錘子手機(jī)似乎好像已經(jīng)淡出人們的視線。錘子T1手機(jī)追求羅永浩的理想主義，而導(dǎo)致手機(jī)生產(chǎn)不出來的慘痛教訓(xùn)，先幫助大家回顧一下：

1、羅永浩團(tuán)隊(duì)耗費(fèi)精力、頻獲好評的設(shè)計細(xì)節(jié)，在一線工人眼中導(dǎo)致多道生產(chǎn)工序繁瑣，甚至直接導(dǎo)致此前低良品率問題。

2、錘子手機(jī)采用的是玻璃纖維增強(qiáng)樹脂與不銹鋼骨架一體成型的特殊材質(zhì)，在這種材質(zhì)上打孔，經(jīng)常遇到碎裂的問題。

3、一位工人回憶，剛來新產(chǎn)線的第一天，經(jīng)過包裝后的錘子成品，300臺當(dāng)中做出7臺合格品。經(jīng)過一個多月的磨合，雖然良率有所提高，但每天也只有不到20%的良品率。

4、對外觀造型的苛刻直接導(dǎo)致了生產(chǎn)過程的復(fù)雜和繁瑣。富士康生產(chǎn)線上的抱怨聲，也因此有跡可循。

5、大灰屏，和紅米差不多。原因是屏幕貼合的不好，導(dǎo)致屏幕反光發(fā)灰，類似你貼膜沒貼好氣泡反光發(fā)灰。

6、屏易碎，推測原因是在屏幕上加了三個實(shí)體鍵之后，導(dǎo)致屏幕受力不均，這是設(shè)計問題，無可挽回。生產(chǎn)過程中就出現(xiàn)碎屏。

定義：

可制造性設(shè)計的核心是在不影響產(chǎn)品功能的前提下，從產(chǎn)品的初步規(guī)劃到產(chǎn)品的投入生產(chǎn)的整個設(shè)計過程進(jìn)行參與，使之標(biāo)準(zhǔn)化、簡單化，讓設(shè)計利于生產(chǎn)及使用。減少整個產(chǎn)品的制造成本（特別是元器件和加工工藝方面）。減化工藝流程，選擇高通過率的工藝，標(biāo)準(zhǔn)元器件，選擇減少模具及工具的復(fù)雜性及其成本。

簡單的說，就是設(shè)計出來的東西不能讓產(chǎn)線生產(chǎn)很麻煩，導(dǎo)致生產(chǎn)人員罵娘！設(shè)計出來的產(chǎn)品不要跟錘子手機(jī)一樣良率比較低，生產(chǎn)成本昂貴。

執(zhí)行:

由于DFx很少在小公司提及，或者類似可靠性設(shè)計、節(jié)能、環(huán)保、可供應(yīng)性等范疇，只不過不是通過“DFx”這個裝逼神詞被提及的。所以很多人看到DFx這個詞覺得高大上。

我們解構(gòu)一下DFM這詞的執(zhí)行過程：

第一步、建立意識。設(shè)計人員考慮的不只是功能實(shí)現(xiàn)這一首要目標(biāo)，還要兼顧生產(chǎn)制造方面的問題。這就是講，不管你設(shè)計的產(chǎn)品功能再完美、再先進(jìn)，但不能順利制造生產(chǎn)或要花費(fèi)巨額制造成本來生產(chǎn)，這樣就會造成產(chǎn)品成本上升、銷售困難、失去市場。（設(shè)計人員兼顧到生產(chǎn)制造方面的問題，不但需要設(shè)計人員本身提升生產(chǎn)考慮方面的技能和經(jīng)驗(yàn)，同時需要全員提升DFM的意識，特別是生產(chǎn)和設(shè)計部門這兩方面的領(lǐng)導(dǎo)更要確信DFM的必要。）

第二步，提升設(shè)計的生產(chǎn)考慮。統(tǒng)一設(shè)計部門和生產(chǎn)部門之前的信息，建立有效的溝通機(jī)制。這樣設(shè)計人員就能在設(shè)計的同時考慮生產(chǎn)過程，使自己的設(shè)計利于生產(chǎn)制造。

第三步，生產(chǎn)人員輔助設(shè)計。選擇有豐富生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的人員參與設(shè)計，對設(shè)計成果進(jìn)行可制造方面的測試和評估，輔助設(shè)計人員工作。

第四步，讓設(shè)計人員去生產(chǎn)線。安排合理的時間給設(shè)計人員，以及DFM工程師到生產(chǎn)第一線了解生產(chǎn)工藝流程及生產(chǎn)設(shè)備，了解生產(chǎn)中的問題。以便更好、更系統(tǒng)地改善自己的設(shè)計。

DFM的意義

降低成本、提高產(chǎn)品競爭力

低成本、高產(chǎn)出是所有公司永恒的追求目標(biāo)。通過實(shí)施DFM規(guī)范，可有效地利用公司資源，低成本、高質(zhì)量、高效率地制造出產(chǎn)品。如果產(chǎn)品的設(shè)計不符合公司生產(chǎn)特點(diǎn)，可制造性差，即就要花費(fèi)更多的人力、物力、財力才能達(dá)到目的。同時還要付出延緩交貨，甚者失去市場的沉重代價。

優(yōu)化生產(chǎn)過程，提高生產(chǎn)效率

DFM把設(shè)計部門和生產(chǎn)部門有機(jī)地聯(lián)系起來，達(dá)到信息互遞的目的，使設(shè)計開發(fā)與生產(chǎn)準(zhǔn)備能協(xié)調(diào)起來、。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，易實(shí)現(xiàn)自動化，提高生產(chǎn)效率。同時也可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)測試設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化，減少生產(chǎn)測試設(shè)備的重復(fù)投入。

利于技術(shù)轉(zhuǎn)移，加強(qiáng)公司協(xié)作

現(xiàn)在很多企業(yè)受生產(chǎn)規(guī)模的限制，大量的工作需外加工來進(jìn)行，通過實(shí)施DFM，可以使加工單位與需加工單位之間制造技術(shù)平穩(wěn)轉(zhuǎn)移，快速地組織生產(chǎn)?？芍圃煨栽O(shè)計的通用性，可以使企業(yè)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)全球化生產(chǎn)。

新產(chǎn)品開發(fā)及測試的基礎(chǔ)

沒有適當(dāng)?shù)腄FM規(guī)范來控制產(chǎn)品的設(shè)計，在產(chǎn)品開發(fā)的后期，甚至在大批量生產(chǎn)階段才發(fā)現(xiàn)這樣或那樣的組裝問題，此時想通過設(shè)計更改來修正，無疑會增加開發(fā)成本并延長產(chǎn)品生產(chǎn)周期。所以新品開發(fā)除了要注重功能第一之外，DFM也是很重要的。

適合電子組裝工藝新技術(shù)

現(xiàn)在，電子組裝工藝新技術(shù)的發(fā)展日趨復(fù)雜，為了搶占市場，降低成本，公司開發(fā)一定要使用最新最快的組裝工藝技術(shù)，通過DFM規(guī)范化，才能跟上其發(fā)展的腳步。

PCBA相關(guān)的DFM設(shè)計

電子產(chǎn)品的可制造性設(shè)計核心在于印制電路板PCBA的DFM，印制電路板的DFM即是指板級電路模塊面向制造的設(shè)計技術(shù)，此技術(shù)旨在開展高密度、高精度板級電路模塊的組裝設(shè)計、制造系統(tǒng)資源能力與狀態(tài)的約束性分析，最終形成支持開發(fā)人員對電路模塊的可制造性設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及指導(dǎo)性規(guī)范。涉及主要研究內(nèi)容如下。

(1)基于公司產(chǎn)品特點(diǎn)的電子元器件的選擇技術(shù)、新型封裝元器件的焊盤圖形設(shè)計技術(shù)；

不同電子產(chǎn)品采用的元器件封裝類型有很大的差別，比如便攜類電子產(chǎn)品，如手機(jī)、PDA、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等，采用的元器件一定是微型化的表面貼裝器件，因?yàn)檫@樣封裝的器件有助于產(chǎn)品的微型化和便攜性，而對于電源類產(chǎn)品，由于受表貼器件功率太小的限制，一般使用較多的插裝類大功率器件，因此不同產(chǎn)品在制定器件選擇的原則時會有較大的不同。這些器件的不同選擇準(zhǔn)則在產(chǎn)品概念設(shè)計階段非常重要，它會影響到產(chǎn)品工藝路線的設(shè)計和制造效率。比如，對于便攜式產(chǎn)品98%以上的器件都是SMD器件，如果設(shè)計人員沒有DFM概念，選擇了2%的THT器件，這樣就會給后續(xù)的工藝路線設(shè)計帶來極大的不便，如何為2%的THT器件設(shè)計加工路線將會成為一大困擾，如果在器件選擇階段避免了這個問題，后續(xù)的工藝路線設(shè)計就非常簡單和高效。

(2)PCB幾何尺寸設(shè)計、自動化生產(chǎn)所需的傳送邊、定位孔、定位符號設(shè)計。

盡管印制電路板種類繁多，制造工藝不盡相同，但是體現(xiàn)在產(chǎn)品可制造性上主要反映在以下設(shè)計要素上：印制電路的外形尺寸和精度，受設(shè)備加工尺寸和精度要求限制，設(shè)計時應(yīng)考慮最大和最小加工尺寸，尺寸精度和工藝邊的設(shè)計。在考慮印制電路板電氣性能的前提下，要考慮多層印制板最多層數(shù)的限制，中間介質(zhì)層和板的總厚度要求，比如層數(shù)增加而總厚度又有限制，這時對PCB的可制造性就會帶來挑戰(zhàn)。

(3)PCB加工能力設(shè)計，如最小線寬、最小線間距、最小過孔孔徑、最小厚徑比設(shè)計

(4)組裝工藝輔助材料的選用技術(shù)

組裝工藝的輔助材料也是DFM設(shè)計的重要內(nèi)容，比如采用無鉛焊接后，相應(yīng)的助焊劑就需要更換為與無鉛焊料相兼容的；又比如，對于散熱器與IC器件之間的導(dǎo)熱材料選擇時必須考慮和分析器件的功率大小和散熱需求。

(5)印制電路板工藝路線設(shè)計

工藝路線是整個電路板組裝的加工流程，工藝路線決定了PCBA的加工效率成本和元器件的選擇，常見的組裝工藝路線有以下幾種：

圖1 電子組裝常見工藝路線

對于不同的工藝路線，在選擇器件時就要考慮，如果PCBA設(shè)計為雙面SMT工藝，這時就要保證所有的元件都是SMD器件，并且在PCB布局時要考慮到那些較重的IC器件不布局到第一次加工面（B面），因?yàn)閷τ陔p面SMT工藝來說，加工T面時，B面的器件會再次經(jīng)受一次回流過程，太重的器件可能會在焊膏融化時出現(xiàn)掉件問題。同樣對于正面是SMT工藝，而背面是波峰焊工藝的單板，必須考慮到有些器件是不能用波峰焊來焊接的，比如細(xì)間距的SOP和QFP器件，BGA器件，即使對于間距較大的SOP器件，在布局設(shè)計時也要考慮到波峰焊特點(diǎn)，對器件的布局方向做要求，使用的焊盤要考慮到波峰焊的特點(diǎn)，使用偷錫焊盤設(shè)計，以避免在波峰焊過程中器件引腳間連錫缺陷的發(fā)生。

圖2 不能進(jìn)行波峰焊接的IC器件：BGA和QFN

圖3 考慮波峰焊工藝的SOP偷錫焊盤設(shè)計及布局要求

圖4 考慮波峰焊工藝的QFP偷錫焊盤設(shè)計及布局要求

(6)印制電路板印刷鋼網(wǎng)設(shè)計

鋼網(wǎng)是進(jìn)行SMT焊料印刷必須的工具，鋼網(wǎng)設(shè)計主要包括根據(jù)PCB和元器件的特點(diǎn)來選擇鋼網(wǎng)的加工類型，比如對于有細(xì)間距IC器件的PCB，其組裝時對印刷精度有較高的要求，這時就需要選擇鋼網(wǎng)開口精度準(zhǔn)確的加工方式，比如激光切割加電拋光，或電鑄鋼網(wǎng)。而對于沒有細(xì)間距器件的PCB組裝來說，加工時選擇普通激光切割的鋼網(wǎng)就可以了。對于那些比較復(fù)雜的PCB，往往在PCB上有細(xì)間距的IC器件，同時也會有些器件對焊膏的需求量很大，細(xì)間距IC器件要求的錫膏量較少，所以鋼網(wǎng)的厚度要求薄，比如0.12mm厚，而要求錫膏量多的器件需要厚的鋼網(wǎng)才能保證焊接的可靠，這時就會出現(xiàn)矛盾，怎么辦？因?yàn)橹挥幸粡堜摼W(wǎng)，這種情況階梯形鋼網(wǎng)就是一個很好的選擇，階梯鋼網(wǎng)是在鋼網(wǎng)的不同位置有不同的厚度，厚的地方可以是0.15mm，而薄的地方可以是0.12mm，這樣通過使用階梯鋼網(wǎng)就滿足了不同器件對錫膏量的不同要求。

圖5 化學(xué)蝕刻與激光切割鋼網(wǎng)的對比

圖6 Step Stencil用于使用不同器件錫膏量不同要求的階梯鋼網(wǎng)

(7)組裝設(shè)備資源能力分析技術(shù)

DFM有兩層含義，一層含義是在產(chǎn)品設(shè)計時要考慮到制造能力的限制，保證設(shè)計滿足制造能力的要求，另一層含義是在規(guī)劃一條生產(chǎn)線時，要根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)來進(jìn)行設(shè)備的配置，對組裝設(shè)備的資源進(jìn)行規(guī)劃和分析。比如對于手機(jī)產(chǎn)品的制造來說，由于手機(jī)電路板大量使用0402以下的CHIP器件，這樣的小器件的檢測必須配備AOI設(shè)備。

(8)印制電路板的可制造性設(shè)計規(guī)范

印制電路板的可制造性設(shè)計規(guī)范作為指導(dǎo)產(chǎn)品進(jìn)行DFM設(shè)計的綱領(lǐng)性文件是必不可少的，應(yīng)根據(jù)公司產(chǎn)品特點(diǎn)、質(zhì)量要求和加工能力制定本公司的DFM設(shè)計規(guī)范。DFM設(shè)計規(guī)范應(yīng)對PCB設(shè)計的主要方面進(jìn)行明確而具體的要求，用來指導(dǎo)公司PCB的工藝設(shè)計。

(9)印制電路板的可制造性設(shè)計流程與平臺

可制造性流程與工藝平臺是進(jìn)行DFM設(shè)計的保證，DFM設(shè)計不僅是一個技術(shù)工作，還是一個管理工作，因?yàn)镈FM的工作實(shí)現(xiàn)必須有流程的保證和平臺的支撐，只有流程建立了，節(jié)點(diǎn)定義了，人員責(zé)任明確了，DFM的工作才能落實(shí)；同樣這些工作的技術(shù)支撐就是平臺，比如DFM軟件分析平臺，如VALOR軟件工具，可以對PCB的可制造性進(jìn)行詳細(xì)的分析，將公司的設(shè)計規(guī)范加入VALOR規(guī)則中，它就可以自動對PCB進(jìn)行可制造性分析。

圖7 DFM分析軟件VALOR對PCB設(shè)計的分析

電子產(chǎn)品DFM設(shè)計案例

一般來說，在電子產(chǎn)品中價格最昂貴的元件是印制電路板PCB，沒有推行DFM設(shè)計的公司在產(chǎn)品概念設(shè)計階段很少分析PCB制造成本的影響，比如拼版方式的不同就會對PCB的制造成本產(chǎn)生較大影響，下圖8和圖9所示就是考慮DFM要求進(jìn)行拼版優(yōu)化和未進(jìn)行拼版優(yōu)化時PCB利用率的巨大差異。通過拼版優(yōu)化PCB板材的利用率可以從58%提高到83%。

圖8 原始設(shè)計的PCB布局

圖9 拼版優(yōu)化后的PCB布局

圖10(a)所示為焊盤設(shè)計時沒有考慮到波峰焊接過程的特點(diǎn)，即器件焊盤設(shè)計太短，導(dǎo)致波峰焊焊接時由于器件遮擋錫波的陰影效應(yīng)作用，使得左側(cè)焊盤漏焊；而圖10(b)則通過焊盤加長就解決了此問題。這是一個典型的DFM問題。

圖10 焊盤設(shè)計太短在波峰焊陰影效應(yīng)作用下出現(xiàn)漏焊缺陷及改正焊盤長度后問題得以解決

結(jié)構(gòu)相關(guān)的DFM

1、連接器

連接器應(yīng)有識別栓以免配合時插錯位置;連接器接片材料應(yīng)一致(鍍層應(yīng)為金-金,錫-錫等),同一產(chǎn)品禁止使用不同供應(yīng)商的連接器避免兼容性的問題;

連接器導(dǎo)向柱

2、進(jìn)行整體機(jī)械裝配和公差公析

如結(jié)合件的配合;對設(shè)計進(jìn)行評估,以減少組件數(shù)目;進(jìn)行工藝兼容性審核;進(jìn)行共用性檢查,以確保單一物料的訂購和再設(shè)計最少化;元器件參考代碼(如R1,R2等)是否與元器件、圖紙、工藝指導(dǎo)一致；電路板上的元器件是否按標(biāo)簽格刪配置,以避免特殊工裝;電路板間距是否合理,以免影響后續(xù)插裝等操作;

3、關(guān)于螺釘

如果可能,應(yīng)避免使用螺釘;只使用標(biāo)準(zhǔn)件而且尺寸種類最小化;帶螺絲緊固件的種類及數(shù)量應(yīng)該最少化且應(yīng)盡可能使用自鎖性墊圈;應(yīng)盡可能使用自緊式、帶螺絲的插裝件;緊固件的扭力必須在正式圖紙文件上有明確規(guī)定;是否有足夠的間距允許緊固件裝配工具進(jìn)入;避免使用鉚釘,而使用螺釘;

4.電路板上的安裝孔幾組裝/測試用的工裝孔應(yīng)是非電鍍孔;

5.同等尺寸形狀的電路板的工裝孔尺寸/位置應(yīng)一致,一減少專門夾具并節(jié)約機(jī)器設(shè)置時間;

6.減少裝配時間

電纜連接器是否有自鎖設(shè)計而不需另有工具?裝配設(shè)計中是否考慮了最小電纜彎曲半徑?所有預(yù)裝的電纜都應(yīng)明確標(biāo)識并與圖紙一致;是否易于拆卸維護(hù)/再利用/維修?應(yīng)盡可能多地使用標(biāo)準(zhǔn)件;

工藝相關(guān)DFM

1.盡量避免在PCB兩面均安放PTH元件，因?yàn)榇蠓仍黾友b配的人工和時間。 如果元件必須放在底面，則應(yīng)使其物理上盡量靠近以便一次完成防焊膠帶的遮蔽與剝離操作。盡量使元件均勻的分布在PCB上，以降低翹曲并有助于使其在過波峰焊時熱量分布均勻！

2.元件引角的形狀對焊膏通孔工藝（Paste-in-hole）選用圓形或方形是最好的。少選長方形或交叉形的。元件間距波峰焊時建議0.070",焊膏通孔工藝0.100".選用焊膏印孔工藝的元件能夠耐回流焊接的溫度，但波峰焊和焊膏通孔工藝都需要有支持塊（stand-off）以便在散熱時孔中的空氣散出，防止氣泡的產(chǎn)生。小于0.062”厚的PCB選用焊膏通孔工藝比較好，當(dāng)厚度大于0.093”時對波峰焊和焊膏通孔工藝都比較難。

3.在自動化程度越來越高的組裝工藝中，手工焊接和侵焊是不得已的做法。一般因?yàn)椋篠MT元件不能過回流焊接；雙面PTH；第二面元件太重；第二面元件太高不能用選擇性波峰焊；非常少的第二面元件不值得使用整條自動生產(chǎn)線。

4.特殊工藝如用于固定散熱器的材料；低溫的附件和返修所需的特殊焊錫絲；手工操作需要新的設(shè)備和工具；組裝和返修空孔在焊盤內(nèi)的元件等。另外看有沒有新的工藝和新的設(shè)備需求。

5.導(dǎo)線與連接器：不要將導(dǎo)線或者電纜線直接接在PCB上，而應(yīng)使用連接器，如果導(dǎo)線一定要直接焊到板子上，則導(dǎo)線末端要用一個導(dǎo)線對板子的端子進(jìn)行端接。從線路板連出的導(dǎo)線應(yīng)集中在板子的某個區(qū)域，這樣可以將他們套在一起，以免影響其他的元件。使用不同顏色的導(dǎo)線以防止裝配過程中出現(xiàn)錯誤,各公司可采用自己的一套顏色方案,如所有產(chǎn)品數(shù)據(jù)線的高位用藍(lán)色表示而低位用黃色表示等.

關(guān)于華為的DFM

1、生產(chǎn)人員在IPD流程的各個環(huán)節(jié)，都參與關(guān)鍵文檔的評審，參與所有關(guān)鍵技術(shù)評審點(diǎn)的審核。

2、研發(fā)階段，結(jié)構(gòu)件、電路板、所有組件經(jīng)歷大量的試裝。提早進(jìn)行各種試裝，提早發(fā)現(xiàn)裝配方式，結(jié)構(gòu)干涉，裝配效率等問題。

3、新生產(chǎn)導(dǎo)入（NPI）

4、制造的發(fā)言權(quán)非常高，生產(chǎn)對設(shè)計中，不滿足DFM要求的設(shè)計，有一票否決權(quán)。

5、建立DFM規(guī)范

DFM文件應(yīng)結(jié)合本公司的生產(chǎn)設(shè)計特點(diǎn)、工藝水平、設(shè)備硬件能力、產(chǎn)品特點(diǎn)等進(jìn)行合理的制訂。這樣，在進(jìn)行設(shè)計時，選擇組裝技術(shù)就要考慮當(dāng)前和未來工廠的生產(chǎn)能力。從工業(yè)造型創(chuàng)意設(shè)計方面做出獨(dú)特的思路，根據(jù)人體工程學(xué)原理設(shè)計出合理又實(shí)用的產(chǎn)品。這些文件可以是很簡單的一些條款，進(jìn)而也可以是一部復(fù)雜而全面的設(shè)計手冊。另外，文件必須根據(jù)公司生產(chǎn)發(fā)展進(jìn)行適時維護(hù)，以使其能更準(zhǔn)確地符合當(dāng)前設(shè)計及生產(chǎn)需求。

6、DFM檢查表

在對產(chǎn)品設(shè)計進(jìn)行策劃的同時，根據(jù)公司DFM規(guī)范文件建立DFM檢查表。檢查表是便于系統(tǒng)、全面地分析產(chǎn)品設(shè)計的工具，其應(yīng)包括檢查項(xiàng)目、關(guān)鍵環(huán)節(jié)的處理等。從內(nèi)容上講主要包含以下信息：

a． 產(chǎn)品信息、數(shù)據(jù)（如電路原理圖、PCB圖、組裝圖、CAD結(jié)構(gòu)文件等內(nèi)容）。

b． 選擇生產(chǎn)制造的大致加工流程：AI、SMT、波峰焊、手焊等。

c． PCB尺寸及布局。

d． 元器件的選擇和焊盤、通孔設(shè)計。

e． 生產(chǎn)適用工藝邊、定位孔及基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)計。

f． 執(zhí)行機(jī)械組裝的各項(xiàng)要求。