DFM 技術在PCB 設計中的應用

沈 晗 徐小飛 瞿 亮

（1、常州博瑞電力自動化設備有限公司，江蘇 常州213025 2、南京南瑞繼保電氣有限公司，江蘇 南京211102）

1 概述

隨著工程項目小型化、定制化的需求，印制電路版設計復雜度大大提高，生產工藝難度越來越大，而產品周期越來越短，如何有效地對產品的質量進行控制、降低綜合成本、提高生產效率成為了迫在眉睫的課題。在以往PCB 設計中，為了滿足用戶交期，過分強調設計速度，往往忽視了生產工藝，導致在樣機階段中出現各類問題，反復修改不僅沒有縮減生產周期，反而提高了生產成本。為了解決這些問題，DFM軟件應運而生，在設計階段就排查生產風險點，及時更改，縮短了生產周期，提高了產品競爭力。

2 DFM 技術簡介

電子行業的可制造性設計。主要涵蓋2 個方面。裸板可制造性設計（Design For Fabrication），簡稱DFF。是指研發人員在設計階段就充分考慮現有PCB 加工方的加工工藝水平，設計出的PCB 板無需板廠進行任何修改，就可以直接投入生產。

實裝板的可裝配性設計，又稱DFA。是指研發人員在設計階段就充分考慮生產部門現有設備的加工能力、目前的工藝水平，使設計出的PCB 板在裝配階段不再出現焊盤不匹配、BOM 錯誤、虛焊、橋連、極性裝反、插孔大小不合適、無法波峰焊、無法加工治具、無法維修等煩惱的情形。

3 DFM 軟件優勢

3.1 軟件應用后流程對比

傳統的作業流程是一個不斷嘗試，修正的過程。沒有一套完整的PCB CHECKLICT，每個PCB 設計員重點關注產品的功能，忽略了產品的工藝性，到生產中出現問題，必須不斷返修、重新設計，如圖1 所示。

圖1 傳統作業流程圖

圖2 DFM 應用前后對比

圖3 根據規格書建立封裝庫

傳統作業模式生產周期較長，為適應現代化生產需求，需要從設計之初就充分考慮生產工藝性。細節對比如圖2 所示。可看出，在引用DFM軟件后簡化了以往的作業模式，在原流程中增加了DFM檢查節點，在設計過程中提前評審，實時更改優化，提高印制電路版一次設計成功率。

3.2 DFM在PCB 設計中的應用

3.2.1 BOM表檢查

研發提供的設計文件與BOM，無法快速的檢查出多料少料，替代物料的合理性，無法徹底解決設計中的器件選型兼容性問題，人工審核困難。利用DFM軟件進行PCB 文件和BOM清單比對。可以檢查出PCBBOM清單位號不一致，物料數量不一致等情況。

3.2.2 VALOR 封裝庫建立

裝配性分析是提前利用DFM建庫工具，通過查閱元器件規格書，為每一個元器件建立實際的DFM軟件封裝庫。包括制造商品牌、規格型號、三維數據。如圖3 所示，器件對應的外形、尺寸可以直觀的反應出來。在裝配分析時，對于報錯點我們也能及時作出判斷和改進方案。

3.2.3 PCB 板可裝配性分析

在建立了封裝庫后就需要根據BOM 表和PCB 文件把元器件模擬安裝到PCB 上，并通過三維的形式呈現出來。通過調用VPL 庫，分析元器件的距離、高度、引腳中心距、元器件到傳送邊或是禁布檢查等。如表1 所示。

3.2.4 PCB 板可制造性分析

可制造心分析包含了光學點分析、定位孔分析。

為配合自動化加工，需要在PCB 上設計光學定位點（又稱mark 點）。一般來說需要在邊緣布置至少三個光學定位點，并且覆蓋所有貼片元件。對于自動插件、測試等工序，需要在PCB 對角上設計定位孔，定位孔至少三個，同時定位孔也可以用來固定螺絲（如表2）。

表1 DFM 焊裝規則

表2 DFM 可制造性分析規則

3.3 DFM軟件可視化輸出

DFM 軟件在輸出分析報告后會通過提示用戶去下載報告或者將報告用郵件推送給用戶。輸出報告中包含問題說明、問題數量、問題位置截圖、位置號、測量數據等內容。如圖4 所示。根據內置的專家知識庫，在指出問題的同時，詳細解讀該問題的危害性和建議手段。如圖5 所示。分析報告可以通過鏈接跳轉至AD 界面和PCB 實際位置。

圖4 可輸出問題說明、數量及相關統計

圖5 專家建議項

4 結論

本文主要講述了DFM 軟件在印制電路版實際設計生產中的應用，和DFM軟件帶來的優化效果。原本的PCB 設計工具為Altium Designer，軟件側重于設計功能，缺少檢查內容。一般多關注產品的功能，而非PCB 的制程能力和生產工藝，產品質量極大程度上依賴于設計人員個人能力。DFM項目應用后，可促進設計審查流程的改進、工藝規范文檔的完善、建立起標準加工工藝規則庫與元件模型庫等核心數據庫。同時在PCB 設計和電裝工藝建搭起一座溝通的橋梁，使得電裝工藝在設計之初就介入PCB 設計。推動建立完善的工藝體系，數據體系，不良處理方案，利用生產過程中的個各種數據，不斷反饋并完善DFM 體系，實現二者互補。通過持續改善，加快了PCB 生產速度，保證了產品的質量，提升產品核心競爭力。