PCB設(shè)計中常見的DFM問題

作為一個PCB設(shè)計師，您需要考慮電氣、結(jié)構(gòu)以及功能的方方面面。除此之外，還得確保PCB在指定的時間內(nèi)，以最低的成本且保質(zhì)保量地生產(chǎn)出來。為了滿足以上需求，必須考慮DFM(Designfor Manufacture)的因素，這也是PCB設(shè)計中的一個重要部分，如果設(shè)計不合理會導(dǎo)致頻繁的問題。

現(xiàn)在讓我們看一下最常見的DFM問題以及如何避免。

1.符合IPC標(biāo)準(zhǔn)的封裝尺寸

PCB上與器件接觸的焊盤是非常重要的，它決定了器件是否可以被可靠的焊接。如果封裝的設(shè)計滿足IPC的標(biāo)準(zhǔn)，就可以確保在生產(chǎn)過程中，元器件準(zhǔn)確無誤地進(jìn)行焊接。

2.器件焊盤的均勻連接

對于0402，0201或者更小尺寸的SMD器件，焊盤的均勻連接非常重要。這樣可以防止墓碑效應(yīng)：即元件在回流焊時部分或完全脫離板材，直接造成組裝板的失效。為了保證焊接的可靠性，保持BGA焊盤的均勻連接也非常重要。

左圖為錯誤的連接方式，右圖正確。

3. 導(dǎo)通孔在墊(Vias in SMD Pad)

翻譯有點(diǎn)別扭，簡單說就是在焊盤上打過孔。PCB設(shè)計中的共識是應(yīng)不惜一切代價盡可能避免Vias in Pad。當(dāng)焊接時，過孔會導(dǎo)致焊點(diǎn)的虛焊并最終損壞電路。然而在某些特定的場合，Vias in pad還是有用武之地，比如在解決散熱問題時非常有幫助。

4. 銅箔的均勻分布

在單獨(dú)的板層上創(chuàng)建銅箔影像取決于很多因素。如果銅箔在某一區(qū)域被移除，很難保證單一導(dǎo)線的穩(wěn)定性。因此，建議盡可能將銅箔均勻分布。

5. 元件的選擇與擺放

很多設(shè)計師會盡可能減少直插器件(THT)的使用，或者將直插器件放在板子的同一面。然而，直插器件經(jīng)常不可避免。在組合的情況下，如果將直插器件放在頂層，貼片器件放在底層，那么所有的元件應(yīng)盡可能靠近。在某些情況下，這將影響單面的波峰焊。這時，就要使用更昂貴的焊接工藝，比如選擇性焊接。

6. 層或者過孔偏移

生成PCB制造數(shù)據(jù)是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中最后一個沒有誤差的步驟。PCB的生產(chǎn)有誤差，會影響銅箔層的影像以及過孔的鉆孔。板廠會多層一起鉆孔，而不是一層一層鉆。

想象一下，層和過孔是會存在偏移的，這樣鉆孔也會產(chǎn)生誤差。因此，最小孔環(huán)的設(shè)定(MinimumAnnual Ring)以及淚滴(Teardrop)可以提高PCB的良率。這也間接降低了生產(chǎn)的整體成本。

可以使用AD的設(shè)計規(guī)則來定義孔環(huán)的寬度或淚滴的樣式、尺寸。

7. 未連接的過孔、焊盤

通過移除沒有連接(沒有使用)的過孔和焊盤(內(nèi)層的過孔、焊盤或者直插器件的焊盤)可以幫助PCB廠商保護(hù)他們的鉆頭，使之使用更久。但是，很多PCB設(shè)計者不喜歡這樣。從電氣的角度看，移除未使用的過孔/焊盤不會影響最終的產(chǎn)品，但很有可能會削弱產(chǎn)品的物理結(jié)構(gòu)。如果設(shè)計師不想移除不用的焊盤，務(wù)必在設(shè)計規(guī)范中提出。

8. 阻焊(Solder Mask)

很多設(shè)計師喜歡用經(jīng)驗值50um來定義焊盤的尺寸，并同時定義焊盤到導(dǎo)線的最小間距為50um。但是，如果您希望兩個焊盤之間存在阻焊橋的話，最小的尺寸應(yīng)該是75um。應(yīng)該在創(chuàng)建元件庫或?qū)⑵骷胖玫絇CB時考慮這些因素，否則就會因為間距太小導(dǎo)致阻焊無法正確覆蓋焊盤之間的區(qū)域。

9. 生成制造數(shù)據(jù)前進(jìn)行層的清理

擺放過孔可能導(dǎo)致某些區(qū)域被截斷。然而通過微調(diào)就可以避免這些這一狀況，如下圖所示：

另外需要注意的是銳角的導(dǎo)線對PCB制造來說是非常有問題的，設(shè)計師在應(yīng)設(shè)計后期清理這些導(dǎo)線：

可以在AD中通過規(guī)則限制銳角：

10. SMD焊盤的直連

從電氣角度而言，將SMD元件的相鄰焊盤直接連接（或在器件下方連線）并沒有什么問題：

但這會導(dǎo)致后期的測試問題，比如在進(jìn)行AOI（自動光學(xué)檢測）檢測時，由于焊盤上的焊點(diǎn)，相機(jī)將可能無法檢測到兩焊盤是否正確相連。

微小的調(diào)整就可以改變這一情況，讓每個流程更順暢，不是更好嗎？