【分享帖】为什么硬件设计需要DFM?(广工DynamicX战队硬件组) - RoboMaster

前言

当你精心设计好一块PCB，元件鳞次栉比，布线行云流水，丝印工工整整，再三检查DRC，零报错零警告，甚至还考虑到了电磁兼容和热管理问题，然后满心欢喜地导出Gerber文件去下单打板。结果，拿到PCB时发现，过孔良率低、丝印被切割、板边线被裁切等问题，只能修改问题然后重新打板，这样既浪费时间又浪费成本，倘若批量生产出现这样的问题，后果更是不可想象。此外，还存在由于设计不佳导致的PCB生产成本增加或良率低的问题，例如走线间距过小或过孔尺寸过小导致的生产费用增加以及良率下降。造成这些问题的原因，通常是设计PCB时，没有充分考虑到板厂的工艺要求。那么，有什么办法可以解决这个问题呢？答案是DFM（Design for manufacturability，可制造性设计）。

一、什么是DFM和DFM检查

DFM的意思是面向制造的设计，Design for manufacturability，面向制造设计是指产品设计需要满足产品制造的工艺要求，具有良好的可制造性，使得产品以最低的成本、最短的时间、最高的质量制造出来。

DFM是检验工程设计的核心技术，因为设计与制造是产品生命周期中最重要的两个环节，开始设计时就要考虑产品的可制造性和可装配性等因素，提高生产周期及成本控制。PCB 设计，作为设计从逻辑到物理实现的最重要过程，DFM 设计是一个不可回避的重要方面。在 PCB 设计上，本文所说的 DFM 主要包括:器件选择、PCB 物理参数选择和从PCB生产细节方面考虑设计等。

DFM检查又称为可制造性设计分析，是依据PCB设计数据通过DFM软件检测工具和实际制造工艺进行仿真，在制造前对PCB和PCBA进行全面的可制造性设计评审，第一时间发现设计的缺陷或不足、工艺难点、制造风险、设计和工艺的不匹配因素等，确保设计与工艺能力完全匹配，从实质上减少产品试产次数，节约生产成本，提升产品可靠性。

二、DFM的作用

DFM最主要的作用就是发现设计的缺陷或不足、工艺难点、制造风险、设计和工艺的不匹配因素等，确保设计与工艺能力完全匹配，从实质上减少产品试产次数，节约生产成本，提升产品可靠性。

三、DFM检查与DRC检查有什么区别

DRC检查也叫设计规则检查，是PCB设计软件(EDA)中用于在PCB Layout过程中实时检查和发现与预定设计规范不符的设计。用于保证设计正确性和满足常规设计规范为出发点，是PCB设计中不可缺少的部分。基于DRC的作用和目的，它的检查项目一般不超过100个检查细项。

而DFM检查与DRC检查主要的区别如下：

1、DFM规则往往由生产工艺人员参与制定，而DRC规则由每个设计师自己定。
2、DFM是检查规则设置，一般与生产能力相关，具体关乎产品的可制造性。而DRC是因产品不同而规则不同。
3、DFM是后检查，而DRC是在线检查。
4、DFM更注重如何确保能顺利生产加工出来，而DRC更多关注电气规则DFM要考虑的方面比DRC多、更周全。
5、DRC的错误是一定要改的，而DFM却不一定，DFM检测的问题点并不是绝对的一定不能制造，根据问题的类型、问题的重要性，为检测每项评审要求定义“严重性”和“可能性”等级，从而有效的客观应对。

比较项	DRC	DFM
检查阶段	按设计规则，实时检查layout设计过程	在完成器件选型、器件布局、布线，试产前阶段性评审
检查依据	设计规则的约束	设计规范、行业标准、IPC标准、航天/航空军工标准
检查对象	封装焊盘、短路、连接性、高速走线、过孔、平面设计、丝印、禁布区	基于实际可制造性及可组装性，对PCB设计数据进行全面检测
检查规则	小于100项	大于100项
检查使用人员	PCB设计人员	PCB设计、工艺工程、品质工程、项目经理
特点	检查严重设计失误	设计和工艺的桥梁，涵盖PCB板厂制造和装配制造检查，发现设计和工艺不匹配因素，评估制造难度和风险
重要性	必须检测	必须检测

表1 DRC和DFM检查原则比较表

四、如何使用华秋DFM软件

首先，在华秋DFM的官网(https://dfm.elecfans.com/)下载并安装华秋DFM软件。然后打开软件并将文件导入华秋DFM。华秋DFM支持导入多种文件，例如Allegro、PADS、Altium、Protel、Gerber、ODB++等。下面以Gerber为例，介绍如何使用华秋DFM进行DFM检查。

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导入文件后，点击左上角绿色的“一键DFM分析”。

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文件分析完成之后，可以点击“输出报告”，软件会生成一份关于分析结果的PDF文件。

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可以不输出报告，直接点击“关闭”，然后查看右侧的PCB分析结果。红色代表高风险异常，不可生产，存在报废性问题；黄色代表中风险异常，可生产，但存在影响生产成本的问题；绿色代表低风险异常，检测通过，符合板厂的生产工艺，可以生产。审核报红、报黄、报绿的参数是根据报告规则来判断审核结果的，报告规则参数可以去左上角菜单栏的“设置”→“规则管理(C)”设置参数。

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点击右侧的“查看”，即可查看该项具体的“分析类别”、“分析结果”、问题出现的位置，以及对分析结果的“问题”描述和修改建议（如下图）。左侧的“!!”窗口可以筛选显示分析结果，“ALL”表示显示所有项，“!”表示显示所有分析数据项，“!!”表示显示警示项。

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最后，华秋DFM软件除了具有强大的DFM可制造性检查功能之外，还具有DFA可组装性检查、阻抗计算、连片拼版等强大功能。华秋DFM更详细的使用说明，在软件界面上方的菜单栏的“使用教程”里可以找到。也可以联系华秋DFM的“在线客服”可随时进行制造或设计交流。

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