以標準化手段提高印制電路板的設(shè)計和制造質(zhì)量

楊蓉 唐偉峰 施愛蓮 周彥 譚瑤

（上海航天電子技術(shù)研究所，上海，201109）

印制電路板是實現(xiàn)電子元器件互聯(lián)的基本載體，主要由絕緣基材和導體兩類材料構(gòu)成，在電子設(shè)備中起到支撐互連的作用。印制電路板是電子產(chǎn)品實施功能結(jié)構(gòu)分解設(shè)計的最小單元，是開展通用化、系列化模塊化設(shè)計的基本零件，是實現(xiàn)模塊產(chǎn)品化的重要基礎(chǔ)。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，印制電路板在航天領(lǐng)域得到了極其廣泛的應用。

航天裝備中的印制電路板呈現(xiàn)出多品種、變批量、需求量大、元器件種類繁雜等特點。如果設(shè)計師對印制電路板工藝性考慮不足，會導致印制電路板在制造、裝配階段暴露諸多問題，需要與加工單位多次溝通、修改，給生產(chǎn)制造過程帶來很大負擔，嚴重制約著生產(chǎn)周期和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，有必要運用標準化手段來優(yōu)化印制電路板技術(shù)要求的編制，以指導和規(guī)范印制電路板的可制造性設(shè)計與重要信息的精準傳遞，從而保障印制電路板的設(shè)計和制造質(zhì)量。

1 印制電路板的設(shè)計與制造現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的印制電路板設(shè)計與制造沒有統(tǒng)一、有效的設(shè)計與工藝技術(shù)要求以及對設(shè)計與制造過程中問題的匯總、跟蹤、反饋機制。因此在印制電路板設(shè)計制造過程中，設(shè)計環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題往往流入到制造環(huán)節(jié)，而信息反饋不及時、部門壁壘、流程過長等原因也會造成生產(chǎn)周期延長，甚至影響產(chǎn)品質(zhì)量。

通常，印制電路板設(shè)計與制造存在以下問題：①電路設(shè)計人員對設(shè)計工藝性重視不夠，對印制電路板可制造性設(shè)計的要素考慮不全面或不準確，導致印制電路板設(shè)計中存在影響可制造性的問題；②有關(guān)印制電路板設(shè)計、制造、試驗、驗收的標準較多，但相關(guān)人員對標準理解與認識的局限性，導致標準的有關(guān)要求不能得到有效貫徹；③印制電路板技術(shù)要求編制的不規(guī)范，通常以文字表述，難以對可制造性設(shè)計要素細化、量化和顯性化表達；④以往出現(xiàn)過的問題，沒有得到完全統(tǒng)計、分析、監(jiān)督、改進，無法實現(xiàn)閉環(huán)管理，導致同一問題反復出現(xiàn)。

2 提高印制電路板質(zhì)量的標準化手段

印制電路板的質(zhì)量直接影響航天產(chǎn)品的可靠性與安全性，甚至會成為影響航天飛行成敗的關(guān)鍵。因此作者認為從標準化角度考慮，可通過以下2種方法來管控印制電路板的質(zhì)量。

a）通過采用標準提高印制電路板的設(shè)計和制造質(zhì)量。但現(xiàn)有標準中比較多的是印制電路板的設(shè)計過程中執(zhí)行要求、印制電路板裝配工藝及檢驗等方面的標準。如GJB4057《軍用電子設(shè)備印制電路板設(shè)計要求》、QJ3103《印制電路板設(shè)計要求》、Q/RJ255《印制電路板組裝件裝配工藝編制要求》和Q/Pr607《航天產(chǎn)品用印制電路板入所質(zhì)量檢驗規(guī)范》等。缺少印制電路板的設(shè)計制造與印制電路板電子裝聯(lián)技術(shù)有機結(jié)合方面的標準和規(guī)范。

b）規(guī)范編制印制電路板技術(shù)要求模板，針對不同類型的印制電路板制定不同的技術(shù)要求模板。各部門與外協(xié)廠家之間對印制電路板設(shè)計、工藝與制造重要信息顯性有效傳遞的重要性缺乏足夠的認識，還停留在舊的管理觀念和模式上。統(tǒng)一印制電路板技術(shù)要求的標準化描述、規(guī)范編制印制電路板技術(shù)要求是十分必要的。

鑒于目前我所的現(xiàn)狀，作者傾向于采用第二種手段，即規(guī)范編制印制電路板技術(shù)要求，為硬件設(shè)計師提供印制電路板工藝設(shè)計準則，也為工藝人員審核印制電路板可制造性提供工藝審核準則。

3 印制電路板技術(shù)要求的要素

3.1 印制電路板的分類

印制電路板按材料分為：有機材料和無機材料。以成品軟硬分為：硬板、軟板和軟硬結(jié)合板。以結(jié)構(gòu)分為：單面板、雙面板、多層板。按基材的性質(zhì)分為：剛性印制電路板和柔性印制電路板。按適用范圍分為：低頻和高頻印制電路板。

經(jīng)過對所內(nèi)各領(lǐng)域、各型號、各部門的充分調(diào)研和梳理分析，將目前型號產(chǎn)品研制中使用的印制電路板分為：數(shù)字及低頻模擬類印制電路板、微波類印制電路板 （微帶片）、微組裝用多層印制電路板（埋盲孔板）。

3.2 印制電路板的常規(guī)制作流程

印制電路板制作常規(guī)流程如圖1所示。

圖1 印制電路板常規(guī)制作流程

3.3 三類印制電路板技術(shù)要求的各要素

通過對印制電路板圖中表述的加工信息與印制電路板生產(chǎn)制造的所需信息進行研究，發(fā)現(xiàn)各方所提供及所需的加工信息存在理解不一致、狀態(tài)缺省等情況。為此，組織設(shè)計部門、工藝部門、生產(chǎn)部門及外協(xié)廠家進行充分溝通、討論，針對數(shù)字及低頻模擬類印制電路板技術(shù)要求、微波類印制電路板（微帶片）技術(shù)要求、微組裝用多層印制電路板（埋盲孔板）技術(shù)要求分別制定了相應模板。分別如圖2～圖4所示。

圖2 數(shù)字及低頻模擬類印制電路板技術(shù)要求模板

圖3 微波類印制電路板（微帶片）技術(shù)要求模板

圖4 微組裝用多層印制電路板（埋盲孔板）技術(shù)要求模板

4 印制電路板技術(shù)要求模板的應用

經(jīng)過對三類印制電路板設(shè)計與制造的需求分析，充分將技術(shù)要求進行標準化、表格化、選項化，設(shè)計師在編制印制電路板圖時必須嚴格按照印制電路板類型選擇相應的模板填寫技術(shù)要求。

目前， 《關(guān)于規(guī)范編制印制電路板技術(shù)要求的標準化公告》已發(fā)布實施。同時，邀請了印制電路板外協(xié)加工單位的主管人員作為培訓講師針對印制電路板技術(shù)要求的規(guī)范化編制開展了專題培訓，有效加深了設(shè)計師、工藝師對印制電路板技術(shù)要求編制的理解和掌握，也為設(shè)計師、工藝師與外協(xié)廠家構(gòu)建了交流溝通平臺，達到了良好的技術(shù)互通目的。印制電路板技術(shù)要求模板的實施應用不僅為設(shè)計師提供了規(guī)范化的印制電路板設(shè)計工藝性要素，也為工藝師審查印制電路板的可制造性提供了統(tǒng)一性依據(jù)。這種“可靠、可行和高效”的設(shè)計、工藝與制造重要信息的顯性傳遞，既有助于縮短加工周期，又有助于保障印制電路板質(zhì)量，是降低印制電路板質(zhì)量問題風險的有效方法和途徑，為型號研制和產(chǎn)品保證奠定堅實的基礎(chǔ)。