【書籍動態】電子製圖設計以及DFX

03-30

昨天已經收到剛哥的第八章的前三端的修訂版本，我把章節的視圖做了一下如下：

說一下題外話：假期裡面我也在努力修訂第一章，基本已經完成2/3了；利強已經在修訂第二章，擇機與金工和凌工在德國某地碰個頭，把工作安排一下，加快一下修訂的進度和確定修訂的範圍，加入的內容細節的形式。

我覺得其實互聯網大潮熙熙攘攘而來，一方面也給了很多人類似我這樣的工程師發表意見的機會，但是也帶來了「文無第一」的現象，發表評論有時候是很Cheap和廉價的。寫東西這個事情，想要寫得全面和正確很困難，小瑕疵基本上很容易給人惦記的，所以我們也是儘力實現以下的過程：

修訂草稿=》審閱=》編輯團審閱修訂=》清華大學編輯=》外審專家

章節介紹

本章是在第一部版的基礎上，增加了元器件庫的設計並對印刷電路板的DFX設計進行加強，在原有的原理圖和印刷電路板設計上進行了修訂。

在整個開發流程中，如何將想法草圖轉變為規範的圖紙，供應商能夠閱讀的文檔以便實物的製作，生產廠家能夠使用的文檔以便最終產品的批量化生產，都是至關重要的。期間主要包含以下幾個工作步驟：

元器件庫（包含原理圖和PCB）的製作及管理
電子設計原理圖的設計製作
印製線路板（PCB）的設計製作
針對供應商以及生產廠家的需求，輸出標準化的文檔

在輸入了設計的經驗，客戶的需求，供應商的能力和生產廠商的規範方法之後，形成標準化和系統化的製圖方法是提高工程師效率的關鍵要點。由於硬體工作內容的分工和細化，一般大型汽車電子企業會把這幾項內容分別交給元器件工程師，硬體工程師和電路板版圖設計工程師，DFX工程師。

1）元器件工程師：

負責對元器件的選型的認證和驗證實驗
輸出特殊元器件的需求，比如

是否需要conformal coating，underfill，散熱膠和烘焙等等
PCB設計時留有足夠元器件間隙便於產品合理化生產

在SJR（solder joint reliability）實驗，紅墨水實驗，切片實驗等實驗基礎上輸出焊接盤大小的尺寸以及鋼網開孔的需求

2）硬體工程師

完成原理圖的繪製工作和相關的元件清單整理工作
為電路板版圖設計工程師提供布局布線的產品要求信息
在布局和地平面策略制定時候提供支持
在最後的檢查會議中根據通用的規則對PCB文件進行檢查
在原理圖設計階段,儘可能多的增加測試點,提高產品在ICT(In-Circuit Test)的測試覆蓋率

3）電路板版圖設計工程師

在接收到原理圖和需要的封裝和其他信息以後
完成電路板的設計工作，
與硬體工程師、機構工程師、PCB供應商和DFX工程師確認電路板的功能性、電磁兼容性、可製造性和可裝配性等要求
完成電路板版圖製作過程

4）DFX工程師 DFX(Design For Excellence)

主要負責降低產品生產，BOM成本，提高產品質量。
保證產品在量產時的產出效率---高的OEE，低的LMPU和DPMU
橫跨整個產品的設計階段的檢查，包含器件選型，原理圖設計，PCB設計以及和供應商的TFC問題溝通

由於汽車電子是汽車精益化的產物，一段時間內很多設計開發方面的分工和細緻的內容會越來越多，這塊我可能還需要邀請某些細分項的工程來介紹一下有關PCB的一些查問題的細緻內容。我之前遇到的一個案例就是非常細緻的事情，弄了很久，一個是發生問題往前追溯，一個是之前精益設計把問題先解決掉。之前解決一個器件內部異常的問題，費了很多的時間和精力，還是往前追溯好一些。

SMD表貼器件的塗層

如果我們採用表貼類元件，在線路板上的時候，特別是表貼類感測器，如應變片、NTC/PTC等，就得非常小心整個塗層對於器件的影響了。特別是基於阻抗影響變化的部件，對整個採集系統構成產生重大的影響。如之前所敘述的那樣，本身產生阻抗的變化都會導致實質性的故障。

圖敏感器件的處理

以電阻類為例：

?當電阻被樹脂等塗層材料密封並塗覆時，熱應力或樹脂對電阻器的劣化可能會影響其特性。提前與器件廠家確認性能和可靠性規格。當樹脂吸收水分時，耐潮濕電阻器的腐蝕可能會惡化

?當電阻被樹脂材料塗覆或灌封時，固化應力可能會導致保護層剝落和焊點開裂，導致電阻變化和斷開

我們考慮到一種複合的失效模式，如果在柔性線路板上使用NTC表貼電阻，主要需要考慮這幾個因素：

1）表面的封裝材料

2）下面的粘接材料

3）待測對象的溫度變化率

4）待測對象膨脹率

圖在柔性線路板上表貼元件情況

如下幾個表的綜合作用，主要是通過熱應力的模式，對不同材料的膨脹進行孔隙的破壞，結構上上產生一些蠕變，然後再通過水分子入侵形成實際的反應。

表1 熱應力失效模式

表2 濕度失效模式

表3 結構應力失效模式

遇到這樣的問題，我們實質上需要從幾個層面去確認：

1）從系統總成來得到不同溫度下的工況條件

2）分解到系統層面，環境溫度、電壓和電流的Profile

3）根據這個來分解得到模組總成的電流、環境溫度和振動條件，在特定濕度條件下來作用這個部件

4）到了細節層面進行兩部分

分析當時的各種反應機理實際的，溫度、工作電壓、濕度條件和振動產生的縫隙路徑
根據整個實驗條件來評估整個機理形成的可現性

圖特定工作條件的分解（多因素應力分析）

實際我們在選用不同的塗層的時候，真是需要仔細去驗證和評估，細節的部件層面特性有諸多的變數，需要通過實驗進行區分。這真需要調用不同公司層面的知識和設備，需要從技術挖掘到技術導向和領導方面去評估。我們發現，在系統集成的過程中，最重要的是把部件層面供應商的實際所用的測試、方法和已知的各個行業的應用情況綜合起來，才能為我們所用。

圖塗層本身評估的特性

小結：「文無第一、武無第二」，相信搞技術的都想Show me your design and document直接打臉^_^，不過很多東西其實和公司有千絲萬縷的聯繫，在本書裡面我會盡量邀請我認識的專才和能人寫一些經驗之談。