DFM到底是什么？為啥研發(fā)一定要做DFM？

導(dǎo)語：跟一個硬件工程師朋友聊天，他跟我吐槽：自己設(shè)計的板子在實驗室跑得好好的，一到工廠量產(chǎn)，良率直接腰斬。工廠那邊的反饋是"設(shè)計有問題"，但他覺得委屈——"功能是對的呀，怎么就有問題了？"

問題就出在這兒：功能對，不代表能造出來。

這個坑，幾乎每個研發(fā)工程師都踩過。而DFM，就是幫你提前繞開這個坑的東西。

DFM是什么？

DFM，英文全稱是Design for Manufacturability，翻譯過來叫"可制造性設(shè)計"。

說人話：在你畫原理圖、布局布線的時候，就把生產(chǎn)工藝的因素考慮進(jìn)去。

不是等樣品做出來才發(fā)現(xiàn)問題，而是在設(shè)計階段就把"能不能造、造起來貴不貴、良率高不高"這些問題想清楚。

聽起來挺簡單對吧？但現(xiàn)實情況是——大多數(shù)研發(fā)團(tuán)隊是在踩了坑之后才開始重視DFM的。

為什么研發(fā)必須做DFM？ 1. 省下來的都是真金白銀

我見過最夸張的案例：一塊板子打樣沒問題，量產(chǎn)的時候才發(fā)現(xiàn)焊盤間距太小，貼片機貼不上。

怎么辦？改設(shè)計、重新開模、停線整頓。一來一回，交期延誤三周，成本多了幾十萬。

如果在設(shè)計階段就做過DFM檢查，這種問題根本不會發(fā)生。

研發(fā)階段改一個參數(shù)，改的是圖紙；量產(chǎn)階段改一個參數(shù)，改的是Money。

2. 良率就是利潤

良率每掉一個百分點，對于大批量生產(chǎn)來說都是災(zāi)難。

拿一個月產(chǎn)10萬片的板子來說：

良率 合格品 差額 95% 9.5萬片 差了5000片
≈50萬損失 90% 9萬片

而這些良率損失，很大一部分可以在設(shè)計階段通過DFM優(yōu)化來避免。

3. 縮短研發(fā)周期

很多人有個誤解：做DFM會增加研發(fā)時間。

實際上，DFM省下的時間遠(yuǎn)比它花的時間多得多。

不做DFM：設(shè)計 → 打樣 → 發(fā)現(xiàn)問題 → 改設(shè)計 → 重新打樣 → 量產(chǎn)（三四輪迭代）

做DFM：設(shè)計+DFM檢查 → 打樣 → 一次通過 → 量產(chǎn)（一輪搞定）

DFM到底檢查什么？

說幾個最常見的點，你在工作中肯定遇到過：

焊盤設(shè)計

你是不是也經(jīng)常自己調(diào)整焊盤尺寸？覺得"差不多就行"？

實際上，焊盤比器件引腳寬0.1-0.2mm、長0.3-0.5mm是最合適的。太大了容易連錫，太小了容易虛焊。

還有，相鄰焊盤間距不能小于0.2mm——很多工程師畫封裝的時候不注意這個，到貼片的時候才發(fā)現(xiàn)短路。

走線拐角

90度直角拐彎的走線，看起來整齊，但在PCB制造中是個隱患。

必須用45度角或圓弧過渡。直角拐彎在蝕刻的時候容易造成"缺金"問題，高速信號還可能產(chǎn)生信號反射。

過孔設(shè)計

過孔孔徑和板厚有個比例關(guān)系：板厚與孔徑比不能超過6:1。

比如1.6mm厚的板子，孔徑至少要0.27mm。如果你設(shè)計的孔徑只有0.2mm，工廠鉆孔的時候很容易斷鉆，而且孔壁鍍銅也鍍不上去，導(dǎo)致導(dǎo)通不良。

大面積銅皮

鋪了大面積銅皮的地方，記得開"散熱孔"（梅花孔）。

不開的話，焊接的時候熱量散不出去，板子容易翹曲；層壓的時候內(nèi)部氣泡排不掉，時間久了可靠性出問題。

怎么做DFM？ 第一步：拿到廠家的工藝能力表

每個PCB工廠都有自己的工藝極限參數(shù)：最小線寬、最小間距、最小過孔尺寸、阻抗公差……

先問清楚，再動手設(shè)計。不要自己拍腦袋定規(guī)則。

第二步：用軟件的DRC功能做規(guī)則檢查

現(xiàn)在大多數(shù)EDA軟件都支持自定義設(shè)計規(guī)則。把廠家的工藝參數(shù)導(dǎo)進(jìn)去，跑一遍DRC（設(shè)計規(guī)則檢查），很多問題直接就暴露出來了。

第三步：讓工廠出DFM報告

發(fā)Gerber文件給PCB廠家的時候，要求他們出具DFM評審報告。

好的廠家會告訴你哪里有風(fēng)險、建議怎么改。這份報告比你閉門造車強一百倍。

第四步：小批量驗證再量產(chǎn)

不管設(shè)計階段檢查得多仔細(xì)，都必須小批量打樣驗證。

實驗室環(huán)境和工廠環(huán)境差太多了。溫度、濕度、設(shè)備精度、操作手法……這些都會影響最終結(jié)果。

寫給研發(fā)工程師的話

我知道很多研發(fā)工程師的想法是：先把功能實現(xiàn)再說，生產(chǎn)的事以后再考慮。

這個邏輯在學(xué)生時代做項目沒問題，但放到產(chǎn)品開發(fā)里，就是給自己挖坑。

好的設(shè)計，是功能和可制造性同時達(dá)標(biāo)的。

研發(fā)階段多花一天做DFM，量產(chǎn)階段可能省下一周時間和一堆返工成本。這個賬怎么算都劃算。

下次畫板子之前，不妨先問自己三個問題：

1. 這個設(shè)計，工廠能造嗎？

2. 造出來良率會怎么樣？

3. 有沒有可以優(yōu)化的地方？

想清楚這三個問題再動手，你會發(fā)現(xiàn)后面的路順暢很多。

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