影响每个设计的PCB中的前6大DFM问题

作为一名PCB设计师，您需要管理各种不同的要求和期望。需要考虑电气、功能和机械方面的因素。此外，PCB布局必须及时生产，以最佳的质量和最低的成本完成。在满足所有这些要求的同时，您还需要考虑到DFM（可制造性设计）。这是PCB设计过程中的一个重要部分，如果处理不当，经常会引起问题。让我们来看看PCB设计中的3个DFM问题。

不均匀的SMD焊盘连接

小型SMD元件，如0402、0201等，需要具有均匀的连接，以帮助防止在回流焊接过程中出现立碑现象。对于BGA焊盘也是如此，以确保可靠的焊接。这只是一个将正确的焊盘尺寸放置在您的元件足迹上的问题。常见元件有定义的焊盘尺寸（例如，IPC-7351标准下IC上的焊盘），应该放置在您的足迹中。

您的制造商不会总是查看您的设计文件来检查这一点。相反，他们可能会查看您的Gerber文件和网表，并且他们可能会将足迹与材料清单中的元件尺寸进行比较。根据您请求的非重复工程服务的级别，您的制造商可能直到太晚才发现这个特定的建议。在制造后，确保与焊盘的均匀连接的测试程序涉及X射线检查。在您将设计发送出去制造之前，您应该检查您设计的任何足迹，以确保它们适合元件引脚尺寸。

在SMD焊盘上不正确的阻焊开口

焊膏开口（也称为焊膏扩展或焊膏孔径）是一种在手工焊接或波峰焊接过程中，保持焊料固定在目标焊盘上的方法。在焊接过程中，焊料球会在目标焊盘上形成，但较大的焊料球在高温下可能会塌陷并流动到焊盘周围。在焊盘周围放置一个小的焊膏开口可以在焊接过程中固定焊料球，即使沉积的焊料球略大。在BGA的狗骨扇出中使用了类似的技术，其中少量的焊膏阻挡了焊盘与通孔（称为焊锡坝）之间的连接。

当你为你的组件创建足迹时，这个问题就解决了，这些足迹会在焊盘周围定义一个焊膏开口。通常，焊膏开口会在焊盘边缘外扩展约4到5 mils。如果焊膏孔径过大，它将无法防止波峰焊接过程中的焊料球流动和桥接。

贴片焊盘中的开放通孔

在印刷电路板设计的共享智慧中，一个常见的建议是应该尽量避免焊盘内通孔（via-in-pad）。如果一个通孔过于靠近焊接区域被放置在焊盘上，孔可能会让焊料通过到电路板的背面。如果通孔直接连接到内层的一个大平面，热量会散发到平面中。这可能会造成冷焊点或在波峰焊过程中导致石墓碑现象。

焊盘内通孔在PCB设计中确实有其应用场景，特别是在具有非常细的间距的BGA的高密度互连（HDI）设计中。在其他情况下，如果希望最小化接地路径，可以使用带有防焊膜或镀覆过的通孔的短跟踪。为了防止在焊接过程中过多的热量散发到平面层，可以在与平面连接的地方放置一个热隔离通孔。

到目前为止，我们讨论了3个常见的焊盘和通孔的DFM问题。在这些文章中阅读更多关于这些DFM问题的内容：

• 在最后一刻的DFM检查中避免常见的焊盘和通孔问题
• 在焊接过程中避免常见的SMT工艺缺陷

酸性陷阱

在单个印刷电路板层上创建铜图像的过程取决于许多因素。铜是通过使用碱性蚀刻溶液从层压材料中去除的，这种溶液基本上与铜反应并慢慢将其溶解。PCB中的铜特征如果有紧密的角落，可能会让粘稠的蚀刻剂被困住，这被称为酸性陷阱，它会过度蚀刻附近的铜。这会导致酸性陷阱位置的铜粗糙度过高。

值得注意的是，通过使用低粘度蚀刻溶液，酸性陷阱的问题在一定程度上得到了解决。如果您计划以90度角或其他钝角进行布线，请确保检查制造商使用的蚀刻剂类型以及它是否会导致酸性陷阱。

间隙

保持适当的间隙是PCB设计的基本方面，但如果您不设置正确的设计规则，您的布线工具将允许您定义几乎任何间隙。需要将走线与焊盘、其他走线和铜浇铸保持一定距离，以允许完全蚀刻并为制造公差留出空间。

保持适当间隙的另一个原因出现在高压设计中。在IPC 2221 标准规定，走线与任何其他导体之间的最小间隙取决于这些导电元件之间的平均电位差。这里的目标是为了防止意外的静电放电（ESD）、紧密排列的导体之间的导电阳极丝化以及电化学腐蚀。

常见的可靠性标准违规

有一长串旨在确保可靠性的 IPC 标准。这些标准涵盖了从过孔环大小到纵横比等一切内容。一些常见的 IPC 标准中概述的可靠性要求包括：

• 焊盘和过孔上的泪滴
• 环形环大小
• 过孔/微过孔大小和纵横比
• 焊盘图案
• 走线宽度与电流和温升

制造商可能会查看您的Gerber 文件或设计文件，以及您的测试要求，以确定您可能无意中违反了哪些标准。记住，IPC 标准是自愿性的（在高度规范化的行业中除外），但您仍应按照这些标准进行设计，因为它们已经证明自己构成了 PCB 可靠性的基准。

使用基于规则的 PCB 设计软件发现 DFM 问题

上述的DFM问题只是在PCB布局中可能出现的潜在问题的一小部分。通过将制造商的要求作为PCB设计规则来管理，您可以确保您的电路板第一次就能正确制作，并且可靠。Altium Designer中的规则驱动设计环境旨在帮助您遵守重要的电气设计规则和常见的DFM要求。

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