PCB设计中DFM技术的应用方法探讨

黄玉美

（广东九联科技股份有限责任公司，广东 惠州 516000）

PCB设计中DFM技术的应用方法探讨

黄玉美

（广东九联科技股份有限责任公司，广东 惠州 516000）

文章论述了在引入VALOR的Trilogy5000这款软件后，采用DFM技术即可创造性分析技术，对产品PCB的设计流程进行应用，并与传统的PCB设计及检查方法进行对比分析后可知，PCB设计的成功率显著提升，产品设计周期得到有效缩短。

PCB设计；DFM技术；质量控制；电子产品；产品设计

1 概述

随着经济技术的发展，电子产品也迎来了发展的高峰期，通过选用QFP、BGA、CSP、PGA等一系列高集成度的器件，增加了PCB设计的复杂程度，同时PCB的设计及制造的难度也大大增加。

实际生产中，通过引入VALOR软件的Trilogy5000 DFM功能以及可制造性设计的理念，将产品设计的质量作为重中之重。在设计的过程中，通过制定制造规则，建立新的流程，以此来降低因设计的改变所导致的产品的周期增加问题，有效地保障了产品的生产效率和质量。尽可能在制造前期发现并解决有可能会导致产品质量问题的隐患，并使产品的迭代次数达到最小，减少成本，大大地增加产品在市场中的竞争力，同时可以使企业的管理更加规范。

2 DFM技术的概念

DFM技术是指可创造性生产，通过对产品自身的制造系统以及物理设计等各部分之间的关系进行研究，并将之运用到产品设计中来，使得制造系统能够融合在一起，并进行整体的优化。DFM不仅可以减少产品开发的成本，而且还可以减低产品的研发周期，可以更顺利地进行生产。

3 DFM软件的应用

3.1 分析前的准备工作

作为分析工作的基础，分析前的准备工作是十分重要的，而且其决定了分析工作是否能够顺利进行。准备工作包括以下五项：

3.1.1 使用EDA工具输出PCB设计所生成的OD B++数据。ODB++数据是行业内的标准数据的格式，其可以把传统的加工装配数据集中在一起，例如：PCB的网络信息、元件信息、物料信息以及各种生产数据等一系列数据。通过在EDA工具中引入OD B++数据生成器产生数据，并给DFM软件中的VALOR Trilogy 5000提供较为完善的、真实的检查依据。

3.1.2 每个PCB设计的完整的BOM清单。通常将PCM设计的完整的BOM清单整合成DFM软件中V A LOR Trilogy5000系统认可的BOM形式，而且每一个器件都有其对应的VPL封装库以及厂家称为读入BOM清单。

在读入BOM清单时，通常会遇到一些问题，例如物资采购系统的工作人员为了实现可读性，把所购器件的厂家名称采用中文格式，而且器件的型号一般来说，均采用中文格式，此外在使用EDA工具进行自动生产的过程中，也自动采用中文格式，这就使得VALOR软件中的BOM清单无法对应厂家。经过多次的实验发现，物料编码具有唯一性，即不同的物料所采用的编码不同，不会出现两种物料使用同一编码的情况，因此在读入BOM清单时，将物料的编码设置成MPN（Manufactor Part Number，即厂家编号），并把厂家以及器件的型号的属性设置成Dscribe（即描述），将单位代号属性设成Manufactor（即厂家），使得所有的器件对应一个厂家，即单位代号。采取了这样的措施以后，可以使得BOM清单的步骤大大简化，还能够巧妙地避免中文不识别以及厂家名称不确切等一系列问题。

3.1.3 基于物料编码的VPL实际封装库的建立。通过对期间手册的查阅，使用VA LO R Trilogy5000软件中的建库工具PLM，为每一个器件创建一个实际封装库。VPL与PCB的封装库是不用的，VPL库是用来形容器件的实际尺寸的立体的封装库。

使用VPL默认的封装库命名方法，并加上U-PCB-PAC KA G E属性，将其写入到EDA的封装名称中，这样的做法有一个显而易见的好处，那就是在进行DFM分析时，只需要点击所注意的器件，该器件的EDA封装名称就会直观地显现出来，有利于问题的定位以及查看，同时可以节省大量的时间。

建立VPL封装库是一个漫长的过程，首先可以从较为简单的电阻电容做起，利用COPY PART软件，将一种封装好了的电容或者是电阻整理到一个Excel表格中，通过对其进行批处理运行，可以一次性建好表中的所有器件。通常来说，一般企业的EDA封装库中上千种的封装，其中三分之二都是电容以及电阻，采用上述方法，首先将电阻和电容的封装建好，为VPL封装库的建立打下坚实的基础。接下来为了保证每一块印刷版在装配分析后，投入生产时不会发生不好用的现象，必须建立一些重要器件，如CPU以及接插件等；此外为了保证含有重要器件的印刷版的成功率，还应该建立贵重器件的VPL封装；再进行常用器件的建立，这样VPL库就可以慢慢建立起来了，使得大部分印刷版能够进行装配分析。

3.1.4 定义器件的属性。根据各企业电子元件的使用情况，对器件的封装进行分类，要求EDA的封装命名尽可能的规范。而且小器件的封装要单独分类，因小器件的封装所占面积小，封装与封装之间的间距小，可以节省空间。

3.1.5 建立ERF规则管理库。ERF规则管理库作为检查的依据，其建立是十分重要的。在实际的生产中，通过收集各生产厂家的制作规范，并将之与设计单位的规范进行对比分析，建立符合实际情况的ERF规则管理库。

3.2 设计可装配性

可装配性检查包括很多内容，如标识点检查、焊盘分析、封装检查等。PCB设计复杂度逐渐增高，每一块印刷版都有上千个器件，而且查装及表贴器件分布密集，在完成布线后，还要对其进行丝印的调整，这就有可能会导致位号放置不合理的情况出现。但是通过对元件进行分析，上述位号错误的问题可以轻松解决，如图1所示：

图1 元件正确位号示意图

此外器件之间的间距问题也值得考虑，不同器件之间的间距是不一样的，高度也不相同，如果两个元件的距离过近，可能会导致器件的损毁或者由于两器件的高度不同，导致空焊或者是虚焊（如图2所示）。

图2 不同器件间距示意图

通过对装配性分析的应用，可以大大提高PCB设计的准确性，同时也提高了企业的印刷效率以及成功率。

3.3 网表分析

在已完成布线的情况下，对设计时生成的数据进行提取，并进行网标分析。对比标准网路，可以检测出短路或者开路错误，该功能可以帮助工作人员较为全面的检查问题，可以在产品投入生产之前发现并解决一些问题。

3.4 光板分析

根据ERF的光板分析的规则管理，从中提取PCB设计时所产生的ODB++数据，以此来检查光板的可创造性。光板分析主要包括以下几个方面，钻孔、信号、阻焊以及丝印分析等。

由于不同的设计人员的设计思路以及水平的不同，导致在PCB的设计过程中，不同的布线规则，甚至设计的质量也大相径庭，那么在将产品送到工厂之前，就必须保证PCB的质量。

在光板分析中，将每一步的检查制作成检查表，就可以使得检查的操作得到简化，还可以设定快捷键，这样就大大降低了检查的工作量。

4 结语

综上所述，DFM软件的应用使得PCB设计的自动化评审变得更加全面，产品变得更加规范，甚至是不同经验的设计者使用不同的设计软件，设计出的产品，都得到了质量方面的保证。尽可能在设计阶段发现并解决有可能存在的隐患问题，使得设计的质量大大提高，减少了产品的研发周期，使得产品的生产成本有所下降，从而提高产品在市场上的竞争力。

[1]江平．DFM软件的应用性研究[J]．电子工艺技术，2008，29（6）.

[2]张文怡，王骏，杨春霞．DFM技术在PCB设计中的应用[J]．电子工艺技术，2010，31（5）.

（责任编辑：蒋建华）

TN41

1009-2374（2017）12-0062-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.032

黄玉美（1983-），女，广东河源人，供职于广东九联科技股份有限责任公司，研究方向：PCB工程。

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