PCB設(shè)計中DFM技術(shù)的應(yīng)用方法探討

黃玉美

（廣東九聯(lián)科技股份有限責(zé)任公司，廣東 惠州 516000）

PCB設(shè)計中DFM技術(shù)的應(yīng)用方法探討

黃玉美

（廣東九聯(lián)科技股份有限責(zé)任公司，廣東 惠州 516000）

文章論述了在引入VALOR的Trilogy5000這款軟件后，采用DFM技術(shù)即可創(chuàng)造性分析技術(shù)，對產(chǎn)品PCB的設(shè)計流程進(jìn)行應(yīng)用，并與傳統(tǒng)的PCB設(shè)計及檢查方法進(jìn)行對比分析后可知，PCB設(shè)計的成功率顯著提升，產(chǎn)品設(shè)計周期得到有效縮短。

PCB設(shè)計；DFM技術(shù)；質(zhì)量控制；電子產(chǎn)品；產(chǎn)品設(shè)計

1 概述

隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品也迎來了發(fā)展的高峰期，通過選用QFP、BGA、CSP、PGA等一系列高集成度的器件，增加了PCB設(shè)計的復(fù)雜程度，同時PCB的設(shè)計及制造的難度也大大增加。

實際生產(chǎn)中，通過引入VALOR軟件的Trilogy5000 DFM功能以及可制造性設(shè)計的理念，將產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量作為重中之重。在設(shè)計的過程中，通過制定制造規(guī)則，建立新的流程，以此來降低因設(shè)計的改變所導(dǎo)致的產(chǎn)品的周期增加問題，有效地保障了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。盡可能在制造前期發(fā)現(xiàn)并解決有可能會導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量問題的隱患，并使產(chǎn)品的迭代次數(shù)達(dá)到最小，減少成本，大大地增加產(chǎn)品在市場中的競爭力，同時可以使企業(yè)的管理更加規(guī)范。

2 DFM技術(shù)的概念

DFM技術(shù)是指可創(chuàng)造性生產(chǎn)，通過對產(chǎn)品自身的制造系統(tǒng)以及物理設(shè)計等各部分之間的關(guān)系進(jìn)行研究，并將之運用到產(chǎn)品設(shè)計中來，使得制造系統(tǒng)能夠融合在一起，并進(jìn)行整體的優(yōu)化。DFM不僅可以減少產(chǎn)品開發(fā)的成本，而且還可以減低產(chǎn)品的研發(fā)周期，可以更順利地進(jìn)行生產(chǎn)。

3 DFM軟件的應(yīng)用

3.1 分析前的準(zhǔn)備工作

作為分析工作的基礎(chǔ)，分析前的準(zhǔn)備工作是十分重要的，而且其決定了分析工作是否能夠順利進(jìn)行。準(zhǔn)備工作包括以下五項：

3.1.1 使用EDA工具輸出PCB設(shè)計所生成的OD B++數(shù)據(jù)。ODB++數(shù)據(jù)是行業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的格式，其可以把傳統(tǒng)的加工裝配數(shù)據(jù)集中在一起，例如：PCB的網(wǎng)絡(luò)信息、元件信息、物料信息以及各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)等一系列數(shù)據(jù)。通過在EDA工具中引入OD B++數(shù)據(jù)生成器產(chǎn)生數(shù)據(jù)，并給DFM軟件中的VALOR Trilogy 5000提供較為完善的、真實的檢查依據(jù)。

3.1.2 每個PCB設(shè)計的完整的BOM清單。通常將PCM設(shè)計的完整的BOM清單整合成DFM軟件中V A LOR Trilogy5000系統(tǒng)認(rèn)可的BOM形式，而且每一個器件都有其對應(yīng)的VPL封裝庫以及廠家稱為讀入BOM清單。

在讀入BOM清單時，通常會遇到一些問題，例如物資采購系統(tǒng)的工作人員為了實現(xiàn)可讀性，把所購器件的廠家名稱采用中文格式，而且器件的型號一般來說，均采用中文格式，此外在使用EDA工具進(jìn)行自動生產(chǎn)的過程中，也自動采用中文格式，這就使得VALOR軟件中的BOM清單無法對應(yīng)廠家。經(jīng)過多次的實驗發(fā)現(xiàn)，物料編碼具有唯一性，即不同的物料所采用的編碼不同，不會出現(xiàn)兩種物料使用同一編碼的情況，因此在讀入BOM清單時，將物料的編碼設(shè)置成MPN（Manufactor Part Number，即廠家編號），并把廠家以及器件的型號的屬性設(shè)置成Dscribe（即描述），將單位代號屬性設(shè)成Manufactor（即廠家），使得所有的器件對應(yīng)一個廠家，即單位代號。采取了這樣的措施以后，可以使得BOM清單的步驟大大簡化，還能夠巧妙地避免中文不識別以及廠家名稱不確切等一系列問題。

3.1.3 基于物料編碼的VPL實際封裝庫的建立。通過對期間手冊的查閱，使用VA LO R Trilogy5000軟件中的建庫工具PLM，為每一個器件創(chuàng)建一個實際封裝庫。VPL與PCB的封裝庫是不用的，VPL庫是用來形容器件的實際尺寸的立體的封裝庫。

使用VPL默認(rèn)的封裝庫命名方法，并加上U-PCB-PAC KA G E屬性，將其寫入到EDA的封裝名稱中，這樣的做法有一個顯而易見的好處，那就是在進(jìn)行DFM分析時，只需要點擊所注意的器件，該器件的EDA封裝名稱就會直觀地顯現(xiàn)出來，有利于問題的定位以及查看，同時可以節(jié)省大量的時間。

建立VPL封裝庫是一個漫長的過程，首先可以從較為簡單的電阻電容做起，利用COPY PART軟件，將一種封裝好了的電容或者是電阻整理到一個Excel表格中，通過對其進(jìn)行批處理運行，可以一次性建好表中的所有器件。通常來說，一般企業(yè)的EDA封裝庫中上千種的封裝，其中三分之二都是電容以及電阻，采用上述方法，首先將電阻和電容的封裝建好，為VPL封裝庫的建立打下堅實的基礎(chǔ)。接下來為了保證每一塊印刷版在裝配分析后，投入生產(chǎn)時不會發(fā)生不好用的現(xiàn)象，必須建立一些重要器件，如CPU以及接插件等；此外為了保證含有重要器件的印刷版的成功率，還應(yīng)該建立貴重器件的VPL封裝；再進(jìn)行常用器件的建立，這樣VPL庫就可以慢慢建立起來了，使得大部分印刷版能夠進(jìn)行裝配分析。

3.1.4 定義器件的屬性。根據(jù)各企業(yè)電子元件的使用情況，對器件的封裝進(jìn)行分類，要求EDA的封裝命名盡可能的規(guī)范。而且小器件的封裝要單獨分類，因小器件的封裝所占面積小，封裝與封裝之間的間距小，可以節(jié)省空間。

3.1.5 建立ERF規(guī)則管理庫。ERF規(guī)則管理庫作為檢查的依據(jù)，其建立是十分重要的。在實際的生產(chǎn)中，通過收集各生產(chǎn)廠家的制作規(guī)范，并將之與設(shè)計單位的規(guī)范進(jìn)行對比分析，建立符合實際情況的ERF規(guī)則管理庫。

3.2 設(shè)計可裝配性

可裝配性檢查包括很多內(nèi)容，如標(biāo)識點檢查、焊盤分析、封裝檢查等。PCB設(shè)計復(fù)雜度逐漸增高，每一塊印刷版都有上千個器件，而且查裝及表貼器件分布密集，在完成布線后，還要對其進(jìn)行絲印的調(diào)整，這就有可能會導(dǎo)致位號放置不合理的情況出現(xiàn)。但是通過對元件進(jìn)行分析，上述位號錯誤的問題可以輕松解決，如圖1所示：

圖1 元件正確位號示意圖

此外器件之間的間距問題也值得考慮，不同器件之間的間距是不一樣的，高度也不相同，如果兩個元件的距離過近，可能會導(dǎo)致器件的損毀或者由于兩器件的高度不同，導(dǎo)致空焊或者是虛焊（如圖2所示）。

圖2 不同器件間距示意圖

通過對裝配性分析的應(yīng)用，可以大大提高PCB設(shè)計的準(zhǔn)確性，同時也提高了企業(yè)的印刷效率以及成功率。

3.3 網(wǎng)表分析

在已完成布線的情況下，對設(shè)計時生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，并進(jìn)行網(wǎng)標(biāo)分析。對比標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)路，可以檢測出短路或者開路錯誤，該功能可以幫助工作人員較為全面的檢查問題，可以在產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前發(fā)現(xiàn)并解決一些問題。

3.4 光板分析

根據(jù)ERF的光板分析的規(guī)則管理，從中提取PCB設(shè)計時所產(chǎn)生的ODB++數(shù)據(jù)，以此來檢查光板的可創(chuàng)造性。光板分析主要包括以下幾個方面，鉆孔、信號、阻焊以及絲印分析等。

由于不同的設(shè)計人員的設(shè)計思路以及水平的不同，導(dǎo)致在PCB的設(shè)計過程中，不同的布線規(guī)則，甚至設(shè)計的質(zhì)量也大相徑庭，那么在將產(chǎn)品送到工廠之前，就必須保證PCB的質(zhì)量。

在光板分析中，將每一步的檢查制作成檢查表，就可以使得檢查的操作得到簡化，還可以設(shè)定快捷鍵，這樣就大大降低了檢查的工作量。

4 結(jié)語

綜上所述，DFM軟件的應(yīng)用使得PCB設(shè)計的自動化評審變得更加全面，產(chǎn)品變得更加規(guī)范，甚至是不同經(jīng)驗的設(shè)計者使用不同的設(shè)計軟件，設(shè)計出的產(chǎn)品，都得到了質(zhì)量方面的保證。盡可能在設(shè)計階段發(fā)現(xiàn)并解決有可能存在的隱患問題，使得設(shè)計的質(zhì)量大大提高，減少了產(chǎn)品的研發(fā)周期，使得產(chǎn)品的生產(chǎn)成本有所下降，從而提高產(chǎn)品在市場上的競爭力。

[1]江平．DFM軟件的應(yīng)用性研究[J]．電子工藝技術(shù)，2008，29（6）.

[2]張文怡，王駿，楊春霞．DFM技術(shù)在PCB設(shè)計中的應(yīng)用[J]．電子工藝技術(shù)，2010，31（5）.

（責(zé)任編輯：蔣建華）

TN41

1009-2374（2017）12-0062-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.032

黃玉美（1983-），女，廣東河源人，供職于廣東九聯(lián)科技股份有限責(zé)任公司，研究方向：PCB工程。

A