DFM ( Design for manufacturability ) 意思为面向制造的设计,从窄意上说是:使设计更加适合生产的要求,也是要求我们在设计的时候要充分的考虑生产的情况,让设计出来的能够生产出来。从广义上讲:就是设计要符合多数化的生产要求,能够使设计的东西在生产上有更多的选择,降低成本。
在PCB设计中, DFM设计是一个不可回避的重要方面,主要包括器件选择、PCB物理参数选择和PCB设计细节方面等。
器件的选择主要指选择采购,加工,维修等方面综合起来比较有利的器件。如:尽量采用SOP器件,而不采用BGA器件;采用器件pitch大的器件,不采用细间距的器件;尽量采用常规器件,而不用特殊器件等。器件的DFM选择,作为PCB设计人员需要和采购工程师、硬件工程师、工艺工程师等协商决定。
物理参数这个环节主要是由PCB设计人员来确定了。主要包括:板厚孔径比、线宽间距、层叠设计、焊盘孔径等的设置。这要求PCB设计人员必须深入了解PCB的制造工艺和制造方法,了解大多数板厂的加工参数,然后结合单板的实际情况来进行物理参数的设定,尽量增加PCB生产的工艺窗口,采用最成熟的加工工艺和参数,降低加工难度,提高成品率,减少后期PCB制作的成本和周期。
在PCB设计细节上很多的情况就和设计工程师的水平和经验有很大的关系了。如:器件的摆放位置,间距,走线的处理,铜皮的处理等。这些参数需要长时间多项目的积累才能得到。一般来说,专业的设计由于接触到更多的PCB板厂和焊接加工厂,所以一般他们的设计参数能符合绝大多数板厂的要求,而不是仅符合某个厂的特定成本要求。
那么下面就来看看PCB设计中具体DFM检查的项目有哪些:
1.PCB的宽厚比要求:Y/Z≤150
2.传送边与非传送边之比要求:0.5≤X/Y≤5;如果需要使用通用回流焊接工装PCB非传送边至少一边设计宽度≥5MM的器件禁布区
3. PCB板厚大于3MM时,不推荐采用拼板设计或增加辅助边设计,拼板及辅助边主要有两种连接方式,V-CUT和实连接,在一块单板上只允许一种连接方式存在,优先V-CUT连接,V-CUT为直通型,V-CUT设计时PCB板厚要求:0.8≤板厚≤3MM
4. V-CUT与PCB边缘线路或焊盘设计要求:
安全距离 |
s | |||
板厚(mm) |
1.6 |
2 |
2.5 |
3 |
外层线路(mm) |
0.6 |
0.7 |
0.9 |
1 |
内侧线路(mm) |
0.7 |
0.8 |
1 |
1.1 |
V-CUT分板机对PCB半边器件禁布要求:
器件高度h(mm) |
器件禁布区要求(mm) |
h(0-3) |
≥1.0 |
h(3-5) |
≥1.6 |
h(5-10) |
≥2.0 |
h(10-13) |
≥3.5 |
h(13-15) |
≥4.0 |
h(15-33) |
≥8.5 |
h(33-∞) |
≥23 |
5. 硬力敏感器件(如MLCC/BGA/陶瓷载板的晶振)与V-CUT连接处距离要求如下图:
应力敏感器件 |
距V-CUT 连接处距离L(mm) |
BGA器件边缘 |
L≥5 |
陶瓷电容 0402 |
L≥3 |
陶瓷电容 0603-0805 |
L≥5 |
陶瓷电容 1206-1210 |
L≥8 |
陶瓷电容 1808 及以上 |
L≥10 |
电感 1812及以上 |
L≥4 |
磁珠 1806及以上 |
L≥4 |
晶振 sx4-0705 |
L≥4 |
6. 实连接
实连接适用于拼板、复杂、布局较密的拼板或辅助块等的连接
实连接对PCB的设计要求:PCB外形尺寸≤595mm*350mm,0.8mm≤板厚≤4mm
实连接处向外扩展0.5mm的区域内禁布器件,走线,铺铜及过孔
定位孔≥实连接边5mm
应力敏感器件 |
距实连接距离(mm) |
BGA器件边缘 |
≥2 |
陶瓷电容 C0805及以下 |
≥1 |
C1206 C1210 |
≥1.5 |
C1806 及以上 |
≥2.5 |
电感 1812及以上 |
≥1 |
磁珠 1806及以上 |
≥1 |
晶振 sx4-0705 |
≥1 |
7.弯式连接器不推荐在V-CUT板边使用
弯/公,弯/母压接器件:与压接器件同面,压接器件周围3mm不得有高于3mm的元器件,周围1.5mm不得有任何焊接器件。在压接器件的反面,对pin间距≤4mm的压接器件,距离压接器件的插针孔中心2.5mm范围内不得有任何器件;对于pin间距大于4mm的压接器件,距离成孔孔径边缘2mm方形范围内禁布任何器件。
8.直/公,直/母压接器件:压接器件周围1mm不得有任何器件;对直/公,直/母压接器件其背面需安装护套时,距离护套边缘1mm范围内不得布置任何器件,不安装护套时距离压接孔中心2.5mm范围内不得布局任何器件。
9. 走线设计
线宽/线距设计与铜厚有关系,铜厚越大,则需要的线宽/线距就越大
铜厚 |
外层线宽/线距(mil) |
内层线宽/线距(mil) |
0.5oz |
4/5 |
4/4 |
1.0oz |
5/5 |
4/4 |
2.0oz |
7/7 |
6/6 |
3.0oz |
8/8 |
8/8 |
外层走线和焊盘或字符阻焊开窗的距离≥3mil(孔边到边)
走线到板边≥20mil接地汇流及接地铜箔距板边≥20mil,走线到非金属化孔距离
孔径 |
走线距离孔边缘的距离 |
NPTH<80mil |
邮票孔 40mil(走线到NPTH<80mil 邮票孔的距离为40mil) |
安装孔 20mil | |
非安装孔10mil | |
80mil<NPTH<120mil |
安装孔 24mil |
非安装孔 12mil | |
NPTH≥120mil |
安装孔 32 mil |
非安装孔 16mil |
10.电缆头之间的间隙≥8mm,以便手拿住插头插拔电缆。
11. 板名,LOGO,防静电标识等不要放到插针印锡禁布区
12. 0402,细间间距的器件管脚禁止铺铜
13.背钻可减少stub,改善信号质量,采用背钻的PCB表面处理禁止使用HASL和LF-HASL
14.插件连接的层数不超过3层,并且过波峰焊的那面6mm禁布SMT器件
15.板的厚径比在8到12之间,超过需看厂家的加工能力
16. THD器件布局,THD器件除结构有特别要求之外,都必须放在正面,相邻元件本体之间的距离≧0.5mm
17.需要安装散热器的SMD应注意散热器的安装位置,散热器与SMD器件距离满足最小0.5mm的安装空间
当散热器件高度小于20mm时,距板边缘的距离大于10mm,当其高于20mm时距板边缘的距离大于15mm(对于拉手条一侧,或者单板边缘有其他防护结构的情况,不受此限制)
18. POL电源模块pin脚高度为2.84mm,要求Bottom面器件最大高度小于2.2mm;BMP电源模块插针凸台高度3.5mm,要求Bottom面器件布局最大高度小于3.0mm
19.厚铜PCB层叠设计
PCB推荐采用Foil叠法,要求0.8mm≤PCB板厚≤3mm,推荐≤3.0mm要求外层铜厚度≤2oz,内层底铜厚度≤5oz,PCB层数≤12层,当外层铜厚度≥3oz或板厚≥2.5mm,禁止选择HASL表面处理
20.单板普通器件距离传送板边需大于5mm,SOP\QFP\QFN\排阻容、0402阻容距离传送板边需大于10mm
21.带有金属壳体的器件(金属拉手条、卧装电压调整器、铁氧体电感、晶振及DPAK、导销等)直接与PCB接触的区域不允许有走线,器件金属外壳与PCB接触区域向外延伸1.5mm表层禁布器件、信号线和过孔。带有金属壳体的连接器表层器件面禁止布线
22.条形码周围0402器件距离条形码10mm以上,如果开窗就5mm以上
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