DFM技术在PCB设计中的应用分析

哈尔滨工业大学（深圳) 高 菲

近年来在经济全球化发展的环境下，市场竞争呈现出越发激烈的状态，合理的控制产品成本、增强质量并且减少开发的时间周期属于首要解决的问题，而DFM属于并行工程中的重要内容，是可制造性设计形式，能够实现产品设计与生产工艺方面的有效评估目的，在设计阶段结合具体生产要素和影响因素等增强产品设计效果，尤其是在电子行业的PCB（印制电路板）产品设计中的应用，可以解决目前的产品设计问题，增强设计系统与生产系统的兼容性，改善设计现状的同时提升工作质量和水平，有着一定的应用价值。基于此，下文研究研究DFM在PCB设计中的应用意义，提出相关的应用建议和措施，旨在为增强PCB设计效果提供支持和帮助。

当前在PCB设计的过程中，过于重视表面设计速度，没有关注设计、生产系统方面的兼容性，很容易在生产期间发生问题，反复性、多次性进行修改，导致最初的设计成果失去应用价值，甚至会引发经济损失。这就需要在PCB的设计过程中，转变传统的设计方式与形式，积极运用DFM技术增强设计工作的有效性，发挥先进技术的作用优势。

1 DFM在PCB设计中的应用意义

PCB设计的工作领域中应用DFM技术，具有着良好的应用意义和价值，首先，使用DFM技术开展设计工作，可以优化相关产品的装配结构，增强可测试性能、维修性能，从产品设计开发到整个生命周期，都可以进行参与，在早期良好设计的同时，转变传统设计模式，增强产品可靠性、生产水平，降低成本提升效益。其次，还能改善PCB产品的可靠性，增强工艺的标准化程度，在优化工艺技术的同时增强产品的设计有效性。

2 DFM在PCB设计中的应用建议

为保证相关PCB设计工作的良好执行，发挥DFM在其中的价值和作用，下面提出具体的设计应用建议，希望可以通过专业化的设计方式增强产品的设计水平。主要的应用建议为：

2.1 外形尺寸的合理设计

采用DFM技术开展相应的PCB设计工作过程中，应重视外形尺寸方面的科学化、准确性地设计，从根本上维护设计工作质量效果。①强调尺寸方面的设计。通常情况下，PCB产品的尺寸的边长在50mm到460mm之间，如果超出了这个标准范围，就不能进行自动化地生产，除了会导致人工操作的成本增多，还不能确保在生产周期范围之内完成任务，也无法保证产品质量。在此情况下，就要结合产品的尺寸设计要求和规格等，运用DFM技术进行设计处理，按照具体的生产系统兼容特点与能力等，对于不能兼容的产品，应结合自动化机械设备的生产成本和周期特点等科学化地开展设计工作。而且在使用DFM技术进行设计，还需注意重点开展工装夹具方面的设计任务，设置模拟仿真系统，避免有不能兼容的问题。②强调外形的合理设计。目前在相关PCB的生产设备产品方面，提出了相应的规则矩形产品兼容性的标准要求，长宽比主要设定在4:3或者是5:4左右，如若其中的产品属于不规则性的图形，就要设置兼容性的工装和设备，所以在实际工作中为了能够减少具体的制造成本，可以将形状不规则的产品，在设计期间利用邮票孔与连桥的形式处理，合理进行工艺边的设计，例如：应用DFM技术进行产品的设计，使其成为规则的形状，与自动化的生产系统和要求相符。传统的设计方面采用波峰焊的形式，将PCB的外形设计成为四角为圆角的结构，但是不对其提出非常严格的要求，一旦与这种形状相互偏离，就会导致出现传送不稳定的现象，插件的时候也很容易发生翻板问题、熔融焊料问题等等。在PCB的尺寸比设备兼容最低限度小的情况下，可以利用邮票版或者是双面对刻V型槽分离技术进行处理，达到良好的拼板处理目的。而且为预防生产期间有变形的现象，应该在工艺边上面避开V型槽，合理利用DFM技术设计工艺边的部分。设计V型槽结构，适合应用在外形属于方形的PCB设计中，尤其是在分离以后边缘结构非常整齐的产品，通过DFM技术设计V型槽不仅可以降低加工成本，还能有效提升设计效果，因此，在PCB的外形设计期间，应重点借助DFM技术开展V型槽的设计工作，但是需要注意，在PCB上面存有QFN分装的情况下，焊盘就不能通过双面对刻V型槽的形式拼板。在完成V型槽的设计之后，剩余的厚度应该控制在板厚度的25%左右，如果主板的厚度在四层及四层以上的规格，就要使用长槽孔+圆孔的形式进行连接处理，确保不会出现制造或是设计问题，并且预防在之后生产期间出现相关的不足或是缺陷。

2.2 重点进行夹持边的设计

应用DFM开展设计工作的过程中，应结合PCB产品的自动化生产需求方面的夹持特点、固定要求，合理的预留宽度符合标准的禁止布放区域，在其中的正面部分、反面部分都需要设置禁止布放标志，在条件允许的情况下尽可能不布线。如果密度较高、不能设置夹持边，就应该采用设计工艺边的形式、拼板的形式处理，之后取出其中的夹持边。设计人员和部门应该注意，在设计夹持边期无需保持对称性、成对增加处理，应该实时性地研究和观察，在不符合夹持位置要求的情况下在其中进行增加设计处理。而且为了确保各项工作顺利开展，在设计夹持边期间应保证符合PCB外形要求、尺寸要求等等，借助DFM技术增强外形设计效果、尺寸设计的科学性，确保设计工作的高质量与高效化执行工作，发挥相关DFM技术的作用价值。

2.3 科学设计光学定位点与定位孔

应用DFM技术开展有关设计工作的过程中，为确保所有设备都可以准确性进行元件定位处理，应该在PCB上面合理设计光学定位点，在精准性定位的情况下，设置多个光学定位点，尽可能在边缘区域分布，和所有的贴片元件之间相互覆盖，将光学定位给点中心与板边缘之间的距离控制为5mm，确保能够符合机械设备夹持PCB的具体间距标准，同时相关的对角光学定位给点，不可以在对称的区域中，如果PCB双面都存有贴片元件，就应该在两个面设计光学定位点，如果元件的密度较高不能设计定位点，就应该在设计期间将定位点设置在工艺边上面，在需要对某个元件进行准确性定位的时候，就要通过局部性的光学定位点处理，其中非常重要的CSP元件、BGA元件、QFP元件等，都需要设置局部性的光学定位点，保证定位点的良好设计和应用。而且在设计的工作中还需着重运用DFM技术设计拼板中的单板光学定位点，避免在生产期间出现不能兼容的现象。在每个光学定位点设计的过程中，应该将直径控制在1mm以上、3mm以下，为确保其具备一定的可识别性，在周围区域还需要设计半径在光学定位点半径两倍以上不具备电路特点或是标记的空旷位置，在这个位置半径达到光学定位点半径三倍以上的情况下，就可以确保识别的效果最高。其次，采用DFM技术措施开展定位孔的设计工作，主要因为在自动插件方面、波峰焊方面、电路板性能检测方面，都需定位孔的支持，而且其应该在PCB板两侧对角上面，处于对称性的分布状态，为确保能够精准性的进行定位，应该将定位孔谁当在三个以上，内壁无需进行电镀处理，在拼板操作、设置工艺边的时候，都能够将这些结构当做是整体部分，只需要在整块板上面设计三个定位孔就能够满足要求。在定位孔无法和生产定位需求相符的状况下，就无法对产品进行批量性、大规模的生产。与此同时，定位孔应用到PCB板组装方面，当做是落实固定孔的情况下，应该将尺寸控制在2mm到10mm之间，不仅能够规避变形问题，还能提升操作的便利性，而且可以将精确度控制在0.01mm之下，预防有定位不准确、探针接触不良等问题。

2.4 重点进行元件布局的设计

一般情况下，PCB产品的生产效果、成本等都可能会受到布局因素的影响，因此在工作中需要使用DFM技术合理优化和改善布局模式，严格进行布局密集度的控制和管理，预防因为密集度过高出现温度过大的问题，而且在设计工作中还需适当的增多、完善相关的PCB产品功能，通过DFM产品布局设计，创建相应的产品功耗模型与热量模型，应对与处理元件布局问题，将问题控制在萌芽阶段，缩短产品研发和开发周期的同时，降低生产成本。

结语：综上所述，我国在PCB设计工作中运用DFM技术具有一定的价值和优势，不仅能够降低成本，还可以提升产品设计可靠性与性能，推广价值和优势较高。因此，要想增强PCB产品设计效果与水平，就应重视DFM技术的运用，利用技术完善产品的外形设计模式、尺寸设计模式，创新相关的设计内容和形式，改善当前各项设计工作的现状，发挥DFM技术在有关PCB产品设计方面的作用价值。