高可靠性电子装备PCBA设计缺陷案例分析及可制造性设计

本书以丰富详尽的设计缺陷案例分析为抓手，指出导致电子装备质量问题的主要因素是设计缺乏可制造性，在此基础上以较大篇幅介绍PCB/PCBA可制造性设计的设计理念、设计程序和设计方法，创新性地将设计与工艺、工艺与工艺过程控制结合起来，以帮助电子企业的管理者、电路设计师和电子装联工艺师建立“设计是源头，工艺是关键，物料是保障，管理是根本，理念是核心”的高可靠电子装备电子装联核心理念，掌握可制造性设计程序和具体方法，并对业内极为关注的若干现代电子装联技术问题进行了答疑与诠释。本书既可作为电路设计师、电子装联工艺师、产品质量保障师、企业管理人员、电装技师及高级技师等人员的工作指导手册和培训教材，也可作为相关高等院校电路设计和工艺制造等专业师生的教学用书。

陈正浩：在中国电科第10研究所和中国电科从事军用电子装备电子装联技术/SMT研究半个世纪；20世纪90年代被推选为中国电子学会电子装联/SMT专委会委员；国家高技能人才培训基地授课讲师；中国电子科技集团公司工艺技术专家。

目录

第1章总则

1.1　概述 ................................................................................................................................1

1.2　我国电子制造业面临的困境 ..................................................................................2

1.2.1 困境之一：高端芯片的缺失 .............................................................................2

1.2.2 困境之二：DFM的严重缺失 ...........................................................................4

1.2.3 困境之三：不适应先进生产力发展的旧工艺管理体制 .................................6

1.2.4 困境之四：被严重低估了的工艺和制造价值 .................................................7

1.2.5 被扭曲了的电子装联标准 ................................................................................8

1.3　实现高可靠质量目标的因素 ..................................................................................9

1.4　中国制造需要“大国工艺” ..................................................................................10

1.4.1 精湛的工匠技艺源自先进的工艺技术 ...........................................................10

1.4.2 电子装联技术的重要性 ...................................................................................11

1.5　先进制造技术 ...........................................................................................................12

1.5.1 什么是先进制造技术 .......................................................................................12

1.5.2 电气互连先进制造技术 ...................................................................................12

1.5.3 新型元器件与高密度组装技术 .......................................................................12

1.5.4 微组装先进制造技术 .......................................................................................13

1.5.5 可制造性设计是实现先进制造技术的前提和技术支撑 ...............................13

1.6　可制造性设计理念的拓展.....................................................................................14

1.7　结束语 .........................................................................................................................15

第2章PCB/PCBA设计缺陷案例分析

2.1　焊盘尺寸设计缺陷 ..................................................................................................16

2.1.1 片式元器件焊盘设计缺陷 ...............................................................................17

2.1.2 片式元器件错误的“常见病、多发病” ........................................................20

2.1.3 焊盘两端不对称，走线不规范 .......................................................................21

2.1.4 焊盘宽度及相互间距离不均匀 .......................................................................23

2.1.5 IC焊盘宽度间距过大 ......................................................................................23

2.1.6 QFN焊盘设计缺陷 ..........................................................................................24

2.1.7 安装孔金属化，焊盘设计不合理 ...................................................................25

2.1.8 共用焊盘问题导致的缺陷 ...............................................................................26

2.1.9 热焊盘设计不合理 ...........................................................................................26

2.1.10 片式电容器焊盘长度设计不合理 .................................................................28

2.1.11 其他焊盘设计缺陷 .........................................................................................28

2.2　丝网和阻焊膜设计不良 .........................................................................................30

2.2.1 丝网设计不良 ...................................................................................................30

2.2.2 阻焊膜设计不良 ...............................................................................................33

2.3　元器件布局不合理 ..................................................................................................35

2.3.1 布局设计不良 ...................................................................................................35

2.3.2 应用波峰焊接工艺时，元器件布局没有采取克服“阴影效应”措施 .......37

2.3.3 元器件的排布不符合工艺要求 .......................................................................37

2.3.4 安放在PCB焊接面的QFP和SOIP没有设计成“菱形”和设计导流盘 ........37

2.3.5 双面组装PCBA焊接面元器件焊盘或本体边缘与插件零件边缘距离过小 ..............38

2.3.6 元器件布放不符合自动化生产要求 ...............................................................38

2.3.7 元器件布放位置距紧固件太近的设计缺陷 ...................................................39

2.3.8 波峰焊应用中的布局设计缺陷 .......................................................................40

2.3.9 再流焊应用中的布局设计缺陷 .......................................................................42

2.3.10 PCB布局混乱，严重影响焊接可靠性 ........................................................42

2.4　拼板设计不正确 .......................................................................................................44

2.5　PCB材料与尺寸不合适........................................................................................46

2.5.1 翘曲、扭曲 .......................................................................................................46

2.5.2 PCB材质选用不当，制作质量低劣 ..............................................................48

2.6　BGA的常见设计问题 ...........................................................................................49

2.7　_通孔插装中元器件引线直径与金属化孔孔径和焊盘的不匹配 ................51

2.8　“飞线”问题 ..............................................................................................................54

2.9　PCB缺少工艺边或工艺边设计不合理 ............................................................54

2.10　插装元器件安装设计不良 ...............................................................................59

2.11　导通孔设计不良 ..................................................................................................61

2.11.1 导通孔设计在焊盘上 .....................................................................................61

2.11.2 导通孔与焊盘或元器件距离过小 .................................................................63

2.11.3 导通孔在屏蔽罩位置 .....................................................................................67

2.11.4 导通孔尺寸过大 .............................................................................................67

2.11.5 导通孔在元器件底部 .....................................................................................68

2.12　电连接器接触偶与金属化孔间隙比 ...............................................................69

2.13　PCB缺少定位孔，定位孔位置不正确 .......................................................70

2.14　焊盘与导线的连接 ...............................................................................................71

2.15　PCB基准识别点缺失、设计不规范 ...........................................................72

2.16　元器件装配设计不良 ........................................................................................74

2.17　设计缺陷所造成的焊接缺陷 .............................................................................95

2.17.1 插装设计缺陷所造成的焊接缺陷 .................................................................95

2.17.2 贴装 .................................................................................................................97

2.18　大面积接地和大面积PCB应用设计缺陷 ...................................................99

2.19　工艺设计错误 ......................................................................................................100

2.20　镀金引线/焊端直接进行锡焊的缺2