制造DFM培训最强资料

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1、第一讲DFM（可制造性设计）一、概述：1.1最优化设计DFX随着越来越多的公司引入可制造性设计（DFM ）方法来提高利润和产量，最优化 设计（DFX）的概念逐渐变得引人瞩目起来。成功实施DFX，可以确保产品的生产和检测质量，保证高度的可制造性和可测试 性，因而DFX可以说是电子组装中的一个关键性因素。缺乏有竞争力的DFX文化 和方法可能导致设计失败。虽然DFX已被各种各样地定义，但总的来说包括以下几种：DFM： DesignforManufacturing，可制造性设计；DFT / DFD： DesignforTest / DesignforDiagnosibility 可测试/可分析设计；D

2、FA： DesignforAssembly，可装配设计；DFE： DesignforEnvironment，环保型设计DFF： DesignforFabricationofthePCB ，PCB 可制造性设计；DFS： DesignforSourcing，可周转性设计；DFR： DesignforReliability，可靠性设计；DFX： DesignforX，包括以上所有。SMT行业正渐渐地、实实在在地接受DFX的概念。要让公司的各部门，特别是分 布在全球各地的公司各部门，普遍接受DFX理念，虽然是一件困难的任务，不过随着新型传媒（如Web）的发展 和公司决策阶段的不断重视，DFX的实施会

3、在企业内部及行业内逐步延伸和深化。 表面贴装顾问委员会（SMC）在七八年前就提出了 DFX概念，以鼓励可制造性（DFM）、可测试性和可靠性等的设计。从那以后，SMC不断推广DFX概念并鼓 励应用DFX。在1996年的表面贴装国际会议上，DFX是其中一个主要议题；同年 SMC出版了一个包含6个DFX白皮书的文件（其副本可从IPC-连接电子工业协会 获得）。该文件名SMC-WP-004，包括以下论文：成功的设计，作者为Hiatt &Associates公司的DaleHiatt ；装配设计，作者是Tessera公司的Vern Solberg；构造设计，作者是德州仪器公司的FosterGray ；测试

4、设计，作 者是Teradyne公司的PaulSpitz ；可靠性设计，作者是Engelmaier& Associates公司的 WernerEngelmaier和乔治亚技术学院的LauraTurbini ；以及 IPC的ChristopherRhodes所写的环境设计。DFX是一种方法论，它涉及产品的制造和设计的各种类别的方法。它既可以说是 一门科学，也可以被称为艺术。成功的DFX团队应该把创造性思维与基础工程技 术相结合，把激情和责任相结合。因为DFX能够一方面提高产品质量、可靠性和 客户满意度，一方面缩短产品的开发时间和制造周期，降低产品成本；它可以减少 产品从概念形成到交付客户所需的整个

5、时间周期，这是决定性的成功因素。DFX必须是公司文化的一部 分，必须得到各级管理层的有力支持。其目标必须是可计量的，其利益必须是值得 追求的。1.2设计目标：X与利润产品的生命周期由两个关键阶段组成：概念期和实施期。在概念期，性能和成本是 主要驱动力。这一阶段包括三大任务：需求分析、产品定义和设计完成。实施阶段 包括六大任务：建立模型、确立试验、确证产品、预生产、第一批样品制造和全面 生产。因为希望尽快投产并推向市场，经典的设计方法鼓励快速地完成设计。然而，许多 时候，由于关键性功能或可制造性问题被忽略，反而使整个过程变慢了。而由此引 起的问题需要一次或多次重新设计才能纠正。同时，每一次修正都

6、需要额外建立模 型来加以确证。所以，现代设计方法鼓励更长时间的，更详细的设计。其结果是， 在前期花费了更多的时间，但实际上却减少了推向市场的时间，因为在设计完成之 前，产品的每一个关键因素都得到了仔细分析，错误也被纠正了。在产品的概念阶段，就应该组成协作的工程团队。协作工程就是将一个公司的资源、 知识和经验结合起来，同步应用于产品的开发、设计和制造之中。这个团队涵盖了各个功能领域，如设计工程、 制造工程、质量工程以及制造与采购。它从一开始就重视功能性、可制造性、可检 测性、可靠性、质量、成本和环境等主题。从一开始就协作工作，提高了设计成功 的可能性。新产品引进（NPI）是产品开发、设计和制造的

7、一个结构性步骤，它确保了组织、 计划、交流和管理工作的良性运行。ISO认证要求记录下NPI处理过程。这一过程 必须确保产品符合客户和相关标准制定机构指定的所有设计要求。在很多情况下， 产品设计演变成为性能、可制造性和成本之间的折衷方案。但是，质量和可靠性永 远不应该打折扣。DFX团队应该在两个关键点上进行风险评估：一是在设计完成时， 一是在第一批样品制造时。应该记录下这些风险，并且与管理层进行讨论，同时， 在项目推进前，采取防范措施来预防风险。1.3DFX文化启动DFX项目，坚持DFX理念不是一件容易的事情它需要时间和付出，不过 它能够带来的成果是值得我们为之努力的。在项目开始之前，应该清楚自

8、己的想法 和期望。推荐引用下列战略原则： 一DFX必须是公司文化的一部分；管理层必须支持和鼓励DFX。 一DFX应当以客户需求为主导，即充分理解客户的需求和愿望。 一DFX要求团队协作和创造性思维；管理层必须支持团队协作和开放性思维。 一DFX必须有可计量的、合理的目标；通过最为关键的成本、成品率等方面来 确定。 一DFX必须易于应用，必须建立和记录其方法及程序，必须使用行业准则和标 准1.4DFM的重要性有人对DFM作了如下解释：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。DFM可以降低产品的开发周期和成本

9、，使之能更顺利地投人生产。换言之，DFM就是在整个产品生命周期中及早的发现问题并解决问题，通过这一 方法降低成本、缩短产品投人市场的时间、提高产品质量、提高产品的可制造性、 缩短生产时间、提高工作效率。以下是HP公司关于DFM的统计调查，产品总成本的60%取决于最初的设计；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。可见DFM在产品结构中的 重要性。我们可以从两个方面来理解DFM的含义，或者说可以用两个尺度来衡量DFM： 生产工艺性。使用工艺性。说白了，首先设计的产品在当前的技术水平下在 合理的生产成本控制内能够生产出来，其次，该设计方案值得去做，值

10、得去生产， 做出来有市场。实行DFM有其内外部的原因，这些因素概括起来主要有：1）有利于制程的标准化。DFM规范在企业内外部起到了一个良好的桥梁作用，它 把设计和制造及产品部门有机地联系起来；另外，也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。当前外包趋势使得OEM（电子原始制造商） 和EMS / CM公司（电子制造承包商）之间的有效沟通成为必要，具有良好可制造性 的产品可在OEM与EMS，CM间实现平滑的技术转移和过渡，快速地组织生产； 设计与制造的通用性，有助于企业实施全球化策略。3）降低新技术引进成本，减少测试工艺开发的庞大费用。4）节约成本，改善供货能力。低成本

11、和高产出以及良好的供货能力是所有电子产品制造商永恒的追求目标，不管是OEM还是EMS/CM； 另外，高可靠性也是产品长期成本降低的基础；DFM提供的是最有效、最经济的 解决方案，实施DFM规范可有效地利用资源，低成本、高质量、高效率地制造出 产晶；如果产品的可制造性差，往往需要花费更多的人力、物力、财力才能达到目 的，同时，还要付出延缓交货和失去市场的沉重代价。5) 新产品开发及验证的基础。无适当DFM规范控制的产品，在产品开发的后期，甚至常常在大批量生产阶段才会发现这样那样的瑕疵， 此时指望更改设计来修正缺陷，无疑会增加开发成本并延长产品推向市场的时间， 失去主动权。6) 迎合PCB / S

12、MT技术日趋复杂的挑战。二、启动DFM2.1DFM的开始首先，必须认识到DFM的必要性。这对一个高级管理者来说可能是小事一桩，但 对刚刚开始实施DFM的员工来说却是另外一回事，他们要通过参与DFM会议或 研讨会来自我教育，与他人共享知识。内部推广DFM的其它方法包括，把有关DFM的研 究提交给关键人物或邀请顾问与公司领导讨论DFM。至少需要工程和制造两方面 的领导确信DFM的必要之后，再去组织其他人员来协力支持。开始DFM时，首先要坚持产品功能第一的原则，在不影响产品功能的前提下需要 考虑的内容包括贴装、主板测试、整机装配、测试、检验和返修，减少整个产品的 制造成本(元器件和制造工艺)、减化工

13、艺流程；选择高通过率的工艺、选择标准元 器件和工艺；减少治具及工具的复杂性和成本。考虑的另外的步骤是：统一来自制造和设计部门的信息；告诉设计和生产人员彼此 的能力，让设计人员参观生产，反过来也是：去除工程与制造部门之间的屏蔽。DFM的方式可以让生产人员进驻设计组，直接和设计师面对面的交流；其次是通 过Email、电话会议、FTP网络反馈给设计师。而设计人员必须热心的关注产品的 生产情况。通过工程与设计部门解答DFM问题，成功地把新产品推向生产，量化 DFM的影响，然后推出市场。2.2DFM的几个实施阶段DFM按时间可分为四种阶段，协作性的设计(CollaborativeDesign)，综合分析

14、(ComprehensiveAnalysis)，打样前分析(Basic Pre-ReleaseAnalysis)，打样后分析(P。sc-releaseReview)。在不同阶段 DFM 的实 施对生产成本的影响也是不同的。协作性的设计是分析所有的设计要素，贯穿整个设计过程，包括DFT、DFS，从电 路及结构设计原理图到PCB布线和结构件检查，BOM分析，调查可替换的设计选 择，这一阶段的DFM方式是生产人员加人设计组，与设计同时开始。综合分析是在设计周期的早期阶段最大的提升设计方案。包括DFF、DFA，PCB布 线，成本和质量的考虑，BOM分析，调查其他可替代的设计方案，这一阶段在印 刷电路布

15、线之前开始。打样前分析是在设计文件已定，准备打样之前检查设计内容。从DFM和设计文件 方面去检查。需提供各部分的标准DFM报告，并标明问题的严重性。这时的DFM 问题一定要跟踪直至得到修正。否则会造成不必要的成本浪费和设计周期的延长。打样后分析是一种亡羊补牢的方式，是把打样过程中碰到的问题反馈给设计师，问 题的反馈最好包括打样报告和设计建议。2.3DFM的流程产品设计、生产周期与DFM参与的流程如图3.随着OEM和EMS公司之间的合 作越来越密切，产品愈来愈多的外包生产，最好让EMS的DFM工程师及早的参 与产品的设计。现在也有许多专业的DFM公司提供DFM / DFA / DFY服务，但基 本的流程相同。DFM的分析过程如图4。g册批1心1 _LJWH眦匕HIV !期-IHl-IU：1.-mu gg敝解牝bl 4.lidJi 12：:IWI 5 rWT!IWItlsl I帽彳附M的撮阳三、SMTDFM规范虽然DFM相当重要，但是目前还没有哪家公司或者行业发布过针对SMT的完善 的DFM规范，因此我们必须建立自己的DFM规范。建立DFM规范要坚持几个原则：符合国际或国内的相关标准；结合自己公司的具体情况；在公司内部及时更新发布DFM规范；保证DFM的机密性。建立DFM文档不可或缺。即使正式的或书面的DFM指导原则还没有确立，组成 它们所需要的大部分内容可能已经早