PCB設計中DFM技術的應用方法探討

黃玉美

（廣東九聯科技股份有限責任公司，廣東 惠州 516000）

PCB設計中DFM技術的應用方法探討

黃玉美

（廣東九聯科技股份有限責任公司，廣東 惠州 516000）

文章論述了在引入VALOR的Trilogy5000這款軟件后，采用DFM技術即可創造性分析技術，對產品PCB的設計流程進行應用，并與傳統的PCB設計及檢查方法進行對比分析后可知，PCB設計的成功率顯著提升，產品設計周期得到有效縮短。

PCB設計；DFM技術；質量控制；電子產品；產品設計

1 概述

隨著經濟技術的發展，電子產品也迎來了發展的高峰期，通過選用QFP、BGA、CSP、PGA等一系列高集成度的器件，增加了PCB設計的復雜程度，同時PCB的設計及制造的難度也大大增加。

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

2 DFM技術的概念

DFM技術是指可創造性生產，通過對產品自身的制造系統以及物理設計等各部分之間的關系進行研究，并將之運用到產品設計中來，使得制造系統能夠融合在一起，并進行整體的優化。DFM不僅可以減少產品開發的成本，而且還可以減低產品的研發周期，可以更順利地進行生產。

3 DFM軟件的應用

3.1 分析前的準備工作

作為分析工作的基礎，分析前的準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行。準備工作包括以下五項：

3.1.1 使用EDA工具輸出PCB設計所生成的OD B++數據。ODB++數據是行業內的標準數據的格式，其可以把傳統的加工裝配數據集中在一起，例如：PCB的網絡信息、元件信息、物料信息以及各種生產數據等一系列數據。通過在EDA工具中引入OD B++數據生成器產生數據，并給DFM軟件中的VALOR Trilogy 5000提供較為完善的、真實的檢查依據。

3.1.2 每個PCB設計的完整的BOM清單。通常將PCM設計的完整的BOM清單整合成DFM軟件中V A LOR Trilogy5000系統認可的BOM形式，而且每一個器件都有其對應的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，例如物資采購系統的工作人員為了實現可讀性，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工具進行自動生產的過程中，也自動采用中文格式，這就使得VALOR軟件中的BOM清單無法對應廠家。經過多次的實驗發現，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置成Dscribe（即描述），將單位代號屬性設成Manufactor（即廠家），使得所有的器件對應一個廠家，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出來，有利于問題的定位以及查看，同時可以節省大量的時間。

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。接下來為了保證每一塊印刷版在裝配分析后，投入生產時不會發生不好用的現象，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，還應該建立貴重器件的VPL封裝；再進行常用器件的建立，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行裝配分析。

3.1.4 定義器件的屬性。根據各企業電子元件的使用情況，對器件的封裝進行分類，要求EDA的封裝命名盡可能的規范。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，可以節省空間。

3.1.5 建立ERF規則管理庫。ERF規則管理庫作為檢查的依據，其建立是十分重要的。在實際的生產中，通過收集各生產廠家的制作規范，并將之與設計單位的規范進行對比分析，建立符合實際情況的ERF規則管理庫。

3.2 設計可裝配性

可裝配性檢查包括很多內容，如標識點檢查、焊盤分析、封裝檢查等。PCB設計復雜度逐漸增高，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，還要對其進行絲印的調整，這就有可能會導致位號放置不合理的情況出現。但是通過對元件進行分析，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，可能會導致器件的損毀或者由于兩器件的高度不同，導致空焊或者是虛焊（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用，可以大大提高PCB設計的準確性，同時也提高了企業的印刷效率以及成功率。

3.3 網表分析

在已完成布線的情況下，對設計時生成的數據進行提取，并進行網標分析。對比標準網路，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，可以在產品投入生產之前發現并解決一些問題。

3.4 光板分析

根據ERF的光板分析的規則管理，從中提取PCB設計時所產生的ODB++數據，以此來檢查光板的可創造性。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。

由于不同的設計人員的設計思路以及水平的不同，導致在PCB的設計過程中，不同的布線規則，甚至設計的質量也大相徑庭，那么在將產品送到工廠之前，就必須保證PCB的質量。

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，還可以設定快捷鍵，這樣就大大降低了檢查的工作量。

4 結語

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

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

[2]張文怡，王駿，楊春霞．DFM技術在PCB設計中的應用[J]．電子工藝技術，2010，31（5）.

（責任編輯：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，供職于廣東九聯科技股份有限責任公司，研究方向：PCB工程。

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