DFM可制造性设计培训

主要内容一、DFM、DFR、DFx介绍二、DFM与DRC的区别三、传统的设计方法与现代设计方法的区别四、DFM的优点五、DFM的具体内容一、DFM、DFR、DFx介绍yDFM:DesignforManufacturing可制造性设计yDFT:DesignforTest可测试性设计yDFD:DesignforDiagnosibility可分析性设计yDFA:DesignforAseembly可装配性设计yDFE:DesibnforEnviroment环保设计yDFF:DesignforFabricationofthePCBPCB可加工性设计yDFS:DesignforSourcing物流设计yDFR: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，昀终缩短从概念到客户手中的整个时间周期。二、DFM与DRC的区别yDFM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yDFM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yDFM是后检查，而DRC是在线检查yDFM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yDFM要考虑的方面比DRC多、周全yDRC的错误是一定要改的，而DFM却不一定三、传统的设计方法与现代设计方法的区别‡传统的设计方法¾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。¾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¾产品总成本60%取决于产品的昀初设计，¾75％的制造成本取决于设计说明和设计规范，¾70－80％的生产缺陷是由于设计原因造成的。三、传统的设计方法与现代设计方法的区别y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。信息时代市场对产品的要求：1.从设计－试生产－批量投产达到一次成功2.迅速上市四、DFM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。z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％）。四、DFM的优点z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9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，昀终修订采用。四、DFM的优点9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。9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。四、DFM的优点z提高产品质量和可靠性产品生产昀好一次成功，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。z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。四、DFM的优点z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。z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。z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)。四、DFM的优点z提升PCB设计者的水平z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。z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。z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。五、DFM的具体内容‡板级产品的DFM具体内容包括：z元器件zPCB可制造性设计z板级产品装配可装配性设计z设计输出与审核五、DFM的具体内容y元器件z元器件选择和评估¾元件耐温¾元件潮湿敏感性¾元件静电敏感等级¾元件焊端/引脚、镀层的结构和材料¾新型封装元件、异性元件与现有工艺的匹配性z元件数量减少¾候选元件：尽量从候选元件挑选，减少品种和数量。¾异性元件的选择z外购件的关键清单‡PCBz板材的要求z镀层的要求zPCB尺寸和形状要求z元器件整体布局z布线设计z孔的设计z阻焊设计z丝印设计z蚀刻分析z印制板的热设计z电源/地分析z焊盘与印制导线连接的设置五、DFM的具体内容y设计输出与审核z输出zPCB设计图z元器件明细表z样机z审核z审核的目的、z审核程序、z审核标准和依据、z审核方法和范围z审核报告‡PCBAz焊盘设计¾焊盘结构、尺寸；¾模板设计z设备对设计的要求¾基准：MARK、基准孔、¾PCB板边缘空间要求z工艺对设计的要求¾插装、再流焊、波峰焊和清洗¾返修的考虑¾器件排布方向、间隔¾拼板的排布和切割要求z检测考虑测试盘尺寸和空间的要求元件的选型不合理开发人员在设计中考虑的电性能较多，对加工工艺性考虑较少，使得有的元件：1.不能自动贴片、插件2.个别元件封装制造工艺难度高3.部分器件焊点可靠性差，元件返修困难4.器件品种太多5.替代料考虑不周元件选型封装库设计y第一节焊盘设计y第二节阻焊设计y第三节丝印设计y第四节设置本体区域y第五节设置装配区域y第六节规范命名、统一建库第一节焊盘设计y标准尺寸元器件的焊盘图形可以直接从CAD软件的元件库中调用，也可自行设计。y在实际设计时，有时库中焊盘尺寸不全、元件尺寸与标准有差异。或不同的工艺，还必须根据具体产品的组装密度、工艺、设备以及特殊元器件的要求进行设计。yIPC-SM－782为表贴焊盘设计标准（设计参考）焊盘不匹配为主要的问题11、元件与焊盘规格不匹配，例如、元件与焊盘规格不匹配，例如06030603规格的元件贴装在规格的元件贴装在08050805规格的焊盘上或规格的焊盘上或08050805规格的元件贴装在规格的元件贴装在06030603规格的焊盘上；规格的焊盘上；22、同一种规格的元件有多种不同的、同一种规格的元件有多种不同的LayoutLayout焊盘设计，标准不统一；焊盘设计，标准不统一；33、元件所匹配的、元件所匹配的LayoutLayout尺寸不符合规范；尺寸不符合规范；以上问题会造成标准不统一，给以上问题会造成标准不统一，给SMTSMT作业带来极大困扰并带来许多的焊接不良。作业带来极大困扰并带来许多的焊接不良。一.矩形片式元器件焊盘设计二.翼形小外形IC和电阻网络（SOP）三.翼形四边扁平封装器件（QFP）四.通孔插装元器件（THC）焊盘设计一.矩形片式元器件焊盘设计c焊盘剩余尺寸——搭接后的剩余尺寸必须保证焊点能够形成弯月面。d焊盘宽度——应与元件端头或引脚的宽度基本一致。Chip元件焊盘设计应掌握以下关键要素：a对称性——两端焊盘必须对称，才能保证熔融焊锡表面张力平衡。b焊盘间距——确保元件端头或引脚与焊盘恰当的搭接尺寸。一.矩形片式元器件焊盘设计y1.1)0805、1206矩形片式元器件焊盘尺寸设计原则yLyWyHyBTyAyGy焊盘宽度：A=Wmax-K（A决定元件的偏移）y电阻器焊盘的长度：B=Hmax+Tmax+Ky电容器焊盘的长度：B=Hmax+Tmax-Ky焊盘间距：G=Lmax-2Tmax-Ky式中：L—元件长度,mm；yW—元件宽度,mm；yT—元件焊端宽度,mm；yH—元件高度(对塑封钽电容器是指焊端高度),mm；yK—常数，一般取0.25mm。1.2)1206、0805、0603、0402、0201焊盘设计y英制公制A（mil）B(mil)G(mil)y1825456425070120y1812453212070120y121032251007080y1206（3216）607070y0805（2012）506030y0603（1608）253025y0402（1005）202520y0201（0603）121410一.矩形片式元器件焊盘设计1.3)钽电容焊盘设计y代码英制公制A（mil）B(mil)G(mil)yA12063216506040yB14113528906050yC231260329090120yD28177243100100160一.矩形片式元器件焊盘设计二、翼形小外形IC和小外形封装（SOP）电阻网络分类:SOIC、SSOIC、SOP、TSOP、CFP2.1)SOIC焊盘设计(1).元件A.定义：SmalOutlineIntegratedCircuitsB.外形图：塑料封装、金属引脚。C.间距：P＝1.27(50mil)2.1)SOIC焊盘设计D.PIN数量、及分布（长边均刀分布）封装体尺寸A：3.9、7.5、8.9(mm).PIN:8、14、16、20、24、28、32、36、E.表示方法：SO16/SO16W、SO20W、SO24W/S024X2.1)SOIC焊盘设计(2)焊盘设计A.焊盘外框尺寸Z封装ZASO8/14/167.4mm3.9SO8W－SO36W11.47.5SO24X－36X138.9B.焊盘长×宽（Y×X）＝0.6×2.2(mm)C.没有公英制累积误差2.2)SOP焊盘设计(1).元件A.定义：SmalOutlinePackagesB.外形图C.间距：P＝1.27(50mil)D.PIN数量、及分布（长边均刀）E.表示方法：SOP102.2)SOP焊盘设计(2).焊盘设计A.焊盘外框尺寸Z=L＋1.72SOP：6－1416/18/2022/2428/3032/3640/42Z：7.49.411.213.21517B.焊盘长×宽（Y×X）＝0.6×2.2C.没有公英制累积误差2.3）与SOIC焊盘设计的区别a).所有焊盘长×宽是一样的。间距一样。SOP引脚数量多。b).SOP8－14与SO8－14焊盘一样。c).SOP16（9.4）与SO16（7.4）的焊盘Z不一样。SO16与SO14的Z一样，PIN不一样,D不同。d).SOP16以上PIN的焊盘Z都不一样。这是由于封装体的尺寸不一样。e).SOIC有宽窄之分。SOP无宽窄之分f).SOP元件厚（1.5－4.0），而SOIC薄（1.35－2.34）。三、欧翼型引脚四边扁平封装器件（QFP）3.1）分类：PQFP；SQFP/QFP(TQF