SMT可制造性设计

SMT可制造性设计王豫明第一部分：DFM介绍在70年代初，其创始人之一G. 布斯劳博士在机械行业提出DFA方法，用于简化产品结构和减少加工成本。

1991年，DFMA的应用对美国制造业竞争优势的形成所做的贡献，美国总统布什给G.布斯劳博士和P.德赫斯特博士颁发了美国国家技术奖。

•DFA很快被许多的制造业企业采用，包括汽车、国防、高科技和医疗设备领域等。

1994年SMTA首次提出DFX概念。

1995年DFX表面贴装国际会议的主题，1996年SMTA发表了6篇相关性文章。

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，使缩短参品开发周期，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。

现代设计DFX系列介绍•DFM: Design for Manufacturing 可制造性设计•DFT: Design for Test 可测试性设计•DFD: Design for Diagnosibility可分析性设计•DFA: Design for Aseembly可装配性设计•DFE: Desibn for Enviroment环保设计•DFF: Design for Fabrication of the PCB PCB可加工性设计•DFS: Design for Sourcing 物流设计•DFR: Design for Reliability 可靠性设计传统的设计方法与现代设计方法比较•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。

•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。

DFM介绍•DFM: 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，是保证PCB设计质量的最有效的方法。

DFM就是从产品开发设计时起，就考虑到可制造性，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。

•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。

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。

1.有利于加工工艺的标准化。

DFM规范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，同时可以达到生产测试设备的标准化。

2.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。

（例：小拼板尺寸）3.降低新工艺引进成本，减少测试工艺开发的庞大费用。

例：0201的焊盘设计（0805焊盘设计）4.节约成本,改善供货能力。

追求目标：低成本、高产出、良好的供货能力。

同时高可靠性是产品长期成本降低的基础。

如果产品的可制造性差，往往花费更多的人力、物力、财力达到目的，同时还付出延缓交货、失去市场等沉重代价。

例：BGA的焊盘设计；PCB尺寸；孔的选择5.新产品开发及验证的基础没有DFM规范控制的产品，在产品开发的后期，甚至常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，延长产品推向市场的时间，失去主动权。

例：罗技公司，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。

企业DFM的实施要点第一：认识DFM的必要性管理者和员工都必须认识到DFM的重要性。

要作为企业文化的一部分贯穿企业的始终。

第二：在不影响功能的前提下，设计必须自觉考虑：组装、测试、检验、返修等整个产品制造成本和工艺流程，即减少制造成本（特别是元器件和加工工艺），减少工艺流程；选择标准元器件和标准工艺；减少制具、工具的复杂性和成本。

第三：制定内部标准－DFM文件指南DFM文件指南是公司所必需的，是设计与制造之间的桥梁。

•制定：一般参照IPC、SMEMA、EIA等国标标准，结合本公司的实际情况，如制造能力、工艺水平、设计规范，以及供应商提供的资料等来制定。

•DFM文件既可以是一页简单合理的行动列表，类似检查表，也可以是一本复杂、全面的手册，定义每一个部分和过程。

•DFM文件指南放在WEB网站，可以随时升级、维护。

•DFM具体内容包括：1.器件选用标准2.PCB的尺寸和形状要求3.焊盘结构、间距尺寸4.标记和命名规则5.印刷和配方考虑6.插装和再流焊考虑7.波峰焊和清洗的考虑8.检测和返修的考虑9.器件排布方向考虑10.器件间隔要求11.基准孔和工装孔的考虑12.PCB板边缘空间要求13.测试盘尺寸和空间的要求14.拼板的排布和切割要求15.引线宽度、形状和间距要求16.阻焊膜和丝网印刷的考虑17.环境保护的考虑第四：形成专门的DFM队伍，加强信息沟通。

公司有专门的DFM队伍，人员来源于各个部门。

如：生产、研发、测试、供应以及质量部门的工程师。

专职或兼职（企业标准化人员）DFM工程师来协调工作。

全面了解工程和制造两大块，既懂设计又懂生产，同时不断进行培训，学习掌握新的技术和工艺。

在设计之初就参与设计。

这样他不仅可以在新产品开发周期内的修正阶段影响产品，还可以给设计在整个产品设计、生产过程中提供各种建议。

例如：PCB尺寸的规范化，节约材料和工装。

第五：建立假想分析模型（有生产的单位用/EMS ）•作用: 对设计进行可制造性量化测量、评估。

将标准产品所需的工艺过程，所有工序等过程罗列出来，每道工序所需时间、产量、成本、缺陷率（百万单位PPM ）以标准数值列出,输入每种新产品的元件数量、工序等，计算出预计的周期时间、预计成本和预计产量。

•好处：比较每种产品在DFM前/后的效率和成本。

第六：DFM反馈通过反馈步骤来证实所有DFM的内容对生产的影响，起到的作用。

例1：罗技公司开展2年DFM后，波峰焊不良率下降为原来的1/10。

例2：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。

第七：利用DFM工具和软件1.PCB设计软件中的DFM功能•DRC：元件间距检查、钻孔检查等，设定焊盘与焊盘之间、焊盘与走线之间要求的最小距离，最小环宽等。

•NET CHECK：网络检查电气完整性。

•DFM ACID TWS：酸捕获检查•DFM SLIVERS：最小阻焊宽度主要针对PCB的可制造性制造2. DFM审核表DFM软件工具（1）购买商业性DFM软件工具Valor Trilogy 是一种广泛应用的DFM分析设计软件。

（2）自行创建适合自己的DFM软件工具世界级公司常常这样做。

3. DFM审核报告DFM审核报告是反映整个DFM过程中所发现的问题。

Valor工具软件介绍产品1．Enterprise 3000：DFM－设计专用2．Trilogy 5000：DFM+CAM。

设计和装配厂用3．Genesis 2000：光板检查，PCB生产检查PCB 生产厂商用,。

Trilogy 5000的产品的功能1．软件格式：ODB++，IPC将ODB++ 数据格式推荐为行业标准---IPC 25812．元件库：具有3千万个元件资料。

元件具体内容有：元件名称，生产厂商，生产编号，封装形式以及外形尺寸和图形等。

3．叠加功能将元件库中的元件调入到所设计的印制板中，放置在焊盘上或通孔上。

形成2维平面图形，或形成3维立体图形。

4．检查功能光板的DFM审核光板生产是否符合PCB生产的工艺要求。

导线线宽、间距、布线、布局、过孔、MARK、波峰焊元件方向等。

审核实际元件与焊盘的吻合采购实际元件与设计焊盘是否吻合，如不一致就用红色标识指出，是否满足贴片机的最小间距要求。

生成3维立体图形形成3维立体图形，检查空间元件是否相干涉，元件布局是否合理，是否有利于散热，是否有利于再流焊的吸热等。

生产线优化优化方面：贴装顺序；料站位置。

将现有的贴装机（如西门子高速机、环球多功能机）输入到软件中，对现有板上贴装元器件进行分配，西门子贴多少品种，哪几处位置，环球贴多少品种，哪几处位置，在哪个站道取料等。

从而优化贴片程序，节省时间。

对于多条线生产，也同样可以优化分配贴装元件。

作业指导书自动生成生产线上工人操作的作业指导书。

检查规则修订可以修改检查规则。

如元件间距最小0.1mm，可根据具体机型、生产厂商、板的复杂程度设置为0.2mm。

导线宽度最小6mil，但高密度设计时可改为5mil.支持松下、富士、环球贴片软件可以自动生成松下、富士、环球的贴装软件，节省编程时间。

自动生成钢板优化图形自动生成AOI、X－RAY程序检查报告支持各种软件格式（日本、美国KATENCE、中国PROTEL）审核BOM表，修改相应错误。

如厂商拼写错误等。

并将BOM表变成软件格式。