DFM可制造分析過程

1、在DFM分析過程中應考慮的幾個方面：1），背景信息a.定義分析的內容；了解客戶的期望；b.知道產品的性質，如低產量高端，高產量低端，可靠性強，消費性等；c.什么是客戶所需求的，成本，質量，進度，產品結構，還是產品的可靠性；d.數(shù)據(jù)準確，了解以前的生產數(shù)據(jù)和DFM情況.2），高標準的設計a.根據(jù)BOM，組裝圖紙和PCBA及背景信息定義制造工藝流程；b.檢查PTH，復雜的連接件，對照上下面來簡化制造流程；c.優(yōu)化在母板上的組合。3），詳細設計根據(jù)DFM的檢查表逐項對照，區(qū)分特殊和一般性的設計，把存在的問題列入報告中。4），評估影響性評估提出的DFM對質量和成本的影響，有時設計可能影響質量，但功能優(yōu)

2、先，就要采取另外的建議。5），歸納總結建議與修改。DFM檢查表客戶名：項目：產品名：版本：審核工程師：日期：檢查項目檢查內容優(yōu)先級DFM標注數(shù)據(jù)和記錄1 用于DFM的數(shù)據(jù)文件12 以往的DFM記錄以前有沒有相似產品？第二次或第三次審核？產品數(shù)量？23 與設計有關的問題重新設計還是更改1加工工藝流程4 PTH組裝考慮手插件、波峰焊接、手工焊接、壓入技術、焊膏通孔工藝、替換為SMD？15 手工焊接和浸焊避免這種工藝16 特殊工藝有無其他工藝如灌封,HOT BAR,17 焊接連線避免這種工藝1線路板形狀1 母板優(yōu)化在制造母板上的布局12 線路板尺寸對照本公司的設備加工能力13 線路板組合簡化拼板分離

3、的難度24 邊緣倒角4個邊角。防止線路板損壞.注意不要影響貼裝設備傳感器識別35 元器件6 新型封裝是否需要實驗？焊盤設計考慮元器件17 可清洗性和可焊接性所有元件是否可以清洗、可回流焊接？18 包裝形式QFP、BGA要JEDEC托盤；手插件：管狀或散裝在袋裝；SMT需卷帶封裝39 元件與BOM去除BOM中非組裝件310 QFP換成BGAQFP引角208I/O要考慮換成BGA211 PTH引角長度檢查PTH引角長度對波峰焊的要求：線路板厚度212 小間距PTH波峰焊良率213 壓入技術元件、線路板表面214 表面貼裝要求真空拾取連接器？215 復雜的連結件是否需新設備116連結件支持塊（Sta

4、nd-off）是否標準元件217 機器壓入連結件需作用在線路板表面多大壓力？鉚接？218 電容避免選用電極、紙制電容219 0402s盡量選大于這個尺寸的，電阻良率是電容的兩倍320 Rpack結合0402和0603321 手插件關鍵組裝點不能出現(xiàn)反向的現(xiàn)象322 元件引角整形預處理 避免這種工藝3表面貼裝1 PTH 僅在一面盡量設計在一面12 元件重量在SMT的過程中掉落，設計在正面13 元件高度檢查底面元件高度對波峰焊，在線測試要求；上面對飛針測試、AOI和X檢測的要求；14 SMT完全波峰焊底面元件用波峰焊？15 上下面平衡貼裝時間16 邊緣留空至少3mm17 拼板技術線路板之間的連接2

5、8 元件間距要求制定并參照標準29 元件方向相似的元件相同的方向310 選擇性波峰焊留空在PGA元件底部和PTH周圍211 CBGA小間距元件不要在CBGA附近112 焊點重影X檢測的要求313 自動PTH足夠的元件數(shù)量？機器容量？參照PTH設定范圍214 標簽指定粘貼位置315 機械孔與通孔16 工具孔至少2個的要求217孔在焊盤（Via-In-Pad）孔的尺寸118 焊接孔用于PTH119 壓入元件孔注意公差120 PTH孔和外邊正確的設計用于波峰焊和焊膏通孔工藝221 波峰焊制具定位孔用于選擇性波峰焊322 PCB外層23 板子基準點至少2個，3個優(yōu)選；檢查周圍無干涉224 IRM（PG

6、P點）用于拼板325 焊盤形狀0402s，Rpack，小間距焊盤寬度26 元器件基準用于小間距元件227走線在無聯(lián)接件支持塊元件下檢查走線128 盜錫焊墊用于波峰焊：連接器和點膠的SOIC229 表面焊接點位置X檢測的要求230 阻焊層31 阻焊層圖形小間距元件、外框等232 SMD和非SMD焊盤結合焊盤設計233 Testing孔用于BGA 1蝕刻及其他標識信息1 無stand-off元件絲印不可在元件底部12 絲印距離在焊盤、基準、孔等周圍13 方向性標識極性標識、第一角標識34 絲印標識位置參照不在元件底部35 BGA外框標識貼裝后的外輪廓3線路板結構1 板厚對照波峰焊要求；設備加工能力

7、？返修？12 標準線路板加工工藝 考慮加工能力13 表面覆層OSP，HASL，Ni/Cu,表面沉錫，鍍金等24 壓層對稱性是否對稱？35 銅層的對稱性是否對稱？36 阻焊層類型建議37 多個地層線覆面影響波峰焊的焊接質量和翻修2在線測試1 測試點的覆蓋率目標是100%12測試焊盤的大小和距離參照設計規(guī)范23 測試焊盤在底部如只有一面可節(jié)省制具24 阻焊層測試焊盤孔有阻焊膜1機械裝配元件1 機械硬件數(shù)量和樣式12 螺釘單一樣式的頂部13 鉚聯(lián)可否移去？2機械裝配方法1 金屬件在不見組裝的下部沒有孔和走線12 散熱器優(yōu)化附著的方法23 機械孔注意公差14 螺釘單一起子需要，安裝點周圍空間15 清洗

8、不能迷塞螺紋16 組裝的復雜性器件數(shù)量？總裝時間？返修前必須要拆卸的？27 裝配關鍵機械件安裝不能出現(xiàn)反向的現(xiàn)象28 DFM設計指南一般涵蓋文件數(shù)據(jù)和DFM記錄、工藝流程、PCB板概況、元器件、表面貼裝要求、機械孔與PCB聯(lián)結孔、PCB板層、阻焊層、絲印層、機械組裝件、測試、機械裝配方法、防潮設計、維修與升級、清洗和檢驗等。一、文件數(shù)據(jù)和DFM記錄： 在DFM之前先看一下所需要的文件數(shù)據(jù)有沒有完全提供。這些文件通常包括：線路板外型、電性原理圖、采購和供應商管理規(guī)范（AVL）和物料清單（BOM）、組裝圖紙、PCB設計/制造規(guī)范、Gerber、Artwork檔案、元器件的規(guī)格尺寸、工藝和材料規(guī)范。

9、 另外查看以前有無DFM在案，這有利于我們更好更快的了解產品。特別是以前所提出的問題和建議有沒有執(zhí)行，以及實施后對質量、生產、時間、成本有無影響。如果是以前的產品的更新，特別注意工程更改單的內容，這些都是接下來DFM中要檢查的重點。二、制造工藝設計 本部分主要涉及組裝測試工藝，包括模板印刷工藝，SMD/THC裝配工藝、粘膠劑涂布工藝、電子焊接工藝、清洗工藝、覆形涂敷、制程控制設計及組裝測試設備要求等。在這里要多考慮PTH組裝，焊接PTH 元件、壓入還是SMT，引角長度，引角尺寸和形狀，引角間距，引角表面鍍層，元件熱容性，有無standoffs，PCB厚度，PCB表面鍍層，孔及焊盤墊的大小等。1

10、.盡量避免在PCB兩面均安放PTH元件，因為大幅度增加裝配的人工和時間。如果元件必須放在底面，則應使其物理上盡量靠近以便一次完成防焊膠帶的遮蔽與剝離操作。盡量使元件均勻的分布在PCB上，以降低翹曲并有助于使其在過波峰焊時熱量分布均勻！2.元件引角的形狀對焊膏通孔工藝（Paste-in-hole）選用圓形或方形是最好的.少選長方形或交叉形的。元件間距波峰焊時建議0.070,焊膏通孔工藝0.100.選用焊膏印孔工藝的元件能夠耐回流焊接的溫度，但波峰焊和焊膏通孔工藝都需要有支持塊（stand-off）以便在散熱時孔中的空氣散出，防止氣泡的產生。小于0.062”厚的PCB選用焊膏通孔工藝比較好，當厚度

11、大于0.093”時對波峰焊和焊膏通孔工藝都比較難。3.在自動化程度越來越高的組裝工藝中，手工焊接和侵焊是不得已的做法。一般因為：SMT元件不能過回流焊接；雙面PTH；第二面元件太重；第二面元件太高不能用選擇性波峰焊；非常少的第二面元件不值得使用整條自動生產線。4.特殊工藝如用于固定散熱器的材料；低溫的附件和返修所需的特殊焊錫絲；手工操作需要新的設備和工具；組裝和返修空孔在焊盤內的元件等。另外看有沒有新的工藝和新的設備需求。5.導線與連接器：不要將導線或者電纜線直接接在PCB上，而應使用連接器，如果導線一定要直接焊到板子上，則導線末端要用一個導線對板子的端子進行端接。從線路板連出的導線應集中在板

12、子的某個區(qū)域，這樣可以將他們套在一起，以免影響其他的元件。使用不同顏色的導線以防止裝配過程中出現(xiàn)錯誤,各公司可采用自己的一套顏色方案,如所有產品數(shù)據(jù)線的高位用藍色表示而低位用黃色表示等.三.線路板形狀這一項應結合各公司實際的設備加工能力,一半地外形尺寸最大350mm450mm(1418),最小50mm80mm(23.2).優(yōu)化PCB在制造母板上的布局達到最大的利用率,節(jié)省成本.在板子的周圍應提供一些邊框,尤其在板邊緣有元件時,大多數(shù)自動裝配設備要求板邊至少預留3mm的區(qū)域,盡可能使定位孔間距及其與元件之間的距離大一些,并根據(jù)組裝設備對其尺寸進行標準化和優(yōu)化處理;不要對定位孔做電鍍,因為電鍍孔的

13、直徑很難控制.盡量使定位孔也作為PCB在最終產品的安裝孔使用,這樣可減少制作時的鉆孔工序.邊緣倒角可以避免線路板在碰到其他東西時邊腳不被損壞和在機器傳送帶上運行時不跳動.四.元器件標準1.一般標準a)元器件選擇應符合特定客戶要求、設計要求、可靠性和使用要求,并符合企業(yè)內組裝測試設備狀況;元器件應有價格優(yōu)勢并無供應問題;元器件種類應最少化,以提高集成度、簡化工藝和無聊管理;b)應優(yōu)先選擇可自動裝配的元器件,SMD優(yōu)先于通孔元器件;應盡可能多地使用SMD,減少通孔元器件和手插件的使用;c)元器件可焊性應符合相關規(guī)范;應符合企業(yè)缺省的元器件封裝/尺寸,避免使用小于0402的片式元件/大于機制1812

14、的片式元件、MELF元件及其他需非常規(guī)處理的元器件,如異形元器件的貼裝需借助于人工操作或專門設備;d)元器件應能夠承受回流焊和波峰焊接溫度循環(huán)2-3次,企業(yè)對焊接參數(shù)如最大溫升速率、波峰焊的變面溫度等應有明確的規(guī)范約束,以保持焊接缺陷良好的可重復性;應有完整的MSD(溫度敏感元件)規(guī)范; e)異形元器件如連接器、開關等應采用阻燃設計,避免熱變形和熱開裂;f)如果產品需進行清洗,元器件應能承受水清洗工藝;2.通孔元器件選擇避免使用雙列直插式封裝插座,它除了延長組裝時間外,這種額外的機械連接還會降低長期使用可靠性,只因為維護的原因需要DIP現(xiàn)場更換時才使用插座.避免使用一些需要機器壓力的零部件,如

15、導線別針、鉚釘?shù)?除了安裝速度慢以外,這些部件還可能損壞線路板而且它們的維護性也很低.采用下面的方法,盡量減少板上使用元件的種類:用排阻代替單個電阻.用一個六真連接器取代兩三針連接器.如果兩個元件的值很相似,單公差不同,則兩個位置均使用公差較低的那一個.使用相同的螺釘固定板上各種散熱器.應選用根據(jù)工業(yè)標準進行過預處理的元件.元件準備是生產過程中效率最低的部分之一,除了增添額外的工序(相應帶來了靜電損壞風險并使交貨期延長),它還增加了出錯的機會.應對購買的大多數(shù)手工插裝元件定出規(guī)格,使線路板焊接面上的引線伸出長度不超過1.5mm,這樣可減少元件準備和引腳修整的工作量,而且板子也能更好的通過波峰焊

16、設備. 避免使用卡扣安裝較小的座架和散熱器,因為這樣速度很慢而且需要工具,應盡量使用套管、塑料快接鉚釘、雙面熱帶或者利用焊點進行機械連接.五.表明貼裝DFM本部分為DFM實際規(guī)范的重點之一,主要包括表面貼裝方面具體的尺寸公差等數(shù)據(jù)及相應的尺寸圖集.1.雙面貼裝規(guī)范PCB支撐要求等;元器件最大高度具體要求;雙面SMT板的元器件腳印尺寸、方向及間距;板底元器件,包括鷗翼型和J型管腳器件.圖5為雙面回流元器件重量限制表,斜線以上表示在回流過程中容易掉件,以下的就相對安全.允許重量(g)=引腳表面積(mm2)引腳數(shù)量0.6652.PCB拼板分離間距(剪切、銑削、劃/掰、分離孔加板邊)應符合相應規(guī)范要求

17、,一避免電容開裂等諸多相關問題;元器件本體與板子裝配方向的兩邊之最小間距應符合要求(如5mm(0.200);元器件在板子底面的最大高度符合要求,元器件本體和管腳伸出長度應符合間距和焊接要求;高功率元器件的本體與電路板面應有足夠的散熱空間;元器件上和下面通常不能有其他元器件.3.元器件間距要求企業(yè)應建立完整的分類間距規(guī)范,如波峰焊間距要求,回流焊間距要求,混裝回流間距要求,表面貼裝及人工組裝/通孔元件間距,自動插裝間距,清潔間距以及受限區(qū)域不得有元件等特殊要求;關于元器件間距的布局,建議參照IPC-SM-782A標準,表面貼裝設計指南和焊盤標準.Surface Mount Design Guid

18、es and Land Patten Standdard.圖6強調了元器件間距與缺陷的對應關系,這個數(shù)據(jù)來自于特別設計的測試板,橫坐標是元器件之間的距離,縱坐標是相應缺陷DPMO值.元器件不應SMD周圍0.1范圍內,以免影響模板開臺階;最小內層導線間距為5mil;最小鉆孔間距為0.014;外層圖形間距、最小外層導線間距等應符合規(guī)范要求;外層導線與SMD焊墊的最小間距為0.010.與通孔焊盤的最小間距為0.007;導線與可導面離板邊最小距離為0.015;電鍍平衡設計可用與任何無電性功能的區(qū)域,且與窄間距SMD的最小距離為0.250;有源器件及分立元件的間距(元器件間、焊墊間、元器件與電路板表面和

19、板邊之間等)應符合規(guī)范要求;還要充分考慮返修的需要,如圖7的電容就很難用烙鐵去返修,那對著情況可用一下建議:一是布局時移開,離SMT連接件遠些;二是把該元件旋轉90度;三是布局緊密,移到另外一面.4.元件方向元器件方向應根據(jù)裝配工藝來確定,所有IC、SOIC和PLCC盡可能地使用第一管腳作為極性標志；電阻網絡的極性應與IC一致；左右分立元件的方向應該保持一致；所有軸向元件應相互平行，這樣軸向插裝機在插裝時就不需要旋轉PCB，因為不必要的轉動和移動會大幅度降低插裝機的速度。像45度角元件實際上無法由機器插入。相似的元件在板面上應以相同的方式排放.例如所有的徑向電容的負極朝向板件的右面,使所有雙列

20、直插封裝(DIP)的缺口標記面向同一方向等等,這樣可以加快插裝的速度并更易于發(fā)現(xiàn)錯誤.由于A板采用了這種方法,所以很容易地找到反向電容器,而B板查找則需要用較多時間.實際上一個公司可以對其制造的所有線路板元件方向進行標準化處理,某些板子的布局可能不一定允許這樣做,但這應該是一個努力的方向.如果可能,徑向元件盡量用其軸向型,因為軸向元件的插裝成本比較低,如果空間非常寶貴,也可以選用徑向元件.如果板面上僅有少量的軸向元件,則應將他們全部轉換為徑向型,反之亦然,這樣可完全省掉一種插裝工序.將雙列直插封裝器件、連接器及其他高引腳數(shù)元件的雙列方向與過波峰焊的方向垂直,這樣可以減少元件引腳之間的錫橋.畫出

21、元件參考符(CRD)以及極性指示,并在元件插入后仍然可見,這在檢查和故障排除時很有幫助,并且也是一個很好的維護性工作.5.選擇性波峰焊留空在PTH元件的引腳焊接點的周圍不要有其他元件,0.500是優(yōu)先選擇0.200是最小要求,在元件面需空留0.200的范圍.6.BGA/CSP數(shù)據(jù)設計在JEDEC95出版物中提供了柵格列陣包裝的外形.列陣包裝元件的總的外形規(guī)格允許很大的靈活性,包括引腳間距,觸點矩陣形式和結構.JEDEC標準允許芯片附著在介面結構的任何一面.六.機械孔與通孔1.確認鍍通孔、非鍍通孔、盲孔、埋孔、過孔、等是否符合規(guī)范要求,應使用同一產品上孔的尺寸數(shù)目最少;采用優(yōu)化的孔尺寸系列;散熱

22、過孔間距,特殊過孔間距,鉆孔尺寸,過孔尺寸,過孔間距;特殊孔尺寸公差和槽寬公差應有文件明確規(guī)定;確認Press-fit工藝總共壓入孔與連接器是否匹配;硬件裝配孔應采用非鍍通孔(僅限波峰焊);安裝孔/工裝孔連接器互連符合規(guī)范要求;每塊電路板上對角方向至少要有兩個工裝孔;VIP(Via In Pad)設計需經相關部門的特別批準;PCB文件中需有VIP最終公差要求.2.PTH元件孔和焊墊的尺寸a)波峰焊FSH(Finished Hole Size)孔的尺寸D優(yōu)選Dhole=最大針直徑+0.41mm(0.016)可接受Dhole=最大針直徑+0.38mm to 0.51mm(0.015 to 0.02

23、0)焊墊的尺寸Dhole=1.4mm(0.056),Dland=(1.05*Dhole)+0.61mm(0.024)b)焊膏通孔工藝PIH元件FSH和焊墊尺寸:Dhole=最大針直徑+0.127mm(0.005)0.61mm(0.024)Dhole=4mil;最小內層焊盤尺寸、最小外層導線寬度、阻焊層與線路最少重疊寬度等應符合規(guī)范要求;最小阻焊層寬度3mil.SMD幾通孔元器件的焊墊、焊盤、鍍通孔設計應符合相關規(guī)范,元器件腳印尺寸應符合相關規(guī)范規(guī)定一個良好的焊墊/盤設計,應該綜合考慮組裝/測試/檢查/使用壽命等條件.鍍通孔在兩個外層上均應有焊盤,而非鍍通孔在電路板兩個外層上不應有焊盤;所允許的

24、最小外層焊盤尺寸為PTH+12mil;光板測試應采用規(guī)范規(guī)定的焊盤尺寸;確認熱設計、接地設計及其它電性設計是否適當,如大載流及內岐散熱是否需加熱板等;應平衡設計銅重,尤其是外層鍍層必須采取平衡設計;不同板層上銅的分布應相適應,內層銅重應與兩面一致;板層應對稱配置;功率或接地PTH應采用去應力設計; 在VIP(Via-iin-pad),設計中,標準的VIA最終孔徑為0.010;回流焊接有焊錫填充的VIA孔徑和ICT探針不測的VIA孔,其最終孔徑最大為0.014,其外焊盤尺寸至少應大出最終孔徑0.020;散熱VIA使用0.035的雙面方焊盤,最終孔徑為0.014;金屬外殼的元件下不能有獨立的VIA

25、孔;焊墊形狀縮小的情況下不允許用VIA設計; 特殊元器件如BGA、Ubga 、CCCA、 CSP、倒裝芯片等,其線路/過孔/焊墊等需符合特定的設計要求;布線設計應滿足后續(xù)組裝的可執(zhí)行性,如錫膏印刷和焊接工藝友好性、可清洗性和可維修性。相似元器件的方向應一致,以利于裝配檢驗和測試;對波峰焊接產品而言,元器件方向應保證后續(xù)焊接缺陷最少化,以避免不必要的缺錫、陰影效應和連焊等缺陷;應使用符合規(guī)范的附加焊墊、加長焊墊或盜錫焊墊設計,回流焊接中也經常采用附加焊墊的方法來減少連焊缺陷;波峰焊接中如果通孔元器件方向不當時也可采用盜錫焊墊設計;非鍍通孔周圍至少要有20mil的環(huán)狀區(qū)域不得有銅;工作電壓高達50

26、0V的場合,相鄰可導性板層之間至少要有4mil的絕緣層。八、阻焊層陰焊層材料類型/厚度應符合相關要求;所有圖形(焊盤、焊墊、VIA孔、測試點等)周圍都應無綠油覆蓋,并有適當尺寸的綠油窗;非PTH綠油窗最小尺寸為0.040;所有線路和可導面都應覆蓋有阻焊怪,如果兩相鄰導線間距小于0.020,則阻焊膜應覆蓋一條或兩條導線;阻焊膜最小寬度應為0.003;工裝孔和PTH的綠油窗直徑應比孔徑大出0.040;窄間距SMD基準的綠油窗至少比基準要大出0.040;表面貼裝片式電感器本體下都應有綠油窗,金屬元器件下的區(qū)哉應沒有阻焊層;所有蝕刻文字都應覆蓋阻焊層,企業(yè)版權信息除外;除此之外,所有非功能性圖形和字體

27、)如電鍍平衡設計),都應有阻焊層覆蓋,盜錫焊墊除外。九、蝕刻及其它標識信息UL符號及制造日期框應位于焊接面上;料號電路板編碼、制造日期及安全編碼等應蝕刻于電路 板上。確認標簽、標識內容和字體符合要求；標簽通常不得覆蓋任何測試點、元器件、焊墊/焊盤、蝕刻字樣，或影響后續(xù)裝配、檢驗或維修。絲印線條最小寬度為0.010;絲印與焊墊邊緣最小距離為0.010;通孔元器件應有本體絲印外形,如果空間允許,一般應有SMD參考標識;參考標識應位于元器件本體外形之外;所有對稱元件以0.025圓點或0.5mm蝕刻方塊作為第一管腳標識;所有極性元器件使有0.125高的+絲印標識或蝕刻的1mm+符號作為極性標識;對稱的

28、SM二極管陰極應有條狀極性標識;某些情況下,也可有通孔元器件的方焊盤來標識二極管和電容極性;蝕刻字樣優(yōu)先于絲印,版本以蝕刻法儔優(yōu)先;如果電路板含有專有固化程序,版權信息應蝕刻在PWB上;所有蝕刻字樣都應沿著一條板邊配置,所有產品應保持一致性;蝕刻的版權信息不應覆有阻焊層,高度大約保持0.010;元器件鍍通孔Via、非鍍通孔、測試點和SMD焊墊上都不得有字樣。十、裝配DFM審核1.進行整體機械裝配和公差公析如結合件的配合;對設計進行評估,以減少組件數(shù)目;進行工藝兼容性審核;進行共用性檢查,以確保單一物料的訂購和再設計最少化;元器件參考代碼(如R1,R2等)是否與元器件、圖紙、工藝指導一致；電路板上的元器件是否按標簽格刪配置,以避免特殊工裝;電路板間距是否合理,以免影響后續(xù)插裝等操作;如果可能,應避免使用螺釘;只使用標準件而且尺寸種類最小化;帶螺絲緊固件的種類及數(shù)量應該最少化且應盡可能使用自鎖性墊圈;應盡可能使用自緊式、帶螺絲的插裝件;緊固件的扭力必須在正式圖紙文件上有明確規(guī)定;是否有足夠的間距允許緊固件裝配工具進入;避免使用鉚釘,而使用螺釘;2.電路板上的安裝孔幾組裝/測試用的工裝孔應是非電鍍孔;同等尺寸形狀的電路板的工裝孔尺寸/位置應一致,一減少專門夾具并節(jié)約機器設置時間;連接器應有識別栓以免配