DFM技術在PCB設計中的應用分析

哈爾濱工業大學（深圳) 高 菲

近年來在經濟全球化發展的環境下，市場競爭呈現出越發激烈的狀態，合理的控制產品成本、增強質量并且減少開發的時間周期屬于首要解決的問題，而DFM屬于并行工程中的重要內容，是可制造性設計形式，能夠實現產品設計與生產工藝方面的有效評估目的，在設計階段結合具體生產要素和影響因素等增強產品設計效果，尤其是在電子行業的PCB（印制電路板）產品設計中的應用，可以解決目前的產品設計問題，增強設計系統與生產系統的兼容性，改善設計現狀的同時提升工作質量和水平，有著一定的應用價值。基于此，下文研究研究DFM在PCB設計中的應用意義，提出相關的應用建議和措施，旨在為增強PCB設計效果提供支持和幫助。

當前在PCB設計的過程中，過于重視表面設計速度，沒有關注設計、生產系統方面的兼容性，很容易在生產期間發生問題，反復性、多次性進行修改，導致最初的設計成果失去應用價值，甚至會引發經濟損失。這就需要在PCB的設計過程中，轉變傳統的設計方式與形式，積極運用DFM技術增強設計工作的有效性，發揮先進技術的作用優勢。

1 DFM在PCB設計中的應用意義

PCB設計的工作領域中應用DFM技術，具有著良好的應用意義和價值，首先，使用DFM技術開展設計工作，可以優化相關產品的裝配結構，增強可測試性能、維修性能，從產品設計開發到整個生命周期，都可以進行參與，在早期良好設計的同時，轉變傳統設計模式，增強產品可靠性、生產水平，降低成本提升效益。其次，還能改善PCB產品的可靠性，增強工藝的標準化程度，在優化工藝技術的同時增強產品的設計有效性。

2 DFM在PCB設計中的應用建議

為保證相關PCB設計工作的良好執行，發揮DFM在其中的價值和作用，下面提出具體的設計應用建議，希望可以通過專業化的設計方式增強產品的設計水平。主要的應用建議為：

2.1 外形尺寸的合理設計

采用DFM技術開展相應的PCB設計工作過程中，應重視外形尺寸方面的科學化、準確性地設計，從根本上維護設計工作質量效果。①強調尺寸方面的設計。通常情況下，PCB產品的尺寸的邊長在50mm到460mm之間，如果超出了這個標準范圍，就不能進行自動化地生產，除了會導致人工操作的成本增多，還不能確保在生產周期范圍之內完成任務，也無法保證產品質量。在此情況下，就要結合產品的尺寸設計要求和規格等，運用DFM技術進行設計處理，按照具體的生產系統兼容特點與能力等，對于不能兼容的產品，應結合自動化機械設備的生產成本和周期特點等科學化地開展設計工作。而且在使用DFM技術進行設計，還需注意重點開展工裝夾具方面的設計任務，設置模擬仿真系統，避免有不能兼容的問題。②強調外形的合理設計。目前在相關PCB的生產設備產品方面，提出了相應的規則矩形產品兼容性的標準要求，長寬比主要設定在4:3或者是5:4左右，如若其中的產品屬于不規則性的圖形，就要設置兼容性的工裝和設備，所以在實際工作中為了能夠減少具體的制造成本，可以將形狀不規則的產品，在設計期間利用郵票孔與連橋的形式處理，合理進行工藝邊的設計，例如：應用DFM技術進行產品的設計，使其成為規則的形狀，與自動化的生產系統和要求相符。傳統的設計方面采用波峰焊的形式，將PCB的外形設計成為四角為圓角的結構，但是不對其提出非常嚴格的要求，一旦與這種形狀相互偏離，就會導致出現傳送不穩定的現象，插件的時候也很容易發生翻板問題、熔融焊料問題等等。在PCB的尺寸比設備兼容最低限度小的情況下，可以利用郵票版或者是雙面對刻V型槽分離技術進行處理，達到良好的拼板處理目的。而且為預防生產期間有變形的現象，應該在工藝邊上面避開V型槽，合理利用DFM技術設計工藝邊的部分。設計V型槽結構，適合應用在外形屬于方形的PCB設計中，尤其是在分離以后邊緣結構非常整齊的產品，通過DFM技術設計V型槽不僅可以降低加工成本，還能有效提升設計效果，因此，在PCB的外形設計期間，應重點借助DFM技術開展V型槽的設計工作，但是需要注意，在PCB上面存有QFN分裝的情況下，焊盤就不能通過雙面對刻V型槽的形式拼板。在完成V型槽的設計之后，剩余的厚度應該控制在板厚度的25%左右，如果主板的厚度在四層及四層以上的規格，就要使用長槽孔+圓孔的形式進行連接處理，確保不會出現制造或是設計問題，并且預防在之后生產期間出現相關的不足或是缺陷。

2.2 重點進行夾持邊的設計

應用DFM開展設計工作的過程中，應結合PCB產品的自動化生產需求方面的夾持特點、固定要求，合理的預留寬度符合標準的禁止布放區域，在其中的正面部分、反面部分都需要設置禁止布放標志，在條件允許的情況下盡可能不布線。如果密度較高、不能設置夾持邊，就應該采用設計工藝邊的形式、拼板的形式處理，之后取出其中的夾持邊。設計人員和部門應該注意，在設計夾持邊期無需保持對稱性、成對增加處理，應該實時性地研究和觀察，在不符合夾持位置要求的情況下在其中進行增加設計處理。而且為了確保各項工作順利開展，在設計夾持邊期間應保證符合PCB外形要求、尺寸要求等等，借助DFM技術增強外形設計效果、尺寸設計的科學性，確保設計工作的高質量與高效化執行工作，發揮相關DFM技術的作用價值。

2.3 科學設計光學定位點與定位孔

應用DFM技術開展有關設計工作的過程中，為確保所有設備都可以準確性進行元件定位處理，應該在PCB上面合理設計光學定位點，在精準性定位的情況下，設置多個光學定位點，盡可能在邊緣區域分布，和所有的貼片元件之間相互覆蓋，將光學定位給點中心與板邊緣之間的距離控制為5mm，確保能夠符合機械設備夾持PCB的具體間距標準，同時相關的對角光學定位給點，不可以在對稱的區域中，如果PCB雙面都存有貼片元件，就應該在兩個面設計光學定位點，如果元件的密度較高不能設計定位點，就應該在設計期間將定位點設置在工藝邊上面，在需要對某個元件進行準確性定位的時候，就要通過局部性的光學定位點處理，其中非常重要的CSP元件、BGA元件、QFP元件等，都需要設置局部性的光學定位點，保證定位點的良好設計和應用。而且在設計的工作中還需著重運用DFM技術設計拼板中的單板光學定位點，避免在生產期間出現不能兼容的現象。在每個光學定位點設計的過程中，應該將直徑控制在1mm以上、3mm以下，為確保其具備一定的可識別性，在周圍區域還需要設計半徑在光學定位點半徑兩倍以上不具備電路特點或是標記的空曠位置，在這個位置半徑達到光學定位點半徑三倍以上的情況下，就可以確保識別的效果最高。其次，采用DFM技術措施開展定位孔的設計工作，主要因為在自動插件方面、波峰焊方面、電路板性能檢測方面，都需定位孔的支持，而且其應該在PCB板兩側對角上面，處于對稱性的分布狀態，為確保能夠精準性的進行定位，應該將定位孔誰當在三個以上，內壁無需進行電鍍處理，在拼板操作、設置工藝邊的時候，都能夠將這些結構當做是整體部分，只需要在整塊板上面設計三個定位孔就能夠滿足要求。在定位孔無法和生產定位需求相符的狀況下，就無法對產品進行批量性、大規模的生產。與此同時，定位孔應用到PCB板組裝方面，當做是落實固定孔的情況下，應該將尺寸控制在2mm到10mm之間，不僅能夠規避變形問題，還能提升操作的便利性，而且可以將精確度控制在0.01mm之下，預防有定位不準確、探針接觸不良等問題。

2.4 重點進行元件布局的設計

一般情況下，PCB產品的生產效果、成本等都可能會受到布局因素的影響，因此在工作中需要使用DFM技術合理優化和改善布局模式，嚴格進行布局密集度的控制和管理，預防因為密集度過高出現溫度過大的問題，而且在設計工作中還需適當的增多、完善相關的PCB產品功能，通過DFM產品布局設計，創建相應的產品功耗模型與熱量模型，應對與處理元件布局問題，將問題控制在萌芽階段，縮短產品研發和開發周期的同時，降低生產成本。

結語：綜上所述，我國在PCB設計工作中運用DFM技術具有一定的價值和優勢，不僅能夠降低成本，還可以提升產品設計可靠性與性能，推廣價值和優勢較高。因此，要想增強PCB產品設計效果與水平，就應重視DFM技術的運用，利用技術完善產品的外形設計模式、尺寸設計模式，創新相關的設計內容和形式，改善當前各項設計工作的現狀，發揮DFM技術在有關PCB產品設計方面的作用價值。