板设计与制作的可靠性研究毕阳业论文.doc
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1、本科生毕业论文(设计)题 目:PCB板设计与制作的可靠性研究毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的
2、印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留
3、、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日注 意 事 项1.设计(论文)的内容包括:1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)原创性声明3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词 5)目次页(附件不统一编入)6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论7)参考文献8)致谢9)附录(对论文支持必要时)2.论文字数
4、要求:理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括:任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。4.文字、图表要求:1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印4)图表应绘制于无格子的页面上5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档5.装订顺序1)设计(论文)2)附件:
5、按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订指导教师评阅书指导教师评价:一、撰写(设计)过程1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装
6、订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)指导教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价:一、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)水平1、
7、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)评阅教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日教研室(或答辩小组)及教学系意见教研室(或答辩小组)评价:一、答辩过程1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论
8、文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩: 优 良 中 及格 不及格教研室主任(或答辩小组组长): (签名)年 月 日教学系意见:系主任: (签名)年 月 日内容摘要摘要:随着社会和科技的不断发展,PCB的布线布局也更趋向于精密化,这就对生产有了更高的要求,
9、换句话来说,对生产的可靠性有了更大的要求,生产过程中的可靠性高了,生产出来的产品才会有更高的可靠性。本文通过对生产中一些问题的分析,来阐述设计对制造生产过程中的可靠性的影响,或者说,设计时要怎么考虑才能使得生产中有更高的可靠性。关键词:PCB;可靠性;设计;生产Abstract: With the continuous development of society and technology, PCB wiring layout is also more inclined to precision, which have higher requirements on the producti
10、on, in other words, the reliability of production have a greater Requirements, high reliability of the production process, and the products produced will have a higher reliability. Based on the analysis of the production of a number of issues to illustrate the design process on the reliability of ma
11、nufacturing effects, or that the design should consider how to make the production of higher reliability.Key word: PCB;reliability;design;production绪论1.印刷电路板的背景 PCB(printed circuit board),即印制电路板是在绝缘基材上,按预定设计,制成印制线路,印制元件或有两者组合而成的导电图形后制成的板。它作为元器件的支撑,并且提供系统电路工作所需要的电气连接,是实现电子产品小型化、轻量化、装配机械化和自动化的重要基础部件,在
12、电子工业中有广泛应用。它在整个电子产品中,扮演了整合连结总其成所有功能的角色。图1是电子构装层级区分示意。图1 电子构装层级区分而近年来,随着科学技术的不断发展,电子产品日趋轻薄短小,使得PCB的制造面临了几个挑战:(1)薄板(2)高密度(3)高性能(4)高速 (5) 产品周期缩短(6)降低成本等。以往以灯桌、笔刀、贴图及照相机作为制前工具,现在已经被计算机、工作软件及激光绘图机所取代。过去,以手工排版,或者还需要Micro-Modifier来修正尺寸等费时耗工的作业,今天只要在CAM(Computer Aided Manufacturing)工作人员取得客户的设计资料,可能几小时内,就可以依
13、设计规则或DFM(Design For Manufacturing)自动排版并变化不同的生产条件。同时可以输出如钻孔、成型、测试冶具等资料。而为了提高PCB生产的效率,提升生产中的成品率,降低生产的成本,在生产设备允许的条件下,规范的、符合生产设备要求的PCB设计在其中占了很大比重。因此,在本文中将具体探究基于日常生产参数之上的PCB的设计规范问题。2. “可靠性”的来源第二次世界大战中,美国自己认为其军工技术是高超的,但事实上却相反,在许多地方都暴露了它的缺陷。例如,根据已公开的统计,在美军运到远东的武器中,60%的飞机不能使用,电子设备有50%在库存中就发生了故障,轰炸机的电子设备寿命仅有
14、20h,海军用的电子设备70%是有故障的。而大部分故障都是发生在军用机器的心脏部分电子设备。据说这些事实使美国政府感到震惊,因而军方和民用企业共同努力,开展了可靠性的研究。这就是可靠性问题真正受到重视的开始。开始时,可靠性问题是专门针对电子管的,并且是以军方的研究为主,并成立了一系列研究机构和组织。经过它们的研究,结果确定了高可靠度的规格,除电气特性之外,还提出了振动、冲击等环境因素。与此同时,振动和冲击的试验、测量等技术也进一步发展起来了。20世纪50年代,可靠性研究的范围从电子管扩大到整套电子设备,走上了轨道。1950年,美国国防部成立了电子设备研究小组,陆海空三军中也分别开展了电子设备和
15、元器件的可靠性研究工作。1952年8月,美国国防部设立了著名的电子设备可靠性咨询小组(AGREE,Advisory,Group, on Reliability of Electronic Equipment)。电子设备可靠性咨询小组于1957年7 月提出了报告。报告以生产、试制时的可靠性测量方法为主提出了许多建议,成为以后军用品生产的规格和相继而来的许多研究工作的基础。依据这份报告可以认为,到这个时期为止,可靠性问题的方向已具体地确立了。3. 可靠性的定义 可靠性一词有狭义和广义两种解释。从广义上来说,可靠性是指消费者对产品满意的程度,或对企业信赖的程度。但是这些都是由主观上来判定的,如要对可
16、靠性作出具体的定量判定,就有必要为可靠性作出更为客观的解释。这不是本书中要谈到的可靠性。狭义上的可靠性是有客观的科学定义的,现在工业界广泛地使用如下的定义: 所谓可靠性,就是在给定条件下和规定时间内,元器件、设备或者系统完成规定功能的概率。可靠性定义是一个科学的概念,对这一定义有必要加以说明。1、 可靠性具有定量性 所谓可靠性,并不是平常所说的那种可靠或不可靠,它不用“非常可靠”或“相当可靠”之类的方式来表达,而是要求用概率(Probability)来作定量的、客观的表示。2、 问题的对象 “零件、器件、设备或系统”是可靠性问题的主要对象。3、 完成规定的功能 “完成规定的功能”是制造设备或者
17、系统的目的。4、 规定的时间 “规定的时间”是通过合同来决定的,长短不一,短的如导弹那样只有几分钟,长的也有如光缆之类达几十年之久的。5、 规定的条件“规定的条件”就是使用条件、环境条件等,它包括所有物理、化学及人一机工程学的因素。第一章 PCB板设计的工艺规范及参数1.1、总则PCB设计在整个硬设计中起着关键的连接作用,它不仅要考虑考虑电原理功能上的实现,也要考虑后续生产、测试、使用、维修、归档继承等方面的因素。1.2、基本工艺要求1.2.1 组装形式PCB 的设计首先应该确定SMD(贴装)与THC(插装)在PCB 正反两面上的布局。不同的组装形式有不同的工艺流程,对生产线也有不同的要求。表
18、1大致列出的几种组装形式是比较常见的。表1 PCB的组装形式组装形式示意图PCB设计特征1、单面全SMD单面装有SMD2、双面全SMD双面装有SMD3、单面混装单面既有SMD又有THC4、 A面混装 B面仅贴简单SMD一面混装,另一面仅装简单SMD5、 A面插件 B面仅贴简单SMD一面装THC,另一面仅装简单SMD注1:简单SMD是指管脚间距或引线中心距大于1mm的SMD。注2:在波峰焊的板面上(4、5组装形式)避免出现仅几个SMD的现象,它增加了组装流程。1.2.2 PCB尺寸在设计时,考虑到装焊以及生产的可行性,其最小的单板尺寸应不小于“宽120mm X长 120mm”,一般最理想的尺寸范
19、围是“宽(200mm - 250mm) X长 (250mm - 350mm)”。而表2 列出其厚度与表面铜箔的厚度。表2 PCB厚度及铜箔厚度PCB厚度0.5 0.8 1.0 1.5 1.6 2.0 2.4 3.0 3.2 6.4 (单位:mm)铜箔厚度18(0.5oz/Ft2) 35(1oz/Ft2) 70(2oz/Ft2) 105(3oz/Ft2)(单位)1.2.3 PCB外形 1、对波峰焊,PCB 的外形必须是矩形的(四角为R=12mm 圆角更好,但不做严格要求)。偏离这种形状会引起PCB 传送不稳、插件时翻板和波峰焊时熔融焊料汲起等问题。2、对纯 SMT 板,允许有缺口,但缺口尺寸须小
20、于所在边长度的1/3,应该确保PCB 在链条上传送平稳,见图2所示。图2 PCB外形3、对于特殊情况,需要将PCB 设计成非矩形,必须通过拼版方式将整体外形设计成矩形,有利于装焊,装焊后将附加的拼版部分掰去。1.2.4 传送边、挡条边、定位孔PCB应该留出两条5mm宽度的传送边,一边在流水线上传送。如果元件较多,安装面积不够,可以将元件安装到边,但必须加上工艺传送边(通过拼板方式)。另外,距边1mm 范围内不得有导体,否则在PCB 制作时将进行刮铜处理,可能造成缺陷。每一块PCB 必须在其角部位置设计三个定位孔,以便在线测试和PCB 本身加工时进行定位,定位孔直径为3.2mm。定位孔、非接地安
21、装孔均应设计成非金属化孔,非金属化孔周围需留出0.3mm 宽的非铜箔区(即留出封孔圈),以便PCB 制作时能封住孔使之不金属化。1.2.5 光学定位标志对采用光学定位的贴装设备应该设计出光学定位标志。光学定位标志用于贴片机整体自动定位,要求统一使用圆形定位标志。光学定位标志应该在贴片机的光源照射下有高的对比度。1.2.6 PCB拼板设计拼板设计首先要考虑的就是小板如何摆放,拼成较大的板。建议以拼板后最终尺寸接近理想的尺寸为拼板设计的依据。拼板的连接方式主要有双面对刻V 形槽、长槽孔加圆孔和长槽孔三种,视PCB 的外形而定。具体见表3所示。表3 拼板连接方式拼板方式试用范围特点双面对刻V形槽方形
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