本书以提高电子产品可靠性为主线，从工艺角度系统介绍了包括设计、制造和使用维护在内的产品全寿命周期过程中各个环节和不同阶段的相关设计要求、设计方法和注意事项，内容涉及可制造性、可装配性、可测试性、可维护性等诸多方面。全书按照材料、零部组件、单机、整机的层次进行叙述，分为元器件与材料工艺选型、可制造性设计、结构设计与防护设计。与国内同类书籍相比，本书具有内容更全面、角度更新颖、案例更典型、实用性更强等特点。本书可作为电子产品结构设计师、电路设计师的参考手册，也可作为电装工艺师、产品质量工程师和检测工程师及电装操作人员的工作指导手册和培训教材，还可作为相关院校电子产品设计和工艺制造专业师生的参考和教学用书。

前 言 电子产品先进制造技术（简称电子制造技术），是当今社会影响最广泛、关联性最强、最具代表性的新技术之一，既是电子制造产业与电子信息产业的支撑技术和共性技术，又是衡量一个国家综合实力和科技水平的重要标志之一。随着电子技术、材料技术和信息技术的高速发展，以及生产日趋规模化和自动化，元器件技术与生产技术相互渗透，电子技术与计算机应用技术结合日益紧密，设计/制造一体化已成为普遍趋势，面向产品全寿命周期（DFX）的并行设计理念已被广泛接受。 新工艺和新材料应用，超小型化元器件和中大规模、超大规模集成电路的研制和推广，使电子产品在电路上和结构上发生了巨大变化，多功能、高精度、小型化、高集成、智能化、高可靠成为电子产品的普遍要求。随着产品性能的不断增强、复杂程度的不断提高和应用领域的不断拓展，对可靠性的要求日益提高，特别是在军工、通信、生命医疗和航空/航天等领域，电子产品的可靠性已成为衡量电子产品使用性能的重要指标。 产品的质量和可靠性是设计和制造出来的。在生产实践中，由于设计不良而导致的焊接缺陷层出不穷，特别是在批量和自动化生产过程中，一旦出现设计缺陷，往往会造成极大的损失。针对此类缺陷，仅凭改善操作方法和革新工艺技术往往是难以奏效的，必须在产品设计源头加以控制，即在设计之初考虑产品的可制造性。可制造性设计（DFM）是全寿命周期（DFX）的核心内容，它强调质量控制开始于设计阶段，并贯穿于交货包装前的整个过程，是解决产品设计不良而造成焊接缺陷的最佳途径。 工艺设计是企业进行计划管理、技术装备、生产调度、原材料供应、劳动力调配及经济核算的技术指导，决定着企业采用什么加工方法、使用何种生产材料、怎样去制造产品等。工艺设计的目的是高效率、低成本、高可靠地制造产品，这与面向产品全寿命周期设计的核心思想是一致的，即“通过在设计阶段对产品的结构/工艺进行优化，对产品的性能进行预测，缩短产品开发周期，提高产品质量，降低产品成本”。 本书从产品全寿命周期的角度，系统地叙述了设计、制造和使用维护各阶段工艺设计的相关内容，包括可制造性、可装配性、可测试性、可维护性等。全书分为4篇，共10章，具体介绍如下。 基本概念篇：包括第1章和第2章，其中，第1章介绍了现代电子产品的特点和对可靠性的要求，指出了电子产品进行可靠性设计的意义；第2章介绍了电子产品工艺设计的概念、内涵和内容。该篇内容阐明了本书的根本目的，即通过工艺设计手段实现电子产品的高可靠性。 元器件与材料工艺选型篇：包括第3～5章，主要介绍了构成电子产品的几种主要材料的性能和选用要求等内容。其中，第3章介绍了电子元器件的工艺选型，第4章介绍了印制板（PCB）的工艺选型，第5章介绍了导线/电缆线与电连接器的工艺选型。由于焊料、助焊剂等辅助材料通常划归于组装工艺环节，而非工艺设计环节，故本书未做相关介绍。 可制造性设计篇：包括第6～8章，主要是对电子产品中几种典型的组件产品进行了分类介绍。其中，第6章介绍了PCB可制造性设计，第7章介绍了印制电路板组装件（PCBA）可制造性设计，第8章介绍了低频电缆组装件工艺设计。需要强调的是，PCB可制造性设计主要侧重于介绍可制作性设计的内容；PCBA可制造性设计则主要侧重于介绍可装配性设计的内容。另外，低频电缆组装件工艺设计中对制作工艺的内容做了一些补充介绍，以提高内容的实用性。 结构设计与防护设计篇：包括第9章和第10章，其中，第9章重点介绍的是电子产品整机结构设计，包括设计原则、顺序和要求等，对结构设计的详细方法未做深入介绍。此外，书中还以案例形式对几种典型结构设计进行了介绍，但内容仍然立足于工艺设计；第10章重点介绍了影响电子产品可靠性诸多环境因素中的4种典型环境因素的防护设计，即热设计、抗振/缓冲设计、电磁兼容性设计和“三防”设计。与结构设计类似，防护设计的概念十分广泛且内容较复杂，限于篇幅，本书仍主要以工艺性内容为主，包括设计原则、流程和要求，对防护设计的详细方法未做深入介绍。 严格来讲，电子产品工艺设计还包括组装工艺的设计，但本书对此方面的内容未做过多介绍，其原因有二：一是组装工艺技术相对成熟，国内外很多相关书籍都有系统的介绍，进一步介绍的必要性不大；二是组装工艺技术在习惯上归为“生产类”技术，为了突出“设计”概念而与“组装技术类”书籍相区别，本书将此方面的内容省略。出于知识的系统性和全面性考虑，读者可另行选读相关书籍。 工艺设计是一门涉及门类极广、多学科交叉的经验类学科。工艺设计贯穿了产品从设计到材料、加工、装配、检验、试验、使用、维护的全寿命周期，涵盖了材料科学、工艺技术、制造工程、工业经济等诸多学科和领域，综合性和复杂性较强。 本书由王威和张伟编著。在本书编写过程中得到了王玉龙、刘剑、石宝松、孙慧、张兴亮、张艳鹏、田景玉、聂磊、付柯楠等同事的协助，王羚薇同志完成了全书的校稿工作，在此一并表示衷心的感谢！ 由于时间仓促，加上作者水平有限，书中难免存在错误和不足之处，敬请业界专家批评指正！ 编著者

目 录 基本概念篇 第1章　电子产品可靠性概述 3 1.1 现代电子产品的特点 3 1.2 电子产品的可靠性要求 4 1.3 电子产品可靠性简介 5 1.3.1 可靠性的概念 5 1.3.2 可靠性的分类 5 1.4 影响电子产品可靠性的主要因素 6 1.5 提高电子产品可靠性的主要措施 7 1.5.1 可靠性设计 7 1.5.2 可靠性试验验证 9 1.6 电子产品可靠性试验介绍 10 1.6.1 可靠性试验的目的 10 1.6.2 可靠性试验的分类 11 1.7 小结 13 第2章　电子产品工艺设计简介 14 2.1 工艺的基本概念 14 2.2 工艺设计的概念和内涵 15 2.3 工艺设计的方法和原则 16 2.4 工艺设计概念的拓展 17 2.4.1 并行工程的概念和内涵 17 2.4.2 DFX的概念和内涵 19 2.4.3 DFX是工艺设计概念的拓展 21 2.5 电子产品工艺设计内容 21 元器件与材料工艺选型篇 第3章　电子元器件的工艺选型 25 3.1 电子元器件工艺选型目的 25 3.2 电子元器件工艺选型原则 25 3.3 电子元器件工艺选型要求 27 3.3.1 尺寸要求 27 3.3.2 可焊性镀层要求 30 3.3.3 耐热性能要求 34 3.3.4 耐潮湿性能要求 37 3.3.5 防静电性能要求 41 3.3.6 元器件包装要求 43 3.3.7 其他工艺选型要求 44 3.4 常用电子元器件选用指南 44 3.4.1 电阻器选用 44 3.4.2 电容器选用 45 3.4.3 继电器选用 45 3.4.4 IC等半导体器件选用 46 3.4.5 其他元器件选用 46 3.5 电子元器件选用工艺性检查 47 3.5.1 可获得性 47 3.5.2 经济性 47 3.5.3 可靠性 47 3.5.4 可制造性 48 3.5.5 可装配性 48 第4章 印制板（PCB）的工艺选型 49 4.1 PCB的由来 49 4.2 PCB工艺选型的目的 50 4.3 电子装联常用PCB分类及简介 50 4.3.1 按结构形式分类 50 4.3.2 按性能等级分类 53 4.3.3 按材料分类 53 4.3.4 按用途分类 55 4.4 PCB生产工艺简介 56 4.4.1 生产工序 56 4.4.2 生产工艺 58 4.5 PCB表面处理工艺简介 60 4.6 PCB工艺选型要求 62 4.6.1 基材选择 62 4.6.2 厚度选择 63 4.6.3 镀层选择 64 4.6.4 结构/层数选择 64 4.6.5 外形及尺寸选择 64 4.6.6 平整度要求 65 4.6.7 尺寸公差要求 66 4.7 PCB验收要求 67 4.7.1 验收标准 67 4.7.2 检验内容和可接受条件 69 第5章　导线/电缆线与电连接器的工艺选型 73 5.1 导线/电缆线的概念及简介 73 5.1.1 导线/电缆线的定义 73 5.1.2 导线分类及简介 73 5.1.3 电缆线分类及简介 75 5.2 导线/电缆线选用要求 76 5.2.1 一般要求 76 5.2.2 额定电压与额定电流要求 76 5.2.3 线径及安装强度要求 76 5.2.4 材料性能要求 77 5.2.5 射频电缆线选用要求 77 5.3 电子产品导线/电缆线选用指南 77 5.3.1 裸线的选用 77 5.3.2 电磁线的选用 78 5.3.3 绝缘电线的选用 78 5.4 电连接器的概念及简介 80 5.4.1 电连接器的定义 80 5.4.2 电连接器的分类及简介 81 5.4.3 电连接器的命名（标志） 83 5.4.4 电连接器适用标准 84 5.5 电连接器工艺选型要求 85 5.5.1 选用原则 85 5.5.2 功能选择 86 5.5.3 参数及结构形式选择 86 5.5.4 质量等级选择 90 5.5.5 型号、品种、规格选择 90 5.5.6 供货单位选择 91 5.6 电连接器选用案例 91 可制造性设计篇 第6章　PCB可制造性设计 95 6.1 PCB设计的概念及简介 95 6.2 PCB可制造性设计要素 96 6.3 PCB可制造性设计要求 96 6.3.1 加工文件要求 96 6.3.2 基材选用要求 97 6.3.3 厚度设计要求 99 6.3.4 结构设计要求 100 6.3.5 外形尺寸设计要求 101 6.3.6 拼板设计 101 6.3.7 PCB拼板布局设计 106 6.3.8 PCB拼板连接方式设计 108 6.3.9 线宽/线距设计 110 6.3.10 孔盘设计 112 6.3.11 阻焊设计 114 6.3.12 表面镀层选用要求 116 第7章 PCBA可制造性设计 117 7.1 可制造性设计的基本概念 117 7.2 可制造性设计对生产的意义 118 7.3 PCBA可制造性设计简介 119 7.4 PCBA可制造性设计相关要素 120 7.5 PCBA可制造性设计流程及原则 121 7.6 PCBA可制造性设计要求 123 7.6.1 自动化生产传送和定位要素设计要求 123 7.6.2 组装工艺路径设计 129 7.6.3 元器件布局设计 132 7.6.4 表面贴装元器件焊盘设计 139 7.6.5 与焊盘连接的导通孔设计 155 7.6.6 盘中孔设计 157 7.6.7 插装元器件孔盘设计 159 第8章 低频电缆组装件工艺设计 162 8.1 低频电缆组装件简介 162 8.1.1 电缆组装件的概念 162 8.1.2 装备用低频电缆组装件分类 162 8.1.3 装备用电缆组装件制作材料介绍 164 8.2 装备用低频电缆组装件设计原则 170 8.3 装备用低频电缆组装件设计要求 171 8.3.1 电连接器的选用 171 8.3.2 导线/电缆线的选用 173 8.3.3 电连接器的接点分配 175 8.3.4 导线/电缆线与电连接器的匹配性要求 176 8.3.5 分支设计 178 8.3.6 电缆组装件的防护/保护设计 183 8.4 某星用低频电缆网设计案例 184 8.4.1 电连接器的选择 185 8.4.2 导线/电缆线的选择 188 8.4.3 接线表设计 189 8.4.4 电缆的分支设计 190 8.4.5 电缆网结构搭接设计 190 8.4.6 电缆组装件制作工艺要求 191 结构设计与防护设计篇 第9章 电子产品整机结构设计 195 9.1 电子产品整机结构设计简介 195 9.2 电子产品整机结构设计的内容 196 9.3 电子产品整机结构设计的基本原则 197 9.4 电子产品整机结构设计的顺序及要求 199 9.5 电子产品整机结构设计的工艺性要求 202 9.5.1 机电连接接口设计 202 9.5.2 布局设计 202 9.5.3 尺寸设计 203 9.5.4 组装结构设计 203 9.6 典型机械结构件设计及工艺性要求 204 9.6.1 机箱（柜） 204 9.6.2 底座 210 9.6.3 面板 212 9.6.4 其他常见零件 214 第10章 电子产品整机防护设计 216 10.1 电子产品整机防护设计简介 216 10.2 电子产品热设计 217 10.2.1 电子产品热设计的目的 217 10.2.2 电子产品散热系统简介 217 10.2.3 电子产品热设计的基本问题及要求 219 10.2.4 电子产品热设计原则 220 10.2.5 自然冷却系统设计 221 10.2.6 强迫风冷散热系统设计 222 10.2.7 液冷式冷板散热系统设计 224 10.2.8 其他冷却系统设计介绍 225 10.3 电子产品抗振/缓冲设计 226 10.3.1 电子产品抗振/缓冲设计简介 226 10.3.2 加固设计 227 10.3.3 隔振缓冲设计 230 10.4 电子产品电磁兼容性设计 232 10.4.1 电磁兼容性设计简介 232 10.4.2 电磁干扰的概念及简介 233 10.4.3 电磁干扰分类 234 10.4.4 电磁干扰抑制技术 235 10.4.5 电磁兼容性设计原则 236 10.4.6 接地设计 237 10.4.7 屏蔽设计 242 10.4.8 滤波设计 245 10.4.9 布线设计 247 10.4.10 电路抗干扰设计 248 10.5 某星载应答机电磁兼容性设计案例 249 10.5.1 整机的电磁兼容结构形式 250 10.5.2 机箱的电磁屏蔽设计 251 10.5.3 滤波设计 252 10.5.4 接地设计 253 10.6 电子设备“三防”设计 254 10.6.1 “三防”技术简介 254 10.6.2 “三防”技术的内容及其对电子产品的影响 254 10.6.3 “三防”设计内容 256 10.6.4 “三防”设计措施 257 附录A 参考及引用标准 259 A.1 中华人民共和国国家标准（GB） 259 A.2 中华人民共和国国家军用标准（GJB） 259 A.3 中华人民共和国航天行业标准（QJ） 259 A.4 中华人民共和国航空行业标准（HB） 260 A.5 中华人民共和国电子行业标准（SJ） 260 A.6 美国连接电子业协会标准（IPC） 260 参考文献 262