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DFM:你的PCB设计准备好投入生产了吗?

PCB设计 2020-09-03 18:27 次阅读

术语DFM可制造性设计)指的是设计产品的过程,其特定目的是使其更易于制造,以便以较低的成本生产出更好的产品。理想情况下,DFM应该在项目的早期阶段应用,并且应该包括整个产品开发团队,而不仅仅是硬件设计人员。
随着项目在产品生命周期的各个阶段进行,每个变更变得越来越重要和昂贵(每个变更使其变得更加复杂和昂贵),以至于实施变得特别困难。另一方面,在电路板开发的早期阶段应用DFM可以在保持产品原始性能的同时,以尽可能低的成本快速进行各种修改。
技术在我们生活的许多方面都发挥着关键作用:智能手机,联网手表,联网设备,联网汽车……它们都使用智能技术和互联性。这些产品和许多其他产品需要越来越复杂的印刷电路,这些印刷电路必须以最低的成本,在尽可能短的时间内以高质量进行制造。

DFM的优点

由于印刷电路板的生产分为多个阶段,并且为了避免重大的生产问题(DFM),因此必须事先确保印刷电路板不受设计问题的影响。在开发阶段,设计人员必须处理电气边界条件,例如所涉及的电压和电流值,功耗和热管理。
但是,其他因素也会在实际使用中起作用,例如:B.用于制造印刷电路板的机器的精度或公差以及所用材料的性能。DFM精确地描述了可以组织PCB布局以确保其可行性的过程。以残留环为例,或者在钻一个孔后保留在其中的铜粒区域。环的尺寸是从焊盘的边缘到孔的边缘进行测量的,并且是电路板设计中的基本参数,因为沉积在其上的金属化层可以在两侧进行电连接。
对于多层板,其余的环必须对齐,且要有足够的重叠以允许不同层之间的连接。完美的对中仅在理论上存在:即使是最现代的激光钻也不能100%准确。DFM工艺确保环的宽度允许各层之间略有不对准,而不会影响电连接。

DFM在PCB设计和制造中的主要优点是:

·更好的产品质量:DFM减少了使原始设计适应制造过程和PCB设备所需的修改次数,以避免损害产品质量;

·缩短上市时间:制造过程分为几个阶段,每个阶段都可能导致潜在的错误。DFM有助于减少由于有缺陷的产品,错误以及检查杂志和项目文档所花费的时间而导致的延迟。

·降低成本:DFM使PCB设计人员能够设计即使在高产量下也可以轻松制造的电路板。在PCB制造过程中发现的缺陷数量减少,也降低了成本。

DFM与RDC

PCB设计人员通常执行称为设计规则检查(DRC)的过程。但是,成功完成RDC之后是否需要进行DFM?是的,因为这两个过程实际上是不同的,并且是开始PCB生产所必需的。RDC实际上是一个自动分析过程,可以将项目与铸造厂规定的规则进行比较。这些规则定义了可能影响系统性能的电路板,层和连接的最低物理要求。
RDC的目的是发现任何差异或错误。另一方面,DFM可以识别在PCB制造过程中可能引起问题的所有方面:如果DRC过程检测到错误,则该错误存在于PCB的每个副本中。另一方面,DFM的问题只能在电路板上的某些单元上出现,即使经过很长的生产周期也可能出现。

如何将DFM原理应用于PCB

尽管PCB的制造标准可能因制造商而异,但是在应用任何制造过程之前,必须遵循某些通用DFM规则。为了声明准备好生产的PCB设计,必须应用某些基本DFM原理。以下是最重要的准则列表:

·组件之间的间距:电路板上的组件之间距离太近可能会给组装所用的自动化系统(例如拾取和放置机器)带来问题,从而使设计难以适应。连接器也是如此,必须正确放置连接器,以使其更容易将电路板连接到外部元件。

·放置和旋转组件:组件在电路板上的放置会影响焊接过程,特别是如果它们的排列不规则或不一致。所有相似的组件必须朝向相同的方向,以确保它们在焊炉中正确焊接。

·组件焊盘的尺寸:如果组件焊盘的尺寸不正确,则回流焊接过程可能会导致不规则加热,进而导致组件部分脱离。这种现象被称为曼哈顿效应或墓碑效应。

·除酸剂:在电路板上走线时,应避免锐角,这会在清洗用于蚀刻电路板的化学药品时造成严重问题,从而减小走线本身的厚度。通过确保导体走线之间的角度始终小于90度,可以避免在制造电路板后出现分层痕迹。

·孔的优化:许多PCB设计使用了太多不同的孔尺寸,应避免使用这些孔以降低生产成本。

·焊盘之间缺少阻焊层:这会形成焊桥,并使两个不应连接的焊盘短路。因此,请务必仔细检查每个颗粒是否包含足够的清漆以确保所需的间距;

·颗粒上的丝网印刷:即使颗粒上的丝网印刷部分重叠,也会导致焊接过程中出现问题,从长远来看可能会带来灾难性的后果。图1显示了必须避免的重叠示例;

图1:在小球上丝网印刷的示例。

·开环控制:通常在对原始项目进行修改以进行更改时发生。在不删除现有连接的情况下创建新连接通常会产生无限循环。

·用于项目的文件的验证:必须格外仔细地检查Gerber文件,因为它们在将项目转换为物理对象时可能会引起问题。电路板的每一层都需要一个单独的文件:这意味着您需要注意许多文档,避免混淆或混淆它们。

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