DFM可制造分析过程

1、在DFM分析过程中应考虑的几个方面：1），背景信息a.定义分析的内容；了解客户的期望；b.知道产品的性质，如低产量高端，高产量低端，可靠性强，消费性等；c.什么是客户所需求的，成本，质量，进度，产品结构，还是产品的可靠性；d.数据准确，了解以前的生产数据和DFM情况.2），高标准的设计a.根据BOM，组装图纸和PCBA及背景信息定义制造工艺流程；b.检查PTH，复杂的连接件，对照上下面来简化制造流程；c.优化在母板上的组合。3），详细设计根据DFM的检查表逐项对照，区分特殊和一般性的设计，把存在的问题列入报告中。4），评估影响性评估提出的DFM对质量和成本的影响，有时设计可能影响质量，但功能优

2、先，就要采取另外的建议。5），归纳总结建议与修改。DFM检查表客户名：项目：产品名：版本：审核工程师：日期：检查项目检查内容优先级DFM标注数据和记录1 用于DFM的数据文件12 以往的DFM记录以前有没有相似产品？第二次或第三次审核？产品数量？23 与设计有关的问题重新设计还是更改1加工工艺流程4 PTH组装考虑手插件、波峰焊接、手工焊接、压入技术、焊膏通孔工艺、替换为SMD？15 手工焊接和浸焊避免这种工艺16 特殊工艺有无其他工艺如灌封,HOT BAR,17 焊接连线避免这种工艺1线路板形状1 母板优化在制造母板上的布局12 线路板尺寸对照本公司的设备加工能力13 线路板组合简化拼板分离

3、的难度24 边缘倒角4个边角。防止线路板损坏.注意不要影响贴装设备传感器识别35 元器件6 新型封装是否需要实验？焊盘设计考虑元器件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 包装形式QFP、BGA要JEDEC托盘；手插件：管状或散装在袋装；SMT需卷带封装39 元件与BOM去除BOM中非组装件310 QFP换成BGAQFP引角208I/O要考虑换成BGA211 PTH引角长度检查PTH引角长度对波峰焊的要求：线路板厚度212 小间距PTH波峰焊良率213 压入技术元件、线路板表面214 表面贴装要求真空拾取连接器？215 复杂的连结件是否需新设备116连结件支持块（Sta

4、nd-off）是否标准元件217 机器压入连结件需作用在线路板表面多大压力？铆接？218 电容避免选用电极、纸制电容219 0402s尽量选大于这个尺寸的，电阻良率是电容的两倍320 Rpack结合0402和0603321 手插件关键组装点不能出现反向的现象322 元件引角整形预处理 避免这种工艺3表面贴装1 PTH 仅在一面尽量设计在一面12 元件重量在SMT的过程中掉落，设计在正面13 元件高度检查底面元件高度对波峰焊，在线测试要求；上面对飞针测试、AOI和X检测的要求；14 SMT完全波峰焊底面元件用波峰焊？15 上下面平衡贴装时间16 边缘留空至少3mm17 拼板技术线路板之间的连接2

5、8 元件间距要求制定并参照标准29 元件方向相似的元件相同的方向310 选择性波峰焊留空在PGA元件底部和PTH周围211 CBGA小间距元件不要在CBGA附近112 焊点重影X检测的要求313 自动PTH足够的元件数量？机器容量？参照PTH设定范围214 标签指定粘贴位置315 机械孔与通孔16 工具孔至少2个的要求217孔在焊盘（Via-In-Pad）孔的尺寸118 焊接孔用于PTH119 压入元件孔注意公差120 PTH孔和外边正确的设计用于波峰焊和焊膏通孔工艺221 波峰焊制具定位孔用于选择性波峰焊322 PCB外层23 板子基准点至少2个，3个优选；检查周围无干涉224 IRM（PG

6、P点）用于拼板325 焊盘形状0402s，Rpack，小间距焊盘宽度26 元器件基准用于小间距元件227走线在无联接件支持块元件下检查走线128 盗锡焊垫用于波峰焊：连接器和点胶的SOIC229 表面焊接点位置X检测的要求230 阻焊层31 阻焊层图形小间距元件、外框等232 SMD和非SMD焊盘结合焊盘设计233 Testing孔用于BGA 1蚀刻及其他标识信息1 无stand-off元件丝印不可在元件底部12 丝印距离在焊盘、基准、孔等周围13 方向性标识极性标识、第一角标识34 丝印标识位置参照不在元件底部35 BGA外框标识贴装后的外轮廓3线路板结构1 板厚对照波峰焊要求；设备加工能力

7、？返修？12 标准线路板加工工艺 考虑加工能力13 表面覆层OSP，HASL，Ni/Cu,表面沉锡，镀金等24 压层对称性是否对称？35 铜层的对称性是否对称？36 阻焊层类型建议37 多个地层线覆面影响波峰焊的焊接质量和翻修2在线测试1 测试点的覆盖率目标是100%12测试焊盘的大小和距离参照设计规范23 测试焊盘在底部如只有一面可节省制具24 阻焊层测试焊盘孔有阻焊膜1机械装配元件1 机械硬件数量和样式12 螺钉单一样式的顶部13 铆联可否移去？2机械装配方法1 金属件在不见组装的下部没有孔和走线12 散热器优化附着的方法23 机械孔注意公差14 螺钉单一起子需要，安装点周围空间15 清洗

8、不能迷塞螺纹16 组装的复杂性器件数量？总装时间？返修前必须要拆卸的？27 装配关键机械件安装不能出现反向的现象28 DFM设计指南一般涵盖文件数据和DFM记录、工艺流程、PCB板概况、元器件、表面贴装要求、机械孔与PCB联结孔、PCB板层、阻焊层、丝印层、机械组装件、测试、机械装配方法、防潮设计、维修与升级、清洗和检验等。一、文件数据和DFM记录： 在DFM之前先看一下所需要的文件数据有没有完全提供。这些文件通常包括：线路板外型、电性原理图、采购和供应商管理规范（AVL）和物料清单（BOM）、组装图纸、PCB设计/制造规范、Gerber、Artwork档案、元器件的规格尺寸、工艺和材料规范。

9、 另外查看以前有无DFM在案，这有利于我们更好更快的了解产品。特别是以前所提出的问题和建议有没有执行，以及实施后对质量、生产、时间、成本有无影响。如果是以前的产品的更新，特别注意工程更改单的内容，这些都是接下来DFM中要检查的重点。二、制造工艺设计 本部分主要涉及组装测试工艺，包括模板印刷工艺，SMD/THC装配工艺、粘胶剂涂布工艺、电子焊接工艺、清洗工艺、覆形涂敷、制程控制设计及组装测试设备要求等。在这里要多考虑PTH组装，焊接PTH 元件、压入还是SMT，引角长度，引角尺寸和形状，引角间距，引角表面镀层，元件热容性，有无standoffs，PCB厚度，PCB表面镀层，孔及焊盘垫的大小等。1

10、.尽量避免在PCB两面均安放PTH元件，因为大幅度增加装配的人工和时间。如果元件必须放在底面，则应使其物理上尽量靠近以便一次完成防焊胶带的遮蔽与剥离操作。尽量使元件均匀的分布在PCB上，以降低翘曲并有助于使其在过波峰焊时热量分布均匀！2.元件引角的形状对焊膏通孔工艺（Paste-in-hole）选用圆形或方形是最好的.少选长方形或交叉形的。元件间距波峰焊时建议0.070,焊膏通孔工艺0.100.选用焊膏印孔工艺的元件能够耐回流焊接的温度，但波峰焊和焊膏通孔工艺都需要有支持块（stand-off）以便在散热时孔中的空气散出，防止气泡的产生。小于0.062”厚的PCB选用焊膏通孔工艺比较好，当厚度

11、大于0.093”时对波峰焊和焊膏通孔工艺都比较难。3.在自动化程度越来越高的组装工艺中，手工焊接和侵焊是不得已的做法。一般因为：SMT元件不能过回流焊接；双面PTH；第二面元件太重；第二面元件太高不能用选择性波峰焊；非常少的第二面元件不值得使用整条自动生产线。4.特殊工艺如用于固定散热器的材料；低温的附件和返修所需的特殊焊锡丝；手工操作需要新的设备和工具；组装和返修空孔在焊盘内的元件等。另外看有没有新的工艺和新的设备需求。5.导线与连接器：不要将导线或者电缆线直接接在PCB上，而应使用连接器，如果导线一定要直接焊到板子上，则导线末端要用一个导线对板子的端子进行端接。从线路板连出的导线应集中在板

12、子的某个区域，这样可以将他们套在一起，以免影响其他的元件。使用不同颜色的导线以防止装配过程中出现错误,各公司可采用自己的一套颜色方案,如所有产品数据线的高位用蓝色表示而低位用黄色表示等.三.线路板形状这一项应结合各公司实际的设备加工能力,一半地外形尺寸最大350mm450mm(1418),最小50mm80mm(23.2).优化PCB在制造母板上的布局达到最大的利用率,节省成本.在板子的周围应提供一些边框,尤其在板边缘有元件时,大多数自动装配设备要求板边至少预留3mm的区域,尽可能使定位孔间距及其与元件之间的距离大一些,并根据组装设备对其尺寸进行标准化和优化处理;不要对定位孔做电镀,因为电镀孔的

13、直径很难控制.尽量使定位孔也作为PCB在最终产品的安装孔使用,这样可减少制作时的钻孔工序.边缘倒角可以避免线路板在碰到其他东西时边脚不被损坏和在机器传送带上运行时不跳动.四.元器件标准1.一般标准a)元器件选择应符合特定客户要求、设计要求、可靠性和使用要求,并符合企业内组装测试设备状况;元器件应有价格优势并无供应问题;元器件种类应最少化,以提高集成度、简化工艺和无聊管理;b)应优先选择可自动装配的元器件,SMD优先于通孔元器件;应尽可能多地使用SMD,减少通孔元器件和手插件的使用;c)元器件可焊性应符合相关规范;应符合企业缺省的元器件封装/尺寸,避免使用小于0402的片式元件/大于机制1812

14、的片式元件、MELF元件及其他需非常规处理的元器件,如异形元器件的贴装需借助于人工操作或专门设备;d)元器件应能够承受回流焊和波峰焊接温度循环2-3次,企业对焊接参数如最大温升速率、波峰焊的变面温度等应有明确的规范约束,以保持焊接缺陷良好的可重复性;应有完整的MSD(温度敏感元件)规范; e)异形元器件如连接器、开关等应采用阻燃设计,避免热变形和热开裂;f)如果产品需进行清洗,元器件应能承受水清洗工艺;2.通孔元器件选择避免使用双列直插式封装插座,它除了延长组装时间外,这种额外的机械连接还会降低长期使用可靠性,只因为维护的原因需要DIP现场更换时才使用插座.避免使用一些需要机器压力的零部件,如

15、导线别针、铆钉等,除了安装速度慢以外,这些部件还可能损坏线路板而且它们的维护性也很低.采用下面的方法,尽量减少板上使用元件的种类:用排阻代替单个电阻.用一个六真连接器取代两三针连接器.如果两个元件的值很相似,单公差不同,则两个位置均使用公差较低的那一个.使用相同的螺钉固定板上各种散热器.应选用根据工业标准进行过预处理的元件.元件准备是生产过程中效率最低的部分之一,除了增添额外的工序(相应带来了静电损坏风险并使交货期延长),它还增加了出错的机会.应对购买的大多数手工插装元件定出规格,使线路板焊接面上的引线伸出长度不超过1.5mm,这样可减少元件准备和引脚修整的工作量,而且板子也能更好的通过波峰焊

16、设备. 避免使用卡扣安装较小的座架和散热器,因为这样速度很慢而且需要工具,应尽量使用套管、塑料快接铆钉、双面热带或者利用焊点进行机械连接.五.表明贴装DFM本部分为DFM实际规范的重点之一,主要包括表面贴装方面具体的尺寸公差等数据及相应的尺寸图集.1.双面贴装规范PCB支撑要求等;元器件最大高度具体要求;双面SMT板的元器件脚印尺寸、方向及间距;板底元器件,包括鸥翼型和J型管脚器件.图5为双面回流元器件重量限制表,斜线以上表示在回流过程中容易掉件,以下的就相对安全.允许重量(g)=引脚表面积(mm2)引脚数量0.6652.PCB拼板分离间距(剪切、铣削、划/掰、分离孔加板边)应符合相应规范要求

17、,一避免电容开裂等诸多相关问题;元器件本体与板子装配方向的两边之最小间距应符合要求(如5mm(0.200);元器件在板子底面的最大高度符合要求,元器件本体和管脚伸出长度应符合间距和焊接要求;高功率元器件的本体与电路板面应有足够的散热空间;元器件上和下面通常不能有其他元器件.3.元器件间距要求企业应建立完整的分类间距规范,如波峰焊间距要求,回流焊间距要求,混装回流间距要求,表面贴装及人工组装/通孔元件间距,自动插装间距,清洁间距以及受限区域不得有元件等特殊要求;关于元器件间距的布局,建议参照IPC-SM-782A标准,表面贴装设计指南和焊盘标准.Surface Mount Design Guid

18、es and Land Patten Standdard.图6强调了元器件间距与缺陷的对应关系,这个数据来自于特别设计的测试板,横坐标是元器件之间的距离,纵坐标是相应缺陷DPMO值.元器件不应SMD周围0.1范围内,以免影响模板开台阶;最小内层导线间距为5mil;最小钻孔间距为0.014;外层图形间距、最小外层导线间距等应符合规范要求;外层导线与SMD焊垫的最小间距为0.010.与通孔焊盘的最小间距为0.007;导线与可导面离板边最小距离为0.015;电镀平衡设计可用与任何无电性功能的区域,且与窄间距SMD的最小距离为0.250;有源器件及分立元件的间距(元器件间、焊垫间、元器件与电路板表面和

19、板边之间等)应符合规范要求;还要充分考虑返修的需要,如图7的电容就很难用烙铁去返修,那对着情况可用一下建议:一是布局时移开,离SMT连接件远些;二是把该元件旋转90度;三是布局紧密,移到另外一面.4.元件方向元器件方向应根据装配工艺来确定,所有IC、SOIC和PLCC尽可能地使用第一管脚作为极性标志；电阻网络的极性应与IC一致；左右分立元件的方向应该保持一致；所有轴向元件应相互平行，这样轴向插装机在插装时就不需要旋转PCB，因为不必要的转动和移动会大幅度降低插装机的速度。像45度角元件实际上无法由机器插入。相似的元件在板面上应以相同的方式排放.例如所有的径向电容的负极朝向板件的右面,使所有双列

20、直插封装(DIP)的缺口标记面向同一方向等等,这样可以加快插装的速度并更易于发现错误.由于A板采用了这种方法,所以很容易地找到反向电容器,而B板查找则需要用较多时间.实际上一个公司可以对其制造的所有线路板元件方向进行标准化处理,某些板子的布局可能不一定允许这样做,但这应该是一个努力的方向.如果可能,径向元件尽量用其轴向型,因为轴向元件的插装成本比较低,如果空间非常宝贵,也可以选用径向元件.如果板面上仅有少量的轴向元件,则应将他们全部转换为径向型,反之亦然,这样可完全省掉一种插装工序.将双列直插封装器件、连接器及其他高引脚数元件的双列方向与过波峰焊的方向垂直,这样可以减少元件引脚之间的锡桥.画出

21、元件参考符(CRD)以及极性指示,并在元件插入后仍然可见,这在检查和故障排除时很有帮助,并且也是一个很好的维护性工作.5.选择性波峰焊留空在PTH元件的引脚焊接点的周围不要有其他元件,0.500是优先选择0.200是最小要求,在元件面需空留0.200的范围.6.BGA/CSP数据设计在JEDEC95出版物中提供了栅格列阵包装的外形.列阵包装元件的总的外形规格允许很大的灵活性,包括引脚间距,触点矩阵形式和结构.JEDEC标准允许芯片附着在介面结构的任何一面.六.机械孔与通孔1.确认镀通孔、非镀通孔、盲孔、埋孔、过孔、等是否符合规范要求,应使用同一产品上孔的尺寸数目最少;采用优化的孔尺寸系列;散热

22、过孔间距,特殊过孔间距,钻孔尺寸,过孔尺寸,过孔间距;特殊孔尺寸公差和槽宽公差应有文件明确规定;确认Press-fit工艺总共压入孔与连接器是否匹配;硬件装配孔应采用非镀通孔(仅限波峰焊);安装孔/工装孔连接器互连符合规范要求;每块电路板上对角方向至少要有两个工装孔;VIP(Via In Pad)设计需经相关部门的特别批准;PCB文件中需有VIP最终公差要求.2.PTH元件孔和焊垫的尺寸a)波峰焊FSH(Finished Hole Size)孔的尺寸D优选Dhole=最大针直径+0.41mm(0.016)可接受Dhole=最大针直径+0.38mm to 0.51mm(0.015 to 0.02

23、0)焊垫的尺寸Dhole=1.4mm(0.056),Dland=(1.05*Dhole)+0.61mm(0.024)b)焊膏通孔工艺PIH元件FSH和焊垫尺寸:Dhole=最大针直径+0.127mm(0.005)0.61mm(0.024)Dhole=4mil;最小内层焊盘尺寸、最小外层导线宽度、阻焊层与线路最少重叠宽度等应符合规范要求;最小阻焊层宽度3mil.SMD几通孔元器件的焊垫、焊盘、镀通孔设计应符合相关规范,元器件脚印尺寸应符合相关规范规定一个良好的焊垫/盘设计,应该综合考虑组装/测试/检查/使用寿命等条件.镀通孔在两个外层上均应有焊盘,而非镀通孔在电路板两个外层上不应有焊盘;所允许的

24、最小外层焊盘尺寸为PTH+12mil;光板测试应采用规范规定的焊盘尺寸;确认热设计、接地设计及其它电性设计是否适当,如大载流及内岐散热是否需加热板等;应平衡设计铜重,尤其是外层镀层必须采取平衡设计;不同板层上铜的分布应相适应,内层铜重应与两面一致;板层应对称配置;功率或接地PTH应采用去应力设计; 在VIP(Via-iin-pad),设计中,标准的VIA最终孔径为0.010;回流焊接有焊锡填充的VIA孔径和ICT探针不测的VIA孔,其最终孔径最大为0.014,其外焊盘尺寸至少应大出最终孔径0.020;散热VIA使用0.035的双面方焊盘,最终孔径为0.014;金属外壳的元件下不能有独立的VIA

25、孔;焊垫形状缩小的情况下不允许用VIA设计; 特殊元器件如BGA、Ubga 、CCCA、 CSP、倒装芯片等,其线路/过孔/焊垫等需符合特定的设计要求;布线设计应满足后续组装的可执行性,如锡膏印刷和焊接工艺友好性、可清洗性和可维修性。相似元器件的方向应一致,以利于装配检验和测试;对波峰焊接产品而言,元器件方向应保证后续焊接缺陷最少化,以避免不必要的缺锡、阴影效应和连焊等缺陷;应使用符合规范的附加焊垫、加长焊垫或盗锡焊垫设计,回流焊接中也经常采用附加焊垫的方法来减少连焊缺陷;波峰焊接中如果通孔元器件方向不当时也可采用盗锡焊垫设计;非镀通孔周围至少要有20mil的环状区域不得有铜;工作电压高达50

26、0V的场合,相邻可导性板层之间至少要有4mil的绝缘层。八、阻焊层阴焊层材料类型/厚度应符合相关要求;所有图形(焊盘、焊垫、VIA孔、测试点等)周围都应无绿油覆盖,并有适当尺寸的绿油窗;非PTH绿油窗最小尺寸为0.040;所有线路和可导面都应覆盖有阻焊怪,如果两相邻导线间距小于0.020,则阻焊膜应覆盖一条或两条导线;阻焊膜最小宽度应为0.003;工装孔和PTH的绿油窗直径应比孔径大出0.040;窄间距SMD基准的绿油窗至少比基准要大出0.040;表面贴装片式电感器本体下都应有绿油窗,金属元器件下的区哉应没有阻焊层;所有蚀刻文字都应覆盖阻焊层,企业版权信息除外;除此之外,所有非功能性图形和字体

27、)如电镀平衡设计),都应有阻焊层覆盖,盗锡焊垫除外。九、蚀刻及其它标识信息UL符号及制造日期框应位于焊接面上;料号电路板编码、制造日期及安全编码等应蚀刻于电路 板上。确认标签、标识内容和字体符合要求；标签通常不得覆盖任何测试点、元器件、焊垫/焊盘、蚀刻字样，或影响后续装配、检验或维修。丝印线条最小宽度为0.010;丝印与焊垫边缘最小距离为0.010;通孔元器件应有本体丝印外形,如果空间允许,一般应有SMD参考标识;参考标识应位于元器件本体外形之外;所有对称元件以0.025圆点或0.5mm蚀刻方块作为第一管脚标识;所有极性元器件使有0.125高的+丝印标识或蚀刻的1mm+符号作为极性标识;对称的

28、SM二极管阴极应有条状极性标识;某些情况下,也可有通孔元器件的方焊盘来标识二极管和电容极性;蚀刻字样优先于丝印,版本以蚀刻法俦优先;如果电路板含有专有固化程序,版权信息应蚀刻在PWB上;所有蚀刻字样都应沿着一条板边配置,所有产品应保持一致性;蚀刻的版权信息不应覆有阻焊层,高度大约保持0.010;元器件镀通孔Via、非镀通孔、测试点和SMD焊垫上都不得有字样。十、装配DFM审核1.进行整体机械装配和公差公析如结合件的配合;对设计进行评估,以减少组件数目;进行工艺兼容性审核;进行共用性检查,以确保单一物料的订购和再设计最少化;元器件参考代码(如R1,R2等)是否与元器件、图纸、工艺指导一致；电路板上的元器件是否按标签格删配置,以避免特殊工装;电路板间距是否合理,以免影响后续插装等操作;如果可能,应避免使用螺钉;只使用标准件而且尺寸种类最小化;带螺丝紧固件的种类及数量应该最少化且应尽可能使用自锁性垫圈;应尽可能使用自紧式、带螺丝的插装件;紧固件的扭力必须在正式图纸文件上有明确规定;是否有足够的间距允许紧固件装配工具进入;避免使用铆钉,而使用螺钉;2.电路板上的安装孔几组装/测试用的工装孔应是非电镀孔;同等尺寸形状的电路板的工装孔尺寸/位置应一致,一减少专门夹具并节约机器设置时间;连接器应有识别栓以免配