1、可制造性設計 -Design For Manufacturability Prepared by: 1 目錄 ? DFM誕生背景 ? DFM 設計概念 ? DFM的基本理念 ? SMT產品設計評審和印制電路板DFM審核 ? DFT 測試點Layout 原則 ?附錄1并行工程為什么能提高產品設計開發能力 ?附錄2騰博公司推出-DFM軟件 ?附錄3騰博公司推出-DFT軟件 ?附錄4PCB之DFM檢驗 ?附錄5DFM通用指導原則 2 DFM誕生背景 ?電子產品不論是電視機, 計算機, 手提電話或其它產品, 基本上是由產品設計, 量產制造, 然后上市行銷. 但長久以來產品設計與量產制造之間始終存在著需

2、多溝通不良的情形, 也因此造成許多不必要的爭執與人力, 物力或成本上的損失 ?傳統上, 產品在設計部門設計完成后, 便交付生產線試產及量產, 但是在生產線上我們常可聽到工程師的抱怨 PCB 設計不佳, 造成SMD或傳統零件組裝困難或組裝后高不良點數, 相反的在產品設計或其它部門我們也常聽到 產品制造品質太差 的檢討聲.在討論問題的時后也常常會有 產品制造品質不良應該由生產線 負責的主張, 但生產線也會提出 產品在設計本來就不易生產 的反應, 因此到底 該如何有效整合, 這不只牽涉到設計與制造單位, 同時也影響整體的利益. ?實際上在許多的產品生產與設計的爭執中, 經過溝通討論后大部分都是可以取

3、得共識并解決問題, 主要差別是在于 溝通的時機與方法溝通的時機與方法, 雖然產業界許多廠商已了解此問題的存在, 同時也推動許多如所謂 同步工程, 共同開發等 , 多種方法以設法改善此一問題, 但仍然存在著許多 灰色地帶 待解決, 傳統上許多產品開發設計到量產的模式, 生產線是在準備試產時才收到產品相關信息, 但是 即便是生產線此時發現設計瑕疵不易生產, 但如果改善牽涉到PCB LAYOUY 的大幅修改, 可能也無法被接受, 因為PCB 重新LAYOUT 耗時過長將嚴重 影響產品整體進度 . 3 DFM誕生背景 ?許多所謂“溝通”的方法通常是 , 當生產線抱怨產品設計不佳不易生產時 , 由生產線

4、訂定一份類似所謂“產品制造設計準則” , 交由產品設計單位執行 , 但卻又常因為許多所謂“準則”內容不符合產品設計基本需求 , 或因生產單位不了解產品設計過程 , 因此許多所謂“標準”設計單位根本無法采用 , 或因造成設計單位之 困擾而被拒絕使用又未經當面討論, 所謂“溝通”又回到原點 , 然后生產線與設計單位各自想辦法 , 各自解決問題 , 實際上真正要解決問題不只是定標準 , 或聽哪 個單位的議建而已 , 而是共同參與互了解各自的需求與困難后 , 取得共識并共同解決問題 . ?一項產品雖然是從設計而后到量產上市 , 但產品設計與量產間常因需求 不同, 甚至會有互相矛盾的標準 , 舉例而言,

5、 現代許多產品趨向所謂 輕, 薄, 短, 小, 因此在產品設計上會縮小PCB, 增加零件密度 , 及使用小型零件 , 但 對制造而言 , PCB縮小, 零件密度增加, 及小型零件 , 都可能因此增加零件及產品組裝甚至維修困難, 另外大部分的產品設計人員可能并不了解 , 生產線上所謂 陰影效應, 墓碑效應, 森林效應, 閘流效應等特性, 與錫爐焊接與回焊 焊接應該用不同的焊盤形式及尺寸 , 而生產線人員可能也不了解設計上所謂 COMPONENTS LIBRARY , EMI, VIA 孔徑標準等各種設計上電氣規格與需求等. ? PCB在生產線上過錫爐后 , 產生許多空焊 , 短路等不良焊點 ,

6、需要許多人工 做修補, 其原因可能只是因為產品設計人員 , 不了解PCB 及零件過錫爐時要考慮方向 , 有些短路可能只要設計上稍做調整 , 就可徹底解決 , 另外對生產線而言 , 可能并不了解 , 雖然以制造的標準可能某些零件并須選擇在 PCB上某些特定區域 , 但是在產品原始設計上就已受限于外形或其它因素 , 而無法滿足所需 , 此類問題不只發生在業界 , 甚至許多國外俱有數 10 年知名的廠商也同樣存在 . 4 DFM誕生背景 ?要追究這些問題的原因, 實際上也不能歸咎任何一方, 產品設計與制造單位平日忙碌于各自專業范圍內的工作, 也不一定會有機會能接觸到專業以外的事務, 要改善這些問題實

7、際上并不困難, 只要將生產線參與產品設計的時程提早, 從零件選擇, 零件 LIBRARY 的建立, 到 PCB COMPONENT PLACEMENT 的規劃初期, 就加入生產線相關工程人員的討論與建議, 雖然不一定能完全預防產品制造問題的發生, 但至少對嚴重瑕疵可有所防范, 加上后續試產后實質的檢討, 后續即便是設計上需要局部修正, 也不致“牽一發而動全身”, 甚至產品設計人員也可以因生產線設備或技術之提升, 而能協助解決許多產品設計上的困擾, 舉例而言, 許多零件供應廠商所發出之SMD零件焊盤設計標準, 并不一定完全 實用, 某些情況下稍作修改后能使PCB LAYOUT 更加容易, 但必須

8、由生產線 提出相關技術資料, 如在選擇某些BGA零件焊盤尺寸時, 如果能將焊盤尺寸 稍作修改, BGA 焊盤間走線, 就可由原先1條增加為2條, 而省下PCB 空間 及LAYOUT 困難度, 但此舉必須配合生產線機器及制程控制能力, 因此需要 生產線提供相關信息.并討論可行性 ?隨著時代的進步與市場的需求, 許多電子產品設計勢必更加小型化, 也因此 將造成PCB上可使用面積更加擁擠且零件密度更高, PCB的表面可用空間可謂 寸土寸金, 如筆記本型計算機或其它攜帶式產品, 產品從設計到制造的困難度將越來越高, 在產品規劃或設計之初, 就能先行溝通并提早做好應變措施, 產品設產品設計與制造間積極而

9、有效之溝通并建立一定模式計與制造間積極而有效之溝通并建立一定模式, 相信不只有利于設計及制造單位, 也同時能改善整體之效益. 5 DFM設計概念 ?現狀現狀 電子產品研發工程師，特別是硬件開發人員，普遍存在對制造工藝技術的不熟悉，可制造性概念比較模糊。對PCB布局設計，元件選擇，制造工藝流程選擇，熱設計，生產測試手段等方面的實際經驗不足，導致設計出的產品不具備可生產性或可生產性差，需要多次反復改板，影響了產品的推出日期，甚至影響了產品的質量和可靠性。 ?可制造性設計概念可制造性設計概念 不論我們從事的是什么產品，不論我們的顧客是內部或是外部顧客，他們對我們的要求都可說是一致的。他們的要求都離開

10、不了三方面。即優良或至少滿意的品質優良或至少滿意的品質、相對較低的成本（或價格）相對較低的成本（或價格）、和較短而及和較短而及時的交貨期時的交貨期。而身為一個產品的設計人員，對以上的三個方面是絕對有影響和控制能力的。目前新一代的設計師，他們的職責已不是單純的把產品的功能和性能設計出來那么簡單，而是必須對以上所提到的三方面負責，并做出貢獻。 6 DFM設計概念 ?為什么現今的管理對設計師在這方面的表現特別重視呢？主要是因為設計是整個產品壽命的第一站。以效益學的觀點來說，問題越是能夠盡早解決，其成本效益也就越高，問題對公司造成的損失也就越低。在電子生產管理上，曾有學者做出這樣的預測，即在每一個主要

11、工序上，其后工序的解決成本費用為前一道工序的10倍以上。例如設計問題如果在試制時才給予更正，其所需費用將會較在設計時解決高出超過10倍，而如果這設計問題沒有在試制時解決，當它流到再下一個主要工序（批量生產）時，其解決費用就可能高達100倍以上。此外，對于設計造成的問題，即使我們廠內擁有最好的設備和工藝知識，也未必能夠很完善的解決。所以基于以上的原因，把設計工作做好設計工作做好是很重要的管理項目是很重要的管理項目。所謂把設計做好，這里指的是包括產品功能、性能、可制造性和質量各方面。 ?SMT是一門復雜的科技。因此目前的設計師也面對許多方面知識的壓力。身為一個SMT產品設計師，必須對很多方面如元件

12、封裝、散熱處理、組裝能力、工藝原材料、元件和組裝壽命等等數十種科目具備一定的知識。許多這方面的問題都是以往的插件技術中不必加以考慮和照顧的，但如今卻成了必備的知識。所以當今的設計師，他們應該具備的知識面，已不能像以往處理電子產品設計時的范圍一樣。而現在談到的DFM技術，也正是當今SMT設計師必備的知識之一。 7 DFM設計概念 ?目前在工業界里，幾乎沒有人不談品質管理的。先進管理觀念強調，品質不是制造出來，而應該是設計出來的。這觀念有其重要的地方，是使用戶從以往較被動的關注點（生產線上）移到較主動的關注點（設計上）。但說法不夠完善。嚴格和具體來說，品質既不是生產來的，也不是單靠設計來的，而應該

13、是配合來的。好的品質是通過良好的設計（配合工藝和生產能力的設計），優良的工藝調制，和生產線上的工藝管制而獲得的。而這三者又是需要有良好的品質管理理念、知識、系統和制度來確保的。 ?要確保產品高而穩定的品質、高生產效率和低生產成本、以及準確的交貨時間，我們的生產線必須要有一套堅固工藝堅固工藝（Robust Process）。而堅固工藝是必須通過設計、工藝能力、和設備性能之間的完好配合才能實現的。所謂堅固工藝，是指其對外界各種影響它表現的因素的靈敏度很低。也就是說，對這些因素的大變化，其整體效果還是穩定不變或只限于合格范圍內的變動。 ?在我們計劃引進一條生產線時，我們必須確保此生產線能處理我們所要

14、制造的產品范圍。但當我們有了生產線后，我們則應該盡力使我們的產品設計，能適用于此生產線上制造。 8 DFM設計概念 ?堅固的工藝是相對的，所以一套設計規范也是有其針對性的。它在某一生產環境下（設備、管理、材料、工藝能力、品質標準）也許是堅固的，但在另一個環境下卻可能變得不堅固。因此，設計的好與不好，也是有它的特定性。用戶必須了解和牢記這一點。 ?產品壽命產品壽命，是另一設計上應該注重的地方。由于產品在服務期內會受到各種不同的環境壓力（如熱變化、機械振動等等），產品的設計必須確保在這方面能經得起使用環境中會遇上的各種壓力。另一個要照顧到的是制造方面，可制造性和壽命有什么關系？一個設計得非常難組裝

15、的產品，其對服務壽命的威脅一般也較大，而制造工藝上的小變化常常也會縮短其服務壽命。比如一個熱處理做得不好的設計，其制造過程中所受到的焊接熱沖擊會較大，因溫差較大使焊點的可靠性也不容易得到保證。這就影響了此產品的壽命。 ?產品壽命的設計考慮，始于對產品壽命的定義。設計人員應該考慮和壽命有關的一切條件，如壽命期（多少年）和允許的故障率、故障定義、維修保養政策、使用環境條件、驗證方法等等。再從使用環境條件的定義下，設計產品的壽命測試方法、選擇元件材料、選擇設計規范，并通過壽命測試來驗證設計和開發工藝等等。 9 DFM設計概念 ?影響壽命的因素很多，可分為主因素和次因素兩大類。主因素如元件引腳種類、元

16、件的尺寸大小、元件和基本材料的匹配等等，這些對壽命的影響較明顯嚴重。次因素雖然單獨的影響不是很明顯嚴重，但幾種次因素的作用加起來，其整體作用也可以是相當可觀的。這方面的例子如焊點的形狀、成品的保護涂層（conformal coating ）、基板的外形比等等。在影響產品壽命的種種因素之中，熱處理的考慮應該算是SMT應用中最重要的一部分。因為在 SMT應用上，許多和壽命有關的問題都是和熱處理有關。它同時也是影響可制造性的重要因素，所以在熱問題的考慮上，用戶應該同時兼顧到制造工藝上和產品壽命上的問題。另外一個對熱處理關注的原因，是絕大多數使用在電子產品上的材料，他們的性能都會隨溫度（即關系到熱處理

17、）而發生變化的，輕則性能不穩定，重則可能失效（暫時性）或甚至被損壞（永久性）。 ?我們了解到設計規范對我們的產品壽命（即質量）、成本和交貨期都有影響，那我們該采用什么設計規范或標準呢？我們可以發現，公開市場上有不少類似IPC等機構推薦的設計標準。他們之間都有差別，加上各大電子廠也都有自己本身的一套規范，標準可謂五花八門。他們之中那一個較好呢？為什么大電子廠不采用如IPC這類世界有聲望機構推薦呢？而我們是否可以采用呢？首先我們必須了解和認同的一點，是 SMT工藝是一門復雜的科技學問，在 SMT應用工作中，常出現一個問題現象是由無數因素聯合形成的這一現象。而有效的解決這些問題，有賴于我們對整體的配

18、合能力。這是所謂的技術整合。由于因素眾多，也隨時間在改變，所以要找到兩家完全一樣的工廠的機會是很微小的。既然設計規范在優化的情況下是必須配合工藝和設備能力等方面的，也就是說設計標準都有其適用范圍，越是要優化其適用范圍就越小。所以如果要很好的使用設計來解決問題，一套適用于本身的規范標準是必須按本身特有的條件而開發的。 10 DFM設計概念 ?產品開發產品開發，應該將它當成是整個技術整合的一部分，而不是單獨的產品開發工作。把整個技術合成一起管理，才能真正做到最優化的程度，才有可能朝向無缺陷或零缺陷方向發展。在產品開發的初期，設計小組應該將產品的品質和壽命要求定下，如果廠內開發多種產品，有需要時可以

19、按他們之間的不同分成幾個檔次。各檔次都有相應的設計規范和工藝、材料規范來配合。這些規范可以是以前開發驗證過的經驗，也可以是為了應付新需求而開發的新規范。如果是新規范，設備方面也必須確保能夠給予配合，或是引進新設備，或是提升改進現有的設備。配合設計和工藝規范的設備再通過如 TPM等的先進管理，來確保其穩定性和可靠性。同時在不斷標定的設備能力工作中使設計規范穩定和標準化。在另一方面，材料的規范化也應該推出相應的供應商選擇和管制系統。通過對供應商能力的要求和評估來確保對工藝和材料方面的配合。廠內的技術水平，由于直接決定廠內的工藝管制能力，也是個必須注意、檢測和調整的方面。 ?由于當今設計工作范圍和職

20、責的改變，以及為了應付日趨強烈的開發時間壓力，標準化和資訊管理成了非常重要的管理工作。對設計軟件的要求，也不像以往那樣注重現有的數據庫，而是較注重軟件的更改和兼容能力。對于CAD和PDM等管理軟件和數據方面的結合也開始越來越被重視了。目前產品的更改頻繁，產品的市場壽命較短等現象，使得許多工廠誤入歧途，過分的注重生產線的靈活性或柔性，而忽略了相等重要的穩定性。標準化的推行，可以在這兩者之間獲得一個很好的平衡。適當的標準化有許多成本、質量和效益上的優勢，但太多或不當的標準化對柔性和設計空間起了限制，所以用戶必須培養能力來維持這兩者的平衡。 11 DFM設計概念 ?總之，設計階段決定了一個產品 80

21、%的制造成本，同樣，許多質量特性也是在設計時就固定下來，因此在設計過程中考慮制造因素是很重要的，設計工作者同加工業者已愈來愈重視此問題。設計者持續要求專工業者提供各方面的可製造性設計建議，視產品而加以運用，以確保自家產品的良率及穩健度。所以可說，可製造性設計方案是專工業者與設計業者共同為提昇產品良率所發展出來的溝通介面。 12 DFM ?1.DFM的誕生 設計卓越（DFX）的概念是20世紀90年代中期由美國表面貼裝理事會首次提出的，它的目的就是提倡產品的可制造性設計及相關論題。 傳統產品的研制方法通常是設計、生產制造和銷售各個階段串行完成。由于設計階段不可能全面考慮制造要求，加之設計人員知識和

22、經驗的欠缺，總會出現這樣那樣的問題，這就需要設計者對設計方案進行修改，再次投入生產。要想得到較滿意的產品就需要多次重復這一過程，使得產品開發周期延長，成本增高。 發達國家廣泛重視的并行工程（CE，即Concurrent Engineering）已成為制造企業計算機集成制造系統（CIMS）研究和應用的熱點，可制造設計(DFM，即Design For Manufacture）是并行工程中的主要應用工具。并行工程是對產品及其相關過程（包括制造和支持工程）進行并行、一體化設計的一種系統化的工作模式。 13 DFM的基本理念 ? 2.DFM基本理念 DFM正是基于并行設計的思想，在制造產品時要滿足成本、

23、性能和質量的要求，即在產品的概念化設計和詳細設計階段，就必須考慮到制造生產過程中的工藝要求、測試組裝的合理性，同時還要考慮到售后服務的要求。 DFM不再把設計看成為一個孤立的任務，它包括成本管理、整個系統的配合、PCB裸板的測試、元器件的組裝工藝、產品質量檢驗和生產線的制造能力等。利用現代化設計工具電子設計自動化 (EDA，即Eiectronic Design Automation）得到精確的一次性設計 . 14 DFM ?3.DFM文化 啟動和建立DFM不是一件容易的事，它不僅耗費時間，而且耗費精力，但實踐證明這種付出是值得的。DFM的實施戰略應包括以下部分：DFM必須成為企業文化的一部分；

24、DFM必須由用戶的需求驅動；DFM必須有集體精神和創造性思維；DFM必須具備可供衡量和判斷的定量目標；DFM必須簡單適用。 4.DFM的建立 DFM的目標是建立和實施一種便于控制、高度優化的工藝。首先要建立一個DFM小組，由設計、制造、工藝、計劃、質量等方面的代表參加，從原始資料著手，優化工藝，降低成本，建立EDA數據庫。EDA數據庫主要要考慮以下幾個因素：縮短開發周期；降低生產成本；提高產品質量；利用最新技術；集成設計技術（利用并行工程）。為了解決上述問題，在電路設計和物理布線中必須考慮制造工藝后期所出現的問題。 15 DFM ?產品設計周期中應考慮的制約因素有：基本設計成本、尺寸、封裝；熱

25、設計能量損耗、通風冷卻；焊接方法再流焊、波峰焊；信號完整性定時、相互干擾、EMC；可測試性測試通道、夾具定位；機械性能封裝、基板材料；元器件焊接、成本、利用率；基板材料、穩定性、電氣性能；制造產量、成本、結尾工作；測試裸板測試、MDA（生產檢測分析器）、界面掃描；組裝生產線的建立、機器性能、視覺系統；檢驗AOI、文件編制； 以SMT為例,編制一份DFM作業指導書至少應包括以下內容：器件選用標準；PCB尺寸和形狀要求；焊接區結構、間距尺寸的要求；標記和命名規則；印刷和配方的考慮；插裝和再流的考慮；波峰焊和清洗的考慮；檢測和返修的考慮；器件排布方向的要求；器件的間隔要求；基準孔和工裝孔的考慮；PC

26、B板邊緣空間要求；測試盤尺寸和空間的要求；基板的排布和切割要求；引線寬度、形狀和間距要求；阻焊膜和絲網印刷的考慮；環境保護的考慮； 16 DFM ?5.DFM的實施 （1）基本設計使用EDA作出周密的一次性設計，把DFM方法列入到EDA中去，使產品集成設計和制造周期中的諸因素有直觀、詳細的制約； （2）熱設計具有精確模擬元件、基板以及系統熱特性的熱仿真EDA軟件能使設計師在設計階段就能夠發現熱點并且可改進設計去消除熱點； （3）焊接SMT中波峰焊和再流焊的焊盤設計是不一樣的。設計師在開始階段就應該十分清楚運用哪種焊接技術，以便讓CAD軟件包自動地根據元件位置選擇波峰焊或再流焊； （4）信號的完

27、整性在設計的初期，就應該利用EDA提供的幫助，進行簡單的單元掃描以檢查信號的延遲，或者進行線路板的模擬運行，從而調整元件的排列； （5）裸板裸板的設計制造有一定的限制，包括物理和電氣兩方面的制約，其物理制約包括常用的和最小的線寬以及印制線壽命；電氣制約包括信號屏蔽、信號延遲等。這些制約包含在EDA數據庫中，一旦布線完成，設計師就應該借助EDA系統提高電路性能； 17 DFM ?（6）組裝SMT技術同傳統的裝配技術相比，其自動化程度更高，因此EDA應有SMT組裝數據庫。利用計算機模擬生產環境，生成EDA規則庫； （7）測試EDA數據庫測試部分的參數應包括測試點的最小焊盤尺寸、通道測試、雙面測試能

28、否實現以及測試點陣或最小間隙； （8）基于元件的EDA系統應把測試模型、元件值、間隙和其它測試儀編程所必須的數據都建立到元件庫中去。 ?6.Internet/Intranet工具 由于許多企業都有Intranet或Internet,我們可以利用Web網站,把DFM作業指導書放到Web網站上,通過安全的方法實現訪問管理和版本控制。 ?7.DFM評估系統 建立DFM指數評估系統，內容可包括以下部分：處理步驟（布局、波峰焊等）；材料清單（SMT、通孔、接線等）；器件選擇（細間距、BGA等）；電路板設計（標準尺寸或非標準尺寸）。 18 SMTSMT產品設計評審和印制電路板產品設計評審和印制電路板DFM

29、DFM審核審核 ? 摘要：摘要：SMT產品設計評審和印制電路板可制造性設計審核是提高SMT加工質量、提高生產效率、提高電子產品可靠性、降低成本的重要措施。本文敘述了設計評審和印制電路板可制造性設計審核的內容，評審和審核程序，以及審核方法。 SMT是一項復雜的綜合的系統工程技術。涉及到基板、元器件、工藝材料、設計技術、組裝工藝技術、高度自動化的組裝和檢測設備等多方面因素。含概了機、電、氣、光、熱、物理、化學、物理化學、新材料、新工藝、計算機、新的管理理念和模式等多學科的綜合技術。 19 SMTSMT產品設計評審和印制電路板產品設計評審和印制電路板DFMDFM審核審核 ?SMT技術體系如圖1所示。

30、 20 SMTSMT產品設計評審和印制電路板產品設計評審和印制電路板DFMDFM審核審核 ? SMT技術體系的核心是 SMT設計技術，主要包括總體設計、 SMT電路（印制電路板）設計、基板和元器件設計、 PCB外協加工設計、工藝設計、組裝設計和檢測設計等。 SMT工藝與傳統插裝工藝有很大區別，對 PCB設計有專門要求。除了滿足電性能、機械結構、散熱、高頻、電磁效應等常規要求外，還要滿足SMT自動印刷、自動貼裝、自動焊接、自動檢測要求。特別要滿足再流焊工藝的再流動和自定位效應的工藝特點要求。SMT具有全自動、高速度、高效益的特點，不同廠家的生產設備對PCB的形狀、尺寸、夾持邊、定位孔、基準標志圖

31、形的設置等有不同的規定，如果設計不正確不僅會導致組裝質量下降，還會造成貼裝困難、頻繁停機，影響自動化生產設備正常運行，影響貼裝效率，增加返修率，直接影響產品質量、產量和加工成本，嚴重時還會造成印制電路板報廢等質量事故。 又由于PCB設計的質量問題在生產工藝中是很難甚至無法解決的，如果疏忽了對設計質量的控制，在批生產中將會帶來很多麻煩，會造成元器件、材料、工時的浪費，甚至會造成重大損失。因此要求產品設計人員應根據SMT工藝特點以及 SMT生產設備要求進行設計，同時在開發設計、模樣、正樣、小批試生產和大批生產各階段都必須執行設計評審和印制電路板可制造性設計的審核制度。特別是在批生產前必須嚴格按照設

32、備和工藝對 PCB設計的要求進行審核。在給印制電路板加工廠提交CAD設計資料前，必須一一確認。如果等到印制電路板加工后發現問題，會給企業造成嚴重損失。 21 SMTSMT產品設計評審和印制電路板產品設計評審和印制電路板DFMDFM審核審核 ? 一一SMTSMT產品設計評審產品設計評審 設計評審是從研究設計要求的明確性和完整性出發，對產品的功能任務、環境條件進行全面分析，對技術途徑、設計、試驗方法、使用標準、規范進行系統的詳細的審查；對一切影響性能、可信性、進度、費用等因素進行認真研究和鑒別。對產品從研發到正式投產之前每個階段所形成的軟件、硬件圖紙、文件、以及樣機的功能指標、試用效果進行審核和評

33、價。 SMT產品設計評審要結合SMT工藝和設備的特點，除了對產品的性能指標、可靠性、可信性進行評審，還應特別注意工藝性和可制造性的評審。要制定出產品功能、性能指標、成本以及整機的外形尺寸等總體目標。并制定出總體設計、電路設計、PCB外協加工、樣機組裝和正式投產每個階段的時間進程，每個階段要作總結和定期檢查評估。通過每個階段的檢查評估，不僅能夠更加完善設計，還能為按時完成并實現產品預期的功能、性能指標、成本等總體目標起到監督、檢查、落實和保證作用。設計評審、設計驗證、設計確認設計評審、設計驗證、設計確認三個階段之間的關系及每個階段的作用見圖2和表1。 22 SMTSMT產品設計評審和印制電路板產

34、品設計評審和印制電路板DFMDFM審核審核 23 SMTSMT產品設計評審和印制電路板產品設計評審和印制電路板DFMDFM審核審核 ?產品設計評審應有設計人員、工藝人員、整機承制單位（生產部門）、質管部門、計調、外協、經營部門、必要時請非本單位的同行專家參加。在設計確認階段還應邀請部分用戶參加。 設計評審程序： a 設計部門提出“設計評審報告”， 匯報研發工作進展情況； b 工藝部門提出“產品工藝小結報告”， 匯報工藝實施情況； c 整機承制單位（生產部門）匯報產品在試生產過程中有關設計、工藝、生產管理及其它方面出現的問題； d 外協和質管部門分別反映有關試制、技術、質量的情況； e 經營部門

35、反映維修及用戶反饋信息； f 設計部門提出整改意見； g 針對設計、試生產和試用中反映的問題 ,進行詳細審核和評價，對存在問題提出改進意見； h 研發部門主管領導聽取各方面意見后 ,對存在的問題提出解決辦法 ,作出結論； i 設計、工藝人員將會議內容進行整理、歸納 , 編寫“產品試制階段評審會議紀要”； j 主管領導對“會議紀要”簽署意見； 如果經過評審驗證產品設計已滿足預期的功能、性能指標、成本等總體目標。并具有合理性、可靠性、可生產性和可維護性即可決策進入批量生產。 24 SMTSMT產品設計評審和印制電路板產品設計評審和印制電路板DFMDFM審核審核 ?二二. PCB. PCB可制造性設

36、計審核標準、依據和需要審核的文件可制造性設計審核標準、依據和需要審核的文件 1.1 PCB可制造性設計審核標準和依據 a 本企業SMT印制電路板可制造性設計（DFM）標準(規范)； b 參考IPC、EIA、SMEMA等國際標準以及國內SJ/T等標準； c 元器件廠商提供的元器件尺寸和推薦的焊盤設計圖形或元器件實物。 1.2 需要審核的文件需要審核的文件 1.2.1 PCB設計圖紙資料（硫酸紙圖） 頂視圖（主視圖）； 底視圖； 字符、絲網圖（如果雙面板要提供兩張）； 1：1裝配圖（如果雙面板要提供兩張）； 打孔圖； 內1、內2等內層圖； 電原理圖； 元件總匯表及元件明細表（如果雙面貼片要提供兩張

37、明細表）； 25 SMTSMT產品設計評審和印制電路板產品設計評審和印制電路板DFMDFM審核審核 ? 1.2.2 PCB設計軟盤資料（CAD設計文件，需要用專用軟件打開） (a)要求生成光繪文件提交CAD軟盤。必須包括以下CAD文件： 頂視圖（主視圖） 底視圖 如果多層板，有內1、內2等。 字符、絲網圖（如果雙面板要提供兩個） 阻焊圖（如果雙面板要提供兩個） 打孔圖要提供孔徑，打孔文件要求孔徑歸類。例如有0.4、0.6、0.7、0.8mm的孔，沒有特殊要求時，可以將0.7、0.8的孔都歸到0.8mm。 數控層要提供孔的坐標。 漏板文件（如果雙面貼片要提供兩個）這是純貼片元器件的焊盤圖，用來加

38、工印刷焊膏用的金屬模板。 PCB坐標文件（如果雙面貼片要提供兩個）貼裝機、點膠機、AOI等設備的編程用。 元件總匯表及元件明細表（如果雙面貼片要提供兩個明細表） 其中：交給制板廠，用來加工印制電路板。 交給SMT加工部門，用來加工模板和編程。 1.2.3 對審核人員的要求 審核人員對SMT工藝、設備應比較了解，對SMT印制電路板可制造性設計規范非常熟悉，最好具有一定的SMT實踐經驗，而且一定要具有工藝人員必須具備的認真、嚴謹的素質。 這樣才能檢查出不規范、不合理和不可靠的項目，才能真正達到通過審核使SMT印制電路板的設計更具有合理性、可靠性、經濟性、繼承性、可生產性和可維護性的目的。 26 S

39、MTSMT產品設計評審和印制電路板產品設計評審和印制電路板DFMDFM審核審核 ?2 2審核程序和要求審核程序和要求 2.1 審核程序 如果EAD有專人繪圖時，可按照以下審核程序： EAD繪圖人員自審設計審查負責人簽字標準化審核出圖工藝審核并寫出審核報告主管工藝師批準。 如果設計人員自己繪圖，首先是設計人員自審，然后由工藝人員逐項審核，完成審核后要寫出審核報告，提出修改建議，與設計人員協商后進行修改，最后必須由主管工藝師批準。 2.2 審核要求 必須認真看完圖再簽字。 圖紙有問題可以更改。 軟盤必須同時更改，軟盤和圖紙必須一致。如果制板回來發現問題，損失大。 27 SMTSMT產品設計評審和印

40、制電路板產品設計評審和印制電路板DFMDFM審核審核 ? 3. PCB3. PCB可制造性設計審核內容可制造性設計審核內容 3.1 PCB的尺寸和結構形狀、安裝孔的位置，孔徑的尺寸，電源、接插件、開關、電位器、LED或液晶顯示器等布局，散熱口的位置、尺寸，邊緣尺寸等是否符合要求。 3.2 PCB組裝形式和工藝設計是否合理 PCB設計時在滿足整機電性能、機械結構以及可靠性要求的前提下，還要從降低成本和提高組裝質量出發，應該做以下幾方面考慮： a 最大限度減少PCB層數 能采用單面板就不用雙面板，能采用雙面板就不用多層板，盡量減少PCB加工成本。 b 盡量采用再流焊工藝，因為再流焊比波峰焊具有以下

41、優越性： 元器件受到的熱沖擊小。 焊料組分一致性好，焊點質量好，可靠性高； 有自定位效應（self alignment）適合自動化生產。生產效率高； 工藝簡單，修板的工作量極小。從而節省了人力、電力、材料。 c 最大限度減少組裝工藝流程,盡量采用免清洗工藝。 3.3 是否滿足SMT設備對PCB設計要求 a PCB形狀、尺寸是否正確，小尺寸PCB是否考慮了拼板工藝； b 夾持邊設計是否正確； c 定位孔設計是否正確； d 定位孔及非接地安裝孔是否標明非金屬化； e 基準標志圖形及設置位置是否符合規定，基準標志圖形周圍是否留出11.5mm無阻焊區； f 是否考慮了環境保護要求； 28 SMTSMT

42、產品設計評審和印制電路板產品設計評審和印制電路板DFMDFM審核審核 ? 3.4 是否符合SMT工藝對PCB設計的要求 a 基板材料、元器件及元器件包裝的選用是否符合要求； b 焊盤（形狀、尺寸、間距）是否符合 DFM規范； c 引線寬度、形狀、間距、引線與焊盤的連接是否符合要求； d 元器件整體布局、元器件之間最小間距是否符合要求，大器件周圍是否考慮了返修尺寸； e 再流焊面元器件排布方向是否符合要求； f 波峰焊時元器件排布方向是否符合要求； g 插裝元器件的孔徑、焊盤設計是否符合 DFM規范； h 元器件的極性排列方向是否盡量一致； i 阻焊膜及絲網圖形是否正確，元件極性與 IC第1腳是

43、否標出； j 軸向元件插裝孔跨距是否合適（或元件成形是否正確）； k 徑向元器件插裝孔跨距是否與引腳中心距或元器件成形尺寸一致； l 相鄰插裝元件之間距離是否有利于手工插裝操作； m PCB上接插件位置是否有利于布線與插拔； ? 3.5 是否滿足檢驗、測試要求 a 測試點（孔）焊盤尺寸及間距設計是否正確，是否滿足AOI、在線測、功能測要求； b 是否考慮了測試通道、夾具問題； 3.6 是否考慮了散熱、高頻、電磁干擾、防靜電、防振動、防潮、防腐蝕等可靠性問題。 3.7 工藝材料的選用是否考慮了既要滿足工藝、質量可靠性的要求，又考慮了節約成本。 29 SMTSMT產品設計評審和印制電路板產品設計評

44、審和印制電路板DFMDFM審核審核 ? 3.8 檢查設計輸出文件是否完整和正確 除滿足印制電路板加工標準中規定的印制電路板設計輸出文件外，SMT印制電路板設計還需生成以下三個文件。 PCB坐標純文本文件 此文件的內容包括基準標志的位號，X、Y座標和貼片元器件的位號、X、Y座標、T旋轉角度以及元器件的封裝形式或型號規格說明（可省略）。要求以純文本（.TXT）文件或符合ASCII碼的純文本文件形式輸出。 此文件可以由PCB的CAD設計軟件生成。（CAD設計軟件中有一個生成貼裝機的CAM文件的功能）例如： 元件名稱 位號 X軸座標 Y軸座標 T旋轉角度 說明 2125 R103 R20 X 2008

45、 Y 491 180 Missing RI11-1/8-10k 2125 C101 C15 X 3800 Y 1950 90 Missing CC41-50V-100P SOP16 D19 X 6800 Y 2650 270 Missing 74FC374 SS1MK MK1 X 200 Y 200 0 (PCB基準標志) SS1MK MK2 X 2200 Y 1800 0 (PCB基準標志) 元器件明細表 位號 型號規格 封裝類型 C1 C101（或CC41-50V-100P） 0805（或Chip2125） C2 C104（或CT41-50V-0.1F） 0805（或Chip2125） R

46、1 R122（或RI11-1/10W-1.2k） 0805（或Chip2125） R2 R103（或RI11-1/8-10k） 1206（或Chip3216） D1 74FC374 TSOP48 D2 EPM7128SQC160P QFP160 D3 TC528257 SOJ40 narrow（或SOJ40N） D4 74HC245D SOP20 wide（或SOP20W） 純貼裝元器件的焊盤Gerber圖形文件（簡稱漏板文件，用于加工印刷模板）。 30 SMTSMT產品設計評審和印制電路板產品設計評審和印制電路板DFMDFM審核審核 ? 3.9 檢查貼片程序、Mark、元件名命名方法是否正確

47、 為了便以貼片、AOI、在線測等設備的編程，同時為了便于文件和數據管理，對貼片程序、Mark、元件名(Code)應規定一個統一的名命名方法。每個單位可以有自己的命名方法，下面介紹一種比較直觀，便于操作、編程和管理的命名方法。 3.9.1 貼片程序名的命名方法 貼片程序以產品PCB代號為文件名。 3.9.2 Mark名的命名方法 1 PCB Mark以產品代號為名； 2 局部Mark以器件名稱為名，當局部Mark的形狀尺寸與PCB Mark相同時，可采用與PCB Mark相同的名字。 31 SMTSMT產品設計評審和印制電路板產品設計評審和印制電路板DFMDFM審核審核 ?3.9.3 元器件名的

48、命名方法 元件名(Code)是編程時用來聯系各種庫數據的編碼。每一種元件都有一個Code，通過Code把程序編輯器和庫聯系起來。因此要求在同一個產品在貼片程序、拾片程序以及元件、圖像等各種庫中同一種元件的Code必須一致。另外，如果同一條生產線統一元件名，有利于庫的統計管理。 一般電阻電容 ? 舉例： a) 2125 R 100 表示元件封裝尺寸為2mm 1.25mm，阻值為100?的片式電阻。 b)3216 R 20K 表示元件封裝尺寸為3.2mm 1.6mm，阻值為20K?的片式電阻。 c) 2125 C100P 表示元件封裝尺寸為2mm 1.25mm，容值為100Pf的片

49、式電容。 d)2125 C0.1u 表示元件封裝尺寸為2mm 1.25mm，容值為0.1uf的片式電容。 鉭電容、電位器、電感器、圓柱形元器件 a) C47u/16V 表示容值47uf耐壓為16V的片式鉭電容。 b) W10K 表示阻值為10K的片式電位器。 c) L82uH 表示82uH的片式電感器。 d) MELF_4148 表示型號為4148、圓柱形封裝的片式二極管。 晶體管（晶體管有三種封裝類型） a) SOT23 表示此種封裝類型的三極管。 b) SOT89 表示此種封裝類型的晶體管。 c) SOT143 表示此種封裝類型的晶體管。 d) SOT23-

50、1 其中“-1”表示某種三極管的代號。 32 SMTSMT產品設計評審和印制電路板產品設計評審和印制電路板DFMDFM審核審核 ?3.10 其它 3.10.1 檢查PCB設計使用單位（公制或英制）是否統一。 3.10.2 檢查不同廠家元器件尺寸公差，特別在高密度窄間距情況下，應按元器件的實際尺寸進行設計。 3.10.3 雙面組裝的PCB應分別提供A、B面的PCB座標文件和漏板文件。 3.10.4 高密度設計時應采用淚滴（橢圓）形焊盤圖形。 3.10.5 高可靠性PCB焊盤設計時焊盤寬度=1.1元件寬度。 3.10.6 PCB座標文件、元器件明細表和漏板文件應單獨提供軟盤，軟盤上應標有“SMT”

51、字樣。 3.10.7 文件的審批、更改按規定執行。 3.10.8 標有“SMT”的軟盤按批生產發圖，只發SMT生產單位。 33 SMTSMT產品設計評審和印制電路板產品設計評審和印制電路板DFMDFM審核審核 ? 四. PCB可制造性設計審核方法 PCB可制造性設計審核可以在CAD設計軟件中進行，也可以用專用軟件進行審核。ECAM軟件就是一種電路設計審核的專用軟件，下面簡單介紹ECAM軟件的功能和操作。 5.1 CAD設計文件需要用專用軟件打開Gerber圖形文件； 5.2 輸入設計文件和孔徑文件 5.3 裝入各Gerber層圖形數據 5.4 進入圖形顯示，開始逐層打開圖形進行檢查 5.5 檢

52、查時可以看全圖、可以放大、縮小，看圖時可以平移圖形。 5.6 有錯誤時可以通過改變D碼進行修改、重繪焊盤形狀、改變圖形大小和導線粗細，然后檢查修改效果。還可以增加、刪除、復制移動圖形。 5.7 可以自定義每層的顏色 5.8 可以同時打開多層圖形檢查并修改層間對準。 5.9 可以運行設計規則進行自動檢測，并將檢測結果記錄在檢測結果報告中。還可以對設計規則文件進行編輯和修改。 6完成審核后要寫出審核報告，指出存在問題、提出修改建議，然后與設計人員協商后進行修改，最后必須由主管工藝師批準。 審核報告的格式可根據本單位的具體情況和要求進行設計。 34 DFT DFT 測試點測試點Layout Layo

53、ut 原則原則 ?測試方面的考慮 測試，雖然本意是用來確保產品是合格的，但應用不當卻會傷害產品的壽命。所以在設計產品時不得不小心加以考慮。測試用的探針對產品不利，但很多時候我們還是得借用它。尤其是在ICT（在線測試）上使用的特多。飛針式的測試，在對產品的破壞危險性上較小，但因為目前的速度還不理想而常常還是由針床式所替代。在使用針床式治具時，因為探針的數目可能相當可觀，而每一探針都需要一定的力度來確保可靠的電氣接觸性，其總壓力可以是十分大的。如果加上壓力的分布不均等問題，是有可能給測試中的產品造成內在的破壞，縮短其服務壽命。為了減少這方面的破壞，應該在設計測試點時使其均勻的分布在整個基板面上，采

54、用虛設測點，采用正反面平衡測點或足夠的支撐和下壓柱等等技巧。 雖然占用地方，但應該盡量采用個別的測試點而不是采用元件焊盤或元件引腳作為測試點。在密度較大的組裝板上可以考慮使用接通孔兼測試點的做法以及雙面測試。 測試點的大小應看治具和探針的精度而定，采用壓縮距離較短的探針有利于精度的提升。探測點可以考慮用方形來取代一般的圓形，可增加接觸的可靠性。如果精度不是問題，也可以考慮用六或八邊形的探測點，方便辨認區別。由于探測點都不能有綠油覆蓋，要注意他們對鄰近焊盤的影響。 探測點的布置最好是采用標準的柵陣排列（即坐標間距跟隨一定的標準），這樣可以方便日后測點的改變和針床治具的重復使用或修改。 35 DF

55、T DFT 測試點測試點Layout Layout 原則原則 ?DFT (Design for Test) 測試點測試點Layout 原則原則 今日電子產品愈輕薄短小，PCB之設計布線也愈趨復雜困難。除需兼顧功能性與安全性外，更需可生產(DFM)及可測試(DFT)。茲就可測性之需求提供規則供設計布線工程師參考，如能注意之，將可為貴公司省下可觀之治具制作費用并增進測試之可靠性與治具之使用壽命。 可取用之規則可取用之規則 1. 雖然有雙面治具，但最好將被測點放在同一面。 2.被測點優先級：A.測墊(Testpad)及上錫之過孔 B.DIP零件腳 C.貫穿孔(Via，無濾油覆蓋) D.裸銅PAD(不

56、建議作測試點) 3. 兩被測點或被測點與預鉆孔之中心距不得小于0.050“(1.27mm) 。以大于0.100”(2.54mm) 為佳，其次是0.075“(1.905mm) 。 4.被測點應離其附近零件(位于同一面者)至少0.100“ ，如為高于3mm零件，則應至少間距0.120” 。 5.被測點應平均分布于PCB表面，避免局部密度過高。 6.被測點直徑最好能不小于0.6mm，如在上針板，則最好不小于0.7mm，形狀以正方形較佳(可測面積較圓形增加21%) 小于0.4mm之被測點需額外加工，以導正目標。 36 ?DFT DFT 測試點測試點Layout Layout 原則原則 ? 7.被測點的

57、Pad及Via不應有防焊漆(Solder Mask)。避免裸銅測點，接觸效果差。 ?8.被測點應離板邊或折邊至少0.100 。 ?9.PCB厚度至少要0.062(1.35mm) ，厚度少于此值之PCB容易板彎，需特殊處理。 ?10. 定位孔(Tooling Hole)直徑最好為0.125(.3.175mm) 。其公差應在+0.002/-0.001 。其位置應在PCB之對角。所謂三點成一面，至少需要有三個定位孔。 ?11.被測點至定位孔位置公差應為+/-0.002 。 ?12.避免將被測點置于SMT零件上，非但可測面積太小，不可靠，而且容易傷害零件、損壞探針。 ?13.避免使用過長零件腳(大于3

58、mm)或過大的孔徑(大于1.5mm)為被測點，需特殊處理。 ?14.空腳在可允許的范圍內，應考慮可測試性，無測試點時，則須拉點。 ?15.定位孔要求 1. 每一片PCB須有2個定位孔，且孔內不能沾錫。最好有3個定位孔。 2. 選擇以對角線，距離最遠之2孔為定位孔。 ?16.電解電容需做三針極性測試的話，要求電容直插到底。 ?17.小電阻可采用四線量測方式，以提高測試精度，減少接觸阻抗。該小電阻兩端各下兩支探針，要求兩端各自預留2個測試點。 37 附錄1并行工程為什么能提高產品設計開發能力 ?長期以來，產品開發大都沿用傳統的順序設計方法，遵循“概念設計詳細設計過程設計加工制造試驗驗收、設計修改”

59、的大循環。由于在設計的早期不能很好地考慮下游的可制造性、可裝配性、質量保證等多種因素，這就不可避免地造成產品設計改動量大，開發周期長，成本高，難以滿足市場競爭的需要。并行工程以CIMS的信息技術為基礎，通過組成多學科產品開發隊伍，改進產品開發過程，利用各種先進的計算機輔助工具（CAx/DFx）和產品數據管理等技術手段，使產品開發的早期階段能及早考慮下游的各種因素，達到縮短產品開發周期、提高產品質量、降低產品成本的目的。這里，主要的因素有： ?(1) 多學科產品開發隊伍 傳統的產品開發隊伍是按專業部門劃分的，各專業組在物理上相互分隔。由于專業所限，上游的設計過程往往不能充分考慮下游的需求，而下游

60、對上游的反饋又必須經過逐級審批才能實現，上下游之間的信息交換存在障礙。并行工程圍繞其產品對象有計劃地組織多學科開發小組，其成員由企業各部門和產品開發各階段的核心人員組成。由于他們非常了解產品生命周期的各個銜接，因此能并行地設計產品及相關的過程。各小組成員既能獨立工作，又能互相合作，并在計算機技術的支持下，完成新產品的設計與開發。 38 附錄1并行工程為什么能提高產品設計開發能力 ?(2) 產品開發過程改進 并行工程把產品開發的各項活動作為一個集成的過程，從全局優化的角度出發，對該集成過程進行管理和控制，并對已有的產品開發過程進行不斷改進。改進的目標是消除“設計修改設計”的大循環，利用DFx工具和增加信