电子产品设计工艺性.

通孔插装元器件选用工艺性要求 表面贴装元器件选用工艺性要求


螺装元器件选用工艺性要求 元器件焊接工艺性要求 元器件三防工艺性要求
元器件的可检测性 湿敏元器件湿敏度等级及使用要求
4、印制电路板组装件（PCA）设计工艺性
4.1 PCA设计工艺性原则

综合考虑PCA元器件安装于加固，焊接工艺及环境条件等各种应
双列直插封装器件的安装,可以采用直接插装 和间接插装两种方式设计。

单面引线元器件的通孔插装
主要工艺性要素： a.不应在PCB上进行硬安装（即直接贴PCB表面安 装）。
硬安装
焊料渗入不够
气密
元器件与PCB硬安装
b.元器件（例如F型封装大功率管）安装面与
PCB之间采用加散热片或加聚酰亚胺膜、涂 抹导热硅脂设计时，其散热片、或聚酰亚胺 膜、或导热硅脂不应对金属化孔形成气密性
2.7 导电图形设计 布局要求 布线要求
2.8 有关标准 GJB3243“电子元器件表面安装要求” GJB4057“军用电子设备印制电路板设计 要求”
3、电子元器件选用工艺性
3.1元器件的选用原则


优先选用国产元器件 元器件应在选用目录或优选目录中选用
新品元器件选用 元器件品种和厂家
电子产品设计工艺性
目录
1．设计工艺性的基本概念
2. 印制电路板设计工艺性
3．电子元器件选用工艺性 4．印制电路板组装件设计工艺性 5．整机设计工艺性 6．电缆组装件设计工艺性
7.防护与加固设计工艺性
8.电子产品调试（测试）设计工艺性 9.静电防护技术
10.无铅焊接及混装工艺探讨
1、设计工艺性的基本概念
B=3～5 mm A≥2D A=2～3 mm
C ≥引线间距
E≥1.6mm a.正向立式安装成形 b.正向埋头安装成形
A=2～3 mm
A=2～3 mm
E≥1.6mm c.反向贴板安装成形 d.反向埋头安装成形

非轴向引线电容器安装与引线成形
非轴向引线电容器一般采用立式直插装

双列直插封装器件的安装
接线端子用作多层印制电路板的层面连接的设计
d.若要将接线端子安装在金属化孔中，则元件 面的焊盘应为非功能性焊盘。
接线端子在金属化孔中安装的设计

导线连接的要求
接线端子上的连接导线设计：每个接线 端子上的接线数量不应超过3根，且必须一根 一根分别与端子焊接。

导热散热设计工艺性
a. 散热器形状、厚度与面积的设计，应根据所需 散热元器件的热设计要求予以充分考虑，必须保证发 热器件的结温、PCB表面的温度满足产品设计要求。 b.对于散热控制要求高的发热元器件，其散热器 与元器件的安装面的粗糙度应保证达到3.2µm甚至 1.6µm ，以增加金属面的接触面积，最大程度地减少 接触热组。但在一般情况下，该粗糙度不应要求太高。 c. 为了减小大功率器件安装面与散热装置的接触 面的热阻，应选择导热系数较高的界面绝缘材料、填 充材料。
e.为了减少层间的热组，从器件底面到PCB表面之间每 个层面应均匀涂抹导热硅脂。

继电器安装
为保证继电器触点切换和通断的可靠性，继电器安装设计除 应满足对金属化孔非气密的要求外，还应保证其安全要求： a.安装刚度：继电器应安装在PCB刚度较高的部位。 b.防振动响应：对于高灵敏度或有严格防振动要求的继电器安 装，应考虑在其安装面与PCB之间加缓冲垫，缓冲垫的基材选择 应有足够的振动阻尼特性。 c.密封性能：密封继电器、特别是小型和超小型密封继电器的 安装，应确保其密封性能不受到任何形式的损伤与破坏，如安装 应力、热应力所引起的外壳变形、绝缘子裂纹、引线根部松动、 焊缝损伤等。
安装，应在其引线安装部位设计让金属化孔 焊接时排气的气隙等措施。
c.元器件安装面与PCB之间加散热片等的安装设计，其 组合安装高度H应保证元器件引线能够伸出PCB面焊接 高度A＝0.81.5mm。 d.在元器件安装面范围的PCB安装面上不应有阻焊膜； 如果布设有印制导线，应采取聚酰亚胺膜或氧化铍陶 瓷片绝缘隔离与导热，且周边应超出器件安装面外沿 1～2mm。
产品设计工艺性是产品设计的组成部分，
设计工艺性直接影响产品的可制造性，影响产 品质量和可靠性，影响产品生产周期和生产效
率。
1.1 设计工艺性的内涵 设计工艺性与可制造性或可生产线其概念基本一致。 （1）MIL-STD1528《生产管理》： 设计工艺性是多种特性的综合，即通过产品设计和生 产策划，形成最有效和经济的方法，进行产品的制造、 装配、检查、试验、安装、检验和验收。

元器件安装尺寸布局
元器件导热与散热
绝缘及耐电压 引线安装支撑力


导线及跨接线的连接 PCA接口
PCA重心
4.3 元器件通孔插装设计工艺性
轴向引线元器件水平安装的布局及要求如下：
元器件水平安装布局及尺寸设计：引线安装跨度 A一般应不大于25.4mm，平行排列元器件两侧 沿之间的安装间隙B、直线型排列的两相邻连接 盘边缘间距C的要求。
d.发热元器件应尽可能远离其他元器件，一般置于边 角、机箱内通风位置。发热元器件应用其引线或其他 支撑物作支撑（如加散热片），使发热元器件与电路 板表面保持一定距离，最小距离为2mm。 e. 对于温度敏感的元器件要远离发热元件。

元器件在40℃的清洗溶剂中，至少能承受4min的浸泡时间；


元器件包装适用于贴片机自动贴装；
尽量选择已成型的元器件。
（3）PCB外形尺寸

按设备允许范围，设计PCB外形尺寸； 对过薄或面积较大的PCB采用加强筋或边框等措施；


一般推荐板厚为1.6 ～2.0mm的PCB；
外形尽量避免异形板； PCB对外连接一般采用金手指，其板厚符合插座槽的要求。
力因素，确认PCA选用的基材，复核和调整PCB导电图形相关尺寸；

元器件布局、安装于加固及焊接工艺的选择，保证PCA的安装刚 度和翘曲度要求，保证在振动环境中部产生振动响应放大；

对PCA局部非规范设计，应有工艺试验验证和可实施的工艺技术
途径；

不遗留元器件布局与安装设计工艺性的薄弱环节。
4.2 PCA设计工艺性要求

符合相关设计标准和工艺标准的规定和要求；
符合现有设备和工艺技术能达到的能力； 对新元器件、新材料、新设备、新工艺、新技术应通过工艺试验， 工艺攻关，在转化为成熟工艺技术的条件下加以应用；

对局部非规范设计，应通过充分的试验、验证、证明不会影响产
品性能和可靠性；

能严格防止设计技术更改，产品修复与改装的随意性。

水平微间隙安装 水平悬空安装
非轴向引线元器件的安装

TO封装器件安装设计与引线成形
（1） TO封装的中、小功率晶体管安装一般采用直接 插装。
（2）为了加大TO封装器件安装连接盘的距离，提高 其安装可靠性和维修性，其安装设计可以选取图3.8a 方式，为了降低器件安装高度可采用图3.8b、c、d设 计方式。
2.4 PCB的结构设计 PCB的外形、尺寸 PCB的厚度 坐标网络 导线宽度、长度和间距 孔与连接盘 表面涂（镀）层的选择
2.5 电气性能设计 导线电阻 互连电阻 导线电流负载能力 绝缘电阻 耐电压
2.6 散热设计 CTE的匹配 散热设计的要求
4.4 PCA表面安装设计工艺性
（1）PCB基材选择

一般选用FR-4； 有铅/无铅元器件混装可选用FR-4改性或FR-5； 翘曲度： 安装有陶瓷基材元器件的PCB，翘曲度不大于0.5%；
安装有表面安装元器件或表面安装和通孔插装元器件的PCB，翘曲度不大于0.75%；
一般用途和通孔插装元器件的PCB，翘曲度不大于1.5%；
1.3 电子产品设计工艺性审查流程
2、印制板设计工艺性
印制板是电子产品的基础 部件，设计工艺性将会直接
影响产品质量和可靠性。
2.1 印制板设计遵循的原则


电气连接的正确性（与电原理图一致）；
可靠性（优化设计） 可制造性（有利于加工、安装和维修）； 经济性（在安全可靠性的基础上，遵循成本最低）；
（5）元器件布局一般要求 a. 在满足产品功能的条件下，应将元器件部设在印制 板的同一面，如必须采用双面布设，则尽可能将调试 元件及测试点布设在同一面。 b.印制板上元器件分布应尽可能均匀，不能过于集中， 以免影响焊接效果。 c.大型器件的四周要留一定的维修空隙，以留出SMD 返修设备操作及局部网板的工作尺寸，一般在该元器 件单边3mm范围内应不设置其他元器件。

选择热膨胀系数较低的板材； 选择耐热性较高的板材；
（2）元器件选择

元器件焊端镀层厚度大于7.5μ m；
元器件外形适合自动贴装；


元器件尺寸、形状标准化；
SMD引脚共面性不大于0.1mm； 元器件耐热性，承受10个再流焊，215℃，时间为60s，并能承受在 260 ℃的熔
融焊料中10s的浸泡时间；
（4）焊盘设计
片式元件焊盘设计


元件两端焊盘必须对称；
确保元件焊端与焊盘有合适的搭接尺寸； 搭接后的剩余尺寸，必须保证焊点能形成弯月面；


焊盘宽度与元件焊端宽度基本一致；
两个或两个以上元件不允许共用一个焊盘。
BGA焊盘设计

焊盘中心与BGA焊球中心相吻合； 导通孔不能加工在焊盘上； 焊盘最大直径等于BGA焊球的焊盘直径； 与焊盘连接的导线宽度要一致，一般为0.15～0.2mm； PBGA焊盘直径与器件基板上的焊盘相同； CBGA焊盘设计要保证焊膏漏印量大于0.08mm3，以保证焊点可靠； 同一PCB上的多个BGA要考虑加工性和维修性； 阻焊尺寸比焊盘尺寸大0.1～0.15mm。

接线端子的安装和导线的连接
PCA用接线端子的设计与安装要求如下：
a.接线端子不能在PCB上作导电用的界面连接；接线端 子应安装在非金属化孔中。
b.用于电气连接的接线端子，应使用扁平凸沿端子， 而不应使用朝向元器件面具有漏斗形状凸缘端子。喇 叭形凸缘接线端子仅作连接盘或接地平面之用。
c.如果接线端子有必要用作多层印制电路板的界面连 接，应采用包括一个金属化孔与一个非金属化孔相 结合的双孔结构，两者在PCB焊接面用一个焊盘互连。


元器件参数及使用环境
选择适当的元器件质量等级 以先进、高可靠元器件替代落后、低质量元器件
3.2 电子元器件选用的工艺性要求
设计选用元器件时，应结合产品的结构 特点，综合考虑元器件的装联方式、占地效 率（二维、三维）、组装厂的工艺和设备、 元器件的可测试性、可更换性、可获得性、 电磁兼容性等。
C ≥1.27 mm
B≥1.6 mm A 25.4 mm
B≥1.6mm
轴向除非一个元器件或部件专门设 计成允许另一个元器件与它成为一体），也不应十字 交叉跨装。
a.元器件摞装
b.元器件跨装
元器件摞装或跨装（不允许）
水平安装的形式

水平贴板安装


环境适应性（满足产品使用要求）；
环保性。
2.2 印制板设计师的任务


将电原理图转换成印制板图；
确定印制板的结构； 选择印制板基材； 设计导电图形和非导线图形；


提出印制板加工要求；
提供印制板生产的全套设计文件。
2.3 对基材的选择 常用基材的选择： 尽量在GB4725标准中选择材料和类型和 规格； 军用电子产品的PCB一般采用FR-4、FR-4 改性，FR-5； 高频和微波电路采用聚酰亚胺覆铜板、 聚四氟乙烯覆铜板。
1.1 设计工艺性的内涵 （2）MIL-HDBK-727《可制造性设计原则》： 可制造性是设计要素、特性和生产策划的综合，通过折 中权衡，在满足质量和性能要求的前提下，使设计描述 的产品，在最小可能成本和最短时间的优化方案下进行 生产和检验。
（3）前苏联《航空制造工程手册——飞机结构工艺性指 南》： 结构工艺性是指设计的产品所具有的“在一定的产量和 生产条件下，经综合权衡后，能以尽可能低的成本和短 的周期制造出来，并能符合必须的使用性能和质量要求” 的 那些结构特性。
1.1 设计工艺性的内涵 设计工艺性与可制造性或可生产线其概念基本一致。 前苏联《航空制造工程手册——飞机结构工艺性指南》： 结构工艺性是指设计的产品所具有的“在一定的产量和 生产条件下，经综合权衡后，能以尽可能低的成本和短 的周期制造出来，并能符合必须的使用性能和质量要求” 的那些结构特性。
1.2 设计工艺性的规范化要求