PCB可制造性設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的實(shí)施步驟

pcb可制造性設(shè)計(jì)的實(shí)施步驟如下：（1）通過規(guī)則管理器建立應(yīng)用所需的不同規(guī)則，以模板的方式保存在系統(tǒng)中［5］。應(yīng)當(dāng)遵循以下一般規(guī)范：IPC－SM－782表面貼裝設(shè)計(jì)與焊盤結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、IPC－A－610C電子組裝件驗(yàn)收條件、IPC－7525模板設(shè)計(jì)指南、IPC－TM－650試驗(yàn)方法手冊(cè)、印制電路板制造規(guī)范、4－12mil相關(guān)規(guī)范。（2）獲取元器件清單，建立應(yīng)用所需的所有元器件三維模型庫(kù)，可通過供應(yīng)商協(xié)助獲取、缺省封裝庫(kù)對(duì)應(yīng)以及通過庫(kù)編輯器自行編輯這三種方式實(shí)現(xiàn)。（3）獲取設(shè)計(jì)軟件的PCB電子文檔及BOM表，通過軟件EDA接口讀入Trilogy5000系統(tǒng)，將BOM表與企業(yè)物料表對(duì)應(yīng)，鏈接相應(yīng)元器件庫(kù)。（4）板圖瀏覽，可人工分層觀察PCB上每個(gè)部分。（5）板圖三維視圖瀏覽，預(yù)知高度分配，調(diào)整布局，避免干涉，如圖1所示。（6）裝配分析、網(wǎng)絡(luò)分析、光板分析。（7）分析報(bào)告輸出，審查員挑選檢查出來(lái)的問題，匯總成相關(guān)報(bào)告，系統(tǒng)自動(dòng)生成HTML格式的審查報(bào)告。（8）設(shè)計(jì)圖交由設(shè)計(jì)人員更改，再審查；通過的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)交生產(chǎn)加工。

2應(yīng)用實(shí)例分析

圖2所示為某電路的PCB圖，利用可制造性軟件對(duì)其進(jìn)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(shí)地評(píng)估裝配組件布局是否滿足設(shè)計(jì)要求，在裝配的前期更早地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理部分，配合DFM工具實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)前的快速準(zhǔn)確的工程決策［6］。通過可制造性軟件進(jìn)行分析，共發(fā)現(xiàn)69個(gè)不規(guī)范之處，將其歸結(jié)成19類不合規(guī)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(bào)告的內(nèi)容，對(duì)不符合可制造性設(shè)計(jì)的地方進(jìn)行了相應(yīng)修改，修改前后的對(duì)比圖如圖5至圖8所示。圖5中，修改前導(dǎo)線過寬容易與周圍的焊盤形成短路風(fēng)險(xiǎn)，修改后導(dǎo)線與焊盤之間的間距適當(dāng)。圖6中，修改前導(dǎo)線與焊盤之間的距離太近，修改后導(dǎo)線與焊盤之間的間距適當(dāng)。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(dāng)。圖8中，修改前的器件到過孔的導(dǎo)線易斷裂、易橋連，修改后的器件到過孔的導(dǎo)線適當(dāng)。另外，對(duì)于個(gè)別不規(guī)范的地方，由于電路板面積的局限，暫時(shí)無(wú)法作大規(guī)模的修改，在適當(dāng)放寬條件的情況下，這是允許的，不會(huì)對(duì)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(dāng)，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

3工作可行性分析

PCB可制造性技術(shù)研究基于現(xiàn)有的EDA軟件系統(tǒng)的PCB數(shù)據(jù)，結(jié)合后續(xù)生產(chǎn)（PCB制造、光板質(zhì)量檢測(cè)、元器件裝配、實(shí)裝板測(cè)試）的工藝要求以及生產(chǎn)、裝配、檢測(cè)設(shè)備的加工參數(shù)，在設(shè)計(jì)階段融入制造規(guī)則，對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)按工藝規(guī)則進(jìn)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(yīng)當(dāng)開展如下管理措施：（1）規(guī)范設(shè)計(jì)部門EDA軟件，確認(rèn)種類，版本。（2）收集外協(xié)單位，如PCB制造廠、電裝車間、測(cè)試部門的所有設(shè)備參數(shù)，確定加工能力，提取定量信息。結(jié)合IPC規(guī)范模板，建立符合自身特點(diǎn)的工藝審查規(guī)范并錄入系統(tǒng)。（3）從設(shè)計(jì)及物資部門收集PCB設(shè)計(jì)制造所用的元器件信息并錄入系統(tǒng)，在適當(dāng)?shù)臈l件下，元器件的三維模型信息可以錄入系統(tǒng)中［7］。（4）在EDA部門指定專人作為PCB可制造性設(shè)計(jì)分析員，在電裝線指定工藝質(zhì)量審查員，進(jìn)行可制造性設(shè)計(jì)培訓(xùn)。（5）對(duì)通過審查的PCB數(shù)據(jù)，通過PDM流程轉(zhuǎn)入工藝部門，結(jié)合各類設(shè)備進(jìn)行加工裝配和測(cè)試。

4結(jié)束語(yǔ)

可制造性設(shè)計(jì)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開始，考慮其可制造性，使設(shè)計(jì)和制造之間緊密聯(lián)系，采用DFM軟件進(jìn)行PCB可制造性設(shè)計(jì)，取得了良好的效果。采用三維圖形方式能夠評(píng)估產(chǎn)品的裝配特性和生產(chǎn)線及工位的布局，運(yùn)用3DView功能可以操控（縮放、旋轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取的，從而驗(yàn)證設(shè)計(jì)和制造方案的可行性，盡早發(fā)現(xiàn)并解決潛在的問題。通過相關(guān)的軟件分析可以讓PCB設(shè)計(jì)人員在布局、布線的各個(gè)階段并行進(jìn)行PCB的可制造性評(píng)審，減少人工評(píng)審的局限，做到真正的并行設(shè)計(jì)，以達(dá)到“零錯(cuò)誤，一次性成功”的目的，從而減少研發(fā)投板后的改板次數(shù)，提高研發(fā)效率，降低設(shè)計(jì)和制造成本，提高單板質(zhì)量。在未來(lái)的電氣布局設(shè)計(jì)、虛擬電纜設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析、可制造性分析、虛擬裝配設(shè)計(jì)方面，一種集成式的虛擬制造平臺(tái)將會(huì)通過PCB三維顯示方式發(fā)揮越來(lái)越顯著的作用。

作者：董建樹羅延明王惠嚴(yán)宗瑞單位：北京自動(dòng)化控制設(shè)備研究所 北京振興計(jì)量測(cè)試研究所海軍指揮學(xué)院