【经验分享】硬件工程师需要知道的 DFM 可制造性设计
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:
![](https://static001.geekbang.org/infoq/95/953bcadd0abb3f6977f67a9a381a889c.png)
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:
![](https://static001.geekbang.org/infoq/57/57b6239d004598fbfd4c2bb71470aaeb.png)
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:
![](https://static001.geekbang.org/infoq/56/562a12536a376ad78a87a759b9377c05.png)
2、根据原理图,画 PCB:
![](https://static001.geekbang.org/infoq/94/94ad1e5d6d6fbf1c5db357a040033181.png)
3、根据 PCB 文件,生成 Gerber 生产文件,然后给到 PCB 工厂:
![](https://static001.geekbang.org/infoq/20/2036df39222acab73a612d4766c2971f.png)
4、PCB 工厂根据 Gerber 生产文件,把 PCB 板生产出来:
![](https://static001.geekbang.org/infoq/40/4051b4428dd1ebe7fb442c4536431c9e.png)
5、最终在焊接厂完成 PCBA 的焊接组装:
![](https://static001.geekbang.org/infoq/e4/e4e6f51198b4a4d68cdd2a328edb7e42.png)
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:
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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:
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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:
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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:
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第三方公司完成后输出 PCB 源文件和 Gerber 文件:
![](https://static001.geekbang.org/infoq/35/35c918a9cb14b0afa0b807f8be2e8aca.png)
硬件工程师要自己检查 Gerber 文件,最后给到 PCB 工厂生产:
![](https://static001.geekbang.org/infoq/6c/6cc78844e7e42203d311b78a9a22bb76.png)
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。
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当时怎么检查 Gerber 文件呢,用 CAM350:
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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。
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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:
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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”:
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这块板是 2 层板,经过软件分析,很快生成一份“生产报告”:
![](https://static001.geekbang.org/infoq/f3/f346a84f9e35b7c03c36661ccdea7951.png)
查看生产报告,“描述与建议”给得贴心而专业:
![](https://static001.geekbang.org/infoq/c9/c952aef877eb9d1aefd688b39ce9f115.png)
发现问题,用红色感叹号提醒:
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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:
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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:
![](https://static001.geekbang.org/infoq/22/228de819c471c7869ff49d10d716626e.png)
了大概 5 分钟,有了进度提示。再大概 10 分钟后,总算跑完了:
![](https://static001.geekbang.org/infoq/56/5662f6acb7cc55b6bb611e097dc3ad00.png)
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:
![](https://static001.geekbang.org/infoq/e7/e7c4d96cfba34e3ba56b0d95940b844f.png)
有需要可以访问华秋 DFM 官网下载体验或复制地址到浏览器直接下载:https://dfm.elecfans.com/uploads/software/promoter/hqdfm_infoq.zip
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