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PCB板可制造性设计要点之PCB裸板分析,含实际图片解析!

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《如何保证电子产品可靠性设计?三方面为您解读,值得收藏!》一文中提到可制造性设计主要包括三个方面:PCB板可制造性设计、PCBA可装配设计、低制造成本设计。
其中,PCB板的可制造性设计主要是站在PCB板制造的角度,考虑制造的制程参数,从而提高制板直通率,降低过程沟通成本。比如说线宽、线距设计得是否足够,能否满足工厂的真实要求,孔到线、孔到孔之间的距离是否合规,这些要点在设计的时候都需要考虑清楚。



具体而言,在电子产品开发中,除了逻辑电路图设计,PCB作为设计内容的物理载体,所有设计的意图,产品功能最终就是通过PCB板实现的。


所以说,PCB设计在任何项目中都是不可缺少的一个环节。PCB板可制造性设计需要引起广大工程师的注意。


但实际情况往往是:在PCB设计后进行电路实物板生产,通常会因为设计与生产设备的工艺制成不匹配,导致设计好的PCB板无法生产成实物电路板。


因此,设计工程师在设计过程中需清楚地了解生产的工艺制程能力。


DFM可制造性分析软件,软件的检测规则根据生产的工艺参数对设计的PCB板进行可制造性分析。帮助设计工程师在生产前检查出可制造性问题,因此DFM为设计与制造的桥梁。


DFM检查项案例分享


华秋DFM可制造性分析软件,针对PCB裸板的分析项开发了19大项,52细项检查规则,检查规则基本可涵盖所有可能发生的制造性问题。以下为大家介绍几个DFM分析帮用户解决问题的经典案例。


Allegro设计文件短路:

(一)

DFM电气网络检查项,在DFM软件里面点击右键选择电气网络,发现电源跟地是短路的,经过核对Allegro里面的PCB文件。发现有两个贴片焊盘的散热地孔跟电源层是短路的,地孔在电源层没有隔离导致短路。



PADS设计文件2d线短路:

(二)

DFM电气网络检查项,在DFM软件里面点击右键选择电气网络,发现电源跟地是短路的,经过于layout工程师核实,是第五层有2D线,在转Gerber文件时没有取消2D线,导致检查电气网络短路。



Altium设计文件开路:

(三)

DFM电气网络检查项,在DFM软件里面点击右键选择电气网络,发现第二层整版地网络没有连接,用AD软件打开文件核实,整版地孔都是跟铜皮隔离的,因此导致地网络开路。



阻焊漏开窗:

(四)

DFM阻焊开窗异常检查项,阻焊就是阻止焊接的,阻焊油墨是绝缘的不导电,阻焊开窗是露铜的才能导电,当要焊接的地方没有开窗,盖上阻焊油墨就无法焊接使用。



漏钻孔:

(五)

漏钻孔分析检查项,插件孔为DIP器件类型的引脚,如果设计缺插件孔会导致DIP器件无法插件焊接,如果成品后补钻孔则孔内无铜导致开路,无法补救。导电过孔缺孔的话,电气网络无法导通,则成品开路不导电,无法使用。



DFM检测功能介绍


01

线路分析


最小线宽:设计工程师在画PCB图时需注意走线的宽度,走线的宽度跟载流的大小相关,线宽小,电流大走线会烧断。


最小间距:PCB布线时间距应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,不同信号走线间距小会导致相互串扰。


SMD间距:SMD为贴片焊盘,同一个器件贴片的两个焊盘间距小,焊接上锡会导致两个焊盘相连短路,不同器件的间距小,也会导致不同网络焊接连锡短路。


焊盘大小:焊盘的尺寸大小影响焊接,比如Chip件焊盘小会导致焊接不良,焊盘过大会导致器件拉偏或者立碑。


网格铺铜:为提高PCB的散热性能,以及防止防焊油墨脱落等,将铜皮设计为网格状。在生产制造时网格的间距和线宽小存在一定的生产难度。


孔环大小:插件孔焊环小存在无法焊接的问题,过孔的孔环小,存在开路的风险。


孔到线:多层板的内层孔到线距离太近,多层板压合和钻孔工序有一定的公差,孔到线的间距不足会导致生产短路。

电气信号:断头线存在设计失误开路,孤立铜、锐角会造成一定的生产难度。


铜到板边:板边的铜离外形很近在成型时会导致露铜,成品安装可能存在漏电的情况。


孔上焊盘:焊盘上面的孔,是指贴片焊盘上面的孔,会影响焊接贴片。


开短路:开短路分析,检测设计失误导致开短路的问题。


02

钻孔分析


钻孔孔径:钻孔的孔径小影响生产成本,机械钻孔极限0.15mm,孔径越小成本越高。


孔到孔:孔到孔的间距小,钻孔时会断钻咀,存在一定的短路问题。


孔到板边:插件孔距板边太近会破焊环,影响焊接,过孔离板边近存在电气导通性的问题。


孔密度:孔密度为每平方内的孔数,单位万/m。密度越大,生产耗时越长。孔密度大于一定值,会影响价格和生产交期。


特殊孔:特殊孔是指半孔、方孔,半孔过小会存在半孔无铜,方孔因EDA软件问题,无法识别需特殊备注。


漏孔:检测设计失误存在误删钻孔,导致开路或无法插件焊接的问题。


多余孔:检测不存在的钻孔,比如Gerber文件跟钻孔对不上,不该有的地方有孔。


非导通孔:非导通孔是指盲埋孔的导通层属性,钻孔的导通层只导通一层的情况下为非导通孔。


03

阻焊分析


阻焊桥:阻焊桥分析,焊盘与焊盘中间无阻焊时存在焊接连锡短路的风险。阻焊盖线,阻焊窗口覆盖走线,导致走线裸露,不同网络之间的线裸露后有短路的风险。


阻焊少开窗:阻焊开窗是指板子需裸露焊接的部分。如焊盘未开窗将会被阻焊油盖住无法焊接。


04

字符分析


丝印距离:字符设计需远离阻焊开窗,否则会导致字符上焊盘或字符残缺。


华秋DFM是华秋电子自主研发的PCB可制造性分析软件,它是一款免费的国产软件,主要的功能包括PCB裸板分析、PCBA装配分析、优化方向推荐、价格交期评估、供应链下单、阻抗计算等工具。致力于在制造前期解决或发现所有可能的质量隐患,将产品研制的迭代次数降到最低,减少成本,提高了产品的市场竞争力。


具体来看,针对可制造性设计所包括的三个方面,华秋DFM均推出了对应的功能。


本文针对PCB裸板分析进行了具体的演示介绍,后续将围绕PCBA组装分析进行讲解,欢迎大家持续关注【华秋电子】公众号!


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