以标准化手段提高印制电路板的设计和制造质量

杨蓉 唐伟峰 施爱莲 周彦 谭瑶

（上海航天电子技术研究所，上海，201109）

印制电路板是实现电子元器件互联的基本载体，主要由绝缘基材和导体两类材料构成，在电子设备中起到支撑互连的作用。印制电路板是电子产品实施功能结构分解设计的最小单元，是开展通用化、系列化模块化设计的基本零件，是实现模块产品化的重要基础。随着电子信息技术的发展，印制电路板在航天领域得到了极其广泛的应用。

航天装备中的印制电路板呈现出多品种、变批量、需求量大、元器件种类繁杂等特点。如果设计师对印制电路板工艺性考虑不足，会导致印制电路板在制造、装配阶段暴露诸多问题，需要与加工单位多次沟通、修改，给生产制造过程带来很大负担，严重制约着生产周期和产品质量。因此，有必要运用标准化手段来优化印制电路板技术要求的编制，以指导和规范印制电路板的可制造性设计与重要信息的精准传递，从而保障印制电路板的设计和制造质量。

1 印制电路板的设计与制造现状

传统的印制电路板设计与制造没有统一、有效的设计与工艺技术要求以及对设计与制造过程中问题的汇总、跟踪、反馈机制。因此在印制电路板设计制造过程中，设计环节出现的问题往往流入到制造环节，而信息反馈不及时、部门壁垒、流程过长等原因也会造成生产周期延长，甚至影响产品质量。

通常，印制电路板设计与制造存在以下问题：①电路设计人员对设计工艺性重视不够，对印制电路板可制造性设计的要素考虑不全面或不准确，导致印制电路板设计中存在影响可制造性的问题；②有关印制电路板设计、制造、试验、验收的标准较多，但相关人员对标准理解与认识的局限性，导致标准的有关要求不能得到有效贯彻；③印制电路板技术要求编制的不规范，通常以文字表述，难以对可制造性设计要素细化、量化和显性化表达；④以往出现过的问题，没有得到完全统计、分析、监督、改进，无法实现闭环管理，导致同一问题反复出现。

2 提高印制电路板质量的标准化手段

印制电路板的质量直接影响航天产品的可靠性与安全性，甚至会成为影响航天飞行成败的关键。因此作者认为从标准化角度考虑，可通过以下2种方法来管控印制电路板的质量。

a）通过采用标准提高印制电路板的设计和制造质量。但现有标准中比较多的是印制电路板的设计过程中执行要求、印制电路板装配工艺及检验等方面的标准。如GJB4057《军用电子设备印制电路板设计要求》、QJ3103《印制电路板设计要求》、Q/RJ255《印制电路板组装件装配工艺编制要求》和Q/Pr607《航天产品用印制电路板入所质量检验规范》等。缺少印制电路板的设计制造与印制电路板电子装联技术有机结合方面的标准和规范。

b）规范编制印制电路板技术要求模板，针对不同类型的印制电路板制定不同的技术要求模板。各部门与外协厂家之间对印制电路板设计、工艺与制造重要信息显性有效传递的重要性缺乏足够的认识，还停留在旧的管理观念和模式上。统一印制电路板技术要求的标准化描述、规范编制印制电路板技术要求是十分必要的。

鉴于目前我所的现状，作者倾向于采用第二种手段，即规范编制印制电路板技术要求，为硬件设计师提供印制电路板工艺设计准则，也为工艺人员审核印制电路板可制造性提供工艺审核准则。

3 印制电路板技术要求的要素

3.1 印制电路板的分类

印制电路板按材料分为：有机材料和无机材料。以成品软硬分为：硬板、软板和软硬结合板。以结构分为：单面板、双面板、多层板。按基材的性质分为：刚性印制电路板和柔性印制电路板。按适用范围分为：低频和高频印制电路板。

经过对所内各领域、各型号、各部门的充分调研和梳理分析，将目前型号产品研制中使用的印制电路板分为：数字及低频模拟类印制电路板、微波类印制电路板 （微带片）、微组装用多层印制电路板（埋盲孔板）。

3.2 印制电路板的常规制作流程

印制电路板制作常规流程如图1所示。

图1 印制电路板常规制作流程

3.3 三类印制电路板技术要求的各要素

通过对印制电路板图中表述的加工信息与印制电路板生产制造的所需信息进行研究，发现各方所提供及所需的加工信息存在理解不一致、状态缺省等情况。为此，组织设计部门、工艺部门、生产部门及外协厂家进行充分沟通、讨论，针对数字及低频模拟类印制电路板技术要求、微波类印制电路板（微带片）技术要求、微组装用多层印制电路板（埋盲孔板）技术要求分别制定了相应模板。分别如图2～图4所示。

图2 数字及低频模拟类印制电路板技术要求模板

图3 微波类印制电路板（微带片）技术要求模板

图4 微组装用多层印制电路板（埋盲孔板）技术要求模板

4 印制电路板技术要求模板的应用

经过对三类印制电路板设计与制造的需求分析，充分将技术要求进行标准化、表格化、选项化，设计师在编制印制电路板图时必须严格按照印制电路板类型选择相应的模板填写技术要求。

目前， 《关于规范编制印制电路板技术要求的标准化公告》已发布实施。同时，邀请了印制电路板外协加工单位的主管人员作为培训讲师针对印制电路板技术要求的规范化编制开展了专题培训，有效加深了设计师、工艺师对印制电路板技术要求编制的理解和掌握，也为设计师、工艺师与外协厂家构建了交流沟通平台，达到了良好的技术互通目的。印制电路板技术要求模板的实施应用不仅为设计师提供了规范化的印制电路板设计工艺性要素，也为工艺师审查印制电路板的可制造性提供了统一性依据。这种“可靠、可行和高效”的设计、工艺与制造重要信息的显性传递，既有助于缩短加工周期，又有助于保障印制电路板质量，是降低印制电路板质量问题风险的有效方法和途径，为型号研制和产品保证奠定坚实的基础。