DFX 和 DFM 在电子产品研发中的运用和探讨

电子产品的DFM(可制造性)设计就是在整个电子产品的生命周期中，及早发现问题并加以解决，从而降低成本、提高产品质量、提高产品可制造性、提高工作效率，加快产品研发速度。对于高可靠电子产品，做好设计阶段的可制造性工作非常重要。

电子产品良好的设计质量由每一个焊点的焊接质量来体现。产品实施电子装联工艺的最优化设计，首先标准化元器件，其次针对不同产品所采用元器件或组件类型和安装密度的不同，简化工艺流程，选择高通过率的电子组装技术，优化焊接工艺参数。

电子装联工艺的最优化设计主要内容如下：

4.1 开展电子产品装联工艺最优化设计的条件

4.1.1 严格贯彻标准

学习和了解国内外的电子装联标准，严格按照国军标和电子行业标准的规定，标准化元器件的使用；以标准为依据，对产品进行DFM(可制造性)设计审核，为开展电子产品装联工艺最优化设计创造条件。

4.1.2 产品已通过 DFM(可制造性)设计审核

电子装联工艺优化设计的产品应是通过DFM(可制造性)设计审核的产品。对由于设计错误和缺乏可制造性的电子产品，应由新产品导入工程师（NPI）进行产品DFM(可制造性)设计改进。

4.2 电子产品的工艺需求分析

1）尺寸大于0402的贴片元器件和引线中心距大于等于0.5mmQFP、BGA、CSP等器件，可通过常规SMT技术，采用丝印、贴片、回流的工艺进行。

2）特殊元器件或组件的产品，其焊点的焊接质量必须依赖更先进的电子装联技术和电子装联设备来实现。

4.3 SMT 组装工艺最优化设计

SMT组装工艺最优化设计主要由印制板的可制造性设计和产品制程工艺最优化设计组成。

4.3.1 印制板的可制造性设计

SMT的组装质量与印制板的设计质量直接相关。印制板的可制造性设计是保证表面组装质量的首要条件。

a)印制板上元器件或组件的基本特征与分析

分析印制板上的主要元器件的基本特征，尺寸大于0402的贴片元器件和引线中心距大于等于0.5mm的QFP、BGA、CSP等器件，可按常规SMT工艺流程实施；印制板上有特殊器件如01005、0201片式元件、引线中心距小于等于0.3 mm的QFP、BGA、CSP等器件，应根据实际情况进行产品工艺流程的设计和实施。

b)元器件或组件组装的印制板设计

元器件或组件组装的印制板设计主要有拼板尺寸设计、拼板方式设计和基准标识设计。

拼板尺寸设计：为避免单板之间的膨胀误差造成印刷误差，从而影响丝网印刷质量，拼板尺寸设计不宜大，其外形尺寸应尽量小于210*297毫米。

拼板方式设计：拼板方式主要有V形槽式、邮票板互连方式和断签方式。断签方式已成为拼板主流方式，但是对于微小型器件的精密器件组装印制板则应采用镭射方式进行非接触无应力分板。

基准标识设计：基准标识分为整体基准标识和局部基准标识。在进行标识设计时，需确保形状规则大小适当匀称，与基板之间的对比性要大，布放的位置不允许出现有类似焊盘的干扰。

c)元器件尺寸与焊盘设计

焊盘尺寸及形状设计：PCB焊盘设计的关键要素有焊盘的对称性、焊盘间距、焊盘剩余尺寸和焊盘宽度。焊盘形状可分为圆形、椭圆形、正方形、长方形等，可根据产品的不同选择合适的焊盘尺寸和形状进行设计。器件之间的安全距离设计：通过优化焊盘尺寸确保元器件间的最小安全间距，满足焊接质量和产品一次性通过率。

4.3.2 产品制程工艺最优化设计

一般来说，产品的组装工艺主要包括焊膏的丝网印刷、元器件的贴装和安装板的回流焊接。对影响产品的组装工艺的因素进行设计和控制，是产品制程工艺最优化设计的主要内容。

影响丝网印刷质量的关键因素有焊膏特性、模板、载板、印刷机性能、丝印的工艺控制和制程控制。印刷机性能主要指它的对位精度和重复性，丝印的工艺控制和制程控制主要是对刮刀压力、印刷速度、印刷方式、刮刀参数、脱模速度、模板清洗和工作环境温湿度的设置和控制。

影响元器件贴装的关键因素有贴片机精度、送料器精度、贴片头Z轴的压力控制、吸嘴材料和设计，同时还要考虑贴装后检验、元器件之间的差异、包装的误差以及取料过程中对静电的实时释放等因素的影响。

影响安装板回流焊接的关键因素有回流设备的性能、回流温度曲线的设计、回流温度曲线的控制等。