PCB科技 - DFM科技在PCB設計中的應用

摘要：面對電子產品向微型化發展, 高密度、高速度, 的複雜性 印刷電路板設計 大大新增了. 如何有效控制綜合體的綜合質量 印刷電路板設計 是我們面臨的一個話題. 在引進VALOR的Trilogy 5000軟件後, the 過程 of apply在裡面g DFM (manufacturability analysis technology) to the whole 過程 of product 印刷電路板設計 已描述, 與傳統 印刷電路板設計 和檢驗方法. 這個 印刷電路板設計 審查機制可以幫助設計, 過程, 產品生命週期過程品質控制中的製造和質檢人員. 作為一個强大的工具，用於自動審查之前 印刷電路板設計 已完成生產, 它提高了 印刷電路板設計. 縮短產品開發週期.

隨著電子產品的快速發展，大量的高集成度器件如BGA、QFP、PGA和CSP被用於印刷電路板設計。 印刷電路板的複雜性也大大新增。 後續的印刷電路板設計和製造都很困難，也很難測試。 生產問題，如焊接不良、設備不匹配和維護困難。 這會導致整個產品建設週期的延遲、開發週期的延長、成本的新增、產品維修率的提高以及潜在的產品品質危害。 同時，此類產品無法滿足軍用產品的短時間、高可靠性和高穩定性的要求。

在實際的設計和生產過程中，我們通過應用VALOR軟件Trilogy 5000 DFM功能引入了“可製造性設計”的概念，並將產品設計質量中心向前推進。 將製造規則納入設計階段，並建立新的印刷電路板設計流程，如圖1所示。 為了减少設計變更引起的週期延長，保證生產質量和效率。 在製造的早期階段解决或發現所有可能的質量危害，最大限度地减少產品開發的反覆運算次數，降低成本，提高產品的市場競爭力。 它還使得產品品質與所使用的設計軟體無關，與設計師的水准無關，使企業進入標準化管理。

1. DFM科技概念

   
   

DFM科技，即可製造性科技，主要研究產品本身的物理設計與製造系統各部分之間的關係，並將其應用於產品設計中，對整個製造系統進行集成，進行整體優化。 DFM科技可以縮短產品的開發週期和成本，使其更順利地投入生產。 換句話說，DFM就是在整個產品生命週期的早期發現並解决問題。

2、DFM軟體應用

Trilogy 5000 DFM分析主要包括光板製造設計分析、裝配分析和網表分析。

2.1分析準備

DFM分析的準備工作非常重要，它是所有分析的基礎，也是DFM分析能否進行的前提。 以下五項是主要準備工作。

2.1.1 Output ODB++ data generated by 印刷電路板設計 通過EDA工具

ODB++數據是一種行業標準的數據格式。 它將傳統的加工和裝配數據（如印刷電路板網絡資訊、堆疊關係、組件資訊、印製板加工資訊、資料資訊）和各種生產數據（包括放置程式和測試程式等）結合在一起。 由嵌入在EDA設計工具中的ODB++數據生成器生成。 為VALOR Trilogy 5000 DFM提供完整、真實的檢驗依據。

2.1.2基於每個印刷電路板設計的完整BOM錶

讀取BOM錶的目的是將印刷電路板設計的BOM組織成VALOR Trilogy 5000系統認可的BOM格式，並與每個設備的製造商和VPL封裝庫相對應。 當與BOM錶相對應時，我們在大規模生產（傳統印刷電路板設計過程）中遇到的問題是，我們的EDA工具自動生成的BOM與公司的物料採購系統一致，並且物料採購系統是為了可讀性。 國產設備製造商的名稱主要是中文，設備型號通常包含一些有中文標記的內容。 對於VALOR軟件中BOM清單的匹配，無法實現與製造商對應的連結。 通過反復實驗，考慮到資料程式碼對應於每個設備，不同的設備不會使用唯一的資料程式碼。 囙此，在解釋BOM時，我們將物料程式碼的内容設定為MPN（Manufactor Part Number），將製造商和設備型號兩列的内容設定為Description，並將此單元的程式碼内容設定為Manufactor（manufacturer），所有設備型號對應的製造商只有一個，即單元的程式碼名。 實施後，對應BOM錶的步驟大大簡化，許多困擾我們的問題，如製造商名稱不準確、中文不可識別等，都是在巧妙避免對應製造商時產生的。

讀取BOM的過程可以驗證印刷電路板設計BOM錶的準確性，及早發現印刷電路板設計中使用的封裝與元件的實際設備庫不匹配的現象，並生成檢查結果報告，這對印刷電路板設計非常重要。 說這是一個很好的初步檢查過程。 如果公司的BOM格式是確定的，那麼可以通過製作範本再次簡化讀取BOM的過程。

2.1.3根據公司資料程式碼建立VPL實際包裝庫

通過查閱設備手册，使用VALOR Trilogy 5000庫工具PLM構建每個設備的實際套裝軟體庫。 VPL庫包含製造商的品牌、規格和組件的實際包裝尺寸。 VPL庫不同於印刷電路板設計封裝庫，它是一個描述元件實際尺寸的3維元件封裝庫。

在VPL包庫的命名中，我們使用VPL默認命名方法，但將U\U 印刷電路板\U package内容添加到package内容中，並將該内容的值寫入EDA包名稱中。 這樣做的好處是，當您在DFM分析期間按一下要注意的設備時，可以直觀地看到與此設備相對應的EDA包的名稱，這有助於定位和查看有問題的包，並節省時間。

VPL套裝軟體庫的建立是一個逐步積累的過程。 你可以從電阻和電容開始。 使用VALOR提供的COPYPART軟件將電阻器或電容器包組織到Excel表格中，並運行批次處理。 可以一次構建錶中所有設備的VPL包庫。 在通用單元EDA封裝庫中的數千個封裝中，3分之二應由電阻器和電容器組成。 如果採用上述方法，應首先建立電阻和電容，這將為建立VPL庫奠定堅實的基礎和信心； 其次，應建立一些重要組件，如連接器和CPU。 這可以確保在對每個印製板進行組裝分析後，投入生產的印製板至少不會出現無法使用的情况； 其次，應建立更昂貴設備的VPL包，以確保包含有價值設備的印製板的首次成功率。 如果昂貴的設備在組裝過程中由於包裝錯誤而損壞，這將是公司的巨大損失。 然後建立常用設備的VPL庫。 隨著VPL庫的逐漸豐富，VPL庫也逐漸建立起來，囙此可以分析大多數印製板的可裝配性。

2.1.4定義設備的内容

作為所有檢查的基礎，建立ERF規則管理資料庫至關重要。 在實際設計和生產中，我們收集了印製板製造商的製造規範，整理了設計單位的設計規範和生產工藝規範，並逐一進行了分析和比較，建立了符合我公司的ERF規則管理資料庫。 在實踐中逐步完善。 ERF規則管理庫包括光板分析規則管理庫和裝配分析規則管理庫。

2.2可裝配性設計

當印製板的印刷電路板佈局基本完成時：

1）導入ODB++數據；

2）導入設計的BOM錶；

3）調用已建立物料程式碼對應的VPL實際包裝庫和ERF裝配分析規則管理庫；

4）根據不同的印製板組裝要求，設定相應的組裝工藝，並為印製板劃分工藝區；

5）定義設備内容；

6）執行裝配檢查，生成視覺化圖形，並自動生成裝配分析報告。

可裝配性檢查包括部件包裝檢查、標記點檢查、部件分析、焊盤分析、焊盤和銷對應分析、測試點分析和範本打開分析等檢查。 上述檢驗項目均包含子項。 例如，組件分析包括組件間距、組件方向、組件高度、組件絲網和組件禁區。 通過檢查，可以看到組件與印刷電路板焊盤不匹配、組件碰撞干擾、組件焊接問題。

隨著 印刷電路板設計, 一塊印製板將包含數千個設備, 插入器件和表面貼裝器件分佈非常密集. 印製板佈局完成後, 成千上萬的調整各種設備的絲網也是一項艱巨的工作, 而這種複雜的工作必然會導致標籤位置不合理甚至顛倒. 普通EDA設計軟體不提供此類問題的檢查項目, 所以一旦出現這種問題, 通常在印製板加工和設備安裝完成後調試後發現. 這給後來的組裝和調試帶來了很多麻煩, 延緩產品研發進度, 造成經濟損失. 通過成分分析, 圖2所示的比特號不對中問題可以很容易地檢查出來. 它取代了 印刷電路板設計ers公司, 提高效率, 並保證我們的 印刷電路板設計. 這次檢查對我們的 印刷電路板設計.

圖2比特號錯位

元件間距分析提供了一種檢查印刷電路板設計中經常遇到的設備間距過近的方法。 不同元件之間的間距要求不同，高度也不同，可以通過ERF與器件特性對應表進行設定。 通過調用VPL庫，分析各個組件的不同間距是否滿足要求。 如圖3所示，兩個組件之間的距離太近，導致在波峰焊過程中，由於兩個組件的高度不同，導致短組件引脚上的錫不足，從而導致空焊或虛焊。

圖3兩個組件之間的距離太近

組件封裝分析主要是檢查組件在印刷電路板上封裝的正確性。 這種檢查尤其重要。 在印刷電路板設計中，元件封裝對應錯誤或封裝庫建立錯誤直接導致加工後的印製板無法使用，必須重新生產。 這不僅浪費了成本，降低了效率，而且失去了市場競爭力。

如圖4所示，灰色框是VPL庫的實際設備大小。 與下麵的黑色印刷電路板設計數據相比，顯而易見的是封裝焊盤設計不合理，焊盤焊接部分預留太短，焊盤寬度不够，在焊接過程中容易造成焊接。

通過可裝配性分析的應用，提高了印刷電路板設計的精度。 由於我們將加工製造商的許多加工要求納入了ERF規則，囙此减少了與加工製造商的來回通信次數，提高了印製板生產的效率和首次成功率。

圖4襯墊設計不合理

2.3網表分析

當 印刷電路板佈局 已完成, the ODB++ data generated during the design is extracted, 並對網表進行了分析. 通過比較標準網絡, the design error (open circuit or short circuit) of the network integrity will be directly identified 在 graph. 即使是電源接地的斷路和短路，也可以通過轉換為引脚點的檢查模式準確報告. 此功能可以幫助 印刷電路板 檢查員發現問題不完整 印刷電路板 經驗不足導致的檢查, 因此 印刷電路板 檢驗員可在產品投產前驗證最終設計數據的完整性.

2.4燈板分析

根據ERF的照明板分析規則管理庫，選取印刷電路板設計生成的ODB++數據，以檢查印刷電路板 light board的可製造性。 印刷電路板光板分析主要包括鑽孔分析、訊號分析、電源層分析、阻焊分析和絲網分析。

由於不同的印刷電路板設計師有不同的設計層次和方法，在印刷電路板設計過程中，由於經驗不同，佈局和佈線的設定規則也不同，設計的質量也有很大的不同。 如何控制印刷電路板質量。 我們將通過設定ERF燈板分析規則管理庫，在燈板分析檢查中反映所有設計要求和規範。

例如，在印刷電路板設計中，隔熱面板的尺寸應根據不同電源的功率要求進行設定。 如果隔熱面板過小或堵塞，會導致焊接時散熱過快、可焊性差、連接不能滿足電源要求等問題。 但是，只要印刷電路板設計軟體滿足連接線寬要求，就不會提示錯誤。

如圖5所示，是隔熱面板太小的情况。 光學面板分析將根據ERF規則的設定進行檢查，分類提示其是否滿足散熱和連接功率的要求，並避免由經驗等因素造成的錯誤。

DFM科技在工程中的應用 印刷電路板 design

圖5隔熱面板太小

此外，我們的印刷電路板設計工具僅提供印刷線路和焊盤之間的檢查項目，不提供印刷線路和阻焊板之間的距離檢查。 如圖6所示，經過光學板分析，可以發現印刷線路與阻焊板的距離太近，這避免了印刷線路產生漏銅，而銅的氧化將直接影響訊號的質量。 當我們檢查印刷電路板時，也應考慮這些在長時間使用後可能暴露的品質問題。

DFM科技在印刷電路板設計中的應用

圖6導線離阻焊板太近

在light panel analysis中，如果將每個檢查步驟複製到檢查表（checklist）中，則可以簡化每個檢查的操作。 您還可以指定快速鍵，並且可以通過按按鈕執行燈光面板分析，這大大减少了檢查的工作量。

2.5軟件同步

一旦EDA資料庫被讀取為ODB++，Trilogy 5000就可以提供連接到EDA工具的智慧圖形。 使用軟件設定的快速鍵，設計者可以直接從Trilogy5000荧幕同步到EDA工具上顯示的相同幀和位置，這為我們快速方便地找到EDA工具中的錯誤點提供了極大的便利。

3、DFM軟件與印刷電路板設計軟體規則檢查功能的區別

DFM軟體工具基於實際生產規則，而印刷電路板設計軟體檢查僅基於設計規則，這是兩個不同領域的工具。

印刷電路板設計軟體中的分析一般應用於設計部門，在設計後端檢查數據，確保沒有違反電力規則的問題，重點是邏輯功能的實現； DFM應用於工藝部門和生產裝配部門，以確保設計數據滿足製造、裝配和測試的所有要求。

印刷電路板設計軟體中相關模塊的可製造性分析功能相對簡單，規則不够豐富。 諸如可裝配性分析和可測試性分析等工具不可用。

4、結論

DFM軟件為我們提供了全面的 印刷電路板設計 自動化審查計畫, which makes 我們的 products more standardized. 即使不同 印刷電路板設計 軟件和 印刷電路板設計經驗不同的ers, 設計的產品品質 印刷電路板設計ers有保證. 使過程評審平行參與產品設計的所有階段, 在設計階段解决並發現所有隱藏的可製造性質量隱患, 大大提高了我們 印刷電路板設計. 印刷電路板加工的效率, 工藝管理和電氣設備工藝有了很大改進, 產品品質得到了提高, 降低了產品成本和開發週期, 提高了產品的競爭力.

此外，DFM軟件的應用也有利於流程的標準化。 通過DFM規範，將設計和製造部門有機地聯系起來，同時實現了生產測試設備的標準化。 基於現時產品製造外包的趨勢，將有可能實現產品技術的專業化轉移，這有利於實現企業的更大發展。