绝对干货—制造性设计(DFM)分析

来源:收集 点击数:743 更新时间:2018/5/7 9:14:59

绝对干货—制造性设计(DFM)分析
 

01

为什么需要做DFM分析

     我们首先来了解为什么需要做DFM分析,需要了解DFM的目的和意义,才能明白其重要性。

大家可以看看这两张图:

     上面一张PCB焊盘设计与实际采用的元件不匹配,元件明显小于焊盘尺寸,不管想尽什么方法,这个元件都不能得到正确的组装。

    下面一张图,在一个BGA边缘下面放置了一个元件焊盘,如果这个焊盘不用贴装元件,那么生产就没什么问题,如果需要贴装元件,那么就可能发生干涉问题,这个小元件可能会顶住这个BGA封装,生产就不能正常进行了。

      DFM的目的之一就是要保证生产前设计正确,预防与设计相关的缺陷发生。

    在下面图例中,红色曲线表示没有做DFM分析时候的产品生命周期,而绿色曲线表示有做DFM的产品生命周期,虚线表示产品从开发阶段向生产阶段转折点。

     很明显,采用DFM,可以尽早发现一些设计存在的问题,可以将产品的正式发布时间提前,产品越早发布,越有利于占领市场制高点,提升产品竞争力。

     当今的DFM是并行工程的核心技术(如下图),因为设计与制造是产品生命周期中最重要的两个环节,并行工程就是在开始设计时就要考虑产品的可制造性和可装配性等因素。所以DFM又是并行工程中最重要的支持工具。它的关键是设计信息的工艺性分析、制造合理性评价和改进设计的建议。

     采用DFM分析,可以缩短约45%的产品开发周期.

    DFM分析 的目的之二就是缩短产品开发周期。

   上图中两条曲线分别代表产品生命周期成本和控制成本能力。

     在产品设计阶段,设计费用仅占产品预算的8%,但产品设计却决定了产品成本的80%。设计决定了产品的制造性,这包括产品关键部件的引入和生产成本(80%)。一旦这个成本被锁定,想依靠制造过程来改善是很困难的。

     DFM的目的之三就是降低产品制造成本。

     行业共识是:在每一步,都需要花费10倍以上的成本去修正前一个步骤遗留的问题。


02

什么时候开始DFM 分析

      在了解了DFM分析的必要性之后,可能就会有人问了,什么时候应该开始做DFM分析呢?

    从下图可以看出,在批量生产前,DFM分析都是有效的,比较而言,DFM越早介入,其效果越好。在产品策划阶段介入是最有效,其次递减,当然各个验证阶段都是DFM分析恰当时机,到了批量生产,如果还有需要进行设计更改,你就只能望洋兴叹了。所以,DFM分析的时机是在:

🔹 设计发布前

🔹  原型生产前

🔹 原型组装后,量产前


03

DFM 分析需要什么数据

DFM分析的主要内容:

🅰   PCB制造分析;

🔷   钻孔检查

🔷   信号层分析 (外层)

🔷   信号层分析要(内层)

🔷   电源/地层检查

🔷   阻焊层分析

🔷   丝印层检查


🅱 PCBA组装分析;

🔷  基准覆盖

🔷  元件间隔空间检查

🔷  测试点分析

🔷  锡膏层分析

🔷   焊盘层检查

🔷   元件引线与焊盘匹配检查

DFM分析所需要的数据如下:

🔷   PCB设计文件,即ODB++ 文件 (*.tgz, *.gz, *.tar)

🔷   BOM / AVL 文件 (*.xls, *.txt)

🔷   PCB 制造图和技术说明,拼板图及技术说明

    建议提供 AML (Approved Manufacturer List合格供应商清单) 和重要元件的数据表datasheets (如 BGA, IC,等等)

       DFM分析数据首要就是PCB设计文件ODB++文件包含了PCB设计相关的所有信息,可以从中看到元件分布,焊盘设计,信号层,接地层及电源层设计,以及导通孔设计等。ODB++ 文件扩展名是 *.tgz。

BOM / AVL,物料清单至少包括 下面的内容:

🔷  客户元件编号 CPN (Customer Part Number客户元件号码);

🔷  描述,什么类型元件,规格尺寸,功能参数等;

🔷  数量,每块PCB所能用到该物料的数量;

🔷  位号,可以确定元件在PCB板上的具体位置,将PCB上元件分布与BOM物料对应起来;

🔷  制造商名字,物料制造商名字,如NEC,三洋等;

🔷  制造商元件编号 MPN,这个编号有利搜索此类元件的数据表,如果客户不能提供,DFM工程师就可以通过MPN在相关的网占上找到需要的元件封装信息。

PCB制造图包括如下内容

🔷  描述PCB各层叠加要求;

🔷  PCB相关尺寸标示;

🔷 PCB各种通孔,盲孔,埋孔尺寸标注;

🔷  PCB相关的技术要求。

拼板图内容:

🔷  拼板的外形长宽尺寸;

🔷  单元板之间的间隔;

🔷  单元板之间及单元板与工艺边间的连接点尺寸及加工要求;

🔷  拼板工具孔设计;

🔷  技术要求。


04

DFM分析输出包含什么?

        前面了解了DFM的目的和意义,以及DFM分析的时机及所需要的数据。那么DFM分析需要给设计人员输出什么内容呢?

        这里有一个DFM报告模板供大家参考,通常在DFM报告的首页,需要注明相关的客户和项目信息;还有我们所用来进行DFM分析的相关设计标准指南;还需要注明DFM工程师的信息,方便后续联系;有关PCB及PCBA的相关信息也需要列出来,如元件数量,类型,PCB信息等。这些信息,可能在不同的公司会有不同的内容。

       DFM报告的主页,就需要汇总DFM分析发现的问题,并对各项发现进行详细的解释,对DFM问题描述需要清晰明了,根据问题的严重程度进行高,中低分级,以提醒相关人员注意。对这些问题存在可能会产生什么样的制造缺陷,需要给设计师阐述清楚,才有可能让设计人员根据自己的意愿进行相应的修改。 

       找出了问题,分析出原因还不够,最后还要根据制程能力,相关制造标准指南文件,资深工程师的实际经验,提出切实可行的改善方案。

        DFM报告的主要内容就是四个方面:问题描述,优先等级,潜在失效模式,改善方案。

         最后,应该对每一个发现的问题作进一步的阐述,不但要有相关的图例展示,还需要数据化,应该包含设计文件中实际的测量值,并要有相应的推荐值,指明二者之间的差异,这样更有利于设计师接受这些观点。


05

DFM分析发现如何处理

       DFM报告完成后,是否就可直接发送给客户或设计师进行修改呢?如果真是这样,就显得有些草率了。下面是完整的DFM 报告检查流程:

🔷  在发送客户之前,项目团队需要事先共同讨论,统一DFM和PE团队的关注

    🔹  是否有任何额外的PE发现需要写入DFM报告?

    🔹   是否有一个实际的缺陷与DFM发现有关?

    🔹   基于以前的产品类型或相似的线路板设计,哪一项教训或经验可能延期现有的发布?

🔷   讨论任何不清楚的发现和/或推荐的解决方法

   🔹   在DFM会议前,Designer应该检查DFM报告并确定需要澄清的发现

   🔹    设计师需要反馈由于设计规格要求不能进行修正的发现

   🔹    在自己公司设计指引和客户设计规则之间是否有冲突?

🔷  关闭所有的DFM发现是团队共同努力

    🔹   是否建议方法可应用于设计当中?

    🔹   是否有特定的设计要求不允许更改现有的PCB设计?

    🔹   是否设计师不同意修改DFM发现,可以通过新的工艺设计来进行吗?


06

DFM常见案例分析

简单把一些发现的问题归为下列几类:

🔷  BOM问题;

🔷  Solder Mask设计问题;

🔷  焊盘设计问题;

🔷  元件排列问题;

🔷  拼板设计问题;

🔷  基准点设计问题。


 

网友点评

没有点评

参与点评

 用户名:验证码: 看不清楚请点击刷新验证码

 请文明参与讨论,禁止漫骂攻击

 QQ:87146321

 QQ:82065987

 微信与QQ同号

  友情链接
深圳市精创鑫科技有限公司SMT信息网资源网中国SMTSMT服务网SMT供应商网中国电子制作人才网smt专家网SMT易网SMT之家
黄页88网炉温测试仪黄页88网广东技术师范SMT专业培SMT商城网角度传感器SMT与半导建造师培训
PCB网址大AOI光学检SMT招聘锡膏印刷机无铅锡膏至芯FPGAAOI技术网LED贴片机贴片机
关于我们 | 联系我们 | 版权声明 | 友情链接
Powered by SMT V 1.0
All Rights Reserved 粤ICP备10221863号 ; 粤公网安备 44010602001165号
邮件:82065987@qq.com 电话:13760892543/微信;13660156755/微信;020-38265726  地址:广州天河区中山大道西293号广东技术师范大学工业实训中心2A06室