沈 晗 徐小飛 瞿 亮

（1、常州博瑞電力自動化設(shè)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(shè)計復(fù)雜度大大提高，生產(chǎn)工藝難度越來越大，而產(chǎn)品周期越來越短，如何有效地對產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行控制、降低綜合成本、提高生產(chǎn)效率成為了迫在眉睫的課題。在以往PCB 設(shè)計中，為了滿足用戶交期，過分強(qiáng)調(diào)設(shè)計速度，往往忽視了生產(chǎn)工藝，導(dǎo)致在樣機(jī)階段中出現(xiàn)各類問題，反復(fù)修改不僅沒有縮減生產(chǎn)周期，反而提高了生產(chǎn)成本。為了解決這些問題，DFM軟件應(yīng)運而生，在設(shè)計階段就排查生產(chǎn)風(fēng)險點，及時更改，縮短了生產(chǎn)周期，提高了產(chǎn)品競爭力。

2 DFM 技術(shù)簡介

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

實裝板的可裝配性設(shè)計，又稱DFA。是指研發(fā)人員在設(shè)計階段就充分考慮生產(chǎn)部門現(xiàn)有設(shè)備的加工能力、目前的工藝水平，使設(shè)計出的PCB 板在裝配階段不再出現(xiàn)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(yōu)勢

3.1 軟件應(yīng)用后流程對比

傳統(tǒng)的作業(yè)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(shè)計員重點關(guān)注產(chǎn)品的功能，忽略了產(chǎn)品的工藝性，到生產(chǎn)中出現(xiàn)問題，必須不斷返修、重新設(shè)計，如圖1 所示。

圖1 傳統(tǒng)作業(yè)流程圖

圖2 DFM 應(yīng)用前后對比

圖3 根據(jù)規(guī)格書建立封裝庫

傳統(tǒng)作業(yè)模式生產(chǎn)周期較長，為適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)需求，需要從設(shè)計之初就充分考慮生產(chǎn)工藝性。細(xì)節(jié)對比如圖2 所示?？煽闯?，在引用DFM軟件后簡化了以往的作業(yè)模式，在原流程中增加了DFM檢查節(jié)點，在設(shè)計過程中提前評審，實時更改優(yōu)化，提高印制電路版一次設(shè)計成功率。

3.2 DFM在PCB 設(shè)計中的應(yīng)用

3.2.1 BOM表檢查

研發(fā)提供的設(shè)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(shè)計中的器件選型兼容性問題，人工審核困難。利用DFM軟件進(jìn)行PCB 文件和BOM清單比對?？梢詸z查出PCBBOM清單位號不一致，物料數(shù)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(guī)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(guī)格型號、三維數(shù)據(jù)。如圖3 所示，器件對應(yīng)的外形、尺寸可以直觀的反應(yīng)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(jìn)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(jù)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(xiàn)出來。通過調(diào)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(xué)點分析、定位孔分析。

為配合自動化加工，需要在PCB 上設(shè)計光學(xué)定位點（又稱mark 點）。一般來說需要在邊緣布置至少三個光學(xué)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(shè)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(guī)則

表2 DFM 可制造性分析規(guī)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(shù)量、問題位置截圖、位置號、測量數(shù)據(jù)等內(nèi)容。如圖4 所示。根據(jù)內(nèi)置的專家知識庫，在指出問題的同時，詳細(xì)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(zhuǎn)至AD 界面和PCB 實際位置。

圖4 可輸出問題說明、數(shù)量及相關(guān)統(tǒng)計

圖5 專家建議項

4 結(jié)論

本文主要講述了DFM 軟件在印制電路版實際設(shè)計生產(chǎn)中的應(yīng)用，和DFM軟件帶來的優(yōu)化效果。原本的PCB 設(shè)計工具為Altium Designer，軟件側(cè)重于設(shè)計功能，缺少檢查內(nèi)容。一般多關(guān)注產(chǎn)品的功能，而非PCB 的制程能力和生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品質(zhì)量極大程度上依賴于設(shè)計人員個人能力。DFM項目應(yīng)用后，可促進(jìn)設(shè)計審查流程的改進(jìn)、工藝規(guī)范文檔的完善、建立起標(biāo)準(zhǔn)加工工藝規(guī)則庫與元件模型庫等核心數(shù)據(jù)庫。同時在PCB 設(shè)計和電裝工藝建搭起一座溝通的橋梁，使得電裝工藝在設(shè)計之初就介入PCB 設(shè)計。推動建立完善的工藝體系，數(shù)據(jù)體系，不良處理方案，利用生產(chǎn)過程中的個各種數(shù)據(jù)，不斷反饋并完善DFM 體系，實現(xiàn)二者互補(bǔ)。通過持續(xù)改善，加快了PCB 生產(chǎn)速度，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，提升產(chǎn)品核心競爭力。