DFM

DFM是面向制造的设计,Design for manufacturability 英文简称;也是东风汽车公司的英文简写。

　　可制造性设计,Design for manufacturability （DFM）

　　DFM就是在产品的设计之初提出可制造的与不可制造的环节部分，增加其可制造性

　　当今的DFM是并行工程的核心技术，因为设计与制造是产品生命周期中最重要的两个环节，并行工程就是在开始设计时就要考虑产品的可制造性和可装配性等因素。所以DFM又是并行工程中最重要的支持工具。它的关键是设计信息的工艺性分析、制造合理性评价和改进设计的建议。

　　DFM结合CAX、PDM、DFX等组成了面向生命周期设计（DFLC）技术。

　　DFX是是Design for X(面向产品生命周期各/某环节的设计)的缩写。 其中，X可以代表产品生命周期或其中某一环节，如装配(M-制造，T-测试)、加工、使用、维修、回收、报废等，也可以代表产品竞争力或决定产品竞争力的因素，如质量、成本(C)、时间等等。包括： DFP：Design for Procurement 可采购设计 DFM：Design for Manufacture 可生产设计 DFT：Design for Test 可测试设计 DFD：Design for Diagnosibility 可诊断分析设计 DFA：Design for Assembly 可组装设计 DFE：Design for Environment 可环保设计 DFF：Design for Fabrication of the PCB 为PCB可制造而设计 DFS：Design for Serviceability 可服务设计 DFR：Design for Reliability 为可靠性而设计 DFC：Design for Cost 为成本而设计DFM格式是由DELPHI编程软件写的软件源文件中的窗体文件。

　　(DFM) is the general engineering art of designing products in such a way that they are easy to manufacture.

一、可制造性设计是什么?

　　可制造性设计（Design for Manufacturing，DFM）

　　它主要是研究产品本身的物理特征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，使之更规范，以便降低成本，缩短生产时间，提高产品可制造性和工作效率。它的核心是在不影响产品功能的前提下，从产品的初步规划到产品的投入生产的整个设计过程进行参与，使之标准化、简单化，让设计利于生产及使用。减少整个产品的制造成本（特别是元器件和加工工艺方面）。减化工艺流程，选择高通过率的工艺，标准元器件，选择减少模具及工具的复杂性及其成本。

二、可制造性设计的过程方法

　　引入可制造性设计，首先要认识到它的必要性，特别是生产和设计部门这两方面的领导更要确信DFM的必要。只有这样，才能使设计人员考虑的不只是功能实现这一首要目标，还要兼顾生产制造方面的问题。这就是讲，不管你设计的产品功能再完美、再先进，但不能顺利制造生产或要花费巨额制造成本来生产，这样就会造成产品成本上升、销售困难，失去市场。

　　其次，统一设计部门和生产部门之前的信息，建立有效的沟通机制。这样设计人员就能在设计的同时考虑生产过程，使自己的设计利于生产制造。

　　第三，选择有丰富生产经验的人员参与设计，对设计成果进行可制造方面的测试和评估，辅助设计人员工作。最后，安排合理的时间给设计人员，以及DFM工程师到生产第一线了解生产工艺流程及生产设备，了解生产中的问题。以便更好、更系统地改善自己的设计。

1． 寻求并建立本公司DFM系列规范文件

　　DFM文件应结合本公司的生产设计特点、工艺水平、设备硬件能力、产品特点等进行合理的制订。这样，在进行设计时，选择组装技术就要考虑当前和未来工厂的生产能力。从工业造型创意设计方面做出独特的思路，根据人体工程学原理设计出合理又实用的产品。这些文件可以是很简单的一些条款，进而也可以是一部复杂而全面的设计手册。另外，文件必须根据公司生产发展进行适时维护，以使其能更准确地符合当前设计及生产需求。

2． 根据公司DFM规范文件建立DFM检查表

　　在对产品设计进行策划的同时，根据公司DFM规范文件建立DFM检查表。检查表是便于系统、全面地分析产品设计的工具，其应包括检查项目、关键环节的处理等。从内容上讲主要包含以下信息：

　　a． 产品信息、数据（如电路原理图、PCB图、组装图、CAD结构文件等内容）

　　b． 选择生产制造的大致加工流程：AI、SMT、波峰焊、手焊等。

　　c． PCB尺寸及布局。

　　d． 元器件的选择和焊盘、通孔设计。

　　e． 生产适用工艺边、定位孔及基准点的设计。

　　f． 执行机械组装的各项要求。

3.做DFM报告

　　DFM报告是反映整个设计过程中所发现的问题。这个类似于ISO9001中的审核报告，主要是根据DFM规范文件及检查表，开具设计中的不合格项。其内容必须直观明了，要列出不合格理由，甚者可以给出更正结果要求。其报告是随时性的，贯穿于整个设计过程。

4． DFM测试

　　进行 DFM设计的结果，会对生产组装影响多大，起到了什么样的作用。这就要通过DFM测试来进行证实。DFM测试是由设计测试人员使用与公司生产模式相似的生产工艺来建立设计的样品，这有时可能需要生产人员的帮助，测试必须迅速准确并做出测试报告，这样可以使设计者马上更正所测试出来的任何问题，加快设计周期。

5． DFM分析评价

　　这个过程相当于总结评审。一方面评价产品设计的DFM可靠程度，另一方面可以将非DFM设计的生产制造与进行过DFM 设计的生产制造进行模拟比较。从生产质量、效率、成本等方面分析，得出做DFM的成本节约量，这个对在制订年度生产目标及资金预算上起到参考资料的作用，另一方面也可以增强领导者实施DFM的决心。

三、可制造性设计的意义

　　1．降低成本、提高产品竞争力。

　　低成本、高产出是所有公司永恒的追求目标。通过实施DFM规范，可有效地利用公司资源，低成本、高质量、高效率地制造出产品。如果产品的设计不符合公司生产特点，可制造性差，即就要花费更多的人力、物力、财力才能达到目的。同时还要付出延缓交货，甚者失去市场的沉重代价。

　　2．有利于生产过程的标准化、自动化、提高生产效率。

　　DFM把设计部门和生产部门有机地联系起来，达到信息互递的目的，使设计开发与生产准备能协调起来、。统一标准，易实现自动化，提高生产效率。同时也可以实现生产测试设备的标准化，减少生产测试设备的重复投入。

　　3．有利于技术转移，简化产品转移流程，加强公司间的协作沟通。

　　现在很多企业受生产规模的限制，大量的工作需外加工来进行，通过实施DFM，可以使加工单位与需加工单位之间制造技术平稳转移，快速地组织生产。可制造性设计的通用性，可以使企业产品实现全球化生产。

　　4．新产品开发及测试的基础。

　　没有适当的DFM规范来控制产品的设计，在产品开发的后期，甚至在大批量生产阶段才发现这样或那样的组装问题，此时想通过设计更改来修正，无疑会增加开发成本并延长产品生产周期。所以新品开发除了要注重功能第一之外，DFM也是很重要的。

　　5． 适合电子组装工艺新技术日趋复杂的挑战。

　　现在，电子组装工艺新技术的发展日趋复杂，为了抢占市场，降低成本，公司开发一定要使用最新最快的组装工艺技术，通过DFM规范化，才能跟上其发展的脚步。

四、其他相关

可制造性设计——医疗电子必须面对的问题

　　在日前召开的第三届中国国际医疗电子技术大会（CMET2010）中，来自香港应用科技研究院的梁立慧博士为参会嘉宾带来了用于整合保健电子及消费性电子的先进封装技术，以及一种可以让工程师在制造之前发现设计问题的虚拟环境技术。

　　“在CMET2010这两天的会议中，我们学到了很多关于微型化、智能化、柔性化以及模块化方面的技术，而我们现在要做的是将这些技术整合到一起，最终实现无处不在的医疗保健电子。”梁立慧博士在演讲中介绍，“比如我们研究院就设计出一款理想中的概念型产品——智能胶布，它看起来很像一个创口贴，但是通过集成 不同功能的模块可以实现不同的功能，如心电、血压、血糖、血氧之类数据的检测。”不过梁立慧也表示，如果要将上述概念产品变成现实，需要产业链中多个方面 的通力合作，如需要用到柔性PCB技术、柔性显示技术、微型元器件技术、POP以及裸晶的封装技术等等，另外还必须考虑到系统级封装的可靠性设计。

　　为 解决上述可制造性设计问题，香港应用科技研究院推出一种先进封装的虚拟制造和虚拟测试的技术。据梁博士的同事谢斌博士介绍，在设计一些新的产品时，可能会 产生很多意料之外的制造性问题。如果设计的不是很理想，或者各种材料的匹配不是很好，在后续的批量生产制造过程中会造成很多问题。如果这些问题等到批量生产时才发现，前面设计工程花费的大量人力、物力就等于白白浪费掉了，这对当前的工业界来说几乎是不可接受的。因此香港应用科技研究院把整个的工艺过程和大 量的实验进行了虚拟化，将其集成到了一套软件当中，工程师在设计产品时只需要将封装的设计参数：如几何尺寸、材料、工艺参数等等输入进去，软件就马上可以反馈出这个设计可能会有什么样的制造问题，会有什么可靠性的问题，这样就可以通过这套软件来反复修改。从而实现在不做任何实际生产的条件下，尽量保证设计 是没有制造性问题。

可制造性设计中常见问题及解决方案

　　一、在设计多层次板时，内层孔到导体的间距设计太小，不能满足生产厂家的制程能力。

　　后果：

　　造成内层短路。

　　原因：

　　1、设计时未考虑各项补偿因素。

　　2、设计测量时以线路的中心来测量

　　解决方案：

　　1、在设计内层孔到导体的间距时，应当考虑孔径补偿对间距的影响，一般孔径补偿大小为0.1MM，单边增加了2MIL.

　　2、测量间距时应以线路的边到孔边来测量。

　　二、孔焊盘设计不够大，布线时没有考虑安全间距设置过小及螺丝孔到线或到铜皮的距离。

　　后果：

　　制造商在工程处理文件时无法修改，需要重新修改文件，降低了文件处理速度，也容易造成开短路现象。

　　解决方案：

　　1、设计文件时器件孔内径比外径最小大20MIL，过孔内径比外径最小大8MIL。

　　2、设计时考虑螺丝孔到线或到铜皮的距离保证12MIL以上，布线时可以在螺丝孔对应的地方的KEET OUT层画个比孔大12MIL以上的圆圈以防布线。

　　三、电地短路：电地短路对印制板来说是一个很严重的缺陷。

　　原因：

　　1、自定义的器件库SMT钻孔未删除。

　　2、定位孔隔离环设计不够大。

　　3、设计更改后未重新对电地进行处理（内层以负片的形式设计，网络无法检查）。

　　4、高频板手工加过孔时未对照其它层。

　　解决方法：

　　1、设计时对自定义同类型的元件进行确认，将贴片的孔设计为0；

　　2、设计时控制定位孔的隔离环宽度在15MIL以上；

　　3、更改了外层的孔位一定要对内层重新铺铜；

　　4、高频板在加边缘过孔时过孔设计网络属性，如不侧设计属性的， 一定要打开其它层进行对照。

　　四、内层开路：内层开路是一个无法补救的缺陷。

　　原因：

　　1、内层孤岛，主要在内层以负片设计时，隔离盘太大，隔离盘围住了散热盘，使之与外无法连接。

　　2、隔离线设计时经过散热焊盘的孔，造成孔内无铜

　　3、隔离区过小，中间有隔离盘造成开路

　　4、内层线路离板边太近，叠边时造成开路。

　　解决方法：

　　1、设计时对过孔的放置时考虑位置的合理性。

　　2、设计时对隔离线的设计避开散热盘。

　　3、将隔离区放大，保证网络连接8MIL以上。

　　4、设计时不要将线条、孔、梅花焊盘太近板边，内层设计0.5MM以外，外层0.3-0.4MM以外。

　　五、设计时对一些修改后残留下来的断线未进行去除。

　　后果：

　　影响后端制造商在工程制作对PCB的通断判定，造成进度延误。

　　解决方案：

　　1、设计时尽量避免断线头的产生。

　　2、对一些特意保留的断线头进行书面的说明。

　　六、铺铜设计时，文件大面积铺铜时使用的线条D码太小，还有将铜面铺成网格状时，将网格间距设计过小。

　　后果：

　　造成数据量大，操作速度缓慢，增加生产难度与影响产品外观。

　　解决方案：

　　1、铺铜时尽量选用8-10MIL的线来铺及避免重复铺铜。

　　2、铺网格时将网格间距最小设成8*8MIL，即8MIL的线，8MIL的间距。

　　3、尽量不要用填充块来铺铜。

　　七、槽孔漏制作与孔属性制作错误

　　原因：

　　1、设计孔层时，未对相对应的孔给予属性定义，特别是安装孔的设置。

　　2、槽孔的设计未设计在孔层上面或分孔图上，而设计在KEEPOUT层。

　　3、槽孔的标识与指示放置在无用层上。

　　解决方案：

　　1、孔设计时，对相应的孔给予属性定义，特别是安装孔与槽孔。

　　2、槽孔的设计防止放在KEEPOUT层。

　　3、对需标注的槽孔指示，尽量放置在分孔图层，指示清晰。

　　（特别注意PROTER与POWERPCB在槽孔设计的特殊性。）

　　八、机械加工问题：板外型、槽、非金属化孔的形状、尺寸错误。

　　原因：

　　1、禁止布线层（Keep Out) 与机械层的混用（Mechanical Layers)。

　　2、图形尺寸与标注不一致。

　　3、V_CUT存在拐弯设计。

　　4、公差标注不合理。

　　解决方法：

　　1、按功能正确使用层； 不要将PROTER与POWERPCB层设计定义混合。

　　2、图形尺寸与标注保持一致，提供正确的机械加工图纸。

　　3、V_CUT时保证V_CUT线为水平直线。

　　4、公差标注对超出常规要求的，应尽量单独指示。

　　5、对特殊外形要求的订单，尽量以书面的方式说明。

　　九、非金属化孔制作要求不明确，在钻孔刀具表要求做NPTH孔，但实际文件中又有电气连接，要求PTH孔，但在机械加工层相对应位置又画出圈圈，难以判断应以哪个为准。

　　原因：

　　1、设计方面的特殊要求

　　2、设计时对供应商的判定标准不清晰。

　　解决方法：

　　1、在钻孔刀具表正确标注NPTH，在线路层不放置焊盘或做挖空处理。

　　2、提供清淅明朗的机械加工艺图。

　　3、在书面中特殊注明。

　　4、多与制造商组织技术交流。

　　十、阻焊漏开窗：在线路板制作中偶然会出现IC脚、SMT以及相类似元件的散热块没有开窗的现象，测试点与器件孔未开窗等。

　　原因：

　　1、设计时PAD与VIA混淆；

　　2、设计时采用FILL元素填充，未在Solder masks加比线路层填充块大8MIL的FILL；

　　3、将应在Solder mask加的填充块加到了Paste masks层；

　　4、设计环境设置不当，（如设计时应将阻焊加大2-4MIL,误设计为减小)。

　　解决方法：

　　1、对孔的属性定义严格执行相关标准，以免阻焊制作过孔与器件孔无法区分。

　　2、对测试点的设置应单独起一个焊盘，避免与过孔相同的D码。

　　3、在提供GERBER文件时进行文件处理，提供GTP与GBP。

　　4、设计时对将需要散热与焊接的大块铜区，手工加上阻焊。

5、设计时严格执行层的放置规定，设置正确的设计环境。

职位定义

　　英文Process Engineer简称PE，制程工程师也叫工艺工程师，同时早期也被称做制造工程师。

　　制程工程师是制定整个生产流程，分配各个部门的任务，负责制造过程中的各个细节，并制定WI或SOP（标准作业指导书）的制程文件，对制程进行管理和控制。制程工程师掌管整个生产各种装配元件及辅助材料的选型与验证，治工具的设计与制作。

　　制程工程师提高生产效率以及生产良率，降低报废率以及耗材与人力成本。属于整个制造过程的核心人物。ME在企业制造体系中所赋予的技能有其固定主轴，简而言之，就是工厂的医生，顾名思义，医生其职责在于事先预防及事后治疗。

　　ME的使命：预防问题，避免产生不良品

工作内容

　　一、治具的设计制作与验收（辅助生产线作业之治工具）

　　二、SMT印刷钢板的设计制作与验收

　　三、Reflow.wave solder profile的量测与参数定义

　　四、NPI(新产品导入）的DFM与FMEA的撰写

　　五、大锡炉良率维护

　　六、全制程生产良率维护

　　七、制程不良的分析改善及预防

　　八、新技术新制程的开发导入

发展前景

　　一个好的ME是很需要耐心和吃苦精神的，当然，还有很多很基础的知识。如果一个公司正常的话，ME是很累的，很累的话也就意味着要解决很多问题，所以还是有很大的成长性的。

　　从新产品导入，工艺的控制与改善，直到成品半成品的出货。应该说做这个职位能为以后更高层次的发展能够打下很好的基础，很多经理（Managers）都是从制程工程师（Manufacture Engineer）出身的。