无铅组装DFM 设计指南
PCB 板材的选择
z
常用的PCB 板材料：
纸基印制板* 玻璃布基印制板金属基印制板复合材料基印制板
陶瓷基底印制板环氧树脂（FR －4、FR －5）聚四氟乙烯（PTFE ）树脂聚酰亚胺（PI ）树脂
BT 树脂
......
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FR-4
多功能环氧高性能环氧BT PI CE 3.9 3.5 3.4 2.9 3.6 2.8Tg
110~140
130~160165~190
175~200
220~280
180~260
温度高、需多次返工、多于20层时，宜用BT 、PI 、CE BT 、PI 、CE 成本高于FR-4PI 不具有阻燃性能CE 含氰，不利于环保
N
S
W E 最常用的基材为FR-4
介电常数（ ）越低，传输速率越快，特性阻抗越高
εr
εr 高Tg 板材的范围
各种板材的性能比较
基材性能比较
冲压强度
XXXP XXXPC G-10
G-11
FR-2
FR-3
FR-5
FR-4
铜板强度弯曲强度吸水性阻燃性热稳定性介质强度绝缘性撞击强度
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PCB 板材料的选择原则：
z 如果PCB 的层数较多，建议选用高Tg 板材原因：?层数较高PCB ，芯板多且薄，对准度要求高，因此控制板材尺寸变化比较关键，而高Tg 板材相比于普通Tg 材料，其尺寸稳定性好，利于PCB 各层之间的对位；?另外层数高的PCB ，总厚度较厚，在高温过程中由于铜和基材CTE 不匹配，很容易造成孔拉断，影响孔壁的电气互连可靠性，而高Tg 板材相比于普通Tg 材料，在高温过程中的热膨胀要低于普通FR-4材料，因此在高温过程中孔铜拉断及树脂内缩的情况要远小于普通FR-4材料。
PCB 板材的选择
z
孔厚径比≥10，选用高Tg 板材原因：
?
当PCB 厚径比大时，孔电镀过程中药水贯穿能力会下降，工艺难度加大，其孔壁铜厚均匀性变差，孔中间位置的铜厚较薄，是应力集中点。相比有铅工艺，无铅焊接工艺的温度更高，在高温焊接过程中由于铜和基材CTE 不匹配，很容易造成孔铜拉断失效。而高Tg 板材相比于普通Tg 材料，高温过程中热膨胀要低于普通FR-4材料，因此孔铜拉断情况要远小于普通FR-4材料。
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无铅印制电路板表面处理清单
目前PCB 厂工艺不稳定;易发黄、变黑，对包装、持拿要求高
目前PCB 厂工艺不稳定；锡须无定论；对持拿要求高
工艺控制复杂，不稳定，易出现批量质量问题
可焊性差；ICT 测试不稳定；不适合按键等电接触
细密间距焊盘不平整；厚板压接孔不适用
主要问题
一般一般成熟成熟试用中技术成熟性中等中等高低中等加工成本可通过迁移测
试
锡须问题无定
论
焊点脆性IMC 多，防止黑镍和
金脆
焊点脆性IMC 少，可靠性好
/
可靠性
89.5107/焊盘可焊性好好好好差焊盘平整度一般含硫脲废水
含氰废水好一般环保性简单简单难简单一般工艺可控性化学银
化学锡
化学镍金ENIG
OSP
无铅HASL
无铅印制电路板表面处理推荐
化学银
OSP
OSP 、化学银ENIG*SMT ＋波峰焊或手工焊
化学锡OSP 纯压接板OSP 、化学银ENIG 纯波峰焊化学银OSP 纯SMT 次选优选
表面处理选择
工艺路线
对于手机板单板，建议采用OSP ＋ENIG 的表面处理
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z 回流焊工艺：与无铅组装工艺完全相同z 波峰焊工艺：?
表贴器件同类器件的间距：
B L
L
B
L
B
1.27/50
SOP （Pitch ≥1.27mm ）
1.27/50WSTC3016～7343 1.02/40SOT23 1.52/60≥1206 1.27/500805 1.27/50电容0603 1.02/40电阻0603推荐最小间距（B/L 中的最小值）
（mm/mil ）
封装尺寸器件布局要求
z 波峰焊工艺：
?
表贴器件不同类器件的间距：
B
B
0.6/24
0.3/12
0.6/24
0.6/24
0.6/24
0.6/24
0.6/24
测试点
0.3/120.6/240.6/240.6/240.6/240.6/24通孔（过孔）0.3/121.27/501.27/501.27/501.27/50插件通孔 2.54/1002.54/1002.54/1002.54/100SOP 2.54/1002.54/1002.54/100STC3216～7343 1.02/401.52/60SOT 1.52/600603～1810
测试点
通孔（过孔）
插件通孔
SOP STC3216～7343
SOT
0603～1810封装尺寸(mm/mil)
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z 波峰焊工艺：?
插装器件的布局：?优选引脚间距pitch ≥2.0mm ，焊盘边缘间距
≥1.0mm 的器件。在器件本体不相互干涉的前提下，相邻器件焊盘边缘间距至少保持1.0mm ：
Min 1.0mm
器件布局要求
?
插装器件的布局：
?THD 每排引脚数较多时，器件布局上尽量保证引脚较多的方向平行
加工进板方向；
?当布局上有特殊要求，焊盘排列方向与进板方向垂直时，应在焊盘设计上采取适当措施扩大工艺窗口，如异型焊盘的应用，当THD 相邻焊盘边缘间距小于1.0mm 时，也推荐采用异型焊盘或加偷锡焊盘。
?如果THD 为多排器件，且pitch ＜2.54mm 时，控制插件出脚长度为0.5~1.0mm ，可有效降低缺陷；
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无铅标识
z 无铅PCBA 上安排“无铅标识”的丝印。
z
无铅标识：无铅标志丝印放置位置要保证装配后易于识别。
有铅工艺中为减少立立碑和锡珠将钢网开口内缩，并形成一定的特殊形状；
涩点
?°P O P i M O 点
?′?°P ~n P ?1P P CBa?·无铅钢网设计更改
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涩点
?°P O P i M O ??l I 点
?°P ~n P ?1P P CBa?|?￥~n M F 无铅钢网设计更改
采用100％开口，注意避免锡珠
完
DFX讲义 DFX是并行工程关键技术的重要组成部分，其思想已贯穿企业开发过程的始终。它涵盖的内容很多，涉及产品开发的各个阶段，如DFA（Design for Assembly，面向装配的设计）、DFM（Design for Manufacture，面向制造的设计）、DFT（Design for Test，面向测试的设计）、DFE（Design for Electro-Magnetic Interference，面向EMI的设计）、DFC(Design for Cost，面向成本的设计) 、DFc(Design for Component，面向零件的设计) 等。目前应用较多的是机械领域的DFA和DFM，使机械产品在设计的早期阶段就解决了可装配性和可制造性问题，为企业带来了显著效益。 DFA指在产品设计早期阶段考虑并解决装配过程中可能存在的问题，以确保零件快速、高效、低成本地进行装配。DFA是一种针对装配环节的统筹兼顾的设计思想和方法，就是在产品设计过程中利用各种技术手段如分析、评价、规划、仿真等充分考虑产品的装配环节以及与其相关的各种因素的影响，在满足产品性能与功能的条件下改进产品的装配结构，使设计出的产品是可以装配的，并尽可能降低装配成本和产品总成本。 DFT是指在产品开发的早期阶段考虑测试的有关需求，在Layout设计时就根据规则做好测试方案，以保证测试的顺利进行，从而减少改版次数，减少设计成本。DFM则指在产品设计的早期阶段考虑所有与制造有关的约束，指导设计师进行同一零件的不同材料和工艺的选择，对不同制造方案进行制造时间和成本的快速定量估计，全面比较与评价各种设计与工艺方案，设计小组根据这些定量的反馈信息，在早期设计阶段就能够及时改进设计，确定一种最满意的设计和工艺方案。 从以上的定义可以知道DFM 涵盖DFA和DFT的内容，以下是DFM rule ,其中包含DFA,DFT规则。
深圳市博敏电子有限公司PCB制程能力及设计规范建议 PCB设计规范建议 本文所描述参阅背景为深圳市博敏电子有限公司PCB工艺制程、控制能力；所描述之参数为客户PCB 设计的建议值；建议PCB设计最好不要超越文件中所描述的最小值，否则无法加工或带来加工成本过高的现象。 一、前提要求 1、建议客户提供生产文件采用GERBER File ，避免转换资料时因客户设计不够规范或我司软件版本 的因素造成失误，从而诱发品质问题。 2、建议客户在转换Gerber File 时采用“Gerber RS-274X”、“2：5”格式输出，以确保资料精度； 有部分客户在输出Gerber File时采用3：5格式，此方式会造成层与层之间的重合度较差，从而影响PCB的层间精度； 3、倘若客户有Gerber File 及PCB资料提供我司生产时，请备注以何种文件为准； 4、倘若客户提供的Gerber File为转厂资料，请在邮件中给予说明，避免我司再次对资料重新处理、 补偿，从而影响孔径及线宽的控制范围；
二、资料设计要求 ：
三、制程能力 四、Protel设计注意 1、层的定义 1.1、层的概念 1.1.1、单面板以顶层（Top layer）画线路层（Signal layer）,则表示该层线路为正视面。 1.1.2、单面板以底层（bottom layer）画线路层（Signal layer），则表示该层线路为透视面。 我司建议尽量以1.2方式来设计单面板。 1.1.3、双面板我司默认以顶层（即Top layer）为正视面，topoverlay丝印层字符为正。 1.2、多层板层叠顺序： 1.2.1、在protel99/99SE及以上版本以layer stack manager为准（如下图）。 1.2.2、在protel98以下版本需提供层叠标识。因protel98无层管理器，如当同时使用负性电地层（Plane1）和正性 （Mid layer1）信号层时，无法区分内层的叠层顺序。 2、孔和槽的表达 2.1、金属化孔与非金属化孔的表达： 一般没有作任何说明的通层（Multilayer）焊盘孔，都将做孔金属化，如果不要做孔金属化请在该孔Pad属性菜单中的advance子菜单下的Plated后面的选项√去掉或用箭头和文字标注在Mech1层上对于板内的异形孔、方槽、方孔等如果边缘有铜箔包围，请注明是否孔金属化常规下孔和焊盘一样大或无焊盘的且又无电气性能的孔视为非金属化孔。 2.2、元件脚是正方形时如何设置孔尺寸： 一般正方形插脚的边长小于3mm时，可以用圆孔装配，孔径应设为稍大于（考虑动配合）正方形的对角线值，千万不要大意设为边长值，否则无法装配对较大的方形脚应在Mech1绘出方孔的轮廓线 2.3、焊盘上开长孔的表达方式：
可制造性设计DFM（Design For Manufacture） 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。 DFM就是从产品开发设计时起，就考虑到可制造性和可测试性，使设计和制造之间紧密联系，实现从设计到制造一次成功的目的。 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。 意义和目的 本文件适用范围 适用于手机及无线模块PCB设计的可制造性。针对客户对个别机型有特殊要求与此规范存在冲突的，以客户特殊标准为准。 本文件规定了电子技术产品采用表面贴装技术（SMT）时应遵循的基本工艺要求。本文件适用于手机PCB为贴装基板的表面贴装组元件（SMD）的设计和制造。 原则 DFM基本规范中涵盖下文提到的“PCB设计的工艺要求”、“PCB焊盘设计的工艺要求”、“屏蔽盖设计”三部分内容为R&D Layout时必须遵守的事项，否则SMT或割板时无法生产。 DFM建议或推荐的规范为制造单位为提升产品良率,建议 R&D在设计阶段加入PCB Layout。 零件选用建议规范: Connector零件应用逐渐广泛, 又是 SMT生产时是偏移及置件不良的主因,故制造希望R&D及采购在购买异形零件时能顾虑制造的需求, 提高自动贴片的比例。 主要内容 一、不良设计在SMT制造中产生的危害 二、目前SMT印制电路板设计中的常见问题及解决措施 三、PCB设计的工艺要求 四、PCB焊盘设计的工艺要求 五、屏蔽盖设计 六、元件的选择和考虑 七、附件DFM 检查表 一.不良设计在SMT生产制造中的危害 1.造成大量焊接缺陷。 2.增加修板和返修工作量，浪费工时，延误工期。 3.增加工艺流程，浪费材料、浪费能源。 4.返修可能会损坏元器件和印制板。 5.返修后影响产品的可靠性 6.造成可制造性差，增加工艺难度，影响设备利用率，降低生产效率。 7．最严重时由于无法实施生产需要重新设计，导致整个产品的实际开发时间延长，失去市场竞争的机会。 二.SMT印制电路板设计中的常见问题 (1)焊盘结构尺寸不正确（以Chip元件为例）
可制造性设计（DFM） 进入九十年代以后，世界市场发生了根本的变化，新产品的开发周期和产品的上市时间成为竞争的主要因素。为此，企业必须掌握并很好地利用先进的产品开发设计技术，尽可能缩短新产品的开发周期和产品的上市时间，才能使自己在激烈的竞争中得以生存和发展。 可制造性设计（DFM,Design for Manufacture）是并行工程中最重要的内容之一，其主要目标是：提高新产品开发全过程（包括设计、工艺、制造、销售服务等）中的质量，降低新产品全生命周期中的成本（包括产品设计、工艺、制造、发送、支持、客户使用乃至产品报废等成本），缩短产品研制开发周期（包括减少设计反复，降低设计、生产准备、制造及投放市场的时间）。 可制造性设计（DFM）是把CAE／CAD／CAPP／CAM的集成化和可制造性分析结合起来，在设计的初期就把制造因素考虑进去。其组成部分有：（1）确认当前制造过程的能力和限制。产生生产过程的结构化分析和数据流向图，由相应部门对其进行审查，剔除多余的操作并验证实际过程。（2）对设计的新部件及其装配关系，进行可制造性、可装配性、可测试性、可维护性及整体设计质量的论证和检查。 现代技术的不断进步和市场的激烈竞争，促使新产品的开发过程跟着迅速的变化。面对来自市场的竞争压力，企业的财政前景在很大程度上依赖于新产品的推出。新产品的开发周期包括产品的概念设计和开发设计两个阶段。 在产品的要领设计阶段可以采取的方法有：可制造性设计原理（PDFM，Principles of Des ign for Manufacture）方法；质量功能配置（QFD，Quality Function Deployment）方法。 一、可制造性设计原理方法和质量功能配置方法 1.可制造性设计原理方法 可制造性设计原理方法是一种结构化方法，它从一系列的功能要求出发，完成产品的设计。可制造性设计原理方法可用于开创性的产品设计。它是由美国麻省理工学院（MIT）的Na m Suh提出来的，它把设计过程看成功能要求的开发，把这些要求通过设计矩阵映射成设计参数，然后再映射成制造过程的参数。功能要求和设计参数是层次性的，应将其分解成为子要求和子参数。在设计中存在两类约束条件：输入约束，由产品说明描述决定；另一类是系统约束，由产品的使用条件决定。设计函数由这两类约束条件限定。 可制造性设计原理方法中有两条基本的设计原则：独立性原则，保持功能要求的独立性；最小信息量原则，使设计的信息量最小。从这两条基本设计原则出发可得到一些推论（设计准
DFM面向制造的设计 课程大纲 一：课程背景 产品质量取决于产品的规划质量、设计质量和制造质量，在产品质量的形成过程中工 艺起了至关重要的作用。样机开发出来了但性能不稳定转不了产，直通率低、返工多以至 不能按订单要求及时交货，货物已装箱准备发运了却又收到更改通知，产品到了客户现场 出现各种各样的问题要研发人员去救火等等，这些都是企业经常碰到的令人头痛的问题。 DFM是Design for Manufacturability(可制造性设计)的简称，主要研究产品本身的物 理设计与制造系统各部分之间的相互关系，并把它用于产品设计中以便将整个制造系统融 合在一起进行总体优化。DFM可以降低产品的开发周期和成本，使之能更顺利地投入生产。二：目标特色 通过系统的将DFM知识与推进方案通熟易懂的讲解，结合曾多个项目成功的实践经验 与案例演示、加深学员对课程的理解，通过本次的学习达到快度的应用效果。培训目标： ?理解DFM的目的、原理、过程和方法； ?掌握DFM的知识和技能，能有效开展DFM项目管理， ?建立关注下道工序就是客户的观念，一次把产品做对做好； ?具备应用DFM方法对现有产品和过程实施过程评估的能力，以实现产品和过程的标准化 和持续改进。 三：培训对象 有新产品开发、制造过程开发或项目管理的实践经验——产品技术经理、质量经理、 项目经理、设计工程师、制造工程师、工艺工程师和其他直接参与新产品或新制造过程开发、过程标准化和过程改进的人员。 四：培训课时 1天 五：课程大纲 一．可制造性设计概述 什么是可制造性分析? 为什么要实施DFX? 传统设计和可制造性设计的区别 可制造性设计的价值 可制作性设计实施的最佳时机 可制造性分析检查的内容
可制造性设计 – 促进生产力的强大工具 “DFM”- 一个由三个字母组成的缩写，其意义依据你在设计及制造流程链中所扮演的角色不同而不同，或是微不足道，或是举足轻重。 在今天的电子业，有几种力量正在推动着可制造性设计（DFM）的进程，其中最常见的三种为： ?新技术带来的零件密度的增加 ?缩短设计周期时间的需求 ?外包及海外制造模式的实行 要求设计更小更轻，同时又要拥有更多功能的不断增加的需求为我们带来了新的印刷电路板制作技术，如顺序迭构，嵌入式被动及主动零件类的设计，以及零件封装技术的创新如Micro-BGA、CSP和POP。所有这一切都使PCB设计、制作及组装变得更加复杂化。 缩短“产品上市时间”是一项紧迫的需求。由于PCB设计的反复可能导致设计周期平均增加几个星期，从而拖延了产品的上市时间，因此将可制造性问题（导致设计反复的重要原因之一）在PCB设计时间尽早消除有绝对的必要性。 一般人认为，DFM只是简单地在PCB CAD 系统上执行一些基本的错误检查，来确定在PCB 制作时线路不会短路，或确保在PCB组装时零件不会相互干涉。 而实际上，DFM结果意味着设计已经得到最大程度的优化，从而确保产品可以按最高效的方式制作、组装及测试 – 消除可能导致额外时间及成本的多余工艺。一个全面优化的设计甚至会考虑到产品的制造良率。 现在让我们退一步看看，用户在PCB设计时想利用可制造性设计（DFM）流程达到什么效果。 一个普遍接受的观点是产品的设计对制造周期及单位产品成本具有重大且可测量的影响。换句话说，不好的设计会导致更长的制造时间及更高的成本。针对无时不在的降低成本及缩短产品上市时间的压力，实施DFM的最终目标是要达成具成本效益的制造。这将通过保持高良率（低废品）及最少的设计改版而实现。同时，我们还需要认识到DFM的应用使得工艺能力得到了全面的发挥，如通过新技术的应用 – 将设计从两块PCB集中到一块PCB 上，从而既节省了时间，又节约了成本。 DFM的使用不仅仅是回答“这个设计可以制造吗”，而更是回答“这个设计是否能被高效率地制造并且获利”。 最重要的是，DFM必须被看作为贯穿于整个新产品导入（NPI）流程链的一种作业逻辑思考。它不是一种事后产生的想法或是设计完成后的额外补充。是的，确实存在那些可以被认定为DFM工具的独立应用软件，但总的来讲，可制造性设计（DFM）工具必须被嵌入到所有工具里，并通过对必要规则的事先定义及在整个工具链中执行这些规则来获得确保。许多PCB设计工具通过一个以规则为基础的设计原理来符合这一模式，设计工具或者直接按照规则执行，或者至少可以做到规则检查。