DFM通用技术要求.docx
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DFM通用技术要求
可制造的设计（DFM）是板子设计的一种技术，这种技术使用现有的工艺和设备、可以合理的成本生产板子。
可制造的设计的好处是可以获得良好的质量、缩短生产周期、降低的劳动成本和材料成本、重复设计的次数削减。
耗用上百万美元的最快捷的方法来设计SMT，而最后的设计结果并不一定能够实现使用现有的设备进行组装、返修和测试。
可制造性的设计最基本的问题就是生产能力的问题，因此也是成本的问题。
其在降低印制电路组装的缺陷中起到了关键作用。
人们清楚地看到，仅靠制造工程师是不能够控制和降低印制电路组装成本的，所以，人们对可制造的设计（DFM）越来越重视。
在降低成本方面，印制电路板的设计人员也起到关键作用。
将设计直接转到制造工程师的日子已一去不复返了，如果确实曾经存在这种现象的话。
每个公司都需要有其自己独特的DFM。
某些指南是有关设备和工艺方面的指南，而并不适用于所有的制造设施。
有关选择元件方面的问题，DFM的主要部分也是各公司持有各自独特的方案。
还有一些指南是通用指南，因此，适用于每个公司。
IPC-SM-782是结合通用指南的一个很好的起点。
不过，应注意的是IPC-SM-782主要是一份焊盘图形标准文献——DFM的一个子系统。
据SMT组装分承包商说，由于设计是由OEM来完成的，所以他们确实对设计没有再实施什么控制，这已是司空见惯的事了。
然而，基本上是正确的，不过，不应该这样。
例如；一般来说，满足DFM要求的产品报价应高于没有达到DFM要求的那些产品的报价。
当然，这应引起OEM注意。
此外，应对OEM进行免费的DFM知识的培训。
遗憾的是，并不是每个分承包商都有部的DFM，因此，实际上没有准备任何DFM来帮助和提供给OEM。
1DFM组织结构
实施连续设计的传统方法，从逻辑设计人员或电路设计人员到物理设计人员（CAD布局）乃至制造和最后的测试工程进行了考察，是不适用的，因为每个工程师在评估和选择替代产品时都是独立地进行决策。
这样就导致了次优化设计。
更糟糕的是，制造工程师了解到的设计仅以物理的方式设计PCB。
当分承包商在组装车间制造产品时这是普遍存在的现象。
在此，特别建议逻辑设计人员、CAD布局设计人员、制造、测试和工艺工程师以及采购和市场营销的代理人会坐在一起探讨该设计，并对替代产品进行讨论以满足热、电气、实际占用面积、成本和投放市场的时间要求的并行设计方法。
这些都应在设计的初期完成，以便在由他们制定的公司部DFM文件的围对各种不同的替代产品进行评估。
DFM团队应由不同机构的不同人员构成，如像；逻辑设计、CAD布局、制造、测试和元件工程和购置和市场营销等部门。
应由具有良好技能的程序管理人员和得到团队成员全力支持的有技能人员及其经理领导这个团队。
为了制定可以提高生产能力和降低成本的有意义的DFM，该团队应完全了解SMT的设计和工艺问题是至关重要的。
设计人员置身于生产现场对制造工艺的开发和实施中的制造工程是有帮助的，所以应作为重点考虑。
这样就可以防止设计人员将“设计越过栅栏甩给”制造。
如果设计团队没有制定DFM文件的话，由于缺少业主和对一些问题的误解，实施将是个问题。
多次出现过DFM的违规，因为参与的各方还没有意识到其决策的意义。
这就是应说明制定DFM规则原因的理由。
随着时间的推移，如果原因有所变化的话，那么，设计团队可以相应地改变规则。
设计团队在使用SMT的任何产品的成功和财政上的可行性中起到了关键作用。
在设计通孔组装中也是如此，不过，程度有所不同。
通孔板的组装只有一种方法：
涂料和进行焊接。
然而，在SMT的应用中，根据组装的类型，设计人员有很多可选择的方案。
例如；在SMT的应用中，在每种情况下，采用不同的制造工序，可将相同的元件贴装在板子的上面或贴装在板子的下面。
显然，为了了解其决策的影响，设计团队需要完全与表面组装制造工艺类似相同。
这并不是轻视DFM在通孔组装中的重要性，因为DFM对于自动插装是很重要的。
不过，SMT不同于通孔组装，SMT不能够选用手工组装的方法，而且采用的可测试性的规则是完全不同的，因为在SMT的应用中，我们不再将器件的末端作为测试节点。
简言之，在成功的SMT中，不能够过分地强调DFM和设计团队的作用。
2设计规则与指南
对于能够设计一种可制造的产品的设计团队来说，制定指南和规则是很重要的。
但是，指南和规则之间的区别是很重要的。
规则对于计划的制造设备和工艺兼容性是必不可少的。
如果不按照设计规则行事的话，就不能够制造产品，或者是必须用手工方法进行制造。
对于采用SMT的制造技术，必须使用手工制造方法对于完全不能够制造是等效的。
另一方面，有了指南是一件很好的事，对于制造工程师来说，使得生活更轻松，但是，在产品出厂时，并不是关键的。
这意味着这些规则是不能够违反的。
但是，如果有正当的和充分理由的话，可以宣布指南无效。
根据产品和市场营销的制约，只要产品团队的成员了解每次违规的后果，并达成一致的意见，还是可以违反这种规则的。
一般来说，DFM团队可以违反这些指南的，不过，除了得到团队的批准外，违规要求由公司指定的更高一级的管理人员作为其DFM的权力机构签字。
为了进一步完善DFM的指南和规则，使这种策略的落实到位是很重要的。
此外，DFM中还应有举措，要求团队指出每次违规、试图使用的替代产品和违规给产品成本和规划带来的影响的原因。
此外，不论是违反了指南，还是违反了规则决不能接着其它产品而发生。
一般来说，不能将这样的策略视为墨守成规的障碍，由于其是由必须依赖它来谋生的团队成员而制定的。
这意味着首先在制定DFM文件中他们竭尽了全力，此后将其作为其策略，而且他们可以遵守实施。
这是制定企业部DFM指南和规则和根据常规的做法对其刷新的另一个原因。
然而，制定可制造性的设计规则和指南是远远不足的。
必须对每个人在DFM的知识方面进行全面的培训。
而最重要的是要支持DFM贯彻落实，就像其它重点企业采取的策略和规程那样，必须具有协作精神的团队文化。
3表面组装元件的焊盘图形
表面组装的焊盘图形，通常指的是印脚和焊盘，规定待焊接到印制电路板的元件的位置。
焊盘图形的设计是至关重要的，因为其不仅决定了焊点强度及可靠性，而且还影响到焊接缺陷的面积、可清洗性、可测试性和返工/返修。
换言之，表面安装组件的可制造性取决于焊盘图形的设计。
不过，表面安装组件的可制造性并不仅仅是由焊盘设计所决定的。
材料、工艺、元件和板子的可靠性都起着极其重要的作用。
不良元件的容差和没有实现标准化的表面组装封装使得焊盘图形设计的标准成为一个问题。
该行业推出的许多类型的封装和特定类型封装的变化也是不小的。
更重要的是，元件容差有着明显的差别，导致焊盘图形设计的实际问题，而且还增加了SMT用户的制造问题。
考虑到在“标准的”1206电阻和电容中发现的元件容差问题。
这些问题与标准决无关系：
最重要的尺寸-端子宽度的容差在最小10mil-最大30mil围（标称尺寸为20mil）变化。
采用这一数量级的容差变化，确实将焊盘图形设计卷到了竞争的风头浪尖上。
就元件标准化和容差而论，像互连和封装电子电路学会、电子工业协会、表面组装协会这样的技术学会正竭尽全力来改善当前的状态。
通过表面组装协会的努力，现在，在EIA和IPC之间展开了大力协作，以确保元件外形（由EIA制定）和其焊盘图形（由IPC制定）之间的兼容性。
例如；IPC-SM-782标准就是该行业努力以促进表面组装技术的标准化一个很好的例子，IPC-SM-782标准还讨论了不同类型封装的焊盘图形设计的基本概念，包括用作为焊盘图形基础的方案。
由于这种方案是确实可行的或当现有的元件尺寸有所变化，该方案可用于开发更新型元件的焊盘图形。
许多人还将IPC-SM-782标准作为DFM文件使用。
其有助于说明与DFM相关的问题；应切记的是这是一份有关焊盘图形的文件，而不是DFM文件。
焊盘图形是DFM的子系统，其还涉及到元件、裸板、焊料掩膜、贴装、焊接、返修和测试这样的问题。
每个公司都应有公司部的专用的DFM文件，以便利用其各自独特的工艺、元件、焊料掩膜、板和组件要求的优势。
如果焊盘图形设计已通用于现行的制造工艺中的话，那么，你就会受益匪浅。
例如；有一些公司在焊接元件底部时要焊接两次（使用再流和波峰这两种焊接工艺）。
在这种工艺中，有印刷焊膏、涂覆胶粘剂、贴装元件和随后的再流工艺。
所有这些器件不是采用再流焊，就是采用波峰焊工艺，不过，有时不是这样的。
因此，采用两步焊接的公司采用一个步骤焊接应该是足够了。
很有可能产生问题的原因是由于不良的元件或板子的可焊性。
应通过要求供应商提供可焊的元件来纠正这些问题，而不是采取增加不必要的步骤的方法，这样会使产品成本上升。
4波峰焊和再流焊的不同焊盘图形
焊接方法中的工艺曲线和热曲线的差别，每种焊接方法的焊盘图形设计应是不同的吗？
从优化焊盘图形设计的观点来看，不同的焊接工艺采用不同的焊盘图形是个优点。
不过，从系统的观点来看，不同的焊接工艺采用不同的焊盘图形会带来一些问题。
例如；某些CAD系统限制了可支持的焊盘图形尺寸的总数。
即使CAD的能力不是个问题，但是，对于设计人员必须对CAD库中的相同元件坚持采用不同焊接工艺而采用不同的焊盘图形的做法感到极为难。
因为没有一种工艺能够完全满足要求，在很多情况下，如果企业在不同的应用中使用不同的焊接工艺的话，这种方法可能是极受限制的。
再流焊和波峰焊采用不同的焊盘图形的主要原因是防止在焊接过程中元件有可能移位或坚起。
在波峰焊接过程中，由于元件上涂有胶粘剂，所以，元件移位不是个问题。
因此，为再流焊接而优化的焊盘图形设计在波峰焊接中也是起作用的。
显然，元件的焊盘图形设计对于波峰焊和再流焊这两种工艺的显而易见的效果是满意的。
应切记普通焊盘图形的这个问题只适用于分立器件，如像；电阻、电容、小外形晶体管（SOT）和有时使用的小外形集成电路（SOIC）。
有源器件，如像；有引线塑料芯片载体（PLCC）和细间距封装是不使用波峰焊接工艺的，所以，对于这类元器件就不存在这样的问题。
对于不同的或相同的焊盘图形设计是否使用不同的焊接工艺，在将这些焊盘图形应用于产品之前，必须对焊盘图形的可靠性和可制造性进行确认。
5结论与建议
可制造的设计的好处是可以获得良好的质量、缩短生产周期、降低劳动成本和材料成本及减少重复设计的次数。
每个公司都需要有其由一组设计人员独特设计的DFM。
设计人员在使用SMT的任意产品的成功和财政上的可行性起到了关键作用。
就设计人员能够设计出可制造的产品而言，为DFM的修订制定指南和规则以及控制步骤是很重要的。
为了使DFM指南和规则更加完善，应使这样的一些举措到位是很重要的。
IPC-SM-782在结合通用指南方面是一个很好的起点。
不过，应注意IPC-SM-782主要是一份焊盘图形标准文献——DFM的一个子系统。
然而，对于制定可制造性的设计规则和指南是远远不够的。
在DFM知识方面，应对每个设计人员进行全面的培训。
与其它重点企业的举措和规划是一样的，最重要的是，必须具有协作精神，促进DFM的贯彻落实。
DFM是极为重要的，我们还必须切记仅有可制造性的设计是不能够消除SMA中的所有缺陷的。
缺陷主要分为三类：
与设计相关的问题；与来料相关的问题，如像PCB、胶粘剂和焊膏等；与制造工艺和设备相关的问题。
对每种缺陷的根源应进行分析，以便采取适当的校正措施。
简单地说，必须对设计、材料和工艺方面的所有主要问题进行细致的调整，以实现零缺陷。
也就是说，除了DFM外，每个公司还必须对材料和工艺进行企业部的“诀窍”。
印制电路板DFM通用技术要求
本标准规定了单双面印制电路板可制造性设计的通用技术要求，包括材料、尺寸和公差、印制导线和焊盘、金属化孔、导通孔、安装孔、镀层、涂敷层、字符和标记等。
作为印制板设计人员设计单双面板（Single/Doublesidedboard）时参考：
1一般要求
1.1本标准作为PCB设计的通用要求，规PCB设计和制造，实现CAD与CAM的有效沟通。
1.2我司在文件处理时优先以设计图纸和文件作为生产依据。
2PCB材料
2.1基材
PCB的基材一般采用环氧玻璃布覆铜板，即FR4。
（含单面板）
2.2铜箔
a）99.9％以上的电解铜；
b）双层板成品表面铜箔厚度≥35µm（1OZ）；有特殊要求时，在图样或文件中指明。
3PCB结构、尺寸和公差
3.1结构
a）构成PCB的各有关设计要素应在设计图样中描述。
外型应统一用Mechanical1layer（优先）或Keepoutlayer表示。
若在设计文件中同时使用，一般keepoutlayer用来屏蔽，不开孔，而用mechanical1表示成形。
b）在设计图样中表示开长SLOT孔或镂空，用Mechanical1layer画出相应的形状即可。
3.2板厚公差
3.3外形尺寸公差
PCB外形尺寸应符合设计图样的规定。
当图样没有规定时，外形尺寸公差为±0.2mm。
（V-CUT产品除外）
3.4平面度（翘曲度）公差
PCB的平面度应符合设计图样的规定。
当图样没有规定时，按以下执行
4印制导线和焊盘
4.1布局
a）印制导线和焊盘的布局、线宽和线距等原则上按设计图样的规定。
但我司会有以下处理：
适当根据工艺要求对线宽、PAD环宽进行补偿，单面板一般我司将尽量加大PAD，以加强客户焊接的可靠性。
b）当设计线间距达不到工艺要求时（太密可能影响到性能、可制造性时），我司根据制前设计规适当调整。
c）我司原则上建议客户设计单双面板时，导通孔（VIA）径设置在0.3mm以上，外径设置在0.7mm以上，线间距设计为8mil，线宽设计为8mil以上。
以最大程度的降低生产周期，减少制造难度。
d）我司最小钻孔刀具为0.3，其成品孔约为0.15mm。
最小线间距为6mil。
最细线宽为6mil。
（但制造周期较长、成本较高）
4.2导线宽度公差
印制导线的宽度公差控标准为±15%
4.3网格的处理
a）为了避免波峰焊接时铜面起泡和受热后因热应力作用PCB板弯曲，大铜面上建议铺设成网格形式。
b）其网格间距≥10mil（不低于8mil），网格线宽≥10mil（不低于8mil）。
4.4隔热盘（Thermalpad）的处理
在大面积的接地（电）中，常有元器件的腿与其连接，对连接腿的处理兼顾电气性能与工艺需要，做成十字花焊盘（隔热盘），可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少。
5孔径（HOLE）
5.1金属化（PHT）与非金属化（NPTH）的界定
a）我司默认以下方式为非金属化孔：
当客户在Protel99se高级属性中（Advanced菜单中将plated项勾去除）设置了安装孔非金属化属性，我司默认为非金属化孔。
当客户在设计文件中直接用keepoutlayer或mechanical1层圆弧表示打孔（没有再单独放孔），我司默认为非金属化孔。
当客户在孔附近放置NPTH字样，我司默认为此孔非金属化。
当客户在设计通知单中明确要求相应的孔径非金属化（NPTH），则按客户要求处理。
b）除以上情况外的元件孔、安装孔、导通孔等均应金属化。
5.2孔径尺寸及公差
a）设计图样中的PCB元件孔、安装孔默认为最终的成品孔径尺寸。
其孔径公差一般为±3mil（0.08mm）；
b）导通孔（即VIA孔）我司一般控制为：
负公差无要求，正公差控制在+3mil（0.08mm）以。
5.3厚度
金属化孔的镀铜层的平均厚度一般不小于20µm，最薄处不小于18µm。
5.4孔壁粗糙度
PTH孔壁粗糙度一般控制在≤32um
5.5PIN孔问题
a）我司数控铣床定位针最小为0.9mm，且定位的三个PIN孔应呈三角形。
b）当客户无特殊要求，设计文件中孔径均＜0.9mm时，我司将在板中空白无线路处或大铜面上合适位置加PIN孔。
5.6SLOT孔（槽孔）的设计
a）建议SLOT孔用Mechanical1layer（Keepoutlayer）画出其形状即可；也可以用连孔表示，但连孔应大小一致，且孔中心在同一条水平线上。
b）我司最小的槽刀为0.65mm。
c）当开SLOT孔用来屏蔽，避免高低压之间爬电时，建议其直径在1.2mm以上，以方便加工。
6阻焊层
6.1涂敷部位和缺陷
a）除焊盘、MARK点、测试点等之外的PCB表面，均应涂敷阻焊层。
b）若客户用FILL或TRACK表示的盘，则必须在阻焊层（Soldermask）层画出相应大小的图形，以表示该处上锡。
（我司强烈建议设计前不用非PAD形式表示盘）
c）若需要在大铜皮上散热或在线条上喷锡，则也必须用阻焊层（Soldermask）层画出相应大小的图形，以表示该处上锡。
6.2附着力
阻焊层的附着力按美国IPC-A-600F的2级要求。
6.3厚度
阻焊层的厚度符合下表:
7字符和蚀刻标记
7.1基本要求
a）PCB的字符一般应该按字高30mil、字宽5mil、字符间距4mil以上设计，以免影响文字的可辨性。
b）蚀刻（金属）字符不应与导线桥接，并确保足够的电气间隙。
一般设计按字高30mil、字宽7mil以上设计。
c）客户字符无明确要求时，我司一般会根据我司的工艺要求，对字符的搭配比例作适当调整。
d）当客户无明确规定时，我司会在板中丝印层适当位置根据我司工艺要求加印我司商标、料号及周期。
7.2文字上PAD\SMT的处理
盘（PAD）上不能有丝印层标识，以避免虚焊。
当客户有设计上PAD\SMT时，我司将作适当移动处理，其原则是不影响其标识与器件的对应性。
8层的概念及MARK点的处理
层的设计
8.1双面板我司默认以顶层（即Toplayer）为正视面，topoverlay丝印层字符为正。
8.2单面板以顶层（Toplayer）画线路层（Signallayer）,则表示该层线路为正视面。
8.3单面板以底层（Toplayer）画线路层（Signallayer），则表示该层线路为透视面。
MARK点的设计
8.4当客户为拼板文件有表面贴片（SMT）需用Mark点定位时，须放好MARK，为圆形直径1.0mm。
8.5当客户无特殊要求时，我司在Solder1.5mm的圆弧来表示无阻焊剂，以增强可识别性。
ΦMask层放置一个
8.6当客户为拼板文件有表面贴片有工艺边未放MARK时，我司一般在工艺边对角正中位置各加一个MARK点；当客户为拼板文件有表面贴片无工艺边时，一般需与客户沟通是否需要添加MARK。
9关于V-CUT（割V型槽）
9.1V割的拼板板与板相连处不留间隙.但要注意导体与V割中心线的距离。
一般情况下V-CUT线两边的导体间距应在0.5mm以上，也就是说单块板中导体距板边应在0.25mm以上。
9.2V-CUT线的表示方法为：
一般外形为keepoutlayer（Mech1）层表示，则板中需V割的地方只需用keepoutlayer（Mech1）层画出并最好在板连接处标示V-CUT字样。
9.3如下图，一般V割后残留的深度为1/3板厚，另根据客户的残厚要求可适当调整。
9.4V割产品掰开后由于玻璃纤维丝有被拉松的现象，尺寸会略有超差,个别产品会偏大0.5mm以上。
9.5V-CUT刀只能走直线，不能走曲线和折线；且可拉线板厚一般在0.8mm以上。
10表面处理工艺
当客户无特别要求时，我司表面处理默认采用热风整平（HAL）的方式。
（即喷锡：
63锡/37铅）
以上DFM通用技术要求（单双面板部分）为我司客户在设计PCB文件时的参考，并希望能就以上方面达成某种一致，以更好的实现CAD与CAM的沟通，更好的实现可制造性设计（DFM）的共同目标，更好的缩短产品制造周期，降低生产成本。
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