DFM概述

《可制造性设计DFM》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]概述Dr.Dr.潘开林潘开林微电子制造工程教研室微电子制造工程教研室桂桂林林电电子子科科技技大大学学《可制造性设计DFM》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]内容提要DFx概论为什么需要DFM电子组装DFM的内容与层次案例分析小结《可制造性设计DFM》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]:DesignforManufacturingDFM:DesignforManufacturing，可制造性设计运用并行工程原理的一种设计方法，其主要思想是在产品设计时要同时考虑制造的可能性、高效性和经济性，即产品的可制造性（或工艺性）。其目标是在保证功能和性能的前提下使制造成本最低。在这种设计和工艺同步考虑的情况下，不仅很多隐含的工艺问题能够及早暴露出来，避免了设计返工；同时通过对不同的设计方案的可制造性进行评估取舍，依据加工费用进行优化，能显著地降低成本，缩短制造周期，增强产品的竞争力。DFx：x表示制造、测试、可靠性、可维护性、环保等的设计，即在设计阶段充分考虑产品制造与使用生命周期全过程。《可制造性设计DFM》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]、DFR、DFx介绍•DFM:DesignforManufacturing可制造性设计•DFT:DesignforTest可测试性设计•DFD:DesignforDiagnosibility可分析性设计•DFA:DesignforAseembly可装配性设计•DFE:DesibnforEnviroment环保设计•DFF:DesignforFabricationofthePCBPCB可加工性设计•DFS:DesignforSourcing物流设计•DFR:DesignforReliability可靠性设计作为一种科学的方法，DFX将不同团队的资源组织在一起，共同参与产品的设计和制造过程,通过发挥团队的共同作用，缩短参品开发周期，提高产品质量、可靠性和客户满意度，最终缩短从概念到客户手中的整个时间周期。《可制造性设计DFM》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]与DRC的区别•DFM规则往往由生产工艺人员参与制定，而DRC规则由每个设计师自己定•DFM是的检查规则设置，一般只与生产能力有关，与具体的产品关系不大。而DRC是因产品不同而规则不同•DFM是后检查，而DRC是在线检查•DFM更注重如何确保能顺利生产加工出来，而DRC更多关注电气规则•DFM要考虑的方面比DRC多、周全•DRC的错误是一定要改的，而DFM却不一定《可制造性设计DFM》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]传统的设计方法与现代设计方法的区别传统的设计方法传统设计总是强调设计速度，而忽略产品的可制造性问题，于是，为了纠正出现的制造问题，需要进行多次的重新设计，每次的改进都要重新制作样机。造成问题：设计周期长，延误产品投放市场的周期；成本高。HP公司DFM统计调查表明产品总成本60%取决于产品的最初设计，75％的制造成本取决于设计说明和设计规范，70－80％的生产缺陷是由于设计原因造成的。《可制造性设计DFM》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]传统的设计方法与现代设计方法的区别•现代设计方法现代设计是将企业的资源、知识和经验一起应用于产品的开发、设计、和制造过程。从产品开发开始就考虑到可制造性与可测试性，使设计与制造之间紧密联系，实现从设计到制造一次成功的目的，具有缩短开发周期、降低成本、提高产品质量等优点。《可制造性设计DFM》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]电子组装的现状与趋势绿色制造（重点是无铅、无卤素）；更小、更薄、更复杂与高密度；设计与制造分离，设计验证与工艺验证成本高、周期长；混合装配–插装与表贴混装–无铅与有铅混装（兼容性问题突出）从批量上看，多品种、小批量《可制造性设计DFM》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]为什么需要DFM？Timetomarket/Responsetime成本（缺陷发现越早成本越低）直通率质量（一致性）《可制造性设计DFM》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]并行工程－DFM客戶产品要求PCB设计新产品导入市场PCB制造PCB组装与测试制程能力制程能力设计规范设计规范并行工程《可制造性设计DFM》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]电子组装DFM/CAM集成解决方案《可制造性设计DFM》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]的具体内容板级产品的DFM具体内容包括：元器件PCB可制造性设计板级产品装配可装配性设计设计输出与审核《可制造性设计DFM》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]•元器件元器件选择和评估元件耐温元件潮湿敏感性元件静电敏感等级元件焊端/引脚、镀层的结构和材料新型封装元件、异性元件与现有工艺的匹配性元件数量减少候选元件：尽量从候选元件挑选，减少品种和数量。异性元件的选择外购件的关键清单PCB板材的要求镀层的要求PCB尺寸和形状要求元器件整体布局布线设计孔的设计阻焊设计丝印设计蚀刻分析印制板的热设计电源/地分析焊盘与印制导线连接的设置DFM的具体内容《可制造性设计DFM》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]•设计输出与审核输出PCB设计图元器件明细表样机审核审核的目的、审核程序、审核标准和依据、审核方法和范围审核报告PCBA焊盘设计焊盘结构、尺寸；模板设计设备对设计的要求基准：MARK、基准孔、PCB板边缘空间要求工艺对设计的要求插装、再流焊、波峰焊和清洗返修的考虑器件排布方向、间隔拼板的排布和切割要求检测考虑测试盘尺寸和空间的要求DFM的具体内容《可制造性设计DFM》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]主要功能介绍NetlistAnalysisBare-boardAnalysisAssemblyAnalysisTestabilityAnalysisHDIAnalysisVPL（ValorPartsLibrary）Matching2ndsourceComparingBOM-CADAnalysis……NetlistAnalysis172pin零件之pad的接铜比例差异过大，易造成零件一边翘起，造成墓碑效应板底SMT零件离DIP孔太近，会造成波峰銲之少锡或焊锡不良测试点和测试点靠太近，造成测试时的干涉零件之位置序号摆放错误，造成生产线人员混淆，如C482&C483Assembly/Testability(组装与测试分析1)SMDPAD沒有钢板开孔资料,恐造成钢板漏开未蓋绿漆的via和零件pad靠太近，可能造成锡丝18Assembly/Testability(组装与测试分析2)测试点过于靠近零件,造成测试干涉测试点之間过于靠近,可能撞针光学点过于靠近內层线路,可能造成SMT误判两颗零件已经重叠,无法法在SMT生产RA32的Pin脚左右两边距离不正确SMD零件PAD底下有钻孔,恐造成焊锡不良19Bare-board(空电路板分析1)该零件在文字层沒有位号标示,恐造成OP错误同个讯号彼此太过靠近,恐造成细丝，影响信号品质Soldermask太靠近信号,恐造成短路脖子线恐造成信号品质问题。文字和PTH孔已重叠中间那颗导通钻孔会因两pad的间距太小而造成无法导通。20Bare-board(空电路板分析2)测试点的防焊未开，测试针无法接触到铜面。文印资料重叠，字跟字，或字跟线，造成生产线人员不易读取文印资料空接线,该线段无实际作用soldermask与外层pad的annularring距离太近加大etchshrink值之后所产生的一些碎铜因两区域间的导通距离只有1.8mil,故放大etchshrink值后,即造成两区域断路21HDIMicrovia(HDI盲埋孔分析)Via孔的防焊层只开部分，將导致该via內进绿漆，造成拒焊两Via孔距离太近，可能造成渗镀，微shortVia孔的孔环太小，可能使该via孔破Via孔的防焊层只开部分，将导致该via內进绿漆，造成拒焊Pad与PTH/NPTH孔重叠，造成该pad被孔钻掉Via孔与PTH孔距离太近，可能造成渗镀，微shortDFM的优点企业追求目标：低成本、高产出、良好的供货能力。长期高可靠性的产品。DFM优点DFM具有缩短开发周期、降低成本、提高产品质量等优点，是企业产品取得成功的途径。缩短开发周期：由于更多部门参与到设计过程中，增强下游各方与设计的沟通,加上一些软件手段的应用，使设计过程早期就能找出问题，并及时纠正。避免部门间或与协力厂商间不断往返所造成的时间浪费，这样减少工程验证时间和改善错误的时间，能更快地交付设计。使产品投放时间节约（50％）。降低成本例：G.E公司100多项开发计划采用DFM，产品从日用家电到喷射引擎发动机。公司从中获利2亿美元降低新工艺引进成本，减少工艺开发的庞大费用。例1：大型EMS公司在本部实验室研发的新工艺0201焊盘设计，制定成标准后，全球伟创力设计、工厂共享。例2：L公司，BGA0.5间距贴装工艺。提前3年试工艺和焊盘设计。有利于设计采纳。工艺人员参考现有的资料、经验（如0805焊盘设计）等采用现有焊盘设计，进行简单试验，适合自己，最终修订采用。DFM的优点减少改版次数或不需修改设计，减少开发成本。没有DFM规范控制的产品，在产品开发的后期，甚至常在批量生产阶段才会发现各种生产问题，此时又更改设计，无疑增加开发成本，例：BGA的焊盘间距设计：公英制转换误差。降低返工、返修成本、发现各种生产问题，往往花费人力、物力进行返工、返修，才能达到目的。例：焊盘上有过孔的问题。DFM的优点提高产品质量和可靠性产品生产最好一次成功，任何返修、返工都会使可靠性下降。同时影响声誉。例：在售后维修的产品中，80％出自产品出厂前返修过的产品。例：某公司开展2年DFM后，波峰焊不良率下降为原来的1/10。有利于技术转移，简化产品转移流程。企业一般外包，则企业与OEM、EMS/CM之间的有效沟通非常必要。具有良好可制造性的产品可与OEM、EMS/CM间实现平滑的技术转移和过渡，快速组织生产。DFM的优点有利于加工工艺的标准化。DFM规范是将企业内部各部门在制造过程中的知识、经验总结出来变成企业规范或标准。所以DFM在企业内外部起到了一个良好的桥梁，它把设计、制造和与产品相关部门有机地联系起来，大家共同遵守这个规范，同时不断补充、完善这个规范。有了标准，个人因素的影响就很小。建立沟通标准：公司内有同样的质量标准，沟通文件有相同的格式，数据传输有一致的版本控制，以这样的标准沟通，能够使效率大幅提升。提高生产力：以标准化流程与系统来处理更多项目,让员工精力使用在更重要的方面(设计,沟通),而非重复性的工作(抓错)。DFM的优点提升PCB设计者的水平建立管理评估依据：将DFM工作数据化,分析设计质量、制造良率、新产品导入成本的变化,并进一步规画教育训练来提升人员知识技术水准,以及设计与制造的改善。保护智慧资产：将研发知识与制造经验整合成专家系统,降低人员流动的风险。快速响应客户需求：建立与客户沟通的设计与质量标准，实时响应客户设计变更，缩短新产品导入时间、提升公司专业形象、巩固与客户间的伙伴关系。DFM的优点DFMExample-PartSelectionPT