将可制造性设计(DFM)应用于PCB开发

违反DFM的其它例子

还有其它的布局失策，可以破坏对PCB实行有效的DFM原则的努力。不好的PCB布局可能会导致与焊盘定义、器件封装、层叠、材料选择、扇出、线宽和线间距等相关的制造和装配问题。例如，不好的焊盘定义可在装配时引致开路和短路；而若该器件封装库的物理尺寸不对的话，不准确的器件封装尺寸可导致不可制造性问题。

就层叠而言，设计师必须确保正确的均匀层叠以规避翘曲问题。设计师还需要了解包括现场要求在内的对PCB材料的要求。同时，必须时刻关注扇出问题。若处理不当，则会发生侵损导线的酸腐或蚀刻“魔阱”。另外，若设计得不正确，线宽和线间距是可在不同工艺流程引发短路的其它问题。

制造阶段的问题。在PCB设计和制造流程的此阶段，当少量化学物质(通常是酸)囤积在成锐角的PCB导线的锐角处时，其被称为“酸阱”，它会导致翘曲(图5)。当这种化学物未被清除干净时，即使在装配完成后，也会侵蚀导线；和/或产品在现场使用时，可能使连接时通时断。即使残留的化学物很少，若导线很细的话，它甚至也会侵蚀掉整条导线；在布局阶段，这种侵蚀既可以早期发生在线宽阶段，也可能稍后出现在扇出阶段。

重合和宽高比问题：当PCB有多层、且各层导线很细、线间距很窄时，很可能会引起过孔和焊盘的重合不良。制造过程中，焊盘和过孔间的这种重合问题可能导致多个短路，甚至完全损坏PCB。


图5：锐角走线，化学物得以藏身的 “酸阱”。

宽高比问题发生在当PCB进入计算机辅助制造(CAM)及生产厂家发现宽高比不对这一加工流程的早期阶段。在本例中，孔径极小而PCB相当厚。因此，生产厂家或面临重大困难或根本造不出这种PCB。

铜和阻焊毛刺：如前所述，铜细毛刺的出现是因为PCB的外层是覆铜的。极细的单端铜导线毛刺可随时随地出现在PCB板上，在组装后形成短路。

当焊盘和过孔间的阻焊不充分时，会出现阻焊毛刺。有若干原因造成这样现象，包括不正确的布局、不正确的焊盘定义、和/或将暴露的过孔太过靠近元件焊盘等。

在布局的关键阶段，步步为营、层层推进

80%的PCB布局错误是由不正确的零件几何形状或生成的物理焊盘、不好的孔定义、通孔和表贴元件间的间距不足、缺乏对关键部件的返修能力等原因造成的。

其结果是，PCB布局设计工程师必须小心翼翼地通过工艺流程的各个阶段，以规避诸如此类的制造和装配问题。例如，需要返修的BGA可能被放置得彼此过于靠近。这样返工就无法完成。此外，过孔或焊盘可能太靠近PCB的边缘，这可能会导致过孔在布线时被切掉。

再就是放置在PCB上的基准点，它为每一装配步骤提供公共测量点。它们允许PCB组件系统来精确对位电路图案。基准点用来正确对齐SMT(表面贴装技术)焊接用摄像头，在PCB组装过程器件的取放阶段、摄像头用于识别及帮助将SMT器件放置在各自位置。一般情况，这些摄像头的定位公差为+/-1mil。

若没有基准标记点以允许SMT用摄像头正确对齐，则因器件取放摄像头与PCB之间无法对准，通常会产生翘脱。对管脚间距很窄的元件，PCB设计师需要确保在这些器件周边，安放额外基准，以对SMT相机提供进一步帮助。

如前所述，对提升BGA焊接效率，增加其焊盘间距是必要的。在使用BGA时，若PCB材料选择不当，则因PCB和BGA间热膨胀系数(CTE)的失配还会引发其它问题。如果热膨胀系数不匹配，焊点疲劳可导致BGA焊盘开路。此外，使用BGA时，对称的PCB堆叠至关重要。否则，会发生焊点疲劳和PCB翘曲。

就BGA来说，采用焊盘内过孔是PCB布局设计师必须小心应对的另一个问题。焊盘内过孔广为流行，尤其是对0.75mm以下更细间距的BGA来说。与狗骨式扇出相比，焊盘内过孔提高了密度、允许使用更细间距的封装。此外，去耦电容可以直接跨接BGA另一侧的通孔，从而降低了固有感抗。

但采用焊盘内过孔有利有弊。当采用焊盘内过孔时，是用导电性和非导电材料来填充过孔，然后镀覆。如果制造厂家不熟悉该工艺，可能会出现一系列问题。特别是，会有能给组装过程造成破坏的水气淤积的风险。当水气被淤积了，回流时，过孔和焊盘可能爆裂、可能形成凹陷，它们都可以毁坏BGA焊盘。避免大量膨胀或收缩的一种流行方法，是使用可降低水气滞留的不导电的过孔填料。