DFM培训课程.ppt

1、DFM,培训课程,第一章：品质水平预计,？,本章内容,预计品质水平的目的,品质水平的预计步骤,品质水平目标的种类和合理目标的制定,品质数据依据来源和直通率的预测,设计品质不足的处理,数据依据的不确定性,历史数据的应用,品质水平预计的输出和应用,您为何需要预测直通率？,如果你不知道设计出的产品的直通率或品质水平，你可能是在给公司制造麻烦！,客户,这产品的制造太困难，成本很高！,退货！,生产部,直通率是DFM的指标，预计直通率确保您考虑周全 ！,提供生产质量管理的目标依据,提供试制的目标（怎么样才算通过？）,成本预算（值不值得生产？）,达标预测（能否达到市场或客户要求？）,您为何需要预测直通率？,

2、所以，预计产品的直通率有以下目的 ,（应该控制在什么水平上？）,协助找出质量弱点和进行改进,缺乏直通率预计的不良例子,直通率 = 0 60%,主要故障模式 = 连锡,两个供应商有不同的质量水平,单板使用数量 800,如果dpmo = 750 1250,直通率 = 0 60%,虽然问题是由于对器件的工艺性掌握不良，但如果流程中有质量预计做法，问题就不会流到生产线上 ！,产业化流程和质量水平预计,概念设计,详细设计,样板,试生产,量产,启动PFMEA,PFMEA总结,PFMEA结束,改善活动,分析、设计,质量水平初预计,质量水平再预计,质量水平确认,直通率预计的过程和应用,DFM设计目标,必达目标

3、,希望目标,首次设计预计,首次设计修改结果,最终设计修改结果,足够的质量保险,接近或超越希望目标,目标的种类,没有考虑实际能力，不可能达到的水平,发挥最佳状况下可达水平,可维护而最有经济效益的水平,客户要求、不亏损水平,注意您的目标合理性 ！,制定合理的目标,不合理的目标造成浪费 ,没有优化的浪费（目标低于实际能力）,无谓管制的投入浪费（目标高于实际能力）,左右质量水平的因素:,1。工艺能力（受限于设备和工具能力）,2。设计结果（器件选择、布局等等）,3。材料质量（产品物料和工艺材料）,4。生产管制程度（检查、调整）,只是一部分 ！,维护作业,制定合理的目标,所以，您必须 ,了解您的工艺能力,

4、通过规范、历史依据！,优化您的设计,全面推行正确、完整的DFM！,确保来料的质量,实行供应商管理！,采用适当的生产管制,（工艺难点考虑的一部分，具体通过和试制部等合,作而制订）,分开内外的管理做法,产品质量责任 = 工艺责任 + 设计责任 + 生产责任 + 物料责任,内部责任,外部责任,内部质量目标：,不包括来料问题的目标,外部质量目标：,供应商来料的质量目标,（缺乏采购技术指标除外）,技术责任,运作责任,DFM管理的关注点,直通率预计结果和决策,通过,预计高于最低要求有足够的幅度，并接近或超越希望目标！,不通过,预计低于或刚达最低要求，需要进一步改进！,有条件通过,刚超过最低要求但离开希望目

5、标尚有距离，或达到通过指标但对某工艺难点信心不足。,有条件通过情况处理,“有条件通过”决策的附带条件：,在较大的时间或技术压力下,有足够和清楚的难点分析,决策的决定通常由设计、市场、试制、工艺和生产等主要部门联合制定。,对难点有一定程度的解决把握,有条件通过的例子,工艺或设备正在进行改进，有较高信心但需要时间。,必要时可以通过付出稍高材料成本，把难点器件更换,（如一分为二），或进行特别筛选处理。,必要时可以放弃某些产品功能或性能。,业务决策优先于技术决策。,直通率的预测,封装 # 1,200 dpmo,50 dpmo,100 dpmo,80 dpmo,器件种类,不良机率,器件数,100,250

6、,33,120,0.02,0.0125,0.0026,0.012,0.0471,不良率,单板,单板,总不良率,4.7 %,预计单板直通率 = 100 - 4.7 = 95.3 %,封装 # 2,封装 # 3,封装 # 4,依据来源：工艺规范,单板设计,计算预测,试验结论,设计师计算,直通率的预测,封装 # 1,200 dpmo,50 dpmo,100 dpmo,80 dpmo,器件种类,不良机率,器件数,100,250,33,120,0.02,0.0125,0.0026,0.012,0.0471,不良率,单板,单板,总不良率,（4.7 %）,封装 # 2,封装 # 3,封装 # 4,历史经验,

7、Dpmo 依据来源,工艺规范,对器件的工艺性有充分的分析、试验和经验，形成规范记录。,计算预计,通过类似器件的经验，计算推测新器件的工艺性。必须当“工艺难点”情况处理。并在信心不高时采取基础试验做法。,Dpmo 依据来源,试验结论,对于新器件，没有规范或历史经验，而计算推测难以进行或缺乏信心的情况下，采取工艺性试验，并从结果中预计的 dpmo。,虽然有试验结果依据，但还是应该列为“工艺难点”情况处理。,历史经验,从以往生产收集的质量情况记录中分析整理出的数据依据。,计算预测例子,预计SOT-143在波峰焊接中工艺的 dpmo 值 ,计算预测例子,20 dpmo,？ dpmo,找封装相近的器件为

8、参考 ,计算预测例子,分析差距，估计故障模式 ,计算预测例子,点胶工艺分析 ,更多的焊盘间隔,OK,计算预测例子,焊接工艺分析 ,过波峰方向,和SOT-23相同 !,条件优于SOIC！,OK,计算预测例子,焊接工艺分析 ,和SOT-23相同 !,条件优于SOIC，却差与SOT23 ！,过波峰方向,但SOIC有采用盗焊盘，SOT143是否需要 ？,计算预测例子,参考其他规范 ,过波峰方向,3 焊点或以上,必须设计盗焊盘,OK, 1mm 引脚,两引脚以及高度不及1mm,怀疑点:,引脚形状影响？, 20 dpmo,各种数据依据来源比较,来源,工艺规范,计算推测,试验结果,历史经验,强处,弱点,管理较

9、好，可以不断优化。,较试验方法简单快速,需要很好的知识经验。,时间和其他资源、能力需求较大。,良好的试验可提供很可靠数据，并对试制工作很有帮助。,反映实际情况。,数据整理和分析不容易。并需要良好的数据记录分类和系统。,需要较长时间来建立。,最好的做法是混合使用 ！,各种数据依据可靠性比较,工艺规范,试验结果,计算预测,历史数据,各种数据依据的应用,工艺规范,规范保证准确性和提供改善平台，但必须管理得当 ,试用器件编号,器件工艺性评估,实际生产经验收集,经验评估,提升为成熟器件编号,DTXXXXX,XXXXX,继续试用或不使用,相对稳定可控的 dpmo,器件资料库,预测协助指出弱点,封装 # 1

10、,200 dpmo,50 dpmo,100 dpmo,80 dpmo,器件种类,不良机率,器件数,100,250,33,120,0.02,0.0125,0.0026,0.012,0.0471,不良率,单板,单板,总不良率,（4.7 %）,封装 # 2,封装 # 3,封装 # 4,质量较差,使用量偏大,总影响大,改善机会可能较高,改善效果可能较高,质量设计不足的处理,更换封装选择,分板或分面设计（通过不同的排板，,要求工艺改进,采取特别工艺处理方法（包括手工组装）,更改电路设计（进而改器件封装）,特别布局设计,管理决策（接受较低质量水平）,比如减少组装密度，来减低dpmo）,200 dpmo,5

11、0 dpmo,100 dpmo,80 dpmo,故障种类,不良机率,机率,100,250,33,120,0.02,0.0125,0.0026,0.012,0.0471,不良率,单板,单板,总不良率,4.7 %,更改元件种类,修改设计,43,85,工艺改进,50,0.0034,0.0043,0.0202,2%,98 % Yield !,直通率的改善,封装 # 1,封装 # 2,封装 # 3,封装 # 4,预计结果的信心评估,在做出最后决策前，应该对预计经过的信心进行评估 ,预计带较大的主观性，需要足够的知识和经验 ！,评估主要目的在确保考虑周到 ！,是否选择正确和足够的数据依据 ？,历史数据的量

12、是否足够？偶发情况是否排除？,波动性强不强？有没有混合不同设计应用在一起？,试验的设计是否有足够的模拟？结果和推理的符合性,强不强？,推理计算的参考是否有足够的代表性？特性差异大不,大？,数据的不确定性,产品（设计）变化因素,工艺变化元素,物料变化因素,抽样和计算因素,能力提升因素,您的质量依据数据存在不确定性 ,?,?,?,产品（设计）变化因素,我们知道 ,50 dpmo,500 dpmo,您正在设计的产品属于哪一类设计?,工艺变化因素,您的规范可能未照顾到所有因素的变化范围！,您将来的工艺会完整的控制吗？,物料变化因素,供应商的变化,制造时间（批次）变化,供应商生产质量的变化,库存变化,物

13、料变化种类：,抽样和计算因素,故障的判断和计算的一致性,非100%检查的数据可信度,大小批量的计算差距,检查25样本有92%可信度,检查15样本有78%可信度,检查5样本有39%可信度,是一个器件还是3个焊点?,(数据分析度问题),注意计算的准确性,1月份dpmo = 200,2月份dpmo = 300,平均dpmo = 250 ？,1月份制造 50,000,次品数目 = 10,200 dpmo,2月份制造 6,670,次品数目 = 2,300 dpmo,1 + 2月份共制造56,670,总次品数目 = 12,平均dpmo = 212,能力提升因素,您的工艺能力和设备能力也再提升 ,新的能力是

14、否有完善的规范?,您设计采用的规范是否和数据依据相符合?,所以您必须 ,避免把预计的结果当成硬性依据 ！,注意您的参考数据选择 ！,数据必须具真正代表性（时间、产品设计等）,只有平均值不是好的参考,评估您预计的可信度,历史经验数据的应用,均值使用意义有可能不大 ！,dpmo,产品/时间,均值,了解波动原因,已解决物料问题,设备故障,历史经验数据的应用,dpmo,产品/时间,最差值,预计最差和波动情况,均值,找出特别情况,均值、最差值和波动幅度都提供重要的信息 ！,历史经验数据的应用,必达目标,希望目标,首次设计预计,首次设计修改结果,最终设计修改结果,总dpmo或直通率,历史经验数据的应用,必

15、达目标,希望目标,首次设计预计,首次设计修改结果,最终设计修改结果,未达到要求！,一般达到要求，但有时可能会出错（机会不很高），质量不是很稳定！,一般可达目标，质量稳定和不容易出错！,一个有用的统计学概念,P 数,P 数越多，F值的波动越小 ！,均值越可靠 ！,系统性和可信度的判断,品质水平接受决策,对预计质量水平进行评审时, 应该同时考虑 ,返修可行性和成本,报废成本,返修可靠性,市场策略和利润,客户要求,依据可信度,PFMEA团队决策,品质水平预计输出,质量预计表,封装组,预计水平依据（dpmo）,单板不良率,故障模式,0603，0805，SOT，Melf，SOD,50,0.012,少锡，

16、掉件,PLCC，SOJ,40,0.001,虚焊,VSOP，TSOP,350,0.0025,连锡，虚焊,单板直通率：,97.6%（预计）,95%（最低要求）,LCC,0.001,虚焊,1000,质量预计表的使用,工艺难点,试制方案设计,试制结果比较,质量预计表,您的预计质量影响后工序 !,试制,预计品质水平的目的,品质水平的预计步骤,品质水平目标的种类和合理目标的制定,品质数据依据来源和直通率的预测,设计品质不足的处理,数据依据的不确定性,历史数据的应用,品质水平预计的输出和应用,我们刚学习。,品质水平预计,DFM,培训课程,第十一章：工艺难点分析和描述,本章内容,工艺难点管理目的,工艺难点的分

17、析和处理过程,工艺难点和工艺关注点的判断和处理,工艺难点的分类,工艺难点处理流程,工艺难点分析和描述,工艺难点处理练习,工艺难点描述对试制工作的帮助,工艺难点的管理,为什么要特别照顾工艺难点处理？,我们很难在设计时保证理想化。,试制时必须找出工艺难处，但试制资源十分昂贵,有限。,工艺难点描述做法加强设计考虑的完整性。,工艺只是设计的考虑因素之一，我们可能因为其,他限制而需要稍微牺牲工艺性。,工艺难点的处理,试制,工艺难点的分析阶段,组装密度设计,工艺路线选择,详细电路设计,PCBA布局,关键器件选择,布局不理想引起的难点,器件封装引起的难点,密度太大引起的难点,特别工艺引起的难点,工艺难点在设

18、计流程中会在各阶段出现 ,整板工艺性考虑,自动传送需求考虑,各工序需求顺序考虑,半自动和手动处理考虑,（取板、放板、工具、工艺）,（单独工艺和工序间关系）,任何中途修改都应该重新考虑其对先前考虑的影响！,工艺难点处理过程,工艺能力评估,工艺可 行 ？,是,否,技术能力问题,确认优化问题,确定工艺难点,包括更改设计和执行管理决策！,工艺关注点和难点,工艺关注点:,需要采取某些非常规措施,在采取措施下不会有工艺上的困难,例子:,采用托盘加工,手工组装某器件,某器件贴片压力控制,特别贴片顺序,工艺关注点管理,工艺关注点应该描述和记录在器件技术资料库中，并在器件编号中有标示 ,例子:,MS12130R

19、1R3-A,Pick height setting = SMD height,+ 0.0,- 0.3,mm,Place height setting = SMD height - 0.5 mm,No cleaning before cooling below 35oC,Special process attention:,A表示有工艺关注点,相关的资料必须转入制造文档中 !,没有固定要求的工艺关注点,有些关注点是在设计完成后才制定的 ,例子 :,对中的权重点设置,贴片程序设置,工艺关注点和难点,工艺难点:,造成不良品的主要原因,有对策但不十分理想或肯定,缺乏实际经验的新器件或工艺,在规范临界或

20、超出规范的设计,工艺难点不是：,对工艺性机理不了解的,没有对策的问题点,非新器件但工艺不稳定者,工艺难点判断思路,新器件?,质量稳定?,规范临界或超出规范?,有肯定的对策?,是,工艺难点处理,否,判断开始,是,是,是,非工艺难点处理,否,否,否,新器件包括还在试用中 未设立标准编号的器件,指设计处理, 非试制,对解决的信心高,包括工艺关注点方式处理,历史数据支持,工艺难点处理,处理的三个阶段:,1。难点分析,2。设计解决方案,3。难点描述,难点分析,包括怀疑工艺能力，预测故障情况（现象和程度），分析造成故障的机理。,工艺难点处理,难点描述,清楚具体的把工艺难点的资料通过文字和图片描写出来，以便

21、设计试制和管制方案。,设计解决方案,从分析机理中设计解决问题的方案。再按照解决方案中的资源情况以及对问题的掌握程度对难点进行“工艺技术能力问题”或“确认优化问题”的分类。必要时进行试验来提高解决方法的质量。,工艺难点程度分类,1。工艺的可行性或能力问题,对工艺和相关故障结果的了解不足，缺乏类似的标准或规范方面的支持。,2。工艺的优化问题,对工艺和相关故障结果有一定的了解，对于处理和控制该工艺有一定的信心。但缺乏直接和明确的标准或规范的支持。,工艺难点处理例子,难点分析,焊端尺寸变化大,锡膏受挤压和接触非焊端,回流难以回收造成焊球,工艺难点处理,按照工艺难点的机理设计解决方法 ,例子:,解决问题

22、的可能做法：,锡膏量少，但必须足以稳住器件,焊盘形状和大小必须能够收回流锡,器件焊端尺寸需要控制在一定范围,成因主要是因为焊端浅小、贴片偏移、相对锡膏量多和流锡无法收回。,焊球问题,工艺难点分类,按照工艺难点的机理和资源区别该难点是属于技术能力还是确认优化问题 ,例子:,什么锡膏量才算不太多？,钢网如何设计才能兼顾锡膏量和对器件,的固定能力？,焊盘如何设计就能够有效收回流锡？,以上问题如果没有明确或类似的标准依据，难点应该属于工艺技术能力研究问题。不能直接采用！,工艺难点分类,Paste green strength spec. 10 gm/mm2 Absolute, 8 gm/mm2 Pre

23、ferred,类似器件设计,0 70 dpmo,贴片精度:, = 0.02mm, = 0.012mm,有相当的经验、标准和依据，可进一步进行设计和风险评估 ！,工艺难点处理流程,工艺难点分析,设计解决方案,工艺难点分类,工艺能力预计,工艺可 行 ？,是,否,工艺难点描述,技术能力问题,确认优化问题,不良工艺难点描述例子,工艺难点：,3216排阻产生焊球问题，注意丝印和贴片工艺。,太简单的描述无法协助试制和管制的工作 ,是否所有的3216排阻都会有问题?还是有区域性的某些3216?,焊球种类和成因有数种, 这里是属于哪一类?,什么样的品质水平可以被接受? 需要控制到什么程度?,丝印和贴片工艺如何

24、影响故障?该注意些什么?, 缺乏这些资料的工艺描述作用不大 !,工艺难点分析和描述,工艺难点分析和描述必须包括以下内容 ,难点在板上的位置和相关封装,难点的故障模式和机理,预计和可接受的水平,工艺处理要求,对品质标准的影响,工艺难点位置和相关器件,工艺难点可能是：,器件工艺性不理想,器件的布局不理想,工艺难点,工艺难点,所以您必须清楚说明位置和封装，如：,VSOP48，U22 & U23,工艺难点故障模式和机理,故障模式和机理协助试制时的模拟、认证和找出解决方法 ,工艺难点,是少锡？还是连锡？,是任何（随机）引脚？,还是固定某些引脚？,是印刷还是焊接造成？,故障是如何形成？,工艺难点故障模式和

25、机理,故障描述必须详细（最好附图） ,锡球问题,封装侧边上连体大锡球,( 0.3mm),连锡,四角焊端和邻脚连锡,工艺难点故障模式和机理,器件的焊端浅，为了确保足够的和锡膏接触以及照顾到贴片偏移，器件底部和锡膏接触面大。不润湿面可能把锡膏挤压离焊盘，焊接时因锡量过多和缺乏润湿性，熔锡无法回收而形成较大锡球留在器件边。,除了故障状况，描述中必须清楚说明故障形成的原因或过程 ,例子:,工艺难点处理建议或要求,解释设计所采取的对策有助于试制的设计和观察 ,例子:,焊球故障的控制可通过:,1。器件焊端尺寸控制,2。钢网设计减少器件底部,3。焊盘设计协助回收流锡,锡膏量,1。,3。,2。,工艺难点可接受

26、品质水平,接下来的试制工作必须有个合格依据, 所以您应该告诉产品的品质水平要求 ,描述例子：,采取以上设计和工艺调整做法后，预计该故障会小于 20 dpmo。,故障水平可接受程度为 150 dpmo。,工艺难点对品质标准的影响,有些工艺难点会有不同的品质标准, 必须在工艺描述中清楚给予的说明 ,例子:,焊盘内凸部分不要求有完整的润湿现象。,焊接检验标准,工艺难点对采购的要求,工艺难点的控制可能牵涉到器件或来料指标和质量水平，您的采购部必须知道需要对供应商提出什么具体要求 ,例子:,焊球是否形成和器件焊端（或底部非润湿面积）的大小相关。所以器件的焊端尺寸必须受到控制。,采购技术指标：,D = 0

27、.4 mm,+ 0.2mm,- 0.1mm,练习题,看看你懂了吗 ,工艺关注点 / 难点习题,PCB: 120 X 175mm, 1.0mm thick,从寿命考虑, 接插件必须通过3根定位柱来加强在板上的固定.,F 8 N,器件对板孔误差 0.25mm,边上有扁平器件, J101/102 必须后贴片,工艺关注点 / 难点习题,第一步:,预测难点 / 故障,第二步:,设计解决方案,第三步:,判断关注点或难点,第四步:,判断技术能力或确认优化,问题,第五步:,工艺难点描述,采取下列步骤 ,工艺难点分析,由于组装密度要求以及需要较大的贴片压力（设备能力）的原因，接插件必须在较后贴装。,虽然器件的定

28、位柱端有锥形便于对中，但尺寸误差和贴片偏移会造成摩擦和突然下冲力，板上已经贴好的器件可能因碰撞而移位。,这故障现象会随着基板和器件间相对尺寸误差变大而更严重。,接插件,PCBA,工艺难点解决方案,采用特制支撑托砖，减慢贴装速度，减少贴片时基板的震动。,优选方案：,后备方案：,开大PCB孔避免摩擦，组装焊接后填强化胶。,工艺难点？工艺关注点？,两个方案均属推理，没有实际技术规范支持 ！,由于缺乏实际经验，应该做“工艺难点”处理。,例如：,多厚的板、多大的压力和多少支撑面就能够确保多大的器件不移位？,使用什么强化胶？是否能够支持接插件所需要的接插寿命？,接插件后贴的要求是个“工艺关注点”。,需要基

29、础研究？还是试制调整？,由于对技术特性功能仍不清楚，也没有类似规范可以借鉴 ,表示我们对技术的掌握可能不足 !,需要某些程度的“基础研究” !,需要什么基础研究 ?,优选方案,后备方案,需要制造托砖,尺寸/压力模拟等较复杂,需要贴片机,孔径模拟简单,可全用手工试验,需要较长时间和投入,较快可以有结果,产品的产量预计对制作托砖成本考虑不利 ,需要什么基础研究 ?,试验后备方案,试验优选方案,效果满意 ?,支撑柱试制,效果满意 ?,手工组装,规范化采用,效果满意 ?,后备方案,是,否,是,是,否,否,兼顾时间、成本和成功率的措施 ,优选试验可用做长期改进考虑,强化胶工艺试验结果,工艺关注点描述,J101，J102必须在C104、C109和Q107之后，以及在Q