DFM：你的PCB設(shè)計(jì)準(zhǔn)備好投入生產(chǎn)了嗎？

術(shù)語DFM（可制造性設(shè)計(jì)）指的是設(shè)計(jì)產(chǎn)品的過程，其特定目的是使其更易于制造，以便以較低的成本生產(chǎn)出更好的產(chǎn)品。理想情況下，DFM應(yīng)該在項(xiàng)目的早期階段應(yīng)用，并且應(yīng)該包括整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)，而不僅僅是硬件設(shè)計(jì)人員。
隨著項(xiàng)目在產(chǎn)品生命周期的各個(gè)階段進(jìn)行，每個(gè)變更變得越來越重要和昂貴（每個(gè)變更使其變得更加復(fù)雜和昂貴），以至于實(shí)施變得特別困難。另一方面，在電路板開發(fā)的早期階段應(yīng)用DFM可以在保持產(chǎn)品原始性能的同時(shí)，以盡可能低的成本快速進(jìn)行各種修改。
技術(shù)在我們生活的許多方面都發(fā)揮著關(guān)鍵作用：智能手機(jī)，聯(lián)網(wǎng)手表，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，聯(lián)網(wǎng)汽車……它們都使用智能技術(shù)和互聯(lián)性。這些產(chǎn)品和許多其他產(chǎn)品需要越來越復(fù)雜的印刷電路，這些印刷電路必須以最低的成本，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)以高質(zhì)量進(jìn)行制造。

DFM的優(yōu)點(diǎn)

由于印刷電路板的生產(chǎn)分為多個(gè)階段，并且為了避免重大的生產(chǎn)問題（DFM），因此必須事先確保印刷電路板不受設(shè)計(jì)問題的影響。在開發(fā)階段，設(shè)計(jì)人員必須處理電氣邊界條件，例如所涉及的電壓和電流值，功耗和熱管理。
但是，其他因素也會(huì)在實(shí)際使用中起作用，例如：B.用于制造印刷電路板的機(jī)器的精度或公差以及所用材料的性能。DFM精確地描述了可以組織PCB布局以確保其可行性的過程。以殘留環(huán)為例，或者在鉆一個(gè)孔后保留在其中的銅粒區(qū)域。環(huán)的尺寸是從焊盤的邊緣到孔的邊緣進(jìn)行測(cè)量的，并且是電路板設(shè)計(jì)中的基本參數(shù)，因?yàn)槌练e在其上的金屬化層可以在兩側(cè)進(jìn)行電連接。
對(duì)于多層板，其余的環(huán)必須對(duì)齊，且要有足夠的重疊以允許不同層之間的連接。完美的對(duì)中僅在理論上存在：即使是最現(xiàn)代的激光鉆也不能100％準(zhǔn)確。DFM工藝確保環(huán)的寬度允許各層之間略有不對(duì)準(zhǔn)，而不會(huì)影響電連接。

DFM在PCB設(shè)計(jì)和制造中的主要優(yōu)點(diǎn)是：

·更好的產(chǎn)品質(zhì)量：DFM減少了使原始設(shè)計(jì)適應(yīng)制造過程和PCB設(shè)備所需的修改次數(shù)，以避免損害產(chǎn)品質(zhì)量；

·縮短上市時(shí)間：制造過程分為幾個(gè)階段，每個(gè)階段都可能導(dǎo)致潛在的錯(cuò)誤。DFM有助于減少由于有缺陷的產(chǎn)品，錯(cuò)誤以及檢查雜志和項(xiàng)目文檔所花費(fèi)的時(shí)間而導(dǎo)致的延遲。

·降低成本：DFM使PCB設(shè)計(jì)人員能夠設(shè)計(jì)即使在高產(chǎn)量下也可以輕松制造的電路板。在PCB制造過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷數(shù)量減少，也降低了成本。

DFM與RDC

PCB設(shè)計(jì)人員通常執(zhí)行稱為設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC）的過程。但是，成功完成RDC之后是否需要進(jìn)行DFM？是的，因?yàn)檫@兩個(gè)過程實(shí)際上是不同的，并且是開始PCB生產(chǎn)所必需的。RDC實(shí)際上是一個(gè)自動(dòng)分析過程，可以將項(xiàng)目與鑄造廠規(guī)定的規(guī)則進(jìn)行比較。這些規(guī)則定義了可能影響系統(tǒng)性能的電路板，層和連接的最低物理要求。
RDC的目的是發(fā)現(xiàn)任何差異或錯(cuò)誤。另一方面，DFM可以識(shí)別在PCB制造過程中可能引起問題的所有方面：如果DRC過程檢測(cè)到錯(cuò)誤，則該錯(cuò)誤存在于PCB的每個(gè)副本中。另一方面，DFM的問題只能在電路板上的某些單元上出現(xiàn)，即使經(jīng)過很長的生產(chǎn)周期也可能出現(xiàn)。

如何將DFM原理應(yīng)用于PCB

盡管PCB的制造標(biāo)準(zhǔn)可能因制造商而異，但是在應(yīng)用任何制造過程之前，必須遵循某些通用DFM規(guī)則。為了聲明準(zhǔn)備好生產(chǎn)的PCB設(shè)計(jì)，必須應(yīng)用某些基本DFM原理。以下是最重要的準(zhǔn)則列表：

·組件之間的間距：電路板上的組件之間距離太近可能會(huì)給組裝所用的自動(dòng)化系統(tǒng)（例如拾取和放置機(jī)器）帶來問題，從而使設(shè)計(jì)難以適應(yīng)。連接器也是如此，必須正確放置連接器，以使其更容易將電路板連接到外部元件。

·放置和旋轉(zhuǎn)組件：組件在電路板上的放置會(huì)影響焊接過程，特別是如果它們的排列不規(guī)則或不一致。所有相似的組件必須朝向相同的方向，以確保它們?cè)诤笭t中正確焊接。

·組件焊盤的尺寸：如果組件焊盤的尺寸不正確，則回流焊接過程可能會(huì)導(dǎo)致不規(guī)則加熱，進(jìn)而導(dǎo)致組件部分脫離。這種現(xiàn)象被稱為曼哈頓效應(yīng)或墓碑效應(yīng)。

·除酸劑：在電路板上走線時(shí)，應(yīng)避免銳角，這會(huì)在清洗用于蝕刻電路板的化學(xué)藥品時(shí)造成嚴(yán)重問題，從而減小走線本身的厚度。通過確保導(dǎo)體走線之間的角度始終小于90度，可以避免在制造電路板后出現(xiàn)分層痕跡。

·孔的優(yōu)化：許多PCB設(shè)計(jì)使用了太多不同的孔尺寸，應(yīng)避免使用這些孔以降低生產(chǎn)成本。

·焊盤之間缺少阻焊層：這會(huì)形成焊橋，并使兩個(gè)不應(yīng)連接的焊盤短路。因此，請(qǐng)務(wù)必仔細(xì)檢查每個(gè)顆粒是否包含足夠的清漆以確保所需的間距；

·顆粒上的絲網(wǎng)印刷：即使顆粒上的絲網(wǎng)印刷部分重疊，也會(huì)導(dǎo)致焊接過程中出現(xiàn)問題，從長遠(yuǎn)來看可能會(huì)帶來災(zāi)難性的后果。圖1顯示了必須避免的重疊示例；

圖1：在小球上絲網(wǎng)印刷的示例。

·開環(huán)控制：通常在對(duì)原始項(xiàng)目進(jìn)行修改以進(jìn)行更改時(shí)發(fā)生。在不刪除現(xiàn)有連接的情況下創(chuàng)建新連接通常會(huì)產(chǎn)生無限循環(huán)。

·用于項(xiàng)目的文件的驗(yàn)證：必須格外仔細(xì)地檢查Gerber文件，因?yàn)樗鼈冊(cè)趯㈨?xiàng)目轉(zhuǎn)換為物理對(duì)象時(shí)可能會(huì)引起問題。電路板的每一層都需要一個(gè)單獨(dú)的文件：這意味著您需要注意許多文檔，避免混淆或混淆它們。