全局DFM意識(shí)對(duì)于PCB設(shè)計(jì)的重要性

前言

IC只是多層PCB的縮小版”這種類比并非完全沒有道理。隨著各PCB制造和組裝商之間的工藝變得更加差異化,PCB設(shè)計(jì)可能會(huì)開始接受IC設(shè)計(jì)行業(yè)用于應(yīng)對(duì)復(fù)雜性升級(jí)的一些相同理念。在復(fù)雜的PCB設(shè)計(jì)與制造過程中DFM可制造分析顯得尤為重要。

01

以目的為導(dǎo)向的設(shè)計(jì)理念

●若想使設(shè)計(jì)不出現(xiàn) DFM問題，關(guān)鍵是要使設(shè)計(jì)規(guī)則、制約條件與PCB制造及組裝供應(yīng)商的能力相匹配。一旦建立設(shè)計(jì)規(guī)則和制約條件，就成為了確保設(shè)計(jì)的可制造性而需要始終關(guān)注的審核條件。在設(shè)計(jì)期間出現(xiàn)的問題在設(shè)計(jì)階段是最容易發(fā)現(xiàn)和糾正的。在設(shè)計(jì)階段具備DFM意識(shí)可以帶來巨大回報(bào)。在初始設(shè)計(jì)期間發(fā)現(xiàn)制造問題還可以減少因研發(fā)計(jì)劃偏差導(dǎo)致的重新設(shè)計(jì)，減少因此而耗用的時(shí)間。因此，設(shè)計(jì)師就能開始設(shè)計(jì)令人興奮的新產(chǎn)品，而不是被困在本可避免的重新設(shè)計(jì)泥潭中。

●為了提供全局DFM評(píng)估，需要通過元件的“可獲得性設(shè)計(jì)”評(píng)估來擴(kuò)充傳統(tǒng)DFM。設(shè)計(jì)人員可以在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中隨時(shí)打開物料清單(BOM)，立即了解部件可獲得性的實(shí)時(shí)信息。如果主要部件缺貨，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)在BOM中納入按順序排名的其他制造商生產(chǎn)的部件選擇創(chuàng)建元件。此流程使元件采購(gòu)更加有彈性，讓設(shè)計(jì)師能夠?qū)Ｗ⒃O(shè)計(jì)，同時(shí)為部件供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)提供早期預(yù)警。

●將DFM全局意識(shí)引入設(shè)計(jì)，還能提高設(shè)計(jì)師的技能，比如掌握如何避免觸發(fā)DFM驗(yàn)證警告的操作。若在設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中將DFM全局意識(shí)推行成為制度將能使整個(gè)設(shè)計(jì)師團(tuán)隊(duì)的水平更上一層樓。這種方法不僅實(shí)現(xiàn)了DFM彈性,還不會(huì)給設(shè)計(jì)師增加很多額外負(fù)擔(dān)，可以說是兩全其美。此外，隨著設(shè)計(jì)師的DFM意識(shí)不斷提高，他們?cè)谛袠I(yè)中的價(jià)值也會(huì)有所提升。

02

了解最終目標(biāo)

● 采取“以終為始”的定義，能夠看出設(shè)計(jì)師必須要清楚了解設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)，這一點(diǎn)至關(guān)重要。在PCB制造和組裝中，這意味著要對(duì)所選擇的制造和組裝供應(yīng)商的能力有全面的了解。通常情況下，供應(yīng)商會(huì)在列出這種能力的文檔中詳細(xì)說明，該文檔必須轉(zhuǎn)化到PCB設(shè)計(jì)環(huán)境中應(yīng)用的規(guī)則和制約條件的集合中。

●一些制造商介紹生產(chǎn)能力的方式是以可立即在PCB設(shè)計(jì)環(huán)境中使用的規(guī)則文件形式呈現(xiàn)，但全球成千上萬家PCB制造商和組裝服務(wù)供應(yīng)商無法保持一致。與此同時(shí),PCB設(shè)計(jì)、制造和組裝的復(fù)雜程度不斷升級(jí)，產(chǎn)能也越來越緊張。

●如今，由于非重復(fù)工程成本非常高,PCB設(shè)計(jì)和制造被視作是風(fēng)險(xiǎn)極高的項(xiàng)目。成本是如此之高，所以首次生產(chǎn)就必須要正確。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，業(yè)界采用了一系列設(shè)計(jì)方法和工具，這部分得益于多供應(yīng)商對(duì)庫(kù)和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)交換的支持。這種相對(duì)開放的數(shù)據(jù)交換甚至包括存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的物理驗(yàn)證系統(tǒng)所使用的“規(guī)則組”的可移植性。出于必要，該方法在設(shè)計(jì)周期的早期就考慮到了制造。

03

大膽前行

●PCB復(fù)雜度、密度和邊沿速度的提高趨勢(shì)沒有減緩的跡象，甚至有PCB相關(guān)研究正在采用混合銅和嵌入聚合物波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)互連。將其與更廣泛使用的層疊封裝及其他較新的組裝技術(shù)相結(jié)合,PCB制造業(yè)將會(huì)比現(xiàn)在更具藝術(shù)性。正如英特爾、三星和臺(tái)積電等半導(dǎo)體制造商一樣，他們嚴(yán)密保護(hù)制造IP，憑借各自的優(yōu)勢(shì)脫穎而出，這種狀況同樣將繼續(xù)對(duì)PCB制造領(lǐng)域發(fā)揮影響力。制造商和組裝商將繼續(xù)通過其生產(chǎn)能力和專有IP技術(shù)展現(xiàn)差異化。

●憑借由制造商和組裝商組成的完全連接和有數(shù)據(jù)支持的全球生態(tài)系統(tǒng)，一旦設(shè)計(jì)師選擇了制造商或電子產(chǎn)品制造合約服務(wù)商,他們就可以立即了解其生產(chǎn)能力。根據(jù)目標(biāo)制造商的能力，設(shè)計(jì)空間將根據(jù)需要應(yīng)用于其設(shè)計(jì)的固有規(guī)則和制約條件做出調(diào)整。這個(gè)理念類似于選擇不同打印機(jī)時(shí)預(yù)覽打印對(duì)話框中的更改方式。選擇支持彩色打印的打印機(jī)，預(yù)覽界面會(huì)隨可用的圖形分辨率、頁(yè)面大小和其他打印機(jī)特定功能一起更改。

●這種基于數(shù)據(jù)的全球生態(tài)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)早期就能將制造意識(shí)融入到產(chǎn)品開發(fā)過程，提高人們對(duì)制造能力的意識(shí)，減少或避免了后期交流，不用隨時(shí)召開在線會(huì)議或使用電子郵件溝通。假設(shè)組裝商增加了一個(gè)功能更強(qiáng)大的貼裝生產(chǎn)線，相關(guān)設(shè)計(jì)師要立刻意識(shí)到他們需要根據(jù)這一點(diǎn)更新規(guī)則和制約條件。

●如果設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，想象一下，你只需輕點(diǎn)一下鼠標(biāo)就能將PCB設(shè)計(jì)提交給全球的PCB制造商和組裝商，然后找到最適合生產(chǎn)此設(shè)計(jì)的供應(yīng)商。提交文件后，你會(huì)收到一份企業(yè)名單，包含可制造且可同時(shí)滿足交貨時(shí)間、成本目標(biāo)、當(dāng)前產(chǎn)能和地理位置等因素的相關(guān)要求。

04

對(duì)DFM在電子產(chǎn)業(yè)的結(jié)論

●首先，設(shè)計(jì)首次通過、高良率、成本優(yōu)化以及可靠的PCB制造和組裝是想要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo);在設(shè)計(jì)階段快速識(shí)別和糾正DFM問題，是避免提交不可制造設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。通過實(shí)時(shí)元件智能技術(shù)增強(qiáng)傳統(tǒng)DFM檢查功能有助消除目前許多組裝生產(chǎn)線出現(xiàn)的元件短缺意外。這種設(shè)計(jì)PCB過程中應(yīng)用的全局DFM意識(shí)為構(gòu)建設(shè)計(jì)流程奠定了基礎(chǔ)，該做法不僅針對(duì)設(shè)計(jì)難題進(jìn)行了調(diào)整，而且還可以避免影響利潤(rùn)、產(chǎn)品開發(fā)計(jì)劃和業(yè)內(nèi)名譽(yù)。隨著產(chǎn)品復(fù)雜度的逐漸提高，全局DFM意識(shí)仍然是一種非常重要的戰(zhàn)略能力，有助于提高電子產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過程的確定性。

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