嵌入式电子系统制造可靠性的技术保证就是电子工艺技术，包括器件选型、存储方法、装联焊接、PCB布线布局、标识、线缆、板级防护等内容。其设计电子工程师、机械工程师、布局工程师、电子工艺工程师、以及工艺设计、检验、库房、焊接、组装等。

1、PCB板

　　1.1、PCB板子的尺寸和形状

　　　　1）过小的PCB板(长边小于125mm或短边小于100mm)可采用平板的方式，避免焊接过程的PCB板传送过程中重心不稳，引起焊接问题；

　　　　2）若不是矩形则采用工艺拼板做成矩形；

　　　　3）PCB板的角应为R型倒角；

　　　　4）拼接时若PCB板上元件重量较轻，则采用V型，若较重，可采用邮票孔；

　　　　5）用丝印符号备注PCB板焊接的传送方向；

　　1.2、PCB基材

　　　　1）PCB板材及等级；

　　　　2）阻燃等级

　　　　3) 板材厚度

　　1.3、镀层：镀锡、镀镍金；镀锡PCB长时间暴露在空气中易氧化；厂房存储要真空包装；

　　1.4、板层数

　　　　1）多层板具备电磁兼容防护的功效；但同时也有较高的制版成本；

　　　　2）根据PIN密度来决定层数，即面积 / (引脚数 / 14)

　　1.5、可生产性设计

　　　　1) 传送边留出5~10mm空白宽度
　　　　2）设置装配基准点
　　　　3) 多引脚封装应设置局部基准点；

2、焊盘、过孔

　　2.1、焊盘

　　　　焊盘孔径比器件引脚引线宽0.3~0.5mm，焊盘总直径为焊盘通孔的2 ~ 2.5倍；

　　2.2、导通孔

　　　　导通孔要求孔径和板厚的比例不小于1:6

　　2.3、安装螺钉孔：

　　　　安装螺钉孔的附近应有禁部区；保证足够的电器绝缘空间；

3、布局规则

　　3.1、器件方向：

　　多引脚插装件布局方向时轴线与波峰焊方向垂直；同类插装件按一个走向防止；同类有极性的分立元件，在一个功能区内保持极性方向一致；

　　3.2、器件布局：

　　　　1）元器件之间有最小间距要求；
　　　　2）布局时考虑运行可靠性、电磁干扰等；首要措施是隔离，诸如小电流、低电压的弱信号元件与大电流、高电压的强信号元件隔离；模拟与数字隔离；低频与高频隔离；
　　　　3）自然冷却条件下，热敏元器件远离发热元器件；
　　　　4）器件布局规则满足焊接加工比配，诸如减少PCB加热次数，可采用少量手工补焊；

4、布线规则

　　4.1、金手指布线规则

　　插板和底板插槽之间电气连接时的PCB覆铜层，所有的电信号通过金手指传送，由金黄色导电触片组成。

　　　　1）金手指内侧不应有焊盘和过孔；
　　　　2）焊盘、过孔及元件应尽可能离金手指远；

　　4.2、线条和布局通用规则

　　　　1）A/D信号、输入/输出信号、大小电流、高低电压、高低频等应远离，不能远离的加地线隔离；
　　　　2）BGA（球栅阵列）器件应有3~5mm禁布区；
　　　　3）晶振、散热器、光耦等下方避免走信号线；
　　　　4）统一网格线宽一致，否则会导致阻抗特性不均匀；
　　　　5）大面积铜箔用隔热带；因为传热太快会影响焊接；
　　　　6）线条间距大于三倍线条宽度；

　　4.3、地线布置规则

　　　　1）多层板的一面作为完整的地层；
　　　　2）各种接地的优缺点：
　　　　　　a) 串联一点接地，最简单，但有共阻抗干扰，适合低频电路；
　　　　　　b) 并联一点接地，受本电路地电流、地线阻抗影响；
　　　　　　c) 串并结合一点接地（如模拟、噪声、数字先串联到一点后再并联接地），较复杂；
　　　　　　3）对于高低频电路 1MHZ以下单点接地；10MHZ以上多点就近接地；
　　　　　　4）不要设计直角转弯的印刷线条；

　　4.4、连接器布线规则

　　　　1）数字和模拟隔离；
　　　　2）每个电源都至少配一个地线引线；

5、信号线隔离规则

　　1）强弱信号在同层面时远离，不平行；不同层面则相互垂直；
　　2）高速信号线尽可能短；
　　3）连接端子中不相容的信号线隔离，诸如A/D信号等；
　　4）要考虑晶振震荡源所产生的干扰：比如晶振和芯片尽可能近；
　　5）考虑容性串扰：
　　6）考虑感性串扰：

6、PCB光板设计规则

　　1）PCB大面积开孔，要保留补全措施；
　　2）器件布局时需要考虑与焊接加工匹配的规则;
　　3) 遵循先大后小、先难后易的规则；
　　4）PCB 边缘不放置高大元器件；
　　5）贴片元器件有最小间距；
　　6）发热元器件均匀分布；
　　7）大功率器件架高；
　　8）走线与铜箔与板边留有安全距离；
　　9）贴片焊盘设计考虑诸如对称、间距、宽度；
　　10）波峰焊时器件轴向与波峰一致；

7、导通孔设计规则

　　导通孔一般使用在多层印刷板中。高速信号，一个导通孔产生1~4nH的电感、0.3~0.8pF电容，敷设高速信号线应导通孔尽可能少。

8、螺钉口周边应有禁布区

9、标识规则

　　1）PCB的以下区域及内容应做丝印标注：PCB版本、引脚符号、器件极性、器件方向、安规标识、危险标识、关键点参数值。
　　2）警示标识应全部用大写字母；
　　3）保险管标识应包括保险丝序号、熔断特性等；
　　4）PCB板五项安规标识齐全，包括：认证标志、生产厂家、厂家型号、认证文件号、阻燃等级；

10、可测试性设计：

　　大批量生产的单板，一般在生产中要做ICT（在线测试）。一般要求每个网络都要至少有一个可供测试探针接触的测试电，ICT测试点。

备注： ICT Test 主要是通过测试探针接触PCB layout出来的测试点来检测PCBA的线路开路、短路、所有零件的焊情况,可分为开路测试、短路测试、电阻测试、电容测试、二极管测试、三极管测试、场效应管测试、IC管脚测试(testjet` connect check BasicScan Bist)等其它通用和特殊元器件的漏装、错装、参数值偏差、焊点连焊、线路板开短路等故障，并将故障是哪个组件或开短路位于哪个点通过打印机或屏幕显示准确告诉用户

11、防护工艺

　　11.1、MSD防护

　　即潮湿敏感器件防护，其潮湿等级用MSL表征。通常在焊接工艺里增加工序 -> 高温烘烤干燥；

　　11.2、PCB 三防工艺：

　　即防水、防潮、防尘，一般措施是涂三防漆；

　　11.3、ESD 防护工艺：

　　即静电释放防护，ESD除了在电路板设计中有必要的处理，在产品电子零部件的存储、运输、装配、维修、维护过程中都有必要的防护措施。

《嵌入式系统可靠性设计技术及案例解析》读书笔记（五）