷发生的原因也可能是脉冲跳火，所以在检查以及后期的维修中特别注意。

5.2 印制电路板的导线间隙缺陷

印制电路板的导线间隙缺陷也可能引起短路，而且与环境气压和导线间的电压及承载的功率有关。

6接点缺陷

接点是指继电器、开关、插头座等器件的电连接点，接点缺陷在制造、检查以及后期的维修中，都能够通过直接观察检查到，主要的缺陷有接点未接通、未接触以及接触不良等情况。

6.1 接点未接通

接点未接通属于物理缺陷，可以通过仪表监测发现，接点未接通会导致电子设备不能够正常使用。

6.2 接点未断开

在电子设备使用中，由于接点的间距过小，甚至是断开，会严重影响电子设备的使用和工作的可靠性。

6.3 配对触点没接触上

在电子设备的使用过程中，由于配对触点的压力过小，会导致触点没有接触上，导致工作的不稳定性。这种缺陷是难以直观发现的，对于后期的使用和维修都产生很大的影响。

7 印制电路板缺陷

印刷电路板是现代电子设备的重要组成部分，其发展迅速，但是在实际的使用过程中也存在很多的缺陷。

7.1 印刷导线松动

印制电路板上的导线如果印制松动，或者脱离基板，这种缺陷比较常见，这主要是由于敷铜板质量不高或者制造过程中印刷板损伤导致的。导线的松动会导致相邻导线的间距发生变化，严重影响电子设备的使用。而且，当印刷导线发生松动，如果位置是焊接盘处时，维修过程中会导致焊接盘损坏，这对于维修也产生了很大的影响。

7.2 安装孔破损

对于可靠性而言，安装孔的破损会发生虚焊；对于维修性而言，维修过程中极易造成印制板的损坏。

7.3 安装孔位置不当

如果安装孔安装位置不当，安装歪斜或者不在焊接盘中间，都会导致电子设备无法正常使用。如果在电子设备使用中出现了这种缺陷，很可能造成电子设备的元器件损伤或者虚焊，严重影响其正常使用以及后期的维修。

7.4 金属化孔缺陷

如果在电子设备设计制造过程中，金属孔内有电镀空白或接盘有大于10%的面积缺少镀层，会有极大可能出现虚焊或者焊点电阻过大。其耐受功率会下降，严重影响设备使用的可靠性。

7.5 孔直径不符要求

如果孔直径不符合设计的要求，无论过小还是过大都会导致电子设备工艺缺陷。如果孔过大会影响焊接过程，但是如果过小就会导致元器件的安装和维修难度加大，无论是过大还是过小都会导致虚焊，影响设备的使用和后期的维修[4]。

7.6 测试点位置不当或过密

测试点位置不当或过密会影响调试、性能检测及维修。

[参考文献]

[1]陈胜乐.压扁型超薄热管制造工艺及其传热性能分析[D].广州：华南理工大学，2016.

[2]周蕤.抗重力环路热管的设计制造及其复合结构毛细芯性能研究[D].广州：华南理工大学，2014.

[3]姜同敏.航空电子设备制造工程中的環境应力筛选技术[J].航空制造工程，1997（6）：34， 37-38.

[4]杨志飞.电子设备工艺缺陷与可靠性、维修性分析[J].电子质量，1997（3）：17-19.