DFM电子产品可制造设计
9. 拼板设计不合理
● PCB可制造性设计
PCB设计常见不良
1.元器件封装尺寸选择错误.
2.焊盘上设计测试孔
3.Bottom面只有7个贴片元件.
4.无ICT测试点
5.晶振金属壳容与焊盘接触短路
6.三个元件相互干涉
● PCB可制造性设计
1.板材的选择
基材:应适当选择Tg较高的基材——玻璃化转变温度Tg是聚合物特 有的性能,是决定材料性能的临界温度,是选择基板的一个关键参数。 环氧树脂的Tg在125~140 ℃左右,再流焊温度在220℃左右,远远高 于PCB基板的Tg,高温容易造成PCB的热变形,严重时会损坏元件。 *Tg应高于电路工作温度。 厚度:通常采用0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm (标准) 、 2.0mm、2.5mm、3.0mm。建议一般只装配集成电路、小功率晶体管、 电阻、电容等小功率无器件的没有较强负荷振动的产品采用1.6mm。 目前我司主要采用FR-4 材质:玻璃纤维、环氧树脂。 热冲击 : 288℃,10 sec 成品板翘曲度 : 〈 0.7% 最小SMT贴片间距 : 0.15mm(6mil) 成品最小钻孔孔径 : 0.25mm(10mil) 最小线宽/间距: 0.1mm(4mil) 线宽控制能力 : <+-20%
● PCB可制造性设计
PCB设计常见不良
1. PCB工艺边,工艺孔不能满足生产需求。 2. PCB外形异形或尺寸过大过小。 3. Mark点设计不良。 4. PCB上焊盘与过孔,导线设计布局不良。 5. 波峰焊接设计不良 6. PCB选材以及元器件选配不合理。 7. 测试点选计不合理 8. PCB表层处理选用方式不合理
●元器件可制造性需求 2、试用于我公司的元器件选型 a)因设备限制暂不支持BGA,LGA封装芯片.
b)避免使用小于0402封装片式元件.
c)避免使用引脚小于0.4mm的IC. d)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 e)避免使用一些需要机器压力的零部件,如导线别针、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.
操作注意事项:镜像对称拼版需满足PCB光绘的正负片对称分布。以4层板 为例:若其中第2层为电源/地的负片,则与其对称的第3层也必须为负片,否则 不能采用镜像对称拼版。采用镜像对称拼版后,辅助边的mark 必须满足翻转后 重合的要求。具体的位置要求请参见下面的拼版的基准点设计。
● PCB可制造性设计
DFM电子产品可制造性设计
编写:颜林
目录
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DFM介绍 元器件可制造性需求 PCB可制造性设计 PCBA可装配性设计 设计输出与审核
2015/10/18
●DFM基本概念
1、DFM、DFR、DFx介绍
DFM: Design for Manufacturing 即可制造性设计。 DFT: Design for Test 可测试性设计 DFD: Design for Diagnosibility 可分析性设计 DFA: Design for Aseembly 可装配性设计 DFE: Design for Enviroment 环保设计 DFF: Design for Fabrication of the PCB PCB可加工性设计 DFS: Design for Sourcing 物流设计 DFR: Design for Reliability 可靠性设计
● PCB可制造性设计
5.PCB拼板 2.拼板设计主要考虑三个问题:该如何拼板?
c.如果单元板尺寸很小时,在垂直传送边的方向拼版数量可以超过3,但垂直 于单板传送方向的总宽度不能超过150.0mm,且需要在生产时增加辅助工装夹 具以防止单板变形。 d.同方向拼版 规则单元板:采用V-CUT拼版,如满足4.1的禁布要求,则允许拼版不加辅助边
目前我司的设备所支持的PCB范围为:300mm*300mm。设计人员在设计单板或拼 板尺寸时要考虑必须在此范围内。超出此尺寸将导致无法生产。
● PCB可制造性设计
3.PCB外形
①对波峰焊,PCB的外形必须是矩形的(四角为R=1 mm~2 mm圆角更 好,但不做严格要求)。偏离这种形状会引起PCB传送不稳、插件时翻 板和波峰焊时熔融焊料汲起等问题。因此,设计时应考虑采用工艺拼板 的方式将不规则形状的PCB转换为矩形形状,特别是角部缺口一定要补 齐,否则要专门为此设计工装。 ②对纯SMT 板,允许有缺口,但缺口尺寸须小于所在边长度的1/3,应该 确保PCB 在链条上传送平稳。
e.中心对称拼版 *中心对称拼版适用于两块形状较不规则的PCB,将不规则形状的一边相对放置中 间,使拼版后形状变为规则。 *不规则形状的PCB对称,中间必须开铣槽才能分离两个单元板 *如果拼版产生较大的变形时,可以考虑在拼版间加辅助块(用邮票孔连接)
铣槽 均为同一面
辅助边
● PCB可制造性设计
5.PCB拼板 2.拼板设计主要考虑三个问题:该如何拼板?
●元器件可制造性需求
1、一般标准
选择元器件要根据具体产品电路要求以及PCB尺寸、组装密度、组装形式、 产品的档次和投入的成本进行选择。
a)元器件种类应最少化。以提高集成度、简化工艺和物料管理。 b)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;电解电容也可选择引脚外伸型贴片装。 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;
参考文件:PCB制作要求说明书模板
● PCB可制造性设计
2.PCB尺寸大小
1、尺寸范围 从生产角度考虑,理想的尺寸范围是“宽(200 mm~250 mm)×长 (250 mm~350 mm)”。 对PCB长边尺寸小于125mm、或短边小于100mm的PCB,采用拼板的方式, 使之转换为符合生产要求的理想尺寸,以便插件和焊接。
5.PCB拼板 3.拼板设计主要考虑三个问题:拼板如何连接?
V-CUT连接
a. 当板与板之间为直线连接,边缘平整且不影响器件安装的PCB可用此种连接。V-CUT 为直通型,不能在中间转弯。 b. V-CUT设计要求的PCB推荐的板厚≤3.0mm。 c. 元器件距离PCB板边≥3mm。包括与V槽,邮票孔,定位孔距离。(极限距离,非常 情况下也需要≥1.5mm)
•V- CUT
•A
•A
•A
•辅助边
•V- CUT
● PCB可制造性设计
5.PCB拼板 2.拼板设计主要考虑三个问题:该如何拼板?
不规则单元板:当PCB单元板的外形不规则或有器件超过板边时,可采用铣 槽加V-CUT的方式。
铣槽
超出板 边器件
V-CUT
铣槽宽度 ≥2mm
● PCB可制造性设计
5.PCB拼板 2.拼板设计主要考虑三个问题:该如何拼板?
f)建议用排阻代替单个电阻.
g)选用特殊性,或异性元器件时,需评估是否有现有设备。 h)良信电器电子线路板均采用无铅制程,因此选择元件时也需考虑无铅。
● PCB可制造性设计
PCB的工艺设计重要性
PCB的工艺设计非常重要,它关系到所设计的PCB能否高效率、低成本地制造出来。 新一代的SMT装联工艺,由于其复杂性,要求设计者从一开始就必须考虑制造的问题。 因为一旦设计完成后再进行修改势必延长转产时间、增加开发成本。即使改SMT元件一 个焊盘的位置也要进行重新布线、重新制作PCB加工菲林和焊膏印刷钢网、测试治具、 贴片程式、图纸、作业指导书、工艺文件更改等一系列的变化,硬成本至少要两万元 以上。对模拟电路就更加困难,甚至要重新进行设计、调试。但是,如果不进行修改, 批量生产造成的损失就会更大,所付出的代价将是前一阶段修改成本的数十倍以上。 因此,设计者必须从设计工作开始起就重视工艺问题,问题越早解决对公司也越有利。
拼板设计首先考虑是小板如何摆放,拼成较大的板,考虑如何拼最省材料、最有 利于提高拼板后的PCB刚度以及更有利于生产分板。关于拼板尺寸,建议以拼板后最 终尺寸接近理想的尺寸为拼板设计的依据,过大,焊接时容易变形。 推荐使用的拼版方式有三种:同方向拼版,中心对称拼版,镜像对称拼版。
● PCB可制造性设计
● PCB可制造性设计
5.PCB拼板 1.拼板设计主要考虑三个问题:为什么要拼板?
(1) 当设计的PCB板最小尺寸小于生产设备所支持的最小尺寸时;我司设备所支持的 PCB最小尺寸为:50mm*50mm,最大为:300mm*300mm。 (2) 考虑到车间实际生产效率时。
2.拼板设计主要考虑三个问题:如何拼板?
●DFM基本概念
2、DFM的优点
将企业的资源、知识和经验一起应用于产品的开发、设计、和制造过程。从产品开发开始就考虑到可制 造性与可测试性,使设计与制造之间紧密联系,实现从设计到制造一次成功的目的,具有缩短开发周期、降 低成本、 提高产品质量等优点。
3、DFM的具体内容(一)
元器件 元器件选择和评估 元件耐温 元件潮湿敏感性 元件静电敏感等级 元件焊端/引脚、镀层的结构和材料 新型封装元件、异性元件与现有工艺的匹配性 元件种类数量减少 候选元件:尽量从候选元件挑选,减少品种和数量。 异性元件的选择 PCB 板材的要求 镀层的要求 PCB尺寸和形状要求 元器件整体布局/拼板 布线设计 孔的设计 阻焊设计 丝印设计 蚀刻分析 印制板的热设计 电源/地分析 焊盘与印制导线连接的设置