无线电装校的可制造性设计

无线电装校的可制造性设计

戴丽丽 王黔

中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽省合肥市，230000

摘要：现代社会是信息社会，信息时代的到来直接提高了通信技术的社会地位，所以提高现代通信技术也成为社会发展的重要议题，无线电技术是现代通信技术的重要组成。设计是产品质量的基础，产品的质量是设计与制造出来的，而不是检验与维修出来的，在当前制造业环境中，提高设计的质量，在设计中进行可制造性设计，能够使后续的生产部门在生产、组装更为便利，使生产效率提升。

关键词：无线电装；可制造性；设计

一、可制造设计的应用价值

1、降低使用成本。降低成本并提高产出是所有公司企业的终极目标，采取可制造性设计，可以尽可能充分利用公司的内部资源，并同时在最具工作效率的情况下生产出高质量的产品。如果产品本身缺乏可制造性，同时也不符合公司生产的具体特点，则将会在后期市场投入时，花费更多资源，甚至还会导致市场竞争力的下降。

2、提高生产效率。可制造性设计可以有效地将企业自身的设计工作与生产工作进行结合，从而完成信息相互传递的具体目标，促使前期的设计工作能够与后期的生产工作进行有效协调，以此促进生产工作实现自动化，进而提高生产效率。此外，可制造性设计还可以确保设备实现标准化，以此减少在生产测试工作中产生的重复投入。

3、加强部门沟通。如今许多企业由于自身生产规模有限，因此许多生产工作需要进行外包。而采用可制造性设计能够有效加强公司内部各部门的合作，促使部门之间的制造技术完成平稳转移，进而做到快速生产，并促进企业本身的全球化生产工作。

4、提供测试基础。如果没有采取可制造性设计的方法，当产品开发进入后期工作时，将会有一大堆本应该在设计阶段就应该解决的问题出现。如果此时采取方法进行改正，必然会造成资金成本的浪费，并延长生产周期。因此，产品在开发的过程中，除了要注重自身的功能性，还需要注重可制造性。

二、可制造性设计原理方法

1、结构化方法。可制造性设计原理方法中最重要的一种方法便是结构化方法。结构化方法要求在进行设计之前考虑所需求的各种功能，将各种功能“结构化”，即将生产的过程划分为不同的结构，每一个结构便看成是开发功能的环节，以此实现开创性的产品设计。具体来说，在设计时将各种功能要求通过设计矩阵映射成设计参数，分析这些设计参数并将这些设计参数映射成制造过程的参数。因为参数是依照功能进行设计的，所以这些参数具备层次性，考虑到具体的设计流程，还需要将这些参数划分为“子参数”，依照“子参数”来设计“子功能”，从而确保设计的每一个环节的合理性。不过在采用该种方法时候需要确保两点原则，分别是独立性原则以及最小信息量原则，在确保每一个功能独立性的基础上保证设计的信息量最小，这样才能使设计更加合理。

2、质量功能配置方法。质量功能配置方法是顾客驱动的方法，也是是系列产品设计的准则。具体来说，在某产品的生命周期较早阶段，用户开始接触这一产品并且对产品的功能已比较熟悉，而且在使用的基础上还会对产品的预期功能进行推断，所以在后续的设计中应当考虑到该产品本身的特性，并且从顾客的角度出来确保产品的质量。具体来说，在设计之前，要充分对已有顾客进行调研，分析这些顾客的需求，在分析的基础上划分“产品规划矩阵”、“工艺规划矩阵”以及“材料配置矩阵”等，在满足各个矩阵联系的基础上进行设计，在设计过程中，也需要继续倾听顾客的需求，增加矩阵的内容，并将这些内容付诸于实践，在开发设计过程中将这些需求体现出来。

三、可制造性设计在电子产品装联技术中的应用

可制造性设计（以下简称：DFM）是从产品设计时起，就考虑到产品的制造过程，使设计和制造之间紧密联系，相互影响，从而实现从设计到制造一次成功的目的。 DFM 主要研究产品本身的物理设计与制造系统各部分之间的相互关系，并将其应用于产品设计中，以便将整个制造系统融合在一起进行总体优化。DFM 作为 DFX 中的一个方面，其在电子产品装联技术中的应用是本文后面重点介绍的主题。

1、工艺流程的选则。PCB 的设计应首先结合元器件选型，确定表面贴装元器件与通孔插装元器件（以下简称：THD）在 PCB 正、反两面上的布局。 不同的 PCB 组装形式对应不同的工艺流程。 工艺流程越简单，自动化程度越高，则 PCB 装联的效率越高，可制 造 性 越 好，同 时PCB 装联过程导致的产品质量问题也越少。

2、组装过程工艺参数对 PCB 设计的影响。PCB 设计时应考虑其组装过程中涉及的工艺参数， 在满足功能、性能可实现的基础上，其加工工艺参数应符合产品制造企业设备的制造能力。 不同的制造企业，不同的制造工序，其加工设备不同，对 PCB组装工艺参数的需求也不尽相同。例如，PCB 上 SMD 放置方向和位置的选择，应考虑到贴片机的贴装效率，也要考虑到 PCB 在设备中的传送方向；SMT 设备轨道的最大和最小宽度在一定程度上决定了 PCB 外形尺寸的选择，若尺寸过小，可考虑通过拼板或增加工艺边的方式使 PCB 的外形尺寸符合要求；为提高设备对 SMD 放置坐标识别的准确性，应在 PCB 表面合适位置放置适当数量、适当尺寸的光学识别点；为提高 PCB 测试的效率和全面性，应考虑在电气节点设计测试点，以便通过在线测试设备对 PCB进行电气测试。

3、通过 PCB 设计提高焊接的可靠性。电子装联中最重要，也是最难管控的一点就是焊接的可靠性。 焊接是一个特殊的工序， 其结果不能由后续的监视或测量加以验证，只能在产品交付使用后其质量问题才会显现，因此在 PCB 设计过程中，应着重考虑如何通过设计来提高焊接的可靠性。例如， 进行 PCB 焊盘设计时， 为保证熔融焊锡表面张力平衡，SMD 两端焊盘应对称； 元件焊端或引脚与焊盘搭接后的剩余尺寸应能够保证焊点能够形成弯月面；为增加细间距引脚封装元器件的焊接合格率，可采用工艺导流盘设计；为提高与大面积铜箔连接的焊盘的焊接合格率，可采用“花式”焊盘设计，等等。 正确的 PCB 焊盘设计，在贴片加工时如果有少量的歪斜，可以在再流焊时由于熔融焊锡表面张力的作用而得到纠正。 而如果 PCB 焊盘设计不正确，即使贴装位置十分准确，再流焊后容易会出现元件位置偏移、吊桥等焊接缺陷。此外，在元件封装选型、基板材质选择、组装方式、元件布局、阻焊层设计等方面， 都有着不同的设计要求来保障焊接的合格率和可靠性。PCB 的可制造性设计，要求设计师能够全面了解到制造过程中的各个环节，并进行综合考虑，以选择最优设计方案。 对于集团型企业，所属各制造工厂不同制造能力的平衡和选择，也应在综合考虑范围之内，这对于设计工程师的综合能力有着非常高的要求，甚至可以说，PCB 的可制造性设计是应该由一个不同专业人员组成的团队来进行，而不应仅仅是一个设计工程师来完成的工作。

电子装联技术是一门集电路设计、工艺设计、结构设计、组件、器件以及器件管理、物流和材料紧密结合的多学科交叉的工程学科。每一个细节都关系到整个电子产品的可靠性。而 DFM 的理念就具有提高产品品质、降低生产成本、缩短开发和生产周期等优点，也是产品取得成功的必要途径。

参考文献：

［1］ 陈正浩．高可靠性电子装备 PCBA 设计缺陷案例分析及可制造性性设计［M］．北京: 电子工业出版社． 2019．

[2] 贾忠中，史峥. 亚波长光刻条件下集成电路可制造性设计与验证技术研究 [D]. 浙江大学，2018.