PCB设计中常见的DFM问题

作为一个PCB设计师，您需要考虑电气、结构以及功能的方方面面。除此之外，还得确保PCB在指定的时间内，以最低的成本且保质保量地生产出来。为了满足以上需求，必须考虑DFM(Designfor Manufacture)的因素，这也是PCB设计中的一个重要部分，如果设计不合理会导致频繁的问题。

现在让我们看一下最常见的DFM问题以及如何避免。

1.符合IPC标准的封装尺寸

PCB上与器件接触的焊盘是非常重要的，它决定了器件是否可以被可靠的焊接。如果封装的设计满足IPC的标准，就可以确保在生产过程中，元器件准确无误地进行焊接。

2.器件焊盘的均匀连接

对于0402，0201或者更小尺寸的SMD器件，焊盘的均匀连接非常重要。这样可以防止墓碑效应：即元件在回流焊时部分或完全脱离板材，直接造成组装板的失效。为了保证焊接的可靠性，保持BGA焊盘的均匀连接也非常重要。

左图为错误的连接方式，右图正确。

3. 导通孔在垫(Vias in SMD Pad)

翻译有点别扭，简单说就是在焊盘上打过孔。PCB设计中的共识是应不惜一切代价尽可能避免Vias in Pad。当焊接时，过孔会导致焊点的虚焊并最终损坏电路。然而在某些特定的场合，Vias in pad还是有用武之地，比如在解决散热问题时非常有帮助。

4. 铜箔的均匀分布

在单独的板层上创建铜箔影像取决于很多因素。如果铜箔在某一区域被移除，很难保证单一导线的稳定性。因此，建议尽可能将铜箔均匀分布。

5. 元件的选择与摆放

很多设计师会尽可能减少直插器件(THT)的使用，或者将直插器件放在板子的同一面。然而，直插器件经常不可避免。在组合的情况下，如果将直插器件放在顶层，贴片器件放在底层，那么所有的元件应尽可能靠近。在某些情况下，这将影响单面的波峰焊。这时，就要使用更昂贵的焊接工艺，比如选择性焊接。

6. 层或者过孔偏移

生成PCB制造数据是生产环节中最后一个没有误差的步骤。PCB的生产有误差，会影响铜箔层的影像以及过孔的钻孔。板厂会多层一起钻孔，而不是一层一层钻。

想象一下，层和过孔是会存在偏移的，这样钻孔也会产生误差。因此，最小孔环的设定(MinimumAnnual Ring)以及泪滴(Teardrop)可以提高PCB的良率。这也间接降低了生产的整体成本。

可以使用AD的设计规则来定义孔环的宽度或泪滴的样式、尺寸。

7. 未连接的过孔、焊盘

通过移除没有连接(没有使用)的过孔和焊盘(内层的过孔、焊盘或者直插器件的焊盘)可以帮助PCB厂商保护他们的钻头，使之使用更久。但是，很多PCB设计者不喜欢这样。从电气的角度看，移除未使用的过孔/焊盘不会影响最终的产品，但很有可能会削弱产品的物理结构。如果设计师不想移除不用的焊盘，务必在设计规范中提出。

8. 阻焊(Solder Mask)

很多设计师喜欢用经验值50um来定义焊盘的尺寸，并同时定义焊盘到导线的最小间距为50um。但是，如果您希望两个焊盘之间存在阻焊桥的话，最小的尺寸应该是75um。应该在创建元件库或将器件放置到PCB时考虑这些因素，否则就会因为间距太小导致阻焊无法正确覆盖焊盘之间的区域。

9. 生成制造数据前进行层的清理

摆放过孔可能导致某些区域被截断。然而通过微调就可以避免这些这一状况，如下图所示：

另外需要注意的是锐角的导线对PCB制造来说是非常有问题的，设计师在应设计后期清理这些导线：

可以在AD中通过规则限制锐角：

10. SMD焊盘的直连

从电气角度而言，将SMD元件的相邻焊盘直接连接（或在器件下方连线）并没有什么问题：

但这会导致后期的测试问题，比如在进行AOI（自动光学检测）检测时，由于焊盘上的焊点，相机将可能无法检测到两焊盘是否正确相连。

微小的调整就可以改变这一情况，让每个流程更顺畅，不是更好吗？