电子产品装配工艺

4．2　电子产品装配工艺

装配工艺是将电子零部件按设计要求装配成整机的多种技术的综合，是电子产品整机生产中的一项基础技术，也是电子产品生产过程中的重要环节。装配工艺对产品的技术指标和可靠性起着重要作用，如果装配工艺设计不妥当，则产品将无法实现设计的技术指标。因此，掌握装配技术的工艺知识是非常重要的。

4．2．1　装配工艺概述

装配工艺是将电子零部件按工艺设计要求装配到规定的位置上的技艺。安装时，有一部分电子元器件、导线是通过焊接固定的，还有一部分电子元器件、导线是通过螺钉进行紧固的。任何一台精密的电子仪器都有可能由于一个虚焊点或一个螺钉的松动而无法正常工作，因此安装质量要靠工艺设计和操作人员的技术水平来保证。

装配工艺设计是根据不同的产品、不同的生产规模而定的，但是所有的工艺设计都必须遵循一定的规范要求。

1．产品使用安全

电子产品离不开电，保证产品使用安全是很重要的。不良的装配不仅会影响产品的性能，严重时还会造成安全隐患。例如，电子产品在安装时通常会利用紧固变压器螺钉来固定电源线，如图4－1所示，螺钉安装在设备外壳上，电源线在螺钉的紧固力作用下会变形，时间长了电源线的绝缘层可能被破坏，导致芯线直接与外壳连接，造成漏电事故。所以，这样的安装是不合适的。要保证千差万别的电子产品能够安全使用，必须采用正确安全的安装技术。

2．电气连接性

任何一台电子设备中电气连接产生的接触电阻和绝缘电阻的大小与产品性能及质量有紧密的联系。装配时未按规定操作，会影响产品的电气连接性，导致设备不能正常工作。图4－2所示的为一台电子设备电源输出线的连接方法。在安装的过程中，操作者没有将多股导线绞合镀锡，而是直接安装在导电螺钉上，使一部分芯线散开，不能很好地连接。采用这种不符合工艺要求的连接方法时，虽然设备在通电检查和初期工作时都正常，但时间一长，就会因局部电阻增大而发热，使导线及螺钉表面发生氧化，接触电阻增大，致使设备不能正常工作。

图4－1　用紧固螺钉固定电源线

图4－2　错误的电源输出线连接方法

3．力学强度

在安装工艺设计时，除了考虑电气连接性以外，还必须考虑元器件在安装时的力学强度和防振防跌性能。如元器件在插装之前先按照工艺要求对引脚进行成形处理，在焊接时按照焊接工艺保证焊点质量合格，对于体积较大、重量较重的元器件采用紧固件加固等。

4．2．2　元器件成形和安装工艺

1．元器件成形工艺

元器件引脚预处理成形是电子产品装配过程中不可缺少的工艺流程。元器件引脚预处理成形后便于安装和焊接，并可提高装配的质量和效率，加强电子设备的防振性和可靠性。元器件引脚成形的形状有多种，各种成形方法都要能承受剧烈的热冲击，使元器件不受到热传导的损伤。所以，成形的具体尺寸、外形等规格，应根据安装位置的特点及技术方面的要求而定。一般元器件引脚成形要注意以下两点：

（1）元器件引脚打弯处距引脚根部要大于1．5mm，弯曲的半径要大于或等于元器件直径；

（2）元器件的标称文字及标记朝向应在容易观察的位置。

元器件引脚成形方法如图4－3所示，图（a）所示的为元器件卧式安装引脚成形形式，前者为典型的卧式安装引脚成形形式，后者为孔距与引脚距离不同时的引脚成形形式；图（b）所示的为立式安装引脚成形形式。

图4－3　元器件引脚成形

2．元器件安装工艺

1）印制电路板的安装工艺

印制电路板的安装工艺是根据工艺设计和工艺规范的要求，将电子元器件按一定方向和顺序安装在印制电路板已设计好的位置上，并采用锡焊等方式将其焊接固定的工艺技术。

印制电路板的安装工艺分为手工装配工艺和自动装配工艺两种。采用哪种方式要根据电子产品的生产性质而定。图4－4所示的为手工安装工艺流程图，图4－5所示的为自动安装工艺流程图。

元器件插装必须严格执行元器件安装的工艺技术要求，遵循先小后大、先低后高、先里后外、先易后难、先一般元器件后特殊元器件的基本原则。当元器件的插装方向在工艺图样上没有明确规定时，必须以某一基准来统一元器件的插装方向，元器件读数或色环读数的方向，横向应从左到右，竖向应从下到上，如图4－6所示。

2）常见的安装方式

（1）悬空式安装，如图4－7所示。

悬空式安装的元器件散热效果好，在插装时要求元器件与印制电路板板面之间的距离为3～8mm，如果元器件引脚过长，则稳定性差。

图4－4　手工安装工艺流程图

图4－5　自动安装工艺流程图

图4－6　元器件读数插装方向

图4－7　悬空式安装

（2）受安装空间限制的安装。图4－8所示的为安装高度受限时的安装方法。

图4－8　受限安装

这类安装方式可以在有限的空间中，保证元器件有足够的力学强度，经得起振动和冲击。

（3）采用机械支撑固定安装，如图4－9所示。

图4－9　采用机械支撑的安装

对于体积过大、质量过重的元器件，如变压器、大容量的电容器、大功率的可变电阻等，可采用金属支架，将元器件固定在印制基板上。

4．2．3　导线连接工艺

常用导线主要由导体和绝缘体两部分组成，如图4－10所示。绝缘体不仅能起到电绝缘的作用，还可以保护导体不被空气氧化，并增加其力学强度。

图4－10　导线

1—导体；2—绝缘体

电子产品系统中，导线在电路中用于信号和电能的传输。电气设备和线路能否安全可靠地工作，在很大程度上取决于导线连接和绝缘层加工质量。绝缘导线在连接安装之前必须对端头进行加工处理，以保证连接电路后，不会出现由于端头加工工艺不合理，而产生导电性能不好，或出现工作不长时间就断头等现象。电子产品连接导线的导体一般是铜，铜的导电性能好，但是纯铜表面很容易被空气氧化，所以在连接之前一定要将导体的表面镀上一层锡、银等抗氧化金属，来确保产品的电气性能良好。

绝缘导线加工工艺的质量是决定整机质量的重要因素，也是保证顺利完成整机装配的关键环节。因此，必须对导线的加工工艺给予足够的重视。

1．剪裁

按所需的长度剪裁导线。手工剪裁时要拉直导线再截断，以保证导线的长度符合尺寸。截断导线时应保护好导线的绝缘层，使其不受损坏。为确保导线的导电性能良好，绝缘层已损坏及芯线已锈蚀的导线不能再使用。

2．剥头

将绝缘导线的两端去掉一段绝缘层而露出芯线的过程称为剥头。由于导线的连接方式不同（搭焊连接、钩焊连接、绕焊连接），剥头的长度也相应有所不同。

常用的剥头工具有剥线钳、电工刀、剪刀、热控剥皮器等。

采用剥线钳剥头时，一定要选择合适的槽口，如果槽口直径选择不正确，会剪断导线或损伤芯线。注意，多股芯线导线在加工时不能出现断股现象。

使用热控剥皮器进行剥头时，先将热控剥皮器预热，当剥皮器上的电阻丝呈暗红色时便可以使用。使用时为了让切口整齐，要转动导线，待四周绝缘层被切断后用手转动导线向外拉。这种方法操作简单，不易损伤芯线，但绝缘材料受热时会产生有害气体，因此要求安装通风装置。

3．捻头

多股导线剥头处理后，芯线可能松散，镀锡后会比原导线直径粗，不便与其他元器件进行连接。因此，多股导线剥头后要进行捻头处理。捻头时用力要适中，按芯线原来捻紧方向继续捻紧，其螺旋角度一般选在30°～45°为佳。

4．镀锡

为保证芯线的可焊性，镀锡之前可用砂纸、小刀等工具清除芯线表面的氧化层。手工操作时可用电烙铁镀锡法，先将预制好的导线放在有松香的模板上，然后用电烙铁头沾些锡，给芯线均匀镀上一层锡。镀锡时，要保证芯线表面光亮平滑，没有拉尖、跳镀和表面不均匀的现象出现。

4．2．4　元器件紧固工艺

紧固元器件时常用的零件一般有螺钉、螺母、垫圈等。电子产品装配时，很多元器件都是采用螺钉紧固方式来固定的。这种方式安装、拆卸方便，而且连接可靠，但受震动后容易松动，甚至会使连接材料产生损坏或变形。该工艺操作看似简单，但要做到牢固、安全、可靠，则必须对紧固件规格、紧固工具及操作方法等进行合理的选择。

1．螺钉选用

螺钉的种类很多，按螺钉头部形状可分为球面圆柱头、平圆头、半圆头等多种类型；按螺钉头部槽形又可分为一字槽和十字槽两类。由于十字槽具有对中性好、十字旋具不容易滑出等优点，而且能采用自动化装配，因此使用较广泛。

圆柱头和半圆头螺钉使用较多，其中圆柱头螺钉中的球面圆柱头螺钉因为槽口较深，用力拧紧时槽口不易拧坏，所以需紧固力较大时，可以采用圆柱头螺钉。半圆头螺钉又称沉头螺钉，使用时不突出元器件紧固面，故使用广泛。

自攻螺钉多用于薄铁板或塑料件连接，其特点是不需要在连接件上攻螺纹。这种螺钉不能经常拆装，也不能受很大的拉力，只能用于固定一些质量较轻的部件。对于小型变压器、大体积电解电容器等重量大的元器件，不能选用自攻螺钉来固定。

2．螺母、垫圈

常用的螺母有六角螺母、方螺母、圆螺母等，不同形状的螺母应用场合不同。一般没有特殊要求时都可以使用六角螺母。在选用螺母时应根据螺栓直径配套使用，否则会损坏螺钉，导致产品质量不合格。

垫圈可以增加两连接面的面积，保护连接件不受损坏。垫圈的种类较多，其中平垫圈应用较广。

3．紧固方法

紧固螺钉的工具较多，常用的有普通十字旋具、一字旋具、力矩螺钉刀、活动扳手、套筒扳手、力矩扳手等。每一种紧固工具按螺钉的尺寸大小都有对应的工具规格，使用者需按螺钉尺寸的大小来选用。

普通十字旋具、一字旋具在使用时，应先用手指尖握住手柄拧紧螺钉，再用手掌紧握拧半圈左右。在成组螺钉紧固时，应采用轮流对角紧固的方法，即先采用轮流对角方法将全部螺钉拧上，再按轮流对角的方法依次将全部螺钉拧紧。

螺纹连接在受到振动、冲击或温度变化时会产生螺母松动的现象，使连接件松动甚至脱落，导致产品不能正常工作。为防止连接件松动，安装时可以采取一些加固措施，比如加装弹簧垫圈、安装双螺母、涂防松漆等。采用哪种方法，要根据具体的安装对象及要求而定。

紧固安装时需注意：

（1）在紧固螺钉、螺母时，应将垫片垫平，同时还要加上弹簧垫圈，要求弹簧垫圈的四周都被螺母压住、压平；

（2）当使用螺栓紧固时，其轴线应与被紧固件端面垂直；

（3）在最后拧紧时应注意不要用力过猛，以免损坏被紧固的螺钉、螺母，产生滑丝现象。