PCB设计和制造是一个复杂的过程,需要管理多层板上的数千个组件和连接。确保生产良率无差错至关重要,提高制造良率的一种方法是执行设计规则检查(DRC)。

在设计阶段发现错误将防止产品因电源接地短路、未对准的通孔和缺少引脚而报废。用于制造的 DRC 对于确保在生产线上制造的 PCB 的质量非常重要。


一、什么是PCB设计中的设计规则检查(DRC)?

DRC 设计规则检查是设计人员使用的一组规则,以确保原理图与为电路板设置的所有制造注意事项和尺寸公差相匹配。

生产过程对所制造产品的变化有一定的误差。生产良率的这种变化在设计阶段本身就进行了调整。

下面将详细地介绍一下 DRC设计规则。


二、什么是 DRC 和 LVS 检查

DRC 允许你根据可以纳入设计的误差范围来验证原理图和布局。由于允许检查特定的电路板布局是否与设计的原始电路图或原理图相关,因此也称为布局与原理图(LVS)检查。


三、什么是 DRC 错误?

EDA 软件通过说明超出可接受范围的参数,让你知道何时违反了设计裕度。这称为 DRC 错误,它有助于消除生产阶段的返工。


四、DFM 规则

DFM代表制造设计,它是一种布局拓扑结构,可以避免在PCB制造和组装过程中可能遇到的所有问题。

1、钻孔的钻孔检查

钻到铜∶钻到铜是钻孔边缘到最近的铜特征之间的焊盘间隙。最近的铜特征可以是铜迹线、覆铜或任何其他有源铜区域。

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钻井DRC

2、环形环检查

要获得第2类和第3类的验收,可以参考下表。第一个给出了在铜上机械钻孔的盲孔、埋孔和通孔的环形圈要求∶

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环形圈要求

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环形圈要求

3、信号检查

在接收到Gerber文件后实施的第一个检查表是信号检查。该清单包含关键参数导体宽度间距要求孔配准等。

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走线导体宽度

4、阻焊层检查

说到阻焊层间隙,我们通常可以将其定义为一般隔离建议以及以被隔离的表面元素类型为特征的特定细节。特定规格适用于焊盘,可以是阻焊层定义或非阻焊层定义,以及钻孔,可以是板通孔或非电镀通孔。

5、丝印检查

丝印掩模间距、丝印到铜间距、丝印到孔间距和布线间距


五、DFA规则

DFA 是通过将易于组装作为关键标准之一来设计设备或PCB的过程。以下是一些 DFA 指南∶


  • 选择现成的组件并验证其生产,这可以防止生产延误。
  • 应用组件间距指南。元件放置将决定电路板是否可以组装、焊接技术和要使用的散热类型。
  • 使用组件制造商推荐的封装。这可以防止焊盘不匹配,同时确保存在准确地识别标记。
  • 应用板边指南。电路板形状和元件放置会影响面板化。
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直插式路由器中的面板

DFF代表为制造而设计。因此,顾名思义,这解决了与制造相关的问题。DFA代表装配设计。在大多数情况下,DFF 和DFA共同构成了DFM。

在许多情况下,DRC(设计规则检查)用于DFM,但还不够。这在某种程度上也是可以接受的,因为在制造过程中检测到的DRC问题确实会对PCB的可制造性产生直接影响。但是,DRC 与DFA不同。


六、DRC 和 DFM

DRC 检查是否存在问题,就像对电路板问题的硬通过/失败检测一样,它确保布局连接性是否与原理图定义的连接性精确匹配。DRC不包括制作裸PCB或组装PCB所需的所有规则,但这只是 DRC 的一个方面。

最常见的是,DRC包括代表定义整个电路板或单个层的组件之间的最小间距的规则。因此,如果我们从间距方面考虑,DRC成为DFM的一个子集,但前提是 DRC 检查的规则反映了制造商对间距的要求,如果不是,DRC仅用于电气验证。


七、DFF 和DFA

在大多数情况下,DFM 的两个主要组成部分是 DFF(制造设计)和 DFA(装配设计)。与 DRC 相比,他们更多地参与其中的细微差别。DRC 是关于检测与预期互连的非常具体的偏差。

另一方面,DFM 检查PCB拓扑是否存在潜在的制造问题。因此,我们也可以说,DRC 缺陷(假设短路)将在电路板的每个副本中重复出现,而与数量无关。虽然已经看到,如果相同的PCB数量存在 DFM 问题,问题的表现可能仅在其些电路中可见。

例如,如果我们按照原理图,包含非常薄的铜片的布局可能是正确的。如果间距没有问题,它将通过 DRC。然而,同样的铜,很薄,可能会形成条子。因此,它可能会在组装过程中与电路板分离并与其他组件形成焊桥。从物理上讲,这可能发生在某些 PCB 中,并且某些 PCB 可能会按预期工作。因此,这种情况可以通过 DRC,但在现实世界的制造中,它可能会造成严重破坏。DFM 将检测到此类问题,并使制造商和装配商免于报废和返工。


八、DRC 如何最大限度地减少电路板重新旋转

进行重新设计的 PCB 设计每次重新设计都会产生巨大的成本。电气 DRC 功能通过最大限度地减少甚至消除潜在的重新设计,帮助确保设计满足性能要求和上市时间成本目标。此类检查将提醒用户注意可能在手动检查中被忽略的规则违规行为。此类检查包括可定制的模拟、信号完整性(SI)、电源完整性(PI)、电磁干扰(EMI)和安全检查。这些检查使设计人员能够识别和纠正问题。

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DRC 防止返工,高密度返工钻

一些 DRC 示例包括∶

  • 走线之间、走线和焊盘之间、通孔之间的间距。
  • 电源和地线之间的紧密耦合,地线间距要加宽。
  • 关键信号线的设计。走线长度和保护线长度以及输入和输出线所需的分隔。
  • 检查模拟电路和数字电路是否有单独的接地连接。
  • 检查 PCB 标签是否可能使电路短路。
  • 修改不需要的行
  • 检查电阻焊是否能满足生产工艺需要
  • 检查多层板电源层外缘是否缩小,避免电源层外露时短路。

用于PCB制造的DRC是设计人员和制造商需要充分了解以设计高效和可靠的电路板的一个关键方面。




转载文章麻烦备注来源:张工谈DFM