DFM可制造分析检查的5条建议

一、可制造分析的必要性

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。

利用华秋DFM软件，针对设计完成产品进行全面的可制造检查，能够提高制造过程的直通率、降低不必要的沟通成本，为产品赢先机。

二、PCB制版检查建议

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（华秋DFM）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，如图1 所示。

图1 DFM检查设计文件开短路

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，如图2 所示。

图2 布线建议

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。如图3 所示。

图3 线宽、线距存在的隐患

4、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4 所示。

图4 检查孔环大小

5、孔上焊盘检查

1）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5 所示。

图5 检查贴片焊盘上的孔

6、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 所示。

图6 检查孔径大小

7、孔到孔检查

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7 所示。

图7 检查孔到孔间距

8、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8 所示。

图8 检查特殊孔，方形孔、半孔

9、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9 所示。

图9 阻焊桥检查

10、阻焊少开窗检查

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10 所示。

图10 检查阻焊设计文件的开窗

三、PCBA组装检查建议

1、元器件间距检查

1）元器件选择小间隙、紧凑布局时是可以提升空间的利用，但是会引发元器件空间干涉的等问题。

2）元器件布局间距小，影响SMT的可靠性，甚至影响元器件的可焊性。

3）避免元器件间距不足的隐患，制版前需进行可焊性检查，如图11 所示。

图11 检测各类元器件间距

2、器件到边缘检查

1）元器件布局太靠近板边，成型铣削或裁板会伤及板边的焊盘，影响SMT焊接。

2）在过机器时元器件可能会碰到机器的导轨，导致元器件被撞坏。

3）避免靠近板边的元器件存在组装隐患，元器件布局距板边大于5mm或加工艺边，且制板前进行可组装性检查，如图12 所示。

图12 检查器件到板边

3、贴片引脚检查

1）贴片引脚的脚趾、脚后跟，距焊盘的边缘距离不足，焊接会存在上锡量不足虚焊或焊接不牢的风险。

2）BGA球径引脚焊盘直径比引脚＜20%，存在焊接上锡不足虚焊的风险。

3）提前检查焊盘与元器件引脚比例，保证足够上锡面积，避免贴片品质不良的风险，如图13 所示。

图13 检查引脚的脚趾、脚后跟与焊盘比

4、通孔引脚检查

1）插件（THT）元件的引脚封装设计应在合理的范围，公差过大放置器件会松动吃锡多，公差过小则无法插入焊接，封装设计请参考《PCB封装设计指导白皮书》。

2）设计插件（THT）元器件封装时需注意引脚孔的属性，引脚孔属性必须是PTH（金属孔），如设计为NPTH（非金属孔）则电气信号无法导通，如图14 所示。

图14 检查通孔引脚设计的合理性

5、Chip焊盘检查

1）Chip器件的焊盘大小、间距需设计合理，否则会影响贴片的质量。如焊盘大小不一会导致贴片Chip器件立碑、焊盘过大导致Chip器件拉偏、焊盘内间距小导致贴片短路等。

2）针对各类Chip器件做可检查其封装名称与焊盘大小关系是否正确，封装设计请参考《凡亿电路PCB封装设计指导白皮书》，如图15 所示。

图15 Chip器件可焊性检查

6、Mark点检查

1）Mark点也称基准点、光学点，是SMT自动贴片用作定位的点。Mark点的数量、Mark点的开窗大小、Mark的到板边的距离、Mark点周围的元素干涉都会影响SMT自动贴片的精准度（干涉范围参考华秋DFM规则管理）。

2）Mark点设计一般要3个或以上且不能对称，不对称设计Mark点目的是为了防错，如图16 所示。

图16 检查Mark点设计是否合理

四、DFM检查规则管理

华秋DFM软件的检查规则有PCB检查和PCBA组装检查，检查规则可根据不同的要求项设置具体参数，可按不同的产品可创建规则模板，也可以把修改好的模板另存文件分享给同事或他人使用。如图17 所示。

1）分析项：可设置是否需检查，取消打勾则不做分析。

2）变量：可设置分析的的范围值，超出范围不做分析。

3）范围：可根据工艺能力或产品设置分析警示值，“报红”为超出工艺能力范围，“报黄”在工艺能力范围内存在一定风险或影响成本，“报绿”为符合加工能力的设计。

图17 检查项规则设置

五、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。

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