PCB可制造性設計與仿真范文

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《信息化研究雜志》2014年第二期

1可制造性設計的實施步驟

pcb可制造性設計的實施步驟如下：（1）通過規則管理器建立應用所需的不同規則，以模板的方式保存在系統中［5］。應當遵循以下一般規范：IPC－SM－782表面貼裝設計與焊盤結構標準、IPC－A－610C電子組裝件驗收條件、IPC－7525模板設計指南、IPC－TM－650試驗方法手冊、印制電路板制造規范、4－12mil相關規范。（2）獲取元器件清單，建立應用所需的所有元器件三維模型庫，可通過供應商協助獲取、缺省封裝庫對應以及通過庫編輯器自行編輯這三種方式實現。（3）獲取設計軟件的PCB電子文檔及BOM表，通過軟件EDA接口讀入Trilogy5000系統，將BOM表與企業物料表對應，鏈接相應元器件庫。（4）板圖瀏覽，可人工分層觀察PCB上每個部分。（5）板圖三維視圖瀏覽，預知高度分配，調整布局，避免干涉，如圖1所示。（6）裝配分析、網絡分析、光板分析。（7）分析報告輸出，審查員挑選檢查出來的問題，匯總成相關報告，系統自動生成HTML格式的審查報告。（8）設計圖交由設計人員更改，再審查；通過的設計轉交生產加工。

2應用實例分析

圖2所示為某電路的PCB圖，利用可制造性軟件對其進行可制造性分析。圖3和圖4分別為PCB正反面三維圖。觀察虛擬裝配完畢的電路板三維視圖，可以快速且真實地評估裝配組件布局是否滿足設計要求，在裝配的前期更早地發現設計不合理部分，配合DFM工具實現生產前的快速準確的工程決策［6］。通過可制造性軟件進行分析，共發現69個不規范之處，將其歸結成19類不合規則的問題，而涉及PCB在三維方向的問題如下：（1）裸露銅到綠油下的銅之間的邊沿間距太小，易短路。（2）隔熱盤的開口寬度太小，接地性能差。（3）隔熱盤的開口被阻住部分所占百分比太大，接地性能差。（4）絲印到阻焊的間距太小。（5）絲印到焊盤的間距太小。（6）絲印到過孔的邊沿間距太小。（7）器件到器件的間距太近。（8）器件與絲印太近。（9）器件到裸露過孔的間距太小，易橋連。（10）引腳與焊盤的寬度差異（大焊盤—小引腳）太小。（11）引腳與焊盤或過孔的直徑差異（大焊盤或過孔—小引腳）太小。（12）引腳接觸到綠油。按照分析報告的內容，對不符合可制造性設計的地方進行了相應修改，修改前后的對比圖如圖5至圖8所示。圖5中，修改前導線過寬容易與周圍的焊盤形成短路風險，修改后導線與焊盤之間的間距適當。圖6中，修改前導線與焊盤之間的距離太近，修改后導線與焊盤之間的間距適當。圖7中，修改前器件XP1到器件C44的間距太近，修改后器件之間的間距適當。圖8中，修改前的器件到過孔的導線易斷裂、易橋連，修改后的器件到過孔的導線適當。另外，對于個別不規范的地方，由于電路板面積的局限，暫時無法作大規模的修改，在適當放寬條件的情況下，這是允許的，不會對PCB可制造性造成較大的影響。修改后的PCB圖如圖9所示。觀察修改后的電路板三維圖如圖10和圖11所示。通過可制造性分析并修改后的電路板，元器件布局合理，高度適當，能夠滿足設計要求。

3工作可行性分析

PCB可制造性技術研究基于現有的EDA軟件系統的PCB數據，結合后續生產（PCB制造、光板質量檢測、元器件裝配、實裝板測試）的工藝要求以及生產、裝配、檢測設備的加工參數，在設計階段融入制造規則，對設計數據按工藝規則進行定性和定量分析檢查。為了便于開展PCB可制造性分析工作，應當開展如下管理措施：（1）規范設計部門EDA軟件，確認種類，版本。（2）收集外協單位，如PCB制造廠、電裝車間、測試部門的所有設備參數，確定加工能力，提取定量信息。結合IPC規范模板，建立符合自身特點的工藝審查規范并錄入系統。（3）從設計及物資部門收集PCB設計制造所用的元器件信息并錄入系統，在適當的條件下，元器件的三維模型信息可以錄入系統中［7］。（4）在EDA部門指定專人作為PCB可制造性設計分析員，在電裝線指定工藝質量審查員，進行可制造性設計培訓。（5）對通過審查的PCB數據，通過PDM流程轉入工藝部門，結合各類設備進行加工裝配和測試。

4結束語

可制造性設計從產品設計開始，考慮其可制造性，使設計和制造之間緊密聯系，采用DFM軟件進行PCB可制造性設計，取得了良好的效果。采用三維圖形方式能夠評估產品的裝配特性和生產線及工位的布局，運用3DView功能可以操控（縮放、旋轉等）三維視圖。三維圖形所顯示的是直接從反映最近信息的設計數據庫中獲取的，從而驗證設計和制造方案的可行性，盡早發現并解決潛在的問題。通過相關的軟件分析可以讓PCB設計人員在布局、布線的各個階段并行進行PCB的可制造性評審，減少人工評審的局限，做到真正的并行設計，以達到“零錯誤，一次性成功”的目的，從而減少研發投板后的改板次數，提高研發效率，降低設計和制造成本，提高單板質量。在未來的電氣布局設計、虛擬電纜設計、熱設計、結構分析、可制造性分析、虛擬裝配設計方面，一種集成式的虛擬制造平臺將會通過PCB三維顯示方式發揮越來越顯著的作用。

作者：董建樹羅延明王惠嚴宗瑞單位：北京自動化控制設備研究所 北京振興計量測試研究所海軍指揮學院