在整個(gè)制造和商業(yè)領(lǐng)域，大量機(jī)器都依賴印刷電路板或PCB。同樣，PCB的功能使消費(fèi)者每天使用的設(shè)備成為現(xiàn)實(shí)。

在PCB的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中存在許多風(fēng)險(xiǎn)，至關(guān)重要的是要以最大的效率實(shí)施生產(chǎn)。但是，要做到這一點(diǎn)，設(shè)計(jì)階段和制造過(guò)程中涉及的所有各方必須保持不斷聯(lián)系，以使產(chǎn)品創(chuàng)意得以實(shí)現(xiàn)。這就是所謂的制造設(shè)計(jì)概念及其步驟順序。

什么是制造設(shè)計(jì)？

制造設(shè)計(jì)（DFM）是一種過(guò)程，使制造商可以通過(guò)一系列最有效的制造手段來(lái)檢查產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，以優(yōu)化其尺寸，材料，公差和功能。通過(guò)DFM，獲得認(rèn)證的產(chǎn)品承包商可以在一系列領(lǐng)域中仔細(xì)研究每個(gè)新產(chǎn)品的想法，以便為手頭的產(chǎn)品找到最佳的尺寸，材料和制造工藝。

希望同時(shí)削減開(kāi)銷并提高產(chǎn)品質(zhì)量的制造商采用了DFM。DFM還可以在短期內(nèi)為物品找到替代的制造方法。例如，如果公司只需要少量產(chǎn)品，那么建立一些昂貴的高科技成型設(shè)備庫(kù)來(lái)生產(chǎn)限量產(chǎn)品可能是浪費(fèi)的。

同時(shí)，該產(chǎn)品可能需要獨(dú)特的測(cè)量，如果沒(méi)有常規(guī)的工業(yè)武庫(kù)，這些測(cè)量將很難制造。DFM幫助制造商找到可以節(jié)省成本的替代方法，例如用于熱成型方法的零件，否則將需要單獨(dú)的模腔。

DFM還可以幫助制造商改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)計(jì)。如果一家公司過(guò)去已經(jīng)大量生產(chǎn)產(chǎn)品，現(xiàn)在計(jì)劃將其重新投入生產(chǎn)，那么這次可以通過(guò)重新評(píng)估原始設(shè)計(jì)和將其制成產(chǎn)品的過(guò)程來(lái)節(jié)省資金。如果他們確定所涉及的任何先前步驟是浪費(fèi)的，則可以從流程中消除它們。

DFM的目的是什么？

DFM的目的是消除設(shè)計(jì)師和制造商之間常見(jiàn)的誤解。在過(guò)去的幾十年中，由于相互之間的誤解，兩黨經(jīng)常會(huì)發(fā)生沖突。在典型情況下，設(shè)計(jì)人員將構(gòu)思具有一組測(cè)量值和一系列材料的產(chǎn)品。然后，設(shè)計(jì)師將藍(lán)圖和草圖發(fā)送給制造商，制造商的任務(wù)是將設(shè)計(jì)投入生產(chǎn)。如果他們?cè)谠O(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題，則設(shè)計(jì)人員會(huì)將其留給制造商來(lái)糾正這些問(wèn)題。

從設(shè)計(jì)者的角度來(lái)看，設(shè)計(jì)階段之后發(fā)生的步驟（包括修改）是制造商的責(zé)任。問(wèn)題在于制造商通常不會(huì)理解設(shè)計(jì)過(guò)程的復(fù)雜性，而會(huì)知道何時(shí)某些測(cè)量或材料不切實(shí)際或不可能。在這種情況下，有時(shí)由于最后一刻的設(shè)計(jì)檢修而延誤了生產(chǎn)，這對(duì)于相關(guān)各方而言往往是昂貴的。有時(shí)，盡管存在缺陷以及產(chǎn)品缺陷和客戶不滿意的風(fēng)險(xiǎn)，制造商還是總是將設(shè)計(jì)趕到生產(chǎn)。

借助DFM工程技術(shù)，設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)階段的專家都可以在每一步中共同努力。他們共同組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)，每個(gè)部門的工程師都可以在開(kāi)發(fā)，測(cè)試和發(fā)送產(chǎn)品修訂后實(shí)時(shí)聽(tīng)到對(duì)方的輸入和反饋。DFM通過(guò)幫助公司幾乎立即發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷并在制造團(tuán)隊(duì)開(kāi)始生產(chǎn)之前很長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行糾正，從而節(jié)省了金錢和時(shí)間。

使用DFM的產(chǎn)品和開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)還包括制造過(guò)程之外的各方的意見(jiàn)，例如采購(gòu)商，銷售商和律師。在完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)后，公司將只花費(fèi)整個(gè)制造預(yù)算的一小部分，但是設(shè)計(jì)將決定產(chǎn)品的大部分成本。因此，制造商承諾產(chǎn)品時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)太大。

借助DFM，公司可以消除可能導(dǎo)致昂貴的生產(chǎn)停頓和運(yùn)行浪費(fèi)的錯(cuò)誤，這要?dú)w功于每個(gè)參與該過(guò)程的部門的工程師的合作審查。DFM還可以幫助制造商避免出現(xiàn)有缺陷的產(chǎn)品向公眾發(fā)布的情況，從而導(dǎo)致突然出現(xiàn)的缺陷，客戶投訴，多項(xiàng)訴訟以及其他PR壁畫，這可能會(huì)損害消費(fèi)者眼中的品牌名稱。

DFM因素

DFM的步驟包括以下順序，以確定給定產(chǎn)品的過(guò)程，設(shè)計(jì)，材料，環(huán)境和合規(guī)性。

1.制造過(guò)程

DFM的第一部分是確定要用于相關(guān)產(chǎn)品的制造過(guò)程的正確類型。當(dāng)您需要生產(chǎn)一定數(shù)量的產(chǎn)品時(shí)，該過(guò)程應(yīng)反映生產(chǎn)范圍和運(yùn)行計(jì)劃的壓制次數(shù)。

為了確定給定產(chǎn)品的最佳制造過(guò)程，應(yīng)考慮諸如產(chǎn)品尺寸和生產(chǎn)所需材料之類的因素。還應(yīng)考慮產(chǎn)品表面所需的步驟，以及是否需要在基本組裝階段之后進(jìn)行任何次要步驟。

2.產(chǎn)品設(shè)計(jì)

DFM的下一部分是檢查產(chǎn)品的設(shè)計(jì)并確定規(guī)格是否適合最終產(chǎn)品，或者在開(kāi)始生產(chǎn)之前是否需要進(jìn)行任何其他更改。此步驟的目的是糾正先前運(yùn)行中可能出現(xiàn)的設(shè)計(jì)問(wèn)題，并使這次生產(chǎn)更加順利，高效。

如果修改現(xiàn)有設(shè)計(jì)，請(qǐng)確保所做的修改符合基本設(shè)計(jì)原則。請(qǐng)務(wù)必與您的合同制造商討論此領(lǐng)域中的所有此類決策，因?yàn)檫@樣做將幫助您確保根據(jù)手邊產(chǎn)品的制造原理來(lái)進(jìn)行即將進(jìn)行的生產(chǎn)。

3.產(chǎn)品材質(zhì)

DFM的另一個(gè)關(guān)鍵方面是確定 所涉及產(chǎn)品所需的材料。根據(jù)產(chǎn)品的形狀，尺寸和預(yù)期用途，您需要考慮多種因素，例如材料或產(chǎn)品所需的強(qiáng)度，質(zhì)地和熱性能。

在此步驟中，您需要咨詢合同制造商，以確保所選的材料滿足手頭生產(chǎn)的要求。如果您有某種特定的材料，您將需要知道該材料是否可以承受熱量并傳導(dǎo)電，因?yàn)檫@些因素可能會(huì)使產(chǎn)品成敗。

4.最終環(huán)境

在最終確定產(chǎn)品的過(guò)程，設(shè)計(jì)和材料的選擇之前，您需要檢查消費(fèi)者使用產(chǎn)品的環(huán)境。確定了該環(huán)境可能對(duì)產(chǎn)品的材料和形狀產(chǎn)生的影響后，您必須確定三個(gè)先前的DFM選擇是否足夠。

制造示例設(shè)計(jì)包括考慮消費(fèi)者如何以及在何處使用您的產(chǎn)品。如果您要開(kāi)發(fā)一種全年用于戶外的產(chǎn)品，那么這些材料將需要能夠承受各種環(huán)境溫度和天氣條件。如果用戶要將產(chǎn)品安裝到其他對(duì)象上，則設(shè)計(jì)將需要適應(yīng)各種設(shè)置。

5.測(cè)試/合規(guī)

DFM的最后階段是確定所涉及產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和材料是否符合在此問(wèn)題上有發(fā)言權(quán)的各個(gè)實(shí)體的安全和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)?？梢酝ㄟ^(guò)第三方ISO認(rèn)證的測(cè)試機(jī)構(gòu)來(lái)確定。中立的制造業(yè)分析師必須監(jiān)督測(cè)試。

各種實(shí)體的標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)影響您在當(dāng)前狀態(tài)下進(jìn)行設(shè)計(jì)的能力。例如，法規(guī)可能會(huì)認(rèn)為您的產(chǎn)品在其現(xiàn)有配置中不安全。該產(chǎn)品可能不符合其預(yù)期行業(yè)的規(guī)范。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)甚至可能不符合貴公司的安全標(biāo)準(zhǔn)。

常見(jiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤

在PCB的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中，采用DFM可以消除以下錯(cuò)誤。

1.邊緣間隙

制造商在PCB設(shè)計(jì)上可能犯的最重大錯(cuò)誤之一是不允許足夠的邊緣間隙。對(duì)于沿PCB邊緣的銅來(lái)說(shuō)，此問(wèn)題可能會(huì)成問(wèn)題，因?yàn)槿绻鄙俦Ｗo(hù)涂層，銅會(huì)腐蝕。如果您在設(shè)計(jì)PCB時(shí)沒(méi)有考慮這一余量，則在最終切割過(guò)程中可能會(huì)去除涂層。

幸運(yùn)的是，如果您在電路板的設(shè)計(jì)中添加了必要的間隙，則可以輕松糾正邊緣余量問(wèn)題。對(duì)于PCB的外層，涂層只需要在設(shè)計(jì)上額外增加0.010英寸即可。對(duì)于內(nèi)層，涂層只需要在設(shè)計(jì)上額外增加0.015英寸。

2.制造酸性陷阱

如果不考慮此問(wèn)題，在PCB設(shè)計(jì)中可能會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)酸陷阱。為避免這種可能性，切勿以銳角設(shè)計(jì)成角度的走線。例如，45度角比90度角更可取。后者可能會(huì)使PCB易受酸阱的影響，而前者通常不會(huì)出現(xiàn)此問(wèn)題。完成布線后，請(qǐng)始終仔細(xì)檢查所有走線角度，以確保沒(méi)有連接的走線產(chǎn)生了陷阱。

3.復(fù)雜的電路板布局

如果遇到電路板變得復(fù)雜的情況，則應(yīng)將設(shè)計(jì)重新考慮為更具溶解性的計(jì)劃，以便在同一側(cè)組織所有必要的組件。一些PCB設(shè)計(jì)人員有時(shí)會(huì)犯的一個(gè)錯(cuò)誤是將一些元素放置在電路板的反面以釋放主面的空間。

當(dāng)您在PCB的兩面放置組件時(shí)，會(huì)增加制造過(guò)程的成本。此外，在PCB另一側(cè)添加組件對(duì)制造商來(lái)說(shuō)增加了許多麻煩。

4.焊盤之間沒(méi)有阻焊層

在PCB設(shè)計(jì)中， 阻焊層 是所有電路板中最關(guān)鍵的元素之一，因?yàn)樗梢苑乐广~與其他金屬之間的接觸。如果在焊盤之間不存在阻焊層，則負(fù)極金屬之間可能會(huì)形成接觸，從而導(dǎo)致意外短路。

為確保每個(gè)電路板都有足夠的阻焊層，請(qǐng)?jiān)谒?/span>PCB生產(chǎn)的設(shè)計(jì)規(guī)則中包括該阻焊層。這樣，將大型PCB的設(shè)置轉(zhuǎn)換為較小的電路板時(shí)，阻焊層的應(yīng)用就不會(huì)出現(xiàn)任何問(wèn)題。

5.將過(guò)孔放置在焊盤中

如果PCB上空間狹窄，您可能會(huì)想增加通孔來(lái)釋放空間。但是，這可能會(huì)通過(guò)將焊料從板上拉走而削弱PCB的安裝能力，從而使焊接過(guò)程無(wú)效。即使過(guò)孔選項(xiàng)在某些情況下可能有用，也僅在必要時(shí)使用它。對(duì)于微型，盲孔和掩埋通孔，也是如此。

制造設(shè)計(jì)如何轉(zhuǎn)化為PCB布局

在 PCB工程中，DFM的原理可幫助制造商將所有設(shè)計(jì)規(guī)格保持在功能布局中，而與所討論的PCB尺寸無(wú)關(guān)。當(dāng)將一塊電路板的組件集成到較小的PCB中時(shí)，可能難以將它們固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫⑶译y以避開(kāi)諸如酸阱和邊緣間隙問(wèn)題之類的問(wèn)題。DFM有助于在電路板投入生產(chǎn)之前避免這些問(wèn)題。

通過(guò)DFM工程，經(jīng)過(guò)認(rèn)證的制造商會(huì)檢查電路板的設(shè)計(jì)，以確保其測(cè)量結(jié)果足以滿足PCB的預(yù)期用途。他們還檢查了電路板設(shè)計(jì)，以確保其可在預(yù)期的環(huán)境中運(yùn)行。例如，如果電路板將被用于產(chǎn)生大量熱量的機(jī)械中，則PCB設(shè)計(jì)將需要包含能夠承受這些條件的組件和保護(hù)元件。

DFM流程還確保如果PCB設(shè)計(jì)未能通過(guò)一系列標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，則不會(huì)獲得生產(chǎn)批準(zhǔn)。例如，如果PCB在一組可能的工作條件下容易失效，則設(shè)計(jì)人員將需要使用其他組件對(duì)電路板進(jìn)行重新加工，直到可以處理其相應(yīng)設(shè)備的任務(wù)。

在PCB生產(chǎn)中，DFM的原理與制造設(shè)計(jì)息息相關(guān)，涵蓋了制造問(wèn)題以及如何將其應(yīng)用于PCB。