DFM:面向制造的设计(Design For Manufacturing)
DFA:面向装配的设计(Design for Assembly)
由于缺少可行的制造分析软件,制造前期的“可制造”问题分析没有得到有效的执行,大量设计隐患流入生产端,导致制造困难反复沟通、产品制造良率低、延长产品开发周期等。DFM可制造性检查为什么那么重要?
1)从产品的角度看DFM,减少产品的研发次数,物理设计与制造设备相互融合。
2)从理念的角度看DFM,以并行的开发模式,设计到制造一次性成功。
3)从公司的角度看DFM,提升效率、缩短周期、降低成本、满足产品高可靠性条件。
1、开短路分析
以PCB生产文件维度出发,按物理的方式分析软件提取的网络与PCB的电路网络,多维度检查设计存在的致命问题。
2、电气信号检查
1)直角、锐角走线的产品性能存在信号走向突变,造成信号反射、传输不连续。
2)直角、锐角走线在制造端俗称“酸角”,PCB生产刻蚀线路图形时直角、锐角处容易积硫酸类的
蚀刻药水导致刻蚀不均匀,造成导体变小影响信号连续性。
3)走线拐弯规则是45度角、或圆角走线,T形走线时无法满足规则应当加泪滴补强。
3、线宽/线距检查
1)线宽的大小与载流能力相关,线宽越小载流能力越低,线距当多个高速信号线长距离走线时应遵循3W原则。
2)选择适合的PCB制造商,杜绝线宽/线距引发的制造品质风险,如线宽小容易蚀刻过度,甚至蚀刻开路;线距小存在夹膜蚀刻不净、蚀刻不出走线的间距导致短路。
3、孔环大小检查
1)孔环小存在孔盘附着力不强,焊接或维修容易导致焊盘脱离,插件引脚上锡面积小影响焊接可靠性等问题,适当加大焊环可增强产品的可靠性。
2)加工过程存在孔位公差,孔环过小存在破环风险,影响导流的可靠性,如图所示。
4、孔上焊盘是指贴片焊盘上的孔,比如设计的“盘中孔”。贴片焊盘上有孔会造成焊盘凹陷不平整影响焊接质量,此类孔要保证焊接可靠性需把焊盘上的孔镀平,会增加生产制造成本。有空间应避免孔上焊盘现象,避免制造成本提高,焊接虚焊等质量问题,如图所示。
5、钻孔孔径检查
1)径行业内最小机械钻孔是0.15mm,<0.15mm的孔需激光钻孔,成本是机械钻孔的好几倍,即便是机械钻孔孔径越小成本越高。
2)设计导通孔需考虑孔与板厚的厚径比,小于0.2mm的径,孔壁镀液的深镀能力差,容易发生孔铜有空洞、裂痕,孔铜质量当然还会因除胶药水以及电镀药水的影响,杜绝由过孔引发的问题建议将过孔设计在≥0.2mm(0.3mm为最佳),如图。
6、PCB制板检查建议-孔到孔
1)孔间距不足影响生产制造的品质良率,钻孔过程中会导致断钻咀。
2)不同网络的孔间距不足时还会存在CAF效应及电气短路风险。
3)插件孔间距小,焊接时存在连锡短路的隐患,如图所示。
7、特殊孔检查
1)长方形、正方形孔,由于CNC数据格式无法生成直角,板厂的CAM处理软件识别文件时会变成圆形或椭圆形孔。
2)使用到长方形、正方形孔在制版时需提醒工厂,非金属的可设计在Outline层;
3)半孔是在板边上被切掉一半的金属孔(部分工程师称其为邮票孔),金属半孔的制作较为复杂,制板是需备注提醒板厂做半孔工艺,如图所示。
8、阻焊桥检查
1)阻焊桥又称绿油桥,贴片时防止SMD元器件管脚连锡造成短路而做的“隔离带”,有效减少ic脚焊接锡流连锡短路现象。设计文件在制造端,阻焊桥的制成能力,绿油≥4mil、黑油≥5mil、其他颜色≥4.5mil即可。设计元器件封装时需考虑引脚焊盘的间距,引脚焊盘≤6mil则可以减少补偿保证引脚间距≥6mil以上。
2)缺少阻焊桥焊接连锡风险,如图所示。
9、阻焊缺失检查
1)阻焊是阻止焊接就是盖油的部分,阻焊开窗就是焊接元器件的位置,当阻焊少开窗焊盘会被油墨盖住则无法焊接元器件。
2)造成少开窗的原因很多,例如PCB封装设计错误、PCB文件转Gerber时少开窗。
3)避免少开窗的风险,在出Gerber文件后使用华秋DFM软件进行少阻焊开窗检查,如图所示。