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【技术共享】PCB可制造性设计的过程方法

编辑: pcb 2018-11-26


PCB网城讯 可制造性,亦被各方称为协同式或同时性工程(concurrent or simultaneous engineering)或是可生产性或生产线之设计(design for productivity or assembly)。


相较于由研发工程师建立自己的设计原型(prototype),然后在未经前线生产工人的意见下将之送到生产部门组装在线的传统制造方式来说享有非常大的优势。另一方面,一个可制造性团队的成员包括设计者、制造工程师、营销代表、财务经理、研发人员、原料供应商及其他计划利益相关者(包括客户在内)。因为包含来自各方人士,因此也有助于加速计划的完成并且可以避免传统生产方式会碰到的延迟。



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。


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。


最后,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。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. 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。


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覆投入。


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。


来源:奈因PCB


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