了得網醫學_高可靠性電子裝備PCBA設計缺陷案例分析及可制造性設計陳正浩著

●章總則
1.1概述1
1.2我國電子制造業面臨的困境2
1.2.1困境之一：高端芯片的缺失2
1.2.2困境之二：DFM的嚴重缺失4
1.2.3困境之三：不適應先進生產力發展的舊工藝管理體制6
1.2.4困境之四：被嚴重低估了的工藝和制造價值7
1.2.5被扭曲了的電子裝聯標準8
1.3實現高可靠質量目標的因素9
1.4中國制造需要“大國工藝”10
1.4.1精湛的工匠技藝源自先進的工藝技術10
1.4.2電子裝聯技術的重要性11
1.5先進制造技術12
1.5.1什麼是先進制造技術12
1.5.2電氣互連先進制造技術12
1.5.器件與高密度組裝技術12
1.5.4微組裝先進制造技術13
1.5.5可制造性設計是實現先進制造技術的前提和技術支撐13
1.6可制造性設計理念的拓展14
1.7結束語15
第2章PCB/PCBA設計缺陷案例分析
2.1焊盤尺寸設計缺陷16
2.1.器件焊盤設計缺陷17
2.1.器件錯誤的“常見病、多發病”20
2.1.3焊盤兩端不對稱，走線不規範21
2.1.4焊盤寬度及相互間距離不均勻23
2.1.5IC焊盤寬度間距過大23
2.1.6QFN焊盤設計缺陷24
2.1.7安裝孔金屬化，焊盤設計不合理25
2.1.8共用焊盤問題導致的缺陷26
2.1.9熱焊盤設計不合理26
2.1.10片式電容器焊盤長度設計不合理28
2.1.11其他焊盤設計缺陷28
2.2絲網和阻焊膜設計不良30
2.2.1絲網設計不良30
2.2.2阻焊膜設計不良33
器件布局不合理35
2.3.1布局設計不良35
2.3.2應用波峰焊接工器件布局沒有采取克服“陰影效應”措施37
2.器件的排布不符合工藝要求37
2.3.4安放在PCB焊接面的QFP和SOIP沒有設計成“菱形”和設計導流盤37
2.3.5雙面組裝PCBA器件焊盤或本體邊緣與插件零件邊緣距離過小38
2.器件布放不符合自動化生產要求38
2.器件布放位置距緊固件太近的設計缺陷39
2.3.8波峰焊應用中的布局設計缺陷40
2.3.9再流焊應用中的布局設計缺陷42
2.3.10PCB布局混亂，嚴重影響焊接可靠性42
2.4拼板設計不正確44
2.5PCB材料與尺寸不合適46
2.5.1翹曲、扭曲46
2.5.2PCB材質選用不當，制作質量低劣48
2.6BGA的常見設計問題49
2.7通孔器件引線直徑與金屬化孔孔徑和焊盤的不匹配51
2.8“飛線”問題54
2.9PCB缺少工藝邊或工藝邊設計不合理54
2.1器件安裝設計不良59
2.11導通孔設計不良61
2.11.1導通孔設計在焊盤上61
2.11.2導通孔與器件距離過小63
2.11.3導通孔在屏蔽罩位置67
2.11.4導通孔尺寸過大67
2.11.5導器件底部68
2.12電連接器接觸偶與金屬化孔間隙比69
2.13PCB缺少定位孔，定位孔位置不正確70
2.14焊盤與導線的連接71
2.15PCB基準識別點缺失、設計不規範72
2器件裝配設計不良74
2.17設計缺陷所造成的焊接缺陷95
2.17.1插裝設計缺陷所造成的焊接缺陷95
2.17.2貼裝97
2.18大面積接地和大面積PCB應用設計缺陷99
2.19工藝設計錯誤100
2.20鍍金引線/焊端直接進行錫焊的缺陷案例分析101
2.21多種設計缺陷101
2.22_因設計缺陷、物流控制失控和焊接溫度不符合規定要求引起的焊接故障102
2.22.1虛焊與冷焊102
2.22.2金屬化孔透錫率不符合要求104
2.23設計器件返修返工的影響105
2.24設計缺陷對檢驗檢測的影響106
2.25設計缺陷對清洗的影響106
2.26印制電路板組件的反變形安裝106
2.27潮器件（MSD）損壞110
2.28靜器件使用上的錯誤111
2.29返工返修（電裝整修，二次焊接）112
2.30電子產品電路設計及制造缺陷實例113
第3章現代電子裝聯核心理念及發展趨勢
3.1現代電子裝聯核心理念117
3.1.1電子裝聯技術與產品質量的關繫117
3.1.2應用DFX實施軍品可靠性設計117
3.1.3基本概念119
3.1.4現代電子裝聯核心理念122
3.2電路設計現狀126
3.2.1引言126
3.2.2概述126
3.2.3電路設計功能的逐漸弱化127
3.3電子裝聯技術的迅速發展129
3.3.1電子裝聯工程的基本概念129
3.3.2電器件的高速發展132
3.3.3可制造性分析軟件的應用134
3.3.4國內電子研制生產企業可制造性分析軟件應用嚴重滯後原因分析149
3.3.5構建DFM平臺152
3.3.6可制造性分析與可制造性設計153
3.4板級電路組裝技術的發展趨勢154
3.器件級154
3.4.2板級電路模塊154
3.4.3post-SMT155
3.4.4堆疊裝配技術157
3.4.5高密度組裝中的“微焊接”工藝設計159
3.4.6電子產品高密度小型化設計159
3.5微波組件基本概念及應用技術標準現狀161
3.5.1微波組件基本概念161
3.5.2微波電路應用標準現狀162
3.6微組裝技術基本概念及標準應用現狀164
3.6.1微組裝技術的特征165
3.6.2微組裝技術的定義及關鍵點165
3.6.3微組裝技術應用標準現狀166
3.6.4微組裝結構168
3.6.5微波組件微組裝技術的應用172
3.7整機級先進制造技術175
3.7.13D線扎設計175
3.7.2立體建模的條件176
3.7.3存在問題176
3.7.43D布線的核心177
3.7.5整機/繫統級“無線纜”連接技術177
3.7.6剛-撓基板連接技術178
3.7.7背板連接技術179
3.7.8機架安裝179
3.7.9整機3DCAPP集成設計技術180
3.7.10電子產品虛擬裝配技術182
第4章電路可制造性設計基礎
4.1概述184
4.1.1電子產品電裝生產質量問題的主要成因184
4.1.2電路設計錯誤或缺乏可制造性給制造帶來了什麼185
4.1.3不使用DFM可能面臨高成本與高風險的巨大挑戰186
4.1.4可制造性設計的嚴重缺失是導致國內外電子產品質量差別的核心
要素之一186
4.1.5實施DFM提高核心競爭力187
4.1.6在設計初期進行DFM187
4.1.7DFM是面向產品生命周期各環節設計的關鍵187
4.1.8DFM不是單純的一項技術，它是一種思想，一個先進的理念188
4.1.9引入DFM來提高利潤和產量189
4.1.10執行IPC、MIL或GJB、GB及行業標準的前提189
4.1.11缺乏DFM到處存在189
4.1.12對設計缺陷的錯誤認識191
4.1.13產品的質量和可靠性是設計出來的192
4.2電路可制造性設計是嶄新的概念192
4.2.1電路可制造性設計是一個嶄新的概念192
4.2.2可制造性設計應用的廣泛性192
4.3概述193
4.3.1可制造性設計主要解決什麼問題193
4.3.2電路、結構和工藝三者之間的關繫194
4.4電路可制造性設計基本文件194
4.4.1電子裝聯用基本電路設計文件194
4.4.2電子裝聯常用標準195
4.4.3企業技術標準（典型工藝規範）204
4.4.4電子裝聯常用產品工藝文件205
4.5可制造性設計（DFM）的基本理念206
4.5.1可制造性設計與設計工藝性或可生產性是一致的206
4.5.2DFM的誕生207
4.5.3DFM的定義208
4.5.4DFM基本工作目標208
4.5.5DFM的職責209
4.5.6DFM的相關活動210
4.5.7DFM主要活動與原理210
4.5.8DFM團隊與主要職責210
4.5.9支持DFM工作的工具技能210
4.5.10DFM繫統素211
4.5.11DFM的涵蓋面及定義211
4.5.12SMT領域的DFM211
4.5.13電路可制造性設計的基本理念及意義212
4.5.14應用先進電子裝聯技術的電路可制造性設計213
4.6關鍵在於理念的更新215
第5章PCB/PCBA可制造性設計（DFM）
5.1概述216
5.2PCBA設計缺陷的影響217
5.3印制電路板組件DFM的核心理念218
5.4可制造性設計的組織保證措施219
5.5可制造性設計實施方案219
5.6電路設計文件可制造性審核（工藝性審核）220
5.6.1電路設計文件工藝性審查的形式220
5.6.2電路設計文件工藝性審查（以PCBA為例）221
5.6.3電裝工藝設計原則與依據227
5.6.4工藝性審查存在的問題228
5.7印制電路組件可制造性設計（DFM）基本概念228
5.7.1印制電路板可制造性設計228
5.7.2印制電路板可制造性設計目的228
5.7.3印制電路板可制造性設計範圍229
5.7.4印制電路板可制造性設計的重點229
5.7.5印制電路板可制造性設計內容229
5.7.6可制造性設計程序解析229
5.7.7PCBA組裝方式決定焊接工藝流程231
5.7.8印制電路板電路設計239
5.8確保PCBA可制造性設計實施的物料要素243
5.8.1總則243
5.8.2高可靠印制電路板的可接受條件244
5.8.3高可靠電子裝器件選用要求248
第6章器件布局設計及焊盤設計
6.1表面組器件布局設計器件焊盤設計254
6.1.1表器件的焊接可靠性254
6.1.2SMT印制電路板電路設計一般要求255
6.1.3SMT器件布局設計的要求257
6.1.4采用再流焊接焊器件焊盤設計261
6.1.5再流焊工藝導通孔設計373
6.2波峰器件布局設計及焊盤圖形設計374
6.2.1采用傳統波峰焊器件布局設計374
6.2.2采用傳統波峰焊器件焊盤設計380
第7章通用設計技術
7.1通用設計.385
7.1.1焊盤形狀設計385
7.1.2焊盤與印制電路板的距離386
7.1.3焊盤的開口386
7.1.4相鄰焊盤設計386
7.1.器件焊盤設計386
7.1.6大導電面積設計386
7.1.7采用傳統波峰焊工藝時孔的設計規則386
7.1.8焊盤設計388
7.1.9焊盤與孔的關繫389
7.1.10導通孔與焊盤的連接設計390
7.1器件孔距設計395
7.1.12環寬要求395
7.1.13導體層的隔熱設計396
7.1.14THT圖形設計397
7.1.15焊盤和印制導線的連接398
7.1.16雙列直插式（DIP）集成電路焊盤設計401
7.1器件的安裝間距403
7.1.18布線設計415
7.1.19模板設計428
7.2設備對設計的要求441
7.2.1印制電路板外形、尺寸設計442
7.2.2印制電路板定位孔的設計要求444
7.2.3印制電路板夾持邊設計446
7.2.4光學定位基準標志（Mark）設計446
7.2.5局部基準標志449
7.2.6拼板設計450
7.2.器件封裝及包裝形式454
7.3阻焊、絲網的設計454
7.3.1阻焊膜設計454
7.3.2絲網圖形設計457
7.4印制電路板組件導熱和散熱設計458
7.4.1概述458
7.4.2印制電路板導熱和散熱設計工藝性要求459
7.器件導熱和散熱設計要求459
7.器件導熱和散熱設計的主要填充材料和使用460
7.4.5印制電路板散熱設計的內容和要求464
7.5印制電路板制圖的基本要素470
7.5.1印制電路板的表面鍍塗470
7.5.2印制電路板的標記471
7.5.3印制電路板圖樣的繪制472
第8章通器件焊接工藝選擇
8.1選擇性波峰焊接是PCBA焊接工藝流程的必然選擇483
8.2選擇性波峰焊接對比手工焊接484
8.3選擇性波峰焊接對比通孔回流焊接（PHR）487
8.3.1通孔回流焊接工藝的優點488
8.3.2通孔回流焊接工藝的缺點488
8.3.3通孔回流焊接工藝的適用條件（例）491
8.3.4結束語492
8.4選擇性波峰焊接對比傳統波峰焊接493
8.4.1雙面混裝焊接工藝比較493
8.4.2避免了傳統波器件布局的局限性496
8.4.3使用帶有治具的傳統波峰焊接工藝500
8.4.4選用選擇性波峰焊的優越性503
8.4.5結束語506
8.5焊接質量要求507
8.5.1焊接潤濕角507
8.5.2良好的焊點要素511
8.5.3通器件手工焊與選擇性波峰焊質量比較515
8.6選擇性波峰焊導流盤的設置518
8.6.1傳統雙波峰焊原理518
8.6.2傳統的雙波峰焊時器件的焊盤排列走向、橋連產生的原因及導流盤的設置518
8.6.3橋連現像及其產生的原因520
8.7高密度高可靠PCBA焊接工藝流程選擇521
8.8選擇性波峰焊對PCB/PCBA設計的要求.522
8.8.1PCB設計一般要求522
8.8.2選擇性波峰焊PCB設計特殊要求525
8.8.3防止橋連工藝528
8.9選擇性波峰焊的局限性530
8.10與波峰焊相關的禁限用工藝531
第9章P器件可組裝性設計（DFA）
9.1通器件穿孔安裝.532
9.1.1一般要求532
9.1.2通器件安裝詳細要求535
9.2表面安裝.563
9.2.1有引線的表面安裝563
9.2.2無引線的表面安裝564
9.2.3GJB3243、QJ3086、QJ3173A和QJ165B規定的表器件安裝要求565
9.3THC/THD在微波基板上的安裝焊接設計573
9.3.1引線搭接573
9.3.2圓形引線搭接573
9.3.3扁平引線搭接573
9.3.4通器件引線的搭接焊接要求574
9.4非返工返修PCBA的跨接線（飛線、跳線）574
9.4.1跨接線的定義574
9.4.2跨接線一般使用原則575
9.4.3特殊情況下允許使用跨接線的原則575
9.5PCBA返修和返工中跨接線的處理576
9.5.1增設跨接線原則576
9.5.2跨接線所選用的導線的選擇577
9.5.3跨接線分類577
9.5.4跨接線的布線577
9.5.5跨接線的連接579
9.5.6THT跨接線焊接要求580
9.5.7SMT跨接線焊接要求582
9.5.8跨接線的黏接固定587
0章高可靠PCBA禁限用工藝及分析
10.1高可靠PCB/PCBA禁用設計與禁用安裝工藝589
10.1.1概述589
10.1.2什麼是禁用工藝589
10.1.3什麼是限用工藝590
10.1.4高可靠PCB/PCBA禁用設計與禁用安裝工藝72條590
10.1.5高可靠電子設備禁用工藝與材料592
10.1.6高可靠電子設備限用工藝與設計593
10.2_軍品PCBA軸器件通孔插裝安裝方式——不允許軸器件垂直安裝596
10.2.1問題提出596
10.2.2軍品（3級或C級產品）PCBA軸向通器件597
10.2.3分析598
10.3軍品（3級或C級產品）PCBA通器件要求599
10.3.1軸向引腳水平安裝599
10.3.2徑向引腳水平安裝602
10.3.3分析603
10.3.4結束語604
10.43級電子產品PCB器件堆疊安裝分析604
10.4.1概述604
10.4.2問題提出605
10.4.3軍標對軍用PCBA器件堆疊安裝”的規定606
10.4.4分析606
10.4.5試驗驗證610
10.4.6結束語610
10.5F型封裝大功率管的安裝焊接610
10.6QJ3117A《導線在印制電路板上搭接焊接》質疑611
1器件鍍金引線/焊端除金搪錫614
10.7.1問題提出615
10.器件引腳/焊端未除金搪錫導致的金脆化案例615
10.7.3金脆化分析619
10.7.4鍍金引線/焊端的除金規定621
10.7.5無須糾結的鍍金引線/焊端除金處理623
10.器件引線/焊端“除金”工藝624
10.7.7射頻電連接器焊杯除金工藝627
10.7.8低頻（多芯）電連接器焊杯除金工藝627
10.7.9先進除金搪錫設備及工藝介紹632
10.7.10鍍金PCB焊接中產生的金脆化案例637
10.7.11鍍金引線除金的爭議639
10.7.12結束語642
10.8軍用PCBA通器件“禁止雙面焊”643
10.8.1引言643
10.8.2什麼是禁限用工藝644
10.8.3提出“禁止雙面焊”的必要性644
10.8.4基於Pro/Mechanical對透錫量的驗證649
10.8.5“禁止雙面焊”可以做到655
10.8.6影響通器件金屬化孔透錫率的主要因素655
10.8.7如何提高印制電路板金屬化孔透錫率657
10.8.8實踐驗證664
10.8.9結束語664
……

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