DFM可制造分析檢查的5條建議

一、可制造分析的必要性

由于缺少可行的制造分析軟件，制造前期的“可制造”問(wèn)題分析沒(méi)有得到有效的執(zhí)行，大量設(shè)計(jì)隱患流入生產(chǎn)端，導(dǎo)致制造困難反復(fù)溝通、產(chǎn)品制造良率低、延長(zhǎng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期等。

利用華秋DFM軟件，針對(duì)設(shè)計(jì)完成產(chǎn)品進(jìn)行全面的可制造檢查，能夠提高制造過(guò)程的直通率、降低不必要的溝通成本，為產(chǎn)品贏先機(jī)。

二、PCB制版檢查建議

1、開(kāi)短路分析

以PCB生產(chǎn)文件維度出發(fā)，按物理的方式分析軟件（華秋DFM）提取的網(wǎng)絡(luò)與PCB的電路網(wǎng)絡(luò)，多維度檢查設(shè)計(jì)存在的致命問(wèn)題，如圖1 所示。

圖1DFM檢查設(shè)計(jì)文件開(kāi)短路

2、電氣信號(hào)檢查

1）直角、銳角走線的產(chǎn)品性能存在信號(hào)走向突變，造成信號(hào)反射、傳輸不連續(xù)。

2）直角、銳角走線在制造端俗稱“酸角”，PCB生產(chǎn)刻蝕線路圖形時(shí)直角、銳角處容易積硫酸類的

蝕刻藥水導(dǎo)致刻蝕不均勻，造成導(dǎo)體變小影響信號(hào)連續(xù)性。

3）走線拐彎規(guī)則是45度角、或圓角走線，T形走線時(shí)無(wú)法滿足規(guī)則應(yīng)當(dāng)加淚滴補(bǔ)強(qiáng)，如圖2 所示。

圖2 布線建議

3、線寬/線距檢查

1）線寬的大小與載流能力相關(guān)，線寬越小載流能力越低，線距當(dāng)多個(gè)高速信號(hào)線長(zhǎng)距離走線時(shí)應(yīng)遵循3W原則。

2）選擇適合的PCB制造商，杜絕線寬/線距引發(fā)的制造品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，如線寬小容易蝕刻過(guò)度，甚至蝕刻開(kāi)路；線距小存在夾膜蝕刻不凈、蝕刻不出走線的間距導(dǎo)致短路。如圖3 所示。

圖3 線寬、線距存在的隱患

4、孔環(huán)大小檢查

1）孔環(huán)小存在孔盤附著力不強(qiáng)，焊接或維修容易導(dǎo)致焊盤脫離，插件引腳上錫面積小影響焊接可靠性等問(wèn)題，適當(dāng)加大焊環(huán)可增強(qiáng)產(chǎn)品的可靠性。

2）加工過(guò)程存在孔位公差，孔環(huán)過(guò)小存在破環(huán)風(fēng)險(xiǎn)，影響導(dǎo)流的可靠性，如圖4 所示。

圖4 檢查孔環(huán)大小

5、孔上焊盤檢查

1）孔上焊盤是指貼片焊盤上的孔，比如設(shè)計(jì)的“盤中孔”。貼片焊盤上有孔會(huì)造成焊盤凹陷不平整影響焊接質(zhì)量，此類孔要保證焊接可靠性需把焊盤上的孔鍍平，會(huì)增加生產(chǎn)制造成本。有空間應(yīng)避免孔上焊盤現(xiàn)象，避免制造成本提高，焊接虛焊等質(zhì)量問(wèn)題，如圖5 所示。

圖5 檢查貼片焊盤上的孔

6、鉆孔孔徑檢查

1）徑行業(yè)內(nèi)最小機(jī)械鉆孔是0.15mm，＜0.15mm的孔需激光鉆孔，成本是機(jī)械鉆孔的好幾倍，即便是機(jī)械鉆孔孔徑越小成本越高。

2）設(shè)計(jì)導(dǎo)通孔需考慮孔與板厚的厚徑比，小于0.2mm的徑，孔壁鍍液的深鍍能力差，容易發(fā)生孔銅有空洞、裂痕，孔銅質(zhì)量當(dāng)然還會(huì)因除膠藥水以及電鍍藥水的影響，杜絕由過(guò)孔引發(fā)的問(wèn)題建議將過(guò)孔設(shè)計(jì)在≥0.2mm（0.3mm為最佳），如圖6 所示。

圖6 檢查孔徑大小

7、孔到孔檢查

1）孔間距不足影響生產(chǎn)制造的品質(zhì)良率，鉆孔過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致斷鉆咀。

2）不同網(wǎng)絡(luò)的孔間距不足時(shí)還會(huì)存在CAF效應(yīng)及電氣短路風(fēng)險(xiǎn)。

3）插件孔間距小，焊接時(shí)存在連錫短路的隱患，如圖7 所示。

圖7 檢查孔到孔間距

8、特殊孔檢查

1）長(zhǎng)方形、正方形孔，由于CNC數(shù)據(jù)格式無(wú)法生成直角，板廠的CAM處理軟件識(shí)別文件時(shí)會(huì)變成圓形或橢圓形孔。

2）使用到長(zhǎng)方形、正方形孔在制版時(shí)需提醒工廠，非金屬的可設(shè)計(jì)在Outline層；

3）半孔是在板邊上被切掉一半的金屬孔（部分工程師稱其為郵票孔），金屬半孔的制作較為復(fù)雜，制板是需備注提醒板廠做半孔工藝，如圖8 所示。

圖8 檢查特殊孔，方形孔、半孔

9、阻焊橋檢查

1）阻焊橋又稱綠油橋，貼片時(shí)防止SMD元器件管腳連錫造成短路而做的“隔離帶”，有效減少ic腳焊接錫流連錫短路現(xiàn)象。設(shè)計(jì)文件在制造端，阻焊橋的制成能力，綠油≥4mil、黑油≥5mil、其他顏色≥4.5mil即可。設(shè)計(jì)元器件封裝時(shí)需考慮引腳焊盤的間距，引腳焊盤≤6mil則可以減少補(bǔ)償保證引腳間距≥6mil以上。

2）缺少阻焊橋焊接連錫風(fēng)險(xiǎn)，如圖9 所示。

圖9 阻焊橋檢查

10、阻焊少開(kāi)窗檢查

1）阻焊是阻止焊接就是蓋油的部分，阻焊開(kāi)窗就是焊接元器件的位置，當(dāng)阻焊少開(kāi)窗焊盤會(huì)被油墨蓋住則無(wú)法焊接元器件。

2）造成少開(kāi)窗的原因很多，例如PCB封裝設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、PCB文件轉(zhuǎn)Gerber時(shí)少開(kāi)窗。

3）避免少開(kāi)窗的風(fēng)險(xiǎn)，在出Gerber文件后使用華秋DFM軟件進(jìn)行少阻焊開(kāi)窗檢查，如圖10 所示。

圖10檢查阻焊設(shè)計(jì)文件的開(kāi)窗

三、PCBA組裝檢查建議

1、元器件間距檢查

1）元器件選擇小間隙、緊湊布局時(shí)是可以提升空間的利用，但是會(huì)引發(fā)元器件空間干涉的等問(wèn)題。

2）元器件布局間距小，影響SMT的可靠性，甚至影響元器件的可焊性。

3）避免元器件間距不足的隱患，制版前需進(jìn)行可焊性檢查，如圖11 所示。

圖11 檢測(cè)各類元器件間距

2、器件到邊緣檢查

1）元器件布局太靠近板邊，成型銑削或裁板會(huì)傷及板邊的焊盤，影響SMT焊接。

2）在過(guò)機(jī)器時(shí)元器件可能會(huì)碰到機(jī)器的導(dǎo)軌，導(dǎo)致元器件被撞壞。

3）避免靠近板邊的元器件存在組裝隱患，元器件布局距板邊大于5mm或加工藝邊，且制板前進(jìn)行可組裝性檢查，如圖12 所示。

圖12 檢查器件到板邊

3、貼片引腳檢查

1）貼片引腳的腳趾、腳后跟，距焊盤的邊緣距離不足，焊接會(huì)存在上錫量不足虛焊或焊接不牢的風(fēng)險(xiǎn)。

2）BGA球徑引腳焊盤直徑比引腳＜20%，存在焊接上錫不足虛焊的風(fēng)險(xiǎn)。

3）提前檢查焊盤與元器件引腳比例，保證足夠上錫面積，避免貼片品質(zhì)不良的風(fēng)險(xiǎn)，如圖13 所示。

圖13 檢查引腳的腳趾、腳后跟與焊盤比

4、通孔引腳檢查

1）插件（THT）元件的引腳封裝設(shè)計(jì)應(yīng)在合理的范圍，公差過(guò)大放置器件會(huì)松動(dòng)吃錫多，公差過(guò)小則無(wú)法插入焊接，封裝設(shè)計(jì)請(qǐng)參考《PCB封裝設(shè)計(jì)指導(dǎo)白皮書》。

2）設(shè)計(jì)插件（THT）元器件封裝時(shí)需注意引腳孔的屬性，引腳孔屬性必須是PTH（金屬孔），如設(shè)計(jì)為NPTH（非金屬孔）則電氣信號(hào)無(wú)法導(dǎo)通，如圖14 所示。

圖14 檢查通孔引腳設(shè)計(jì)的合理性

5、Chip焊盤檢查

1）Chip器件的焊盤大小、間距需設(shè)計(jì)合理，否則會(huì)影響貼片的質(zhì)量。如焊盤大小不一會(huì)導(dǎo)致貼片Chip器件立碑、焊盤過(guò)大導(dǎo)致Chip器件拉偏、焊盤內(nèi)間距小導(dǎo)致貼片短路等。

2）針對(duì)各類Chip器件做可檢查其封裝名稱與焊盤大小關(guān)系是否正確，封裝設(shè)計(jì)請(qǐng)參考《凡億電路PCB封裝設(shè)計(jì)指導(dǎo)白皮書》，如圖15 所示。

圖15 Chip器件可焊性檢查

6、Mark點(diǎn)檢查

1）Mark點(diǎn)也稱基準(zhǔn)點(diǎn)、光學(xué)點(diǎn)，是SMT自動(dòng)貼片用作定位的點(diǎn)。Mark點(diǎn)的數(shù)量、Mark點(diǎn)的開(kāi)窗大小、Mark的到板邊的距離、Mark點(diǎn)周圍的元素干涉都會(huì)影響SMT自動(dòng)貼片的精準(zhǔn)度（干涉范圍參考華秋DFM規(guī)則管理）。

2）Mark點(diǎn)設(shè)計(jì)一般要3個(gè)或以上且不能對(duì)稱，不對(duì)稱設(shè)計(jì)Mark點(diǎn)目的是為了防錯(cuò)，如圖16 所示。

圖16 檢查Mark點(diǎn)設(shè)計(jì)是否合理

四、DFM檢查規(guī)則管理

華秋DFM軟件的檢查規(guī)則有PCB檢查和PCBA組裝檢查，檢查規(guī)則可根據(jù)不同的要求項(xiàng)設(shè)置具體參數(shù)，可按不同的產(chǎn)品可創(chuàng)建規(guī)則模板，也可以把修改好的模板另存文件分享給同事或他人使用。如圖17 所示。

1）分析項(xiàng)：可設(shè)置是否需檢查，取消打勾則不做分析。

2）變量：可設(shè)置分析的的范圍值，超出范圍不做分析。

3）范圍：可根據(jù)工藝能力或產(chǎn)品設(shè)置分析警示值，“報(bào)紅”為超出工藝能力范圍，“報(bào)黃”在工藝能力范圍內(nèi)存在一定風(fēng)險(xiǎn)或影響成本，“報(bào)綠”為符合加工能力的設(shè)計(jì)。

圖17 檢查項(xiàng)規(guī)則設(shè)置

五、DFM可制造性檢查為什么那么重要？

1）從產(chǎn)品的角度看DFM，減少產(chǎn)品的研發(fā)次數(shù)，物理設(shè)計(jì)與制造設(shè)備相互融合。

2）從理念的角度看DFM，以并行的開(kāi)發(fā)模式，設(shè)計(jì)到制造一次性成功。

3）從公司的角度看DFM，提升效率、縮短周期、降低成本、滿足產(chǎn)品高可靠性條件。

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