Trong lĩnh vực kỹ thuật và phát triển sản phẩm, DFM và DFA là hai thuật ngữ thường xuyên được nhắc đến.
- DFM (Design for Manufacturing) là “Thiết kế cho sản xuất”
- DFA (Design for Assembly) là “Thiết kế cho lắp ráp”
Mặc dù có chung mục tiêu là giúp sản phẩm dễ dàng được hiện thực hóa, nhưng trọng tâm của chúng lại khác nhau. Trong bài viết này, VBTECH sẽ tập trung phân tích sự khác biệt và mối liên hệ của DFM/DFA đối với quy trình gia công mạch PCB.
1. Mối liên hệ giữa thiết kế PCB với DFM
Trong thiết kế PCB, DFM đóng vai trò cầu nối để cải thiện khâu gia công bảng mạch trống. Nó ảnh hưởng đến các quyết định về độ rộng đường mạch, cấu trúc lớp, việc sử dụng vật liệu chuẩn hay lựa chọn công nghệ gia công nhằm giữ cho quy trình chế tạo đơn giản nhất có thể.
Ví dụ: Ngay từ giai đoạn đầu, kỹ sư phải quyết định xem thiết kế này có bắt buộc phải dùng công nghệ Blind/Buried Vias, hay kỹ thuật VIPPO (Via-in-Pad), hay chỉ cần dùng via xuyên lỗ tiêu chuẩn là đủ? Những quyết định này đều ảnh hưởng đến khả năng gia công và chi phí sản xuất.
Tham khảo thêm:
2. Mối liên hệ giữa thiết kế PCB với DFA
Nếu DFM lo phần bảng mạch, thì DFA chính là phương tiện để cải thiện quá trình dán/cắm linh kiện lên bo mạch đó. Việc áp dụng DFA tốt sẽ giúp đảm bảo khoảng cách giữa các linh kiện đủ rộng để máy gắp đặt hoạt động mượt mà, đồng thời chừa đủ không gian cho việc kiểm tra hoặc sửa chữa sau này.
Để đạt được điều này, kỹ sư thiết kế cần có dữ liệu hình học và kích thước chân linh kiện cực kỳ chính xác. Yếu tố quan trọng nhất là phải đảm bảo sự tương thích giữa chân linh kiện thực tế và footprint trên bản vẽ. Quy trình DFA sẽ tốt nhất nếu bạn sử dụng các phần mềm cho phép nhập trực tiếp BOM vào bản thiết kế để chạy mô phỏng, kiểm tra va chạm không gian và phân tích khả năng hàn trước khi gửi bản vẽ đi.
3. Các phương pháp thực tiễn
Hiện nay, tư duy “miễn có thời gian, ngân sách và nguồn lực thì hầu hết mọi bản thiết kế đều có thể sản xuất được” đã không còn tối ưu trong môi trường cạnh tranh. Đặc biệt khi tính hiệu quả về chi phí là yếu tố sống còn.
3.1. Từ bỏ các mô hình sản xuất/thiết kế cũ
- Over the wall: Phương pháp làm việc tách biệt, không có sự trao đổi thông tin xuyên suốt giữa thiết kế và sản xuất.
- Sign-off: Trường hợp tài liệu thiết kế hoàn thiện mới gửi cho nhà máy kiểm tra và phê duyệt. Khi này, nếu phát hiện lỗi thì việc sửa đổi sẽ tốn kém và làm chậm tiến độ hơn nhiều.
3.2. Áp dụng chiến lực Kỹ thuật đồng thời (Concurrent Engineering) và Shift-left
- Đồng bộ chuyên môn liên phòng ban: Triết lý thiết kế hiện đại đòi hỏi sự tham gia của tất cả các bên liên quan ngay từ khâu ra quyết định ban đầu – từ kỹ sư thiết kế, kỹ sư linh kiện, kỹ sư kiểm thử, đến các chuyên gia từ nhà máy gia công PCB (MFG).
- Cần nhận thức rõ rằng một kỹ sư thiết kế mạch xuất sắc chưa chắc đã là chuyên gia về sản xuất, vận hành máy hay kiểm tra quang học. Do đó, việc tích hợp kiến thức chuyên môn từ bộ phận sản xuất vào quá trình thiết kế là bắt buộc để đảm bảo tính khả thi thực tế.
- Nguyên tắc chung là 60% – 80% giá thành sản phẩm được xác định bởi các quyết định thiết kế, vì vậy hãy giải quyết những vấn đề sản xuất này càng sớm càng tốt trong quá trình phát triển sản phẩm. Bạn có thể hình dung quy trình phát triển sản phẩm giống như một chiếc phễu: Càng trôi về phía cuối phễu (gần giai đoạn sản xuất), cơ hội để tối ưu hoặc thay đổi càng thu hẹp.
Minh họa quy trình phát triển sản phẩm
Với các giải pháp phần mềm phân tích DFM/DFA từ Siemens, việc phát hiện lỗi sai trước khi sản xuất trở nên dễ dàng hơn rất nhiều. Liên hệ ngay VBTECH để được tư vấn trực tiếp về các giải pháp tối ưu thiết kế PCB phù hợp với doanh nghiệp.
