完整的DFM分析指南

我的一個(gè)好朋友開(kāi)了一個(gè)關(guān)于為制造業(yè)規(guī)劃一個(gè)新的PCB設(shè)計(jì)的笑話(huà)：他經(jīng)常會(huì)問(wèn)“你今天打電話(huà)給你的制造商了嗎？”來(lái)強(qiáng)調(diào)你應(yīng)該在設(shè)計(jì)過(guò)程中多次與你的制造伙伴接觸。這是設(shè)計(jì)師經(jīng)常忘記的，它可能會(huì)導(dǎo)致大規(guī)模生產(chǎn)前的重大頭痛。事實(shí)上，你的董事會(huì)應(yīng)該經(jīng)過(guò)多輪的DFM分析，以確保制造和裝配的可制造性。

那么你應(yīng)該什么時(shí)候開(kāi)始對(duì)你的設(shè)計(jì)進(jìn)行DFM分析呢？另一個(gè)重要的問(wèn)題可能是：加速DFM分析過(guò)程的最佳方法是什么？在任何一塊電路板中都有很多需要檢查的地方，而全面檢查設(shè)計(jì)的可制造性是非常耗時(shí)的，尤其是在復(fù)雜的布局中。以下是DFM分析中的期望，以及如何快速完成設(shè)計(jì)過(guò)程。

廣義地說(shuō)，DFM分析適用于任何需要大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品。制造出來(lái)的產(chǎn)品需要設(shè)計(jì)成適合大批量生產(chǎn)的工藝，所以需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行檢查，以確保設(shè)計(jì)中沒(méi)有任何東西會(huì)造成低產(chǎn)量、缺陷或低壽命。如今，您的PCB制造商和PCB裝配商可能在地球的另一端，確保他們都能訪問(wèn)一個(gè)單獨(dú)的、受控的項(xiàng)目信息存儲(chǔ)庫(kù)來(lái)執(zhí)行DFM分析是至關(guān)重要的。

多氯聯(lián)苯的DFM分析包括檢查設(shè)計(jì)是否符合制造商的制造和裝配流程。任何有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師都應(yīng)該知道，可能影響質(zhì)量的設(shè)計(jì)選擇列表是很長(zhǎng)的。我知道我還沒(méi)有記住可能隱藏在設(shè)計(jì)中的每一個(gè)可能的可制造性問(wèn)題，所以當(dāng)我準(zhǔn)備進(jìn)行制造時(shí)，我經(jīng)常依靠我的制造商來(lái)檢查我的電路板。

這就引出了一個(gè)重要的問(wèn)題：您應(yīng)該何時(shí)對(duì)您的設(shè)計(jì)運(yùn)行一些DFM檢查？如果你在做一些更簡(jiǎn)單的電路板，在生產(chǎn)前依靠你的制造商來(lái)進(jìn)行最終的DFM檢查是很好的；重復(fù)的DFM深潛水只會(huì)占用過(guò)多的時(shí)間，而你的制造商可以很快地完成。對(duì)于更先進(jìn)的東西，比如具有緊密間隙和多個(gè)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的高層數(shù)混合信號(hào)板，需要進(jìn)行多次DFM分析以盡早發(fā)現(xiàn)潛在的質(zhì)量問(wèn)題。

在制造前防止不必要的設(shè)計(jì)變更的最佳方法是在幾個(gè)不同的時(shí)間進(jìn)行DFM分析：

• 選擇組件時(shí)：這主要與無(wú)源元件尺寸有關(guān)，特別是0201和01005。如果您必須使用這些小元件，請(qǐng)確保您的制造商能夠處理這些元件。

• 平面布置時(shí)：在這一點(diǎn)上，我們?nèi)栽诖_定電路板的一些基本方面，如可能的層數(shù)、跡線(xiàn)寬度范圍、通孔尺寸、是否需要使用HDI，使用哪種PCB層壓板以及適用于設(shè)計(jì)的IPC可生產(chǎn)性水平。

• 組件放置后：放置好組件后，請(qǐng)考慮組裝過(guò)程，尤其是有關(guān)焊接的過(guò)程雙面SMD板. 還要考慮接地部件如何焊接到其基準(zhǔn)面上，以及它們是否需要散熱。

• 在計(jì)劃堆疊時(shí)：你會(huì)驚訝的是，在一個(gè)設(shè)計(jì)被投入生產(chǎn)之前，需要修改多少個(gè)堆棧。這一個(gè)很簡(jiǎn)單，要求你的制造商驗(yàn)證一個(gè)堆棧表。

• 生成Gerbers后：一些缺陷是在Gerber文件中更容易看到，所以最好掃描你的Gerbers，看看是否有重疊的鉆擊和過(guò)孔縱橫比。

• 與MCAD團(tuán)隊(duì)合作：在某些情況下，可焊連接器或其他機(jī)械元件的放置會(huì)產(chǎn)生過(guò)緊的間隙。

其中有一些要點(diǎn)值得詳細(xì)闡述，因?yàn)樵谄渌恍┪恼轮锌赡懿粫?huì)經(jīng)常討論。

適用于連接器的某些點(diǎn)也適用于任何其他部件，但間隙周?chē)€有一點(diǎn)值得檢查。確保在裝配過(guò)程中允許膨脹，尤其是在帶有塑料罩或底座的連接器上。如果兩個(gè)組件太近，在焊接過(guò)程中膨脹，它們都可以在組裝過(guò)程中從板上提起。

在DFM分析中檢查間隙有助于我們?cè)谧罱闹圃爝^(guò)程中預(yù)測(cè)部件的升空。

顯然，你應(yīng)該努力確保你的腳印被證實(shí)。這可以手動(dòng)完成，或者僅使用制造商直接提供的經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的組件（如果可用）。然而，一旦封裝進(jìn)入布局，您將需要檢查焊錫掩模開(kāi)口、通孔間隙、其他元件間隙、通孔縱橫比等。如果你使用的軟件沒(méi)有正確的規(guī)則檢查功能，你可能會(huì)讓一個(gè)熱焊盤(pán)浮動(dòng)，或者你可能會(huì)把一個(gè)鉆頭打得離焊角太近。您可以直接查看PCB布局，但是生成初步gerber并比較您的層是非常好的（見(jiàn)下文）。

您可以從臨時(shí)Gerber文件中找出需要焊接掩模開(kāi)口和淚滴的元件。

這聽(tīng)起來(lái)可能太簡(jiǎn)單了，但如果你只要求你的制造商提供你想要的層數(shù)和層數(shù)的堆疊，你會(huì)通過(guò)這一個(gè)飛揚(yáng)的顏色。他們已經(jīng)完成了所需的DFM分析，以確保特定的層堆棧通過(guò)他們的過(guò)程。它們將為您提供所需層壓板材料所需的跡線(xiàn)寬度、跡線(xiàn)間距（對(duì)于差分對(duì)）和層厚。在某些情況下，您可能會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn)您所需的層壓板材料不可用，您需要使用一個(gè)非常接近的等效材料。

如果你早點(diǎn)聯(lián)系你的制造商，他們會(huì)寄給你一張合格的堆垛臺(tái)。

對(duì)于4層堆疊，您可能會(huì)收到標(biāo)準(zhǔn)8mil/40mil/8mil S/P/P/S堆疊，總厚度為62mil。更復(fù)雜的堆棧可能需要一個(gè)自定義表，特別是當(dāng)你有一個(gè)需要阻抗控制路由的電路板時(shí)。如果你很早就得到了疊加信息，你就不會(huì)冒險(xiǎn)應(yīng)用了控制阻抗所需的錯(cuò)誤軌跡和間距，一切都將得到驗(yàn)證。

一旦你完成了你的電路板，并將其送去制造，你的制造商應(yīng)該使用你最終確定的Gerber文件運(yùn)行他們自己的DFM分析。注意，我在這里寫(xiě)“應(yīng)該”，因?yàn)椴皇撬械闹圃焐潭紩?huì)這樣做；與一些制造商，你上傳你的Gerbers，他們將生產(chǎn)的董事會(huì)完全一樣，它出現(xiàn)在你的晶圓廠文件毫無(wú)疑問(wèn)。對(duì)于某些制造商，您需要明確請(qǐng)求此服務(wù)級(jí)別，因?yàn)椴煌姆?wù)級(jí)別只能作為附加組件提供。

一旦您從制造商處獲得DFM分析，您將看到以下兩個(gè)方面的大量結(jié)果：根據(jù)過(guò)程能力檢查間隙，以及檢查特定行業(yè)要求 .

當(dāng)你把你的設(shè)計(jì)文件交給你的制造商，他們運(yùn)行他們的DFM分析，你可能會(huì)看到很多關(guān)于間隙檢查的結(jié)果。制造商應(yīng)該已經(jīng)檢查了上面列出的區(qū)域，但是他們還需要將你的特征尺寸和間隙與他們的工藝能力進(jìn)行比較。即使你在引用過(guò)程中使用了初步的Gerbers，最好還是再次運(yùn)行它，因?yàn)槟憧赡苓z漏了一些東西。

下面是我最喜歡的ITAR制造商之一的DFM分析報(bào)告示例。在這個(gè)表中，我們可以看到間距，環(huán)形環(huán)尺寸，以及電鍍通孔和銅之間的間隙。從最下面一行，你可以看到我的跟蹤銅間隙設(shè)置太低，一些腳印上的焊盤(pán)有小的環(huán)形環(huán)尺寸。

示例DFM分析報(bào)告，顯示與工藝能力相比的間隙。

在這個(gè)例子中，我們?cè)谝粋€(gè)特定的封裝中有多個(gè)錯(cuò)誤，它恰好是一個(gè)to-92包。在這種情況下，內(nèi)置庫(kù)中的孔尺寸過(guò)大，迫使邊緣周?chē)沫h(huán)形環(huán)過(guò)小，以保持間隙。在調(diào)整孔的尺寸后，我們能夠?yàn)?級(jí)環(huán)形環(huán)留出空間，同時(shí)仍留有足夠的間隙以防止橋接。

對(duì)于一個(gè)有數(shù)千個(gè)網(wǎng)絡(luò)的大型復(fù)雜設(shè)計(jì)，制造商如何檢查PCB布局中的每個(gè)可能的特征？有一些應(yīng)用程序可以幫助自動(dòng)化此過(guò)程，并將編譯包含任何流程沖突的報(bào)告。一些制造商有他們自己的應(yīng)用程序，他們將在內(nèi)部使用，而其他制造商會(huì)讓你訪問(wèn)一個(gè)可下載的程序，你可以用來(lái)檢查你的設(shè)計(jì)前制造。

另一個(gè)可能需要更多經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)需求領(lǐng)域是對(duì)IPC類(lèi)的符合性進(jìn)行審查。在報(bào)價(jià)過(guò)程中，需要指出的一個(gè)重要點(diǎn)是，你想要的IPC資格等級(jí)（如果有的話(huà)）。這包括檢查淚滴、環(huán)形環(huán)尺寸、鉆頭和襯墊直徑與銅重量的關(guān)系，以及介質(zhì)厚度要求。另一個(gè)重要的方面是在設(shè)計(jì)中鍍通孔和孔的能力，這是確?？篃崤蛎浐脱h(huán)的可靠性所必需的。

將文件交到制造商手中的最快方法是什么？如何確保他們完全理解您的設(shè)計(jì)意圖？您需要您可以找到的最佳云協(xié)作工具集。如今，隨著所有事情都數(shù)字化，PCB設(shè)計(jì)師需要工具來(lái)幫助他們?cè)趶?fù)雜的項(xiàng)目上進(jìn)行協(xié)作，并與他們的制造合作伙伴分享這些項(xiàng)目。使用Altium365平臺(tái)，您可以輕松地與您的制造商、其他團(tuán)隊(duì)成員和客戶(hù)快速共享從完整項(xiàng)目版本到單個(gè)設(shè)計(jì)文件的所有內(nèi)容。

Altium 365還通過(guò)一整套文檔功能幫助簡(jiǎn)化DFM分析，包括：

• 組件和庫(kù)托管和管理工具

• 基于Git的集成版本控制系統(tǒng)

• 與內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)工具或外部版本控制應(yīng)用程序集成

• 用戶(hù)訪問(wèn)和管理功能

在Altium 365內(nèi)部，有一個(gè)非常方便的方法，讓您的董事會(huì)進(jìn)入您的制造商發(fā)送到制造商的功能。項(xiàng)目發(fā)布后進(jìn)入Altium365工作區(qū)，您可以進(jìn)入項(xiàng)目發(fā)布并單擊屏幕頂部的“發(fā)送到制造商”按鈕，如下所示。然后，制造商可以在Altium Designer中打開(kāi)項(xiàng)目，也可以下載發(fā)布文件并將您的制造文件通過(guò)DFM分析應(yīng)用程序。

一旦項(xiàng)目發(fā)布到Altium Designer工作區(qū)，您就可以訪問(wèn)您的制造商。

一旦你的設(shè)計(jì)和你的制造商在一起，他們可以對(duì)設(shè)計(jì)中的特定點(diǎn)進(jìn)行評(píng)論，這將有助于確保在閱讀DFM分析報(bào)告時(shí)不會(huì)出現(xiàn)混淆。然后，可以通過(guò)瀏覽器在Altium 365中在線(xiàn)查看這些注釋?zhuān)蛘咴贏ltium Designer中打開(kāi)項(xiàng)目時(shí)在PCB布局中查看。沒(méi)有其他基于云的服務(wù)可以像altium365那樣幫助您進(jìn)行多輪DFM分析。

在整個(gè)過(guò)程中跟蹤項(xiàng)目更改的同時(shí)，通過(guò)多輪DFM分析獲得設(shè)計(jì)的最快方法是使用 Altium 365型 He平臺(tái)。您將擁有在安全云平臺(tái)中共享、存儲(chǔ)和管理所有PCB設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)所需的所有工具。Altium 365是唯一一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于PCB設(shè)計(jì)和制造的云協(xié)作平臺(tái)，Altium 365的所有功能都與Altium設(shè)計(jì)師 ? .