DFM-контроль

Проверка DFM: плавный переход от проектирования к массовому производству

I. Что такое DFM?
DFM расшифровывается как «Проектирование для технологичности» (Design for Manufacturability). Это подразумевает тщательный учет и интеграцию всех требований и ограничений, связанных с производством, на этапе проектирования изделия, чтобы гарантировать его эффективное, экономичное и высококачественное производство.

Основная концепция: “Выявляйте и устраняйте проблемы на этапе проектирования, а не на производственной линии”.

Качественная проверка DFM позволяет предотвратить большинство потенциальных производственных проблем на ранней стадии, избегая дорогостоящих доработок, задержек и даже повторного запуска проектирования.

II. Почему проверка DFM так важна?

Снижение затрат

Оптимизация процессов: Благодаря анализу DFM можно выбрать более экономичные и проверенные производственные процессы.

Сокращение брака: Заблаговременное предотвращение конструктивных недостатков напрямую снижает процент брака в процессе производства.

Избежание изменений на поздних этапах: После открытия производственной формы или планирования производственной линии стоимость любого изменения конструкции огромна. DFM эффективно предотвращает это.

Повышение эффективности и выхода годных

Упрощение сборки: Сборка изделий упрощается, сокращается количество этапов производства и сложных операций, а также повышается эффективность производственной линии.

Повышение выхода годных с первого прохода: Плата с хорошо продуманными процессами проектирования и производства (DFM) значительно повышает выход годных с первого прохода при поверхностном монтаже и тестировании.

Сокращение времени вывода на рынок

Сокращение итераций: Избегается несколько циклов «проектирование-прототип-поиск-проектирование-изменение», что обеспечивает высокий процент успешных испытаний с первого прохода.

Ускорение массового производства: Производственная линия может быстрее понять замысел конструкции и плавно перейти к массовому производству.

Повышение качества и надежности продукции

Избегание потенциальных рисков: Раннее выявление конструктивных недостатков (таких как рассеивание тепла, механические напряжения и целостность сигнала), которые могут привести к преждевременному выходу изделия из строя или проблемам с долгосрочной надежностью.

III. Основное содержание DFM-инспекции (контрольный список)
DFM-инспекция — это систематический процесс, обычно выполняемый профессиональными инженерами-технологами с использованием специализированного программного обеспечения, но также требующий тесного сотрудничества с конструкторами. Ключевые контрольные точки включают в себя:

1. Проверка технологичности печатных плат

Ширина линий/зазоры: Соответствует ли это технологическим возможностям литейного производства? Достаточна ли ширина линий питания?

Диаметр апертуры и угловое кольцо: Соответствует ли размер сверленого отверстия? Достаточна ли ширина кольцевого кольца для предотвращения пробоев?

Конструкция контактных площадок:

SMD-площадки: Соответствуют ли размеры компонента? Существуют ли риски образования эффекта «надгробного камня», смещения, недостаточной или избыточной пайки?

Контактные площадки сквозных отверстий: Отличается ли отверстие от вывода компонента на 0,2–0,3 мм для облегчения установки?

Паяльная маска и шелкография: Сохранены ли перемычки паяльной маски для предотвращения коротких замыканий? Шелкография прозрачна и не затрагивает контактные площадки?

2. Проверка расположения компонентов и сборки

Расстояние между компонентами:

Компоненты: Достаточно ли расстояния между компонентами для сопла монтажного автомата? Мешает ли это обслуживанию? Не расположены ли крупногабаритные компоненты слишком близко к краю платы?

Компоненты и разъемы: Мешает ли это сборке корпуса?

Полярность: Четкая и однородная ли маркировка полярности на поляризованных компонентах (например, диодах и электролитических конденсаторах)?

Ориентация: Все компоненты одного типа ориентированы максимально одинаково для облегчения автоматизированной установки и визуального контроля?

3. Выбор компонентов и проверка корпуса

Доступность корпуса: Является ли корпус выбранного компонента распространённым? Широко ли он используется в отрасли? Или требуется адаптация?

Совместимость корпусов: Соответствует ли корпус печатной платы, используемый в проекте, физическим размерам приобретенного компонента? (Это один из наиболее частых источников ошибок.)

Жизненный цикл: Будет ли компонент снят с производства, что создаст трудности в последующем производстве?

4. Контроль процесса пайки и сборки

Способ пайки: Чётко ли указан в проекте процесс пайки (волновая пайка, пайка оплавлением припоя)? Требует ли смешанный процесс сборки (SMD и PIP на одной стороне платы) сложной технологической схемы?

Тепловая схема:

Теплоотвод: Имеют ли мощные компоненты хорошие пути отвода тепла (например, переходные отверстия, термопрокладки)?

Тепловой баланс: Возникают ли во время процесса оплавления компоненты «эффект тени» или «надгробный камень» из-за большой разницы в теплоёмкости?

Конструкция контрольных точек: Достаточно ли и правильно ли расположены контрольные точки для критически важных цепей для внутрисхемного тестирования?

5. Проверка целостности файлов и данных

Файлы Gerber: Все ли файлы слоёв корректны и полны? Корректна ли таблица апертур?

Спецификация материалов: Модели компонентов, спецификации и справочные номера на 100% точны?

Файлы координат: Корректны ли координаты центров компонентов и углы поворота?

Сборочные чертежи: Чётко ли обозначены места установки и ориентация конкретных компонентов?

IV. Как проводить проверки DFM-функции (проектирование по функции материала)?

Ручная проверка: Опытные инженеры-технологи проверяют файлы проекта поэлементно, используя контрольный список.

Автоматизированная проверка программного обеспечения:

Используйте профессиональное программное обеспечение для анализа DFM, такое как Valor и CAM350, или встроенные функции проверки правил DRC/DFM в современных программах EDA.

Это программное обеспечение может автоматически и быстро проверять тысячи правил, значительно повышая эффективность и охват.

Совместная проверка между отделами: организуйте совместную проверку с участием заинтересованных сторон из отделов проектирования, закупок, проектирования и производства, поднимая вопросы с разных точек зрения.

Передовой опыт

Раннее участие: Внедрите концепции DFM в этапы концептуального проектирования и компоновки.

Взаимодействие с поставщиками: Перед завершением проектирования отправьте файлы проекта на предварительную проверку в компании, занимающиеся изготовлением печатных плат и печатных плат. Они лучше всего осведомлены о возможностях и ограничениях своего технологического процесса.

Установите корпоративные стандарты DFM: Закрепите общие требования к DFM в общекорпоративных спецификациях проектирования, которым должны следовать все проектировщики.