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Il controllo del Design of Manufacturing (DFM) è una tecnica comune che si concentra sulla progettazione dei materiali per fornire una produzione economica con una maggiore efficienza. Coinvolge diversi metodi, come la progettazione dei processi e la designazione delle diverse parti con la dislocazione delle attrezzature, in modo da ridurre gli sprechi di materiali e ottenere prodotti di qualità superiore. Una DFM adeguatamente pianificata assicura che i processi di produzione siano sostenibili, rendendo più prodotti per aumentare le vendite di materiali.
DFX e reingegnerizzazione del processo di progettazione
Il Design For eXcellence (DFX) è descritto in dettaglio nel documento IPC-DFX standard. In un certo senso, X può rappresentare il ciclo di vita del prodotto o una certa parte di esso, come l'assemblaggio (creazione di M, test di T), la lavorazione, l'uso, la manutenzione, il riciclaggio, la fine del ciclo di vita, ecc. e può anche rappresentare la competitività del prodotto o i fattori che ne determinano la competitività, come la qualità (Q), il costo (C), ecc:
- DFM: Progettazione per la produzione (DFM)
- DFA: Progettazione per l'assemblaggio (DFA)
- DFT: Progettazione per le prove (DFT)
- DFU: Progettazione per il riutilizzo
- DFP: Progettazione per la fabbricazione (DFF)
- DFE: Design per l'ambiente (DFE)
- DFR: Progettazione per l'affidabilità (DFR)
- DFC: Progettazione per i costi (DFC)
La DFM appartiene a un ramo della DFX. Con lo sviluppo dell'industria elettronica, la DFM occupa una posizione sempre più importante nella progettazione dei prodotti. Tra i fattori chiave che incidono sul costo del prodotto, è quello che costa meno (solo 5%), ma l'impatto sui prodotti è di 70%. Pertanto, non possiamo correre rischi:
- “Il problema XX non è nulla, basta controllare le operazioni di produzione.“
- “Il problema XX non ha importanza, i clienti non se ne accorgono“, “...”.
Descrizione dello sviluppo del DFM
Lo sviluppo del DFM ha attraversato diverse tappe fondamentali, come la fase iniziale dell'era del THT plug-in, la fase iniziale dell'introduzione dell'SMT e lo sviluppo a medio termine dell'SMT verso l'alta densità.
Nella fase iniziale, la DFM era caratterizzata principalmente da dispositivi plug-in. Grazie all'esistenza di attrezzature per lo stampaggio, la produzione non ha quasi più requisiti di progettazione e gli sviluppatori di prodotti sono più flessibili nella progettazione.
Il periodo di introduzione del DFM è quello in cui i requisiti di progettazione del DFM vengono messi all'ordine del giorno. La caratteristica principale è la fase iniziale del montaggio superficiale e l'imballaggio è costituito principalmente da dispositivi a montaggio superficiale con package a forma di ala, come SOP e QFP. In questo periodo, l'uso di macchine per la stampa, macchine per il posizionamento e saldatura a riflusso con un grado di automazione relativamente elevato, vincola la progettazione e lo sviluppo dei prodotti. Altrimenti, i prodotti progettati saranno difficili da produrre in serie. In questo momento, le regole di progettazione DFM sono relativamente semplici.
Con l'aumento del livello di integrazione dei prodotti, nel medio termine la maturità della DFM è ulteriormente migliorata. Il motivo principale è l'emergere di dispositivi array rappresentati da BGAMa questo ha comportato una serie di problemi.
Cosa sono le Linee guida DFM?
Le linee guida della DFM sono un insieme di regole e parametri che devono essere seguiti per garantire che il processo di produzione sia conforme alle pratiche industriali standard e ottimizzato nella produzione. Le principali linee guida per il DFM sono :
- Limitare i costi di produzione
Le linee guida del DFM si concentrano principalmente sulla qualità del prodotto finale, che viene monitorata e supportata dai tempi di produzione del prodotto, dai costi di produzione e dal costo del lavoro.
- Modellazione con standard tolleranza
Non tutti i progetti sono repliche, quindi vengono stabiliti alcuni livelli di tolleranza per garantire che i progetti siano simmetrici e soddisfino i requisiti dei prodotti in uscita. Il DFM svolge quindi un ruolo fondamentale nel monitoraggio del modello a un livello di tolleranza standard. Si occupa sia degli errori umani che di quelli a livello di macchina, nonché dei potenziali guasti.
- Design ottimizzato
Il processo delle linee guida DFM è seguito dal processo di progettazione, che deve seguire diverse linee guida e standard. I parametri di prestazione chiave per i progetti devono essere seguiti in modo che i progetti di PCB siano efficienti, economici e richiedano tempo per essere prodotti.
- Nomina di un prodotto affidabile e accurato
Il processo di progettazione dei PCB segue il produzione dei prodotti, dove il modello progettato prende vita. Le diverse specifiche dei progetti devono incontrare i diversi strumenti, i materiali dei prodotti e i processi devono essere allineati tra loro per crescere in un prodotto sano, come previsto dai materiali progettati.
Perché il DFM è importante?
Il DFM garantisce un processo di produzione ad alta efficienza a supporto del processo di progettazione. La DFM è quindi fondamentale dall'inizio alla fine del processo di progettazione e produzione del prodotto, dove può far risparmiare quasi 50% del processo produttivo con metodi ottimizzati. Riduce i costi inutili che si perdono nella tempistica di produzione. Può fungere da strumento di benchmarking per valutare i prodotti sviluppati rispetto ai diversi concorrenti di produzione.
La progettazione della PCB è una fase cruciale in cui si verificano molti errori e problemi, che possono compromettere il risultato e danneggiare intere configurazioni di montaggio dell'hardware. Alcuni dei problemi più comuni sono progettazione di layout di PCB e irregolare, posizionamento improprio dei componenti, saldature inadeguate, distanza tra i componenti e selezione casuale dei componenti.
Quando è necessario eseguire il controllo DFM?
La progettazione di PCB per la producibilità deve essere eseguita nelle prime fasi della progettazione del circuito. È meglio considerare i fattori di producibilità dei PCB prima di iniziare la progettazione schematica e il layout. Considerando la producibilità durante il processo di progettazione, si possono evitare problemi di produzione e ritardi in seguito. Ecco alcuni momenti chiave in cui la progettazione per la producibilità dovrebbe essere eseguita:
- Fase di progettazione schematica: Quando si disegna lo schema, è necessario prendere in considerazione il tipo di pacchetto e la disposizione dei pin dei singoli componenti del circuito per assicurarsi che siano conformi ai pacchetti standard disponibili presso il produttore. In questo modo si evita di dover modificare il progetto in un secondo momento perché il pacchetto non è disponibile o non è adatto.
- Fase di progettazione del layout: Quando si esegue il layout di un PCB, è necessario prendere in considerazione i requisiti e le limitazioni del processo di produzione. Ad esempio, è necessario assicurarsi che vi sia un'adeguata spaziatura tra i componenti e buoni canali di instradamento per consentire la saldatura e l'assemblaggio durante la produzione. Prestare attenzione anche alla disposizione dei piani di terra e di alimentazione per garantire una buona integrità del segnale e la compatibilità elettromagnetica.
- Verifica delle regole di progettazione (DRC): Dopo aver completato il layout, è molto importante eseguire un controllo delle regole di progettazione. Utilizzando la funzione DRC fornita dagli strumenti di progettazione PCB, è possibile verificare se il progetto è conforme ai requisiti e agli standard del produttore. Ciò include il controllo della spaziatura dei componenti, della larghezza/spazio minimo delle linee, delle dimensioni dei pad, ecc.
- Comunicazione con i produttori: Durante il processo di progettazione, è fondamentale mantenere una stretta comunicazione con i produttori. Questi ultimi possono fornire consigli sui processi di produzione, sui materiali e sulle tecniche per garantire che i progetti siano realizzabili e conformi agli standard di qualità.
In termini di DFM, lo stato attuale del settore prevede che, dopo aver completato la progettazione, gli ingegneri utilizzino semplicemente il CAM per visualizzare l'anteprima del prodotto generato. File Gerberoppure inviarlo direttamente alla fabbrica di PCB per la produzione della scheda senza alcun controllo. Ciò comporta un gran numero di rischi di progettazione che si riversano sulla produzione, causando in ultima analisi difficoltà di produzione.
Fortunatamente, ELEPCB, come azienda di lunga data che fornisce servizi di produzione di PCB e PCBA, attribuisce grande importanza al controllo DFM e dispone di un team completo di sviluppo e produzione. Come parte della garanzia di qualità, siamo impegnati a produrre prodotti PCB di alta qualità. Benvenuti a contattarci a info@elepcb.com.
Passi per eseguire un controllo DFM
I controlli DFM sono le misure adottate per garantire che un progetto di PCB sia pronto per una produzione senza problemi. Ecco una spiegazione più semplice:
Fase 1: revisione dei file di progettazione della PCB
Nella preparazione del processo di produzione, è fondamentale effettuare una revisione dettagliata delle schede tecniche e dei disegni. Questa fase avrà un ruolo fondamentale nel garantire la precisione durante la produzione e nel prevenire potenziali problemi lungo la linea. È necessario condurre un esame approfondito dei progetti e dei materiali specificati nei disegni. Questo esame mira a identificare e implementare le modifiche al progetto del PCB, con l'obiettivo finale di ottenere un progetto economicamente efficiente ed efficace.
Fase 2: Verifica della conformità alle regole di progettazione
Dopo la progettazione, è necessario seguire diversi standard e fattori di sicurezza che devono essere rispettati affinché il progetto del PCB sia producibile e funzionale. Diverse regole di progettazione, come la larghezza delle tracce, la distanza tra le piazzole e la distanza tra i componenti. Inoltre, il percorso di progettazione del circuito deve essere considerato per le interferenze capacitive e induttive. Inoltre, il progetto deve essere tale da garantire i fattori di funzionamento elettrico.
Fase 3: Controllo del posizionamento dei componenti
Dopo aver finalizzato il progetto, è importante prestare molta attenzione al posizionamento dei componenti sulla scheda. Questa fase è fondamentale perché influisce su fattori quali la dissipazione del calore, l'integrità del segnale e la facilità di assemblaggio. Quando si posizionano i componenti sulla scheda, è consigliabile assegnare aree specifiche per i componenti potenti e critici. Questo posizionamento strategico non solo garantisce il buon funzionamento della scheda, ma semplifica anche il processo di assemblaggio. Considerando attentamente posizionamento dei componenti, è possibile ottimizzare le prestazioni e l'efficienza del vostro PCB.
Fase 4: analisi dell'integrità del segnale
Durante il processo di produzione dei circuiti stampati, il progetto del circuito stampato viene sottoposto a vari test per valutarne le prestazioni in base a diversi parametri. I test sono condotti per monitorare fattori quali l'interferenza armonica, la diafonia e la corrispondenza di impedenza nei segnali elaborati dal PCB. Questi test sono fondamentali perché possono influire sull'integrità del flusso di segnali e della logica di controllo. Monitorando costantemente questi fattori, è possibile identificare e risolvere qualsiasi problema potenziale, garantendo la qualità e l'affidabilità complessiva del progetto del PCB.
Fase 5: revisione del posizionamento e dell'instradamento delle vie
Una volta esaminati i progetti, è importante considerare il posizionamento dei componenti e le connessioni dei fili. Si fa attenzione a che la riorganizzazione dei componenti non complichi l'assemblaggio della scheda e non comprometta l'integrità del segnale. Si presta attenzione anche alla disposizione dei fili per garantire che l'elettricità fluisca come previsto senza alterare la funzione primaria della scheda. Prestando molta attenzione a questi dettagli, la funzionalità complessiva e la facilità d'uso della scheda sono garantite. assemblaggio del PCB sono ottimizzati.
Fase 6: Valutazione delle considerazioni meccaniche
Dopo la revisione del progetto, l'attenzione si sposta sugli aspetti meccanici, come il diametro della scheda, il montaggio dei fori dei componenti e i ritagli. Questi elementi vengono valutati attentamente per garantire la compatibilità con l'involucro del prodotto e gli altri componenti meccanici. Particolare attenzione viene riservata alla verifica delle distanze per i connettori e gli altri componenti che si interfacciano con i dispositivi esterni.
Esaminando meticolosamente questi aspetti meccanici, i produttori assicurano un'integrazione perfetta con l'involucro del prodotto e sostengono la funzionalità e la durata del prodotto finale.
Fase 7: Verifica dei vincoli di produzione
In questa fase, si esamina il progetto del PCB per la produzione, controllando vari fattori come il PCB multistrato e i livelli di tolleranza di materiali con forme complesse dei componenti. Inoltre, verificherete i materiali per assicurarvi che siano conformi ai requisiti standard. L'obiettivo è garantire che la qualità della produzione non venga compromessa e che il modulo PCB rimanga in linea con l'obiettivo prefissato.
Fase 8: Esecuzione dell'analisi e della simulazione del progetto
Dopo aver completato tutti i processi di progettazione e revisione, il progetto del PCB viene sottoposto a diverse simulazioni. Queste simulazioni sottopongono il progetto a diverse condizioni e parametri ambientali in tempo reale per monitorarne le caratteristiche operative. Le analisi più comuni comprendono l'analisi termica, i test di stress, le simulazioni dell'integrità di potenza e le valutazioni delle armoniche.
Attraverso la simulazione, è possibile identificare i limiti del PCB e i potenziali punti di fallimento che possono verificarsi. Questo approccio proattivo ci consente di perfezionare il progetto e di migliorarne l'affidabilità complessiva prima di procedere con la produzione.
Fase 9: Generazione del rapporto DFM
Una volta completate tutte le revisioni, dovrete preparare un rapporto dettagliato sulle prove. Questi documenti si concentreranno principalmente sulle diverse prove e revisioni condotte, evidenziando ogni potenziale problema identificato e il suo probabile impatto sulle caratteristiche di assemblaggio e di prestazione. Inoltre, il rapporto presenterà le raccomandazioni necessarie e i fattori di correzione. Questo rapporto completo è necessario per ottimizzare il progetto del PCB e garantirne la qualità complessiva e la funzionalità.
Fase 10: Iterazione e ottimizzazione del progetto
Utilizzate il rapporto per apportare modifiche al progetto per ridurre i problemi, il che potrebbe significare lo spostamento di parti, la modifica del progetto o la sostituzione di alcune parti.
Fase 11: Revisione e approvazione finale
Eseguite un'ultima revisione di tutto. Se tutto sembra a posto e tutti i problemi sono stati risolti, il progetto è pronto per essere trasformato in una vera tavola.
Casi tipici di controlli DFM
Possiamo esaminare alcuni casi tipici di verifica DFM. I problemi più comuni nei controlli DFM includono, ma non si limitano a, i due seguenti, che devono essere analizzati caso per caso.
Caso 1: Analisi dello strato di PCB
La Figura 5 illustra un caso di strato di PCB che utilizza l'analisi DFM, in grado di analizzare le regole di progettazione del PCB, come il design della soldermask, il design delle piazzole, il passo, l'etichettatura serigrafica, il design della foratura e così via, in modo da evitare conseguenze indesiderate nel processo di produzione. Altrimenti, questi problemi sono difficili da individuare manualmente.
Caso 2: L'analisi dell'alimentazione / strato di terra
La Figura 6 elenca l'analisi dello strato di alimentazione/massa utilizzando lo strumento di analisi, che può essere utilizzato per analizzare il design del pad anti, il design del pad termico, la cancellazione degli errori del pad, per evitare errori e guasti di basso livello, che è quasi impossibile analizzare manualmente.
Differenza tra DFM e DFA
DFM e DFA sono due termini che vengono spesso confusi, ma si tratta di cose molto diverse. Ho fornito una tabella per facilitare la comprensione:
Aspetto | Progettazione per la produzione (DFM) | Progettazione per l'assemblaggio (DFA) |
Obiettivo | Ottimizzare il design del prodotto per ottenere processi produttivi efficienti. | Semplificare i processi di assemblaggio dei prodotti e ridurre i tempi e i costi di assemblaggio. |
Focus | Si concentra principalmente sulla fase di produzione del ciclo di vita del prodotto. | Si concentra principalmente sulla fase di assemblaggio del ciclo di vita del prodotto. |
Considerazioni | Selezione dei materiali, selezione dei processi, tolleranze e produzione capacità. | Compatibilità dei componenti, orientamento dei pezzi, manipolazione e sequenza di montaggio. |
Obiettivi | Ridurre la complessità della produzione, minimizzare i costi di produzione e migliorare la qualità. | Minimizzare i tempi di assemblaggio, ridurre il numero di pezzi, migliorare l'affidabilità del prodotto e ridurre i costi di assemblaggio. |
Impatto | Influisce sulla progettazione dei singoli componenti e sulla struttura complessiva del prodotto. | Influenza la disposizione e l'interazione dei componenti durante l'assemblaggio. |
Attuazione | In genere prevede la collaborazione tra ingegneri progettisti ed esperti di produzione. | Richiede il contributo di ingegneri progettisti e specialisti dell'assemblaggio per ottimizzare l'assemblaggio del prodotto. |
Vantaggi | Semplificazione dei processi produttivi, riduzione dei tempi di produzione e miglioramento della coerenza dei prodotti. | Assemblaggio più rapido, riduzione dei costi di manodopera, diminuzione del rischio di errori e miglioramento della manutenibilità dei prodotti. |
Controllo DFM con ELEPCB
ElEPCB è una delle aziende leader nella produzione e nell'assemblaggio di PCB elettronici che si occupa principalmente della progettazione di PCB, della stampa di PCB fino a 24 strati e della scansione rapida dei progetti di PCB per valutare i risultati del progetto. ElEPCB è in grado di controllare automaticamente lo strato ottico all'esterno del modulo PCB. In questo modo è facile trovare connessioni strane, rame extra all'interno del layout del PCB e problemi di qualità delle parti saldate.
ELEPCB insiste sempre su vari test di PCB in controllo qualitàe forniamo anche altri articoli corrispondenti, che possono essere consultati nel nostro blog.
Conclusione
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