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【基础知识】PCB布局设计入门步骤

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最近,有硬件工程师朋友找我讨论DFM,也就是可制造性设计。Design for Manufacturability。
什么是可制造性设计,看一张图很容易明白:
过大的PCB,无法上产线批量生产,极大的PCB面积浪费,自然是失败的可制造性设计了。
当然人家只是为了搞笑,真的可制造性设计在这里:
作为一名硬件工程师,是一定要掌握可制造性设计的,也就是必须掌握DFM。

DFM贯穿了从设计到生产的全流程,如下:
1、画原理图:
2、根据原理图,画PCB:
3、根据PCB文件,生成Gerber生产文件,然后给到PCB工厂:
4、PCB工厂根据Gerber生产文件,把PCB板生产出来:
5、最终在焊接厂完成PCBA的焊接组装:
很多硬件工程师,会忽略上述的第3步,导致在DFM设计中踩坑,进而在第4步、第5步的生产制造环节酿成悲剧。

比如PCB的孔径设置过小,造成可制造性问题:
在DFM可制造性设计方面,行业现状是工程师设计完后,用CAM350简单预览一下生成的Gerber文件,或者根本没有检查就直接发给PCB工厂制板了。
这就导致了大量的设计隐患流入到生产端,最终导致生产制造困难。
说说我与可制造性设计的三个小故事吧!

故事一·大公司的经历
刚毕业的时候进入了大公司,成为一名硬件工程师。
公司有Layout工程师,硬件工程师不用自己画PCB,只要画好电路原理图,提交给Layout工程师就可以:
Layout工程师完成PCB设计后,导出Gerber生产文件,给到PCB工厂去生产PCB:
在上述大公司的流程里,作为硬件工程师的我对PCB的Gerber生产文件及其确认过程一无所知。
公司够大的时候,人人都是一颗螺丝钉,倒也不容易出问题。

故事二·中小型公司的经历
后来跳槽,去了一家中小型公司。
公司规模不大,没有Layout工程师,PCB的Layout设计都是外发第三方公司:

第三方公司完成后输出PCB源文件和Gerber文件:
硬件工程师要自己检查Gerber文件,最后给到PCB工厂生产:
说实在的,自己第一次拿到Gerber文件时是比较懵的,以前都不知道有这回事。
当时怎么检查Gerber文件呢,用CAM350:

故事三·创业公司的经历
再后来去到创业公司,什么都得自己来,必须当一名全能型战士。
自己画原理图,自己Layout,自己导出Gerber,自己检查。
还好后来有了专业的DFM软件,在这个EDA(电子设计自动化)软件的帮助下,淡定多了。
创业公司也没钱,用的是华秋的DFM软件,简单好用,重点免费!
这款软件是为电子工程师量身定做的PCB可制造性设计分析软件,可以一键分析Gerber文件和PCB文件中的设计隐患,并给出合理的优化建议。
下面来看看这款DFM软件。
启动软件,界面很简洁:
打开以前做过的一款产品的Gerber文件,也可以直接打开PCB文件,点击左上角的“一键DFM分析”:
这块板是2层板,经过软件分析,很快生成一份“生产报告”:
查看生产报告,“描述与建议”给得贴心而专业:
发现问题,用红色感叹号提醒:
有了这份报告,工程师就可以逐一核实,然后修改设计文件了。
下面再分析一款产品,这款产品是电脑服务器主板,双CPU,12层板,够复杂的,看华秋DFM是否能扛住:
点击左上角的“一键DFM分析”后,在这个画面停顿了好久,一直显示“分析准备中”,也没有别的提示,以为卡死了:
了大概5分钟,有了进度提示。再大概10分钟后,总算跑完了:
还算不错,毕竟12层板啊!
通过这款软件,可以学到不少DFM可制造性分析的知识点:

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