装联工艺设计与实践

电子工艺技术第27卷第5期302Electronics Process Technology2006年9月电子莱联技米论坛装联工艺设计与实践陈正浩中电科技集团公司第十研究所四川成都610036)摘要趼究所进行批量生产把实验室里的科研成果转化为用户使用的产品,直是很多研究所的一个十分头痛问题。从分析研究所进行单件小批量生产的特点着手提出了研究所电子产品批量生产的前提及所需要解决的关键问题制订了研究所电子产品批量生产装配工艺设计方案关键词批量生产装配工艺设计河制造性审核装配工艺流程卡漠模卡汾线管理洤过程质量控制中图分类号:TM50文献标识码A文章编号:001-3474(2006)5-0302-0研究所进行批量生产把实验室里的科研成果联工艺方案已经势在必行尽快转化为用户使用的产品,一直是很多研究所的1研究所电子产品批量生产的定义个十分头痛问题。电子产品的批量生产没有确切的定义泪目前各首先由于研制周期短电子产品在打通电路,研究所的生产类型大致可分为大量生产、成批生产并证明其性能达到了合同规定的技术指标和使用要和单件小批量生产求后就由于需求的急需跨过试样和正样研制阶大量生产的特点是产品基本固定不变产量大,段直接进行产品的设计定型”,然后进行批量生品种少产此时产品很难达到或不能完全达到产品设计单件小批量生产的特点是产品生产数量极少定型的基本要求尤其是很难使设计符合标准化、系但品种较多。列化、规范化要求和设计图样及技术文件的完整、准成批生产则处于上述两种类型之间,也就综合确这就给即将进行的批量生产带来了重重困难。了上述两类的特点。其次由于部分研究所进行批量生产的产品的数量由此研究所电子产品批量生产的定义为生产不大,一般不容易找到合适的合作伙伴产品的品种较多而数量极少(一般在几十~几百件最后又由于研究所进行批量生产的设备能力之间)的单件”小批量生产有限考虑到设备的投入和产出比和经费的限制不单件”小批量生产的生产过程的特征是(1)可能购置更多的新设备因此研究所的生产能力局产品品种不定(2)产量较少〔3)工作场地专业化限性很大。一般的做法是由研究所负责整机主装无规律变A血阳用设备(5)无工艺装和调试而把部分可以划分出去的产品交付合作单备中国煤化高〔7)组织管理工作位外协生产但由此产生了外协件的质量难以控制复杂,CNM与经济效益较低的新问题单件”小批量生产与成批生产或大量生产之研究和设计一套适合研究所特点批量生产的装间没有绝然的分界线通过设计文件和工艺文件的作者简介陈正浩男毕业于重庆通信学院高工主要从事电子装备电子装联/SMT设计与工艺技术的研究工作。2006年9月陈正浩装联工艺设计与实践303标准化、系列化、模块化和通用化可以使单件″小键是电路可制造性设计也就是要使电子产品的电批量生产转化为成批生产或大量生产。路设计文件具有可制造性。2研究所电子产品批量生产的前提及关键问题3研究所电子产品批量生产装配工艺设计及实践2.1研究所电子产品批量生产的前提3.1电子产品批量生产前的电路设计文件的可制台电子产品经历了方案论证设计、工程样机造性审核研制与生产进入设计定型阶段3.1.1电路可制造性设计的基本理念研究所电子产品批量生产的前提为产品的设计电路可制造性设计在国内是一个崭新的概念,定型包括电路设计定型和结构设计定型。就总体上而言,台电子设备的电路设计是电子产如果产品设计不定型就转入批量生产将使批品的核心和关键部分电子设备的电路设计除了电量生产无法顺利进行甚至带来严重的经济损失路总体方案论证、电路功能设计电原理设计,剩下2.1.1产品设计定型的基本要求和主要标志的主要是电路的可制造性设计就电路设计的整体1)羟经过设计定型试验,证明产品的性能达到设计工作量来讲电路可制造性设计占了其中的1/3了合同规定的技术指标和使用要求1/2特别是在产品已成为商品的市场经济条件下(2)符合标准化、系列化规范化要求从某种意义上来讲“,设计要为制造而设计”强化3)设计图样及技术文件完整、准确验收技术电路设计的可制造性使电路设计按照规范化标准条伟规范)及使用说明书等齐备。化的要求进行设计是21世纪初叶电路可制造性设(4)产品的所有配套设备、零部件、元器件及原计的主要要求也是电子产品批量生产前必须进行材料等有稳定可靠的供货来源。的工作。2.1.2产品设计定型应具备的文件3.1.2电路可制造性设计内容产品设计定型应具备的文件主要有产品设计定3.1.2.1印制电路板的可制造性设计型申请报告研制合同和技术要求研制工作总结(1)表面组装印制板的设计。环境试验报告河靠性试验报告;定型试验报告试2)印制板基板材料工艺性要求。用报告质量分析报告成本分析报告、全寿命期费3)印制电路板的可焊性。用报告等。(4)印制板组裝件(PCA和SMB)可制造性设然而由于研制周期短电子产品在打通电路,计并证明其性能达到了合同规定的技术指标和使用要5)印制电路板上接线端子的可制造性设计。求后就由于需求的急需产品跨过试样和正样研制(6)其它要求阶段直接进行产品的设计定型”,很难达到或不(7元器件选用。能完全达到产品设计定型的基本要求尤其是很难(8)PCB元器件布局设计及焊盘设计(包括应做到设计符合标准化、系列化、规范化要求和设计图用波峰焊工艺和再流焊工艺的元器件布局设计及焊样及技术文件完整、准确淇中尤为突出的是这些设盘设计计定型的电子产品仅仅是实验室里的产品缺乏可3.1.2.2整机/单元模块可制造性设计制造性无法迅速地将科研成果转化为商品这就给(1)布局。即将进行的批量生产带来了重重困难(2)导线表示方法。2.2批量生产前需要解决的关键问题(3)-致性要求要解决研究所的产品从实验室的科研成果迅速4)工艺性要求转化为商品关键问题是要解决电子产品的可制造中国煤化工性也就是产品的生产性和工艺性,为此必须进行CNMHG电子产品的二次设计1.2.3射频电缆组装件可制造性设计在产品完成电路功能设计和结构外形设计并1)射频同轴电缆及射频连接器的选择证明其性能达到了合同规定的技术指标和使用要求(2)频同轴电缆及射频连接器的匹配要求。后电子产品"二次设计"的重点是工艺设计,其关(3)频同轴电缆组装。304电子工艺技术第27卷第5期3.1.2.4低频电缆组装件可制造性设计法结成束的图样(1)城成品电缆的选择。线扎图的绘制方法有结构式和图例式两种图2)自制低频电缆所用导线及辅助材料的选例式采用单线布线其优点是单根使用操作灵活择先布后扎方法简单缺点是因人而异。结构式采用(3)低频电缆尺寸公差。平板布线布线整齐、一致性好产品性能稳定机内〔4)自制低频电缆防护套、热所套管的确定。空间利用率高装配效率高有利于批量生产鼬点5)低频电缆组装件端头的处理。是增加了线扎的制作量。3.2设计和编制适合本单位电子产品批量生产需3.3.3线扎图的设计方法和程序要的电、钳装一体化裝配工艺流程卡按照SJ2735的规定线扎图按设备的实际尺寸长期以来工艺人员采用的是使用了几十年的1:1绘制的这就需要设计向工艺提供两个必须具手写工艺卡片用以指导生产。后来我们引进了开备的条件装配完整的产品实物能反映所有装配部目软件应用开目CAPP工艺卡担开目CAPP工艺件尺寸的产品三维装配图卡也仅仅解决了工艺卡片的格式并且主要针对机3.3.3.1传统线扎图的设计方法加工艺。电装工艺人员仍然必须事无巨细地向(1)不设计线扎上机绑扎法CAPP工艺卡上输入装配工艺流程并且因人而异,从国外进口的很多设备看其实都不很刻意追各不相同一致性、通用性很差。求线缆外观的整齐划一而是根据信号的需求采用在很多研究所工艺实行一级管理工艺人员不最有利于信号传输的散布走线方式。个别地方太长但要面对研制周期越来越短、工作量越来越大的科的线只是随意就近地捆扎一下不专门设计线扎图研型生产同时要面对时间紧、周期短的多品种电子而是先由手艺较好的工人先生产一套样机其他的产品的批量生产即不但要负责日常科研型生产产装配者按照样机的走线完成装配航空方面的有些品的工艺设计、工艺试验还需要负责多品种电子产工厂采用配线图解决布线这种模式的优点是单根品的同时批量生产在多品种电子产品的批量生产使用操作灵活,先布后扎,方法简单适合单件生中既要负责对电路设计文件进行可制造性设计审产缺点是因人而异对操作工人的要求较高识图核还需要设计和编制适合本单位生产特点的裝配能力和学习能力要强。工艺流程卡如果只有电脑和开目CAPP等应用软2)样板扎线法件如果不改变旧的工艺设计和工艺管理模式要依按装配完整的产品实物应用 AutoCAD以1:1靠现有的电裝工艺人员的人数和技术水平并且要比例绘制2D线扎图,放置在平板上扎制。平板布在短时期内完成任务是根本不可能的线制作法的优点是布线整齐、一致性好产品性能稳为此需要针对一定的生产模式设计适合科研定机內空间利用率高装配效率高适合批量生产;生产和批量生产电、钳装一体化装配工艺流程卡。缺点是增加了线扎的制作量灵活性差。3.3机柜/插箱布线线扎设计由 AutoCAD的2D设样板扎线法采用串行工作模式。这种设计模计向CAD三维实体建模过渡式其利弊关系从目前的条件来说,并不是不可接3.3.1接线图的定义受可以保证设计的正确率、准确率和可生产性虽接线图是重要的电路设计文件,它的定义是:然要牺牲一定的串行生产时间但是相对目前采用为了详细地表示电路、器件、设备或成套装置的布的其它设计模式而言却可以提高生产过程的效率,线或布缆需要编制一种文件以提供其中各个项目缩短整杋的裝配时间因此从综合的环节考虑这种(包括元件、器件、组件和设备)之间的实际电连接模式中国煤化工信息包括连接关系、线缆种类和敷设路径等。这些CNMH《量生产。信息以简图的图示形式编制称为接线图”。3.3.3.2采用CAD三维实体建模并行完成线扎3.3.2线扎图的设计图工艺设计模式线扎图是按照产品结构和接线图的电气安装要采用CAD三维实体建模并行完成线扎图工艺求线扎图是将多根导缄电缆)用绑扎或粘接等方设计模式根本目的是缩短线扎图设计周期变串行2006年9月陈正浩装联工艺设计与实践305设计为并行设计。由设计者先建模在此基础上设参数需要符合电路设计的电子元器件都可拿来装机计立体线扎和线扎安装图,并将立体线扎转换成平的。主要要求有(1)元器件可焊性(2)元器件耐面的加工图形式。热性(3)元器件的可清洗性〔4)元器件筛选〔5)要在工程任务中采用CAD三维实体建模并行元器件的防潮处理(6)元器件的保管与使用。完成线扎图工艺设计其难度很高需要一系列基本特殊用途的电子产品装机元器件原则上必须根条件实现后才能实现〔1)项目整机结构设计全部据使用条件进行100%筛选。采用CAD三维实体设计(2)确保最后装配出来的对于因设备能力、技术条件不能筛选或无法筛实物与建立的模型相吻合〔3)确保各零部件相对选的元器件(如静电敏感器件、0603以下的微小型位置与机构设计机械总装配图中对应各部件的位置元件等)可改变单一的元器件级筛选方法,改为元必须一致(4)确保标识位号一致〔5)建立工程仼器件级筛选与板级筛选并存或抽样筛选等方法。务常用结构性器件数据库。(2)确定高可靠印制电路板的可接受条件如3.4科研生产与批量生产实行分线管理下〔a)印制板性能等级〔b)印制电路板基板材料长期以来研究所一直以科研为主随着部分研性能工艺性(c)印制电路板的可焊性,包括印制电究所的改制逐步由单一科研型研究所向科研一生路板金属化孔的可焊性和印制电路板表面可焊性产一贸易型研究所转变,研究所中生产部分的产值(d)印制电路板阻焊涂层的要求(e)印制电路板的比例不断增加担以科研为主导科研和生产同时并耐热性(热应力)〔f)抗剥强度〔g)制电路板的存的局面将长期存在保管与使用。由于电子产品的特殊性其产量十分有限洞时(3)确立适合本单位电子产品批量生产的工艺由于研究所产品的特点要交付工厂生产其转产十规范分困难。产量的有限和设计缺乏可制造性两大因素(4)设计编制适合本单位电子产品批量生产的决定了研究所的产品很难整体转入工厂生产必须装配工艺流程卡由研究所自己设计、自己生产因此出现了在研究所5)建立整机和单元电装整修控制规范和工艺同一个制造部门同时进行科研型生产和批量型生产规范的局面。(6)城成立批量生产前生产准备状态检查小组。科研型生产和批量型生产在同一地点进行有很(7建立重要工序/重要工步电装检验点及检多弊端极容易造成管理混乱。因此有必要对科硏验要求改送检″为跟检″改最终检验"″为过型生产和批量型生产进行分线管理实行同一个研程检验究所里的异地加工技术这样就能在设计统一和工8)建立首件质量检验制度。艺统一的情况下同时完成科研型生产和批量型生9)外协装联产品工艺质量控制严格外协裝联产品工艺质量控制,首先应由工3.5电子产品批量生产实行全过程质量控制艺部门负责会同质量管理部门和生产部门对装联要提高电子产品批量生产的可靠性除了必须产品的外协单位进行工艺水平、技术能力、生产能力对批量生产前的电路设计文件进行可制造性审核和和质量保障能力进行综合调查进行装联产品外协实行科研生产与批量生产实行分线管理模式外对单位的选点工作其次在生产过程中应设立质量巡电子产品批量生产实行全过程质量控制是必不可少检员制度和工艺监控员制度涕三建立外协装联产的重要举措品所内复验制度下面叙述电子产品批量生产中电装全过程质量4中国煤化工控制所采取的措施CNMH〔管理模式尚在模索中1〕确定电子元器件的基本选用要求。电子元本文仅进行了粗略的探讨供业内同行参考。不当器件是电子设备的基本构成。对电子元器件的基本之处敬请指正。要求除了基本电气参数需要符合电路设计要求外,收稿日期2006-08-15对其组装特性也有着严格的要求并不是只要电气