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DFM可制造分析檢查的5條建議

凡億PCB ? 來源:未知 ? 2023-09-15 07:40 ? 次閱讀

一、可制造分析的必要性

由于缺少可行的制造分析軟件,制造前期的“可制造”問題分析沒有得到有效的執行,大量設計隱患流入生產端,導致制造困難反復溝通、產品制造良率低、延長產品開發周期等。

利用華秋DFM軟件,針對設計完成產品進行全面的可制造檢查,能夠提高制造過程的直通率、降低不必要的溝通成本,為產品贏先機。

二、PCB制版檢查建議

1、開短路分析

以PCB生產文件維度出發,按物理的方式分析軟件(華秋DFM)提取的網絡與PCB的電路網絡,多維度檢查設計存在的致命問題,如圖1 所示。

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圖1DFM檢查設計文件開短路

2、電氣信號檢查

1)直角、銳角走線的產品性能存在信號走向突變,造成信號反射、傳輸不連續。

2)直角、銳角走線在制造端俗稱“酸角”,PCB生產刻蝕線路圖形時直角、銳角處容易積硫酸類的

蝕刻藥水導致刻蝕不均勻,造成導體變小影響信號連續性。

3)走線拐彎規則是45度角、或圓角走線,T形走線時無法滿足規則應當加淚滴補強,如圖2 所示。

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圖2 布線建議

3、線寬/線距檢查

1)線寬的大小與載流能力相關,線寬越小載流能力越低,線距當多個高速信號線長距離走線時應遵循3W原則。

2)選擇適合的PCB制造商,杜絕線寬/線距引發的制造品質風險,如線寬小容易蝕刻過度,甚至蝕刻開路;線距小存在夾膜蝕刻不凈、蝕刻不出走線的間距導致短路。如圖3 所示。

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圖3 線寬、線距存在的隱患

4、孔環大小檢查

1)孔環小存在孔盤附著力不強,焊接或維修容易導致焊盤脫離,插件引腳上錫面積小影響焊接可靠性等問題,適當加大焊環可增強產品的可靠性。

2)加工過程存在孔位公差,孔環過小存在破環風險,影響導流的可靠性,如圖4 所示。

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圖4 檢查孔環大小

5、孔上焊盤檢查

1)孔上焊盤是指貼片焊盤上的孔,比如設計的“盤中孔”。貼片焊盤上有孔會造成焊盤凹陷不平整影響焊接質量,此類孔要保證焊接可靠性需把焊盤上的孔鍍平,會增加生產制造成本。有空間應避免孔上焊盤現象,避免制造成本提高,焊接虛焊等質量問題,如圖5 所示。

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圖5 檢查貼片焊盤上的孔

6、鉆孔孔徑檢查

1)徑行業內最小機械鉆孔是0.15mm,<0.15mm的孔需激光鉆孔,成本是機械鉆孔的好幾倍,即便是機械鉆孔孔徑越小成本越高。

2)設計導通孔需考慮孔與板厚的厚徑比,小于0.2mm的徑,孔壁鍍液的深鍍能力差,容易發生孔銅有空洞、裂痕,孔銅質量當然還會因除膠藥水以及電鍍藥水的影響,杜絕由過孔引發的問題建議將過孔設計在≥0.2mm(0.3mm為最佳),如圖6 所示。

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圖6 檢查孔徑大小

7、孔到孔檢查

1)孔間距不足影響生產制造的品質良率,鉆孔過程中會導致斷鉆咀。

2)不同網絡的孔間距不足時還會存在CAF效應及電氣短路風險。

3)插件孔間距小,焊接時存在連錫短路的隱患,如圖7 所示。

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圖7 檢查孔到孔間距

8、特殊孔檢查

1)長方形、正方形孔,由于CNC數據格式無法生成直角,板廠的CAM處理軟件識別文件時會變成圓形或橢圓形孔。

2)使用到長方形、正方形孔在制版時需提醒工廠,非金屬的可設計在Outline層;

3)半孔是在板邊上被切掉一半的金屬孔(部分工程師稱其為郵票孔),金屬半孔的制作較為復雜,制板是需備注提醒板廠做半孔工藝,如圖8 所示。

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圖8 檢查特殊孔,方形孔、半孔

9、阻焊橋檢查

1)阻焊橋又稱綠油橋,貼片時防止SMD元器件管腳連錫造成短路而做的“隔離帶”,有效減少ic腳焊接錫流連錫短路現象。設計文件在制造端,阻焊橋的制成能力,綠油≥4mil、黑油≥5mil、其他顏色≥4.5mil即可。設計元器件封裝時需考慮引腳焊盤的間距,引腳焊盤≤6mil則可以減少補償保證引腳間距≥6mil以上。

2)缺少阻焊橋焊接連錫風險,如圖9 所示。

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圖9 阻焊橋檢查

10、阻焊少開窗檢查

1)阻焊是阻止焊接就是蓋油的部分,阻焊開窗就是焊接元器件的位置,當阻焊少開窗焊盤會被油墨蓋住則無法焊接元器件。

2)造成少開窗的原因很多,例如PCB封裝設計錯誤、PCB文件轉Gerber時少開窗。

3)避免少開窗的風險,在出Gerber文件后使用華秋DFM軟件進行少阻焊開窗檢查,如圖10 所示。

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圖10檢查阻焊設計文件的開窗

三、PCBA組裝檢查建議

1、元器件間距檢查

1)元器件選擇小間隙、緊湊布局時是可以提升空間的利用,但是會引發元器件空間干涉的等問題。

2)元器件布局間距小,影響SMT的可靠性,甚至影響元器件的可焊性。

3)避免元器件間距不足的隱患,制版前需進行可焊性檢查,如圖11 所示。

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圖11 檢測各類元器件間距

2、器件到邊緣檢查

1)元器件布局太靠近板邊,成型銑削或裁板會傷及板邊的焊盤,影響SMT焊接。

2)在過機器時元器件可能會碰到機器的導軌,導致元器件被撞壞。

3)避免靠近板邊的元器件存在組裝隱患,元器件布局距板邊大于5mm或加工藝邊,且制板前進行可組裝性檢查,如圖12 所示。

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圖12 檢查器件到板邊

3、貼片引腳檢查

1)貼片引腳的腳趾、腳后跟,距焊盤的邊緣距離不足,焊接會存在上錫量不足虛焊或焊接不牢的風險。

2)BGA球徑引腳焊盤直徑比引腳<20%,存在焊接上錫不足虛焊的風險。

3)提前檢查焊盤與元器件引腳比例,保證足夠上錫面積,避免貼片品質不良的風險,如圖13 所示。

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圖13 檢查引腳的腳趾、腳后跟與焊盤比

4、通孔引腳檢查

1)插件(THT)元件的引腳封裝設計應在合理的范圍,公差過大放置器件會松動吃錫多,公差過小則無法插入焊接,封裝設計請參考《PCB封裝設計指導白皮書》。

2)設計插件(THT)元器件封裝時需注意引腳孔的屬性,引腳孔屬性必須是PTH(金屬孔),如設計為NPTH(非金屬孔)則電氣信號無法導通,如圖14 所示。

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圖14 檢查通孔引腳設計的合理性

5、Chip焊盤檢查

1)Chip器件的焊盤大小、間距需設計合理,否則會影響貼片的質量。如焊盤大小不一會導致貼片Chip器件立碑、焊盤過大導致Chip器件拉偏、焊盤內間距小導致貼片短路等。

2)針對各類Chip器件做可檢查其封裝名稱與焊盤大小關系是否正確,封裝設計請參考《凡億電路PCB封裝設計指導白皮書》,如圖15 所示。

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圖15 Chip器件可焊性檢查

6、Mark點檢查

1)Mark點也稱基準點、光學點,是SMT自動貼片用作定位的點。Mark點的數量、Mark點的開窗大小、Mark的到板邊的距離、Mark點周圍的元素干涉都會影響SMT自動貼片的精準度(干涉范圍參考華秋DFM規則管理)。

2)Mark點設計一般要3個或以上且不能對稱,不對稱設計Mark點目的是為了防錯,如圖16 所示。

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圖16 檢查Mark點設計是否合理

四、DFM檢查規則管理

華秋DFM軟件的檢查規則有PCB檢查和PCBA組裝檢查,檢查規則可根據不同的要求項設置具體參數,可按不同的產品可創建規則模板,也可以把修改好的模板另存文件分享給同事或他人使用。如圖17 所示。

1)分析項:可設置是否需檢查,取消打勾則不做分析。

2)變量:可設置分析的的范圍值,超出范圍不做分析。

3)范圍:可根據工藝能力或產品設置分析警示值,“報紅”為超出工藝能力范圍,“報黃”在工藝能力范圍內存在一定風險或影響成本,“報綠”為符合加工能力的設計。

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圖17 檢查項規則設置

五、DFM可制造性檢查為什么那么重要?

1)從產品的角度看DFM,減少產品的研發次數,物理設計與制造設備相互融合。

2)從理念的角度看DFM,以并行的開發模式,設計到制造一次性成功。

3)從公司的角度看DFM,提升效率、縮短周期、降低成本、滿足產品高可靠性條件。

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