在PCB设计工艺中对DFM技术会有哪些要求？

当今的DFM是并行工程的核心技术，因为设计与制造是产品生命周期中最重要的两个环节，并行工程就是在开始设计时就要考虑产品的可制造性和可装配性等因素。

在 PCB 设计工艺中，为了确保设计能够高效、低成本、高良率地进行生产，DFM 技术通常会提出一系列具体的要求。这些要求主要集中在以下几个方面：

基材选择和叠层设计：
- 材料匹配性： 要求设计时选用的板材（如FR-4、高频材料、高Tg材料、柔性材料等）及其特性（介电常数、损耗、Tg值、CTE等）符合电路功能、工作环境（温度、湿度）和制造工艺的要求。避免选择加工难度大或非常规的材料。
- 叠层结构合理性： 要求叠层结构设计符合阻抗控制要求（如有）、电源/地平面分配合理、层压对称性好（减少翘曲）、满足厚度公差要求。需明确标注介质层厚度、铜厚、最终板厚等信息。
- 芯板与PP片匹配： 选用合适厚度的芯板和半固化片，确保层压可靠性，减少树脂填充不足或过量的风险。
线路设计：
- 最小线宽/线距： 必须严格遵守制造商提供的最小线宽和最小线间距工艺能力参数（如5/5mil, 4/4mil, 3/3mil等）。这是避免短路、断路的基础。
- 铜厚一致性： 设计中大面积覆铜区要避免孤立的小块铜皮或细长的铜线，防止电镀或蚀刻不均匀。建议使用网格铜或加泪滴。
- 走线锐角与直角： 避免90度直角走线（易产生酸角、“尖峰”），更应杜绝锐角（<90度）。推荐使用45度或圆弧拐角，利于蚀刻和减少信号反射。
- 线到铜皮/板边距离： 确保走线和铜皮到板边、槽孔边缘、外形铣切路径之间有足够的安全间距（通常大于或等于0.2mm - 0.3mm），防止加工时损伤线路。
- 阻抗控制： 对于高速信号线，设计必须提供精确的阻抗计算和叠层信息，并考虑制造公差对阻抗的影响。要求线宽、介质厚度、铜厚满足阻抗目标值。
孔的设计（包括导通孔、盲埋孔、元件孔）：
- 最小孔径/最小焊环： 严格遵守制造商的最小钻孔孔径（机械钻和激光钻）以及最小孔环要求（单边焊环宽度，如6mil）。过小的孔环在钻孔偏移时易导致破环失效。
- 孔环完整性： 确保所有孔（尤其是通孔）的焊盘（孔环）是完整的（360度全覆盖）。避免焊盘被不必要地削掉（如走线切入焊盘中心或边缘）。
- 孔到线/铜皮距离： 孔边缘到邻近走线、铜皮、其他孔边缘的距离必须满足制造商的最小电气间距和安全间距要求（如8mil以上），防止短路。
- 孔密度与分布： 避免局部区域孔密度过高，导致钻孔断钻头、树脂塞孔困难或层压压力不均。孔的位置应尽量均匀分布。
- 非金属化孔定义： 必须明确标识非金属化孔（NPTH），并在Gerber文件中提供相应的钻孔层（Drill Drawing/Legend）和钻孔文件（NCDrill）。
焊盘设计（SMD & PTH）：
- 焊盘尺寸： SMD焊盘尺寸必须符合IPC标准推荐值或元器件供应商的建议，并考虑制造商贴装和焊接工艺的要求（如锡膏量）。过小易虚焊，过大易短路或立碑。
- PTH元件孔与焊盘： 元件孔直径需匹配元件引脚尺寸并预留公差。焊盘直径需满足最小焊环要求，并提供足够的焊接面积。
- 阻焊开窗： 阻焊开窗必须比焊盘略大（单边大2-4mil），确保焊盘完全暴露且不伤及焊盘。避免开窗过小导致焊接不良，或过大导致焊锡流动到不应上锡的区域。
- 热焊盘设计： 大铜皮上的插件或SMD焊盘，需采用热焊盘连接，避免散热过快导致焊接不良或冷焊。热焊盘连接筋的数量和宽度要合适。
- 测试点： 需设计足够、易接触的测试点（焊盘），并明确标注。测试点应有足够尺寸（直径建议≥1mm），周围留出足够空间，并有阻焊开窗。
阻焊设计：
- 最小阻焊桥： 相邻焊盘之间（尤其是IC引脚间）的阻焊油墨必须满足最小宽度要求（如0.1mm），防止焊接时桥连短路。
- 覆盖完整性： 阻焊应覆盖所有不应上锡的区域（如走线之间），避免在生产和使用中短路。检查阻焊层是否覆盖了所有需要覆盖的区域。
- 油墨塞孔与开窗： 明确VIA的阻焊处理要求：是开窗、塞孔（树脂塞或油墨塞）还是盖油（油墨覆盖焊环）。塞孔的要求（如是否要求表面平坦）必须明确。
丝印设计：
- 可读性与位置： 丝印文字和图形应清晰可辨，线宽足够粗（如≥0.15mm），字符高度足够大（如≥1.0mm）。避免被元件遮挡或放置在焊盘上。
- 与焊盘距离： 丝印不能印在焊盘上或与焊盘重叠。应与焊盘边缘保持足够的距离（如>0.2mm）。
外形和机械加工：
- 尺寸公差： 设计文件应包含板卡外形尺寸的标注和公差要求。
- 铣切路径和槽孔： 提供精确的铣切路径（Routing）文件。槽孔（非圆形孔）需要明确定义。铣刀半径（通常>0.8mm）决定了内角的最小圆角半径。
- V-Cut要求： 如采用V-Cut分板，需明确V-Cut位置、深度（通常为板厚的1/3）及残留厚度要求，避免切割过深导致板子变薄或断裂，过浅难以掰断。V-Cut方向最好与板材纤维方向一致。
- 拼板设计：
  - 拼板方式（V-Cut、邮票孔、空心连接条）和尺寸需符合工艺要求（如连接筋宽度通常>2mm，邮票孔孔径、间距及数量）。
  - 布局优化：板子在拼板上的方向、间距、阴阳拼等要有利于优化材料利用率和生产效率（如减少进板次数）。
  - 工艺边：需预留足够的工艺边（通常≥5mm），用于贴片机的夹持、定位孔、Mark点放置。
散热考虑：
- 大功率元件和铜皮区域的散热路径设计需合理，必要时设计散热孔（通孔或盘中孔）连接到内部或对侧铜层。
特殊工艺要求说明：
- 如果设计涉及沉金（ENIG）、化银（ImmAg）、化锡（ImSn）、喷锡（HASL）、镀金（Gold Finger）、厚铜等特殊表面处理或工艺，需在设计文件中清晰注明具体要求（如厚度、区域）。
- 盲埋孔结构（HDI）： 需提供完整的叠层结构和各层互连信息（如激光孔、填孔电镀的要求）。
- 阻抗控制要求： 必须在文档（阻抗说明、层叠图）中清晰列出所有需要控制阻抗的网络、目标值、公差以及涉及的层和线宽。

DFM的核心思想是“沟通”和“优化”：

提前沟通： 在设计早期就应与潜在的或确定的PCB制造商沟通其具体的工艺能力和DFM规则/指南（设计规范），并严格遵守。
设计优化： 在满足电气性能和机械结构要求的前提下，尽可能简化设计、提高标准化程度、选用常规材料和工艺、减少加工步骤（如减少过孔类型）、优化布局布线以提高可生产性和良率、降低成本。
使用DFM工具： 利用专业的DFM分析软件（如Valor NPI, CAM350 DFM, PCB Matrix等）在投板前进行检查，自动或半自动地识别设计文件中违反制造规则的地方。
提供完整信息： 提供给制造商的设计文件（Gerber, Drill, NCDrill, 层叠图, 阻抗要求说明, 特殊工艺要求文档等）必须完整、准确、无歧义。

遵循这些DFM要求，可以显著提高PCB的可制造性，减少打样次数，缩短生产周期，提高直通良率，并最终降低整体成本。