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不要假设一切都是正确无误:一个DFM案例
录入时间:2020/3/3 16:17:55

 PCB007中文线上杂志

我写了很多关于DFM和PCB布局最佳方法的文章。在为一家制造商工作时,我经常看到不认真对待DFM而导致的后果。在设计周期的任何一点,绝不能将DFM视为理所当然是正确无误的,强调一下,我指的是设计过程中的任何一点

要先说说明一下,我为一家样品生产和按需生产的公司工作。我不在生产一线工作,主要职责也不是设计,但我确实了解设计相关的一切。我每天都能接触到好的DFM和差的DFM所产生的结果。然而,即使我已经掌握了所有这些知识,仍然在无意之中差点把一个设计搞砸了。

几年前,我开发了一个小型演示电路板,供我们在贸易展会上分发(图1)。它不是什么太复杂的设计,只有一个微控制器,一个加速度计,一列LED,和一些其他元器件。它是由背面的两个钮扣电池供电的。

图1:演示电路板

在这个案例发生之前,公司已经3次成功地生产了这块电路板。每一次车间生产电路板时,车间的同事都会提醒我,在这块电路板设计中,LED是0402的,但它的焊盘却是0603的。这些部件与其焊盘的匹配很勉强。因为他们精通“使它匹配”的样品生产,他们每次都在我的请求下用错误的焊盘生产电路板。如果开始修复设计远比现在的效果好,但有时,如果电路板可以运行,我(和许多其他设计师)宁愿不管它。

最近,我在去参加纽约Maker Faire展会之前又下了生产单。演示板不是为Maker Faire展会做的,而是为我们从Maker Faire展会回来后不久将要参加的另一个展会做的。

就在我离开办公室去纽约之前,公司的一位技术人员提醒我焊盘问题,并再次要求我引脚占位。

这是他们第4次提出修改要求了,我妥协了,同意修改引脚占位。我在我的CAD软件中打开了设计,找到了0402 LED封装引脚占位,并用0402引脚占位替换了0603引脚占位。由于LED引脚占位经常出错,所以在保存和创建新Gerber文件之前,我再次仔细检查了0402 LED的极性、朝向和丝印,确认无误后,我把修改后的文件通过邮件发给技术人员,然后就出门了。

两天后。我在纽约皇后区的一家酒店大堂,等我的同事一起去看展会。这时,我接到了公司采购部的电话。他们说我的电路板的电池和电池座与电路板背面的器件引脚占位不匹配,我搞不清楚怎么回事。我从来没有改动设计中电池的引脚占位。我问了他们LED灯的情况,他们说LED没问题,但电池出了问题。

在酒店大堂,我拿出笔记本电脑,在我的CAD程序中打开了电路板设计。果然,电池座的引脚占位是CR1216尺寸的部件。我仍然很迷惑,甚至在我当时可以说是目瞪口呆,有点恐慌。我的同事到了,我们需要在几分钟后出发去参加展会。

我一直在使用2032的电池,从来没用过1216的电池,我的物料单里也是列着2032的电池,我仔细回忆那天的设计修改过程。回到工厂,有600块裸PCB可能无法使用,1200套电池座和电池(每块板2套)。没有足够的时间来重新设计电路板,仍然要想办法及时完成生产(图2)。

图2:正确和错误的焊盘图形

然而,有时运气就是偏爱愚人。经过仔细检查,我发现连到电池座焊盘的电路走线仍有橡皮筋那么宽的部分连接到了更小的引脚占位,可以实现电气连接。因此,如果我能找到一个可以及时交付的部件,电路板仍然可以工作。

我去了Digi-Key,找到了可匹配CR1612焊盘的新电池座和电池部件。我把部件号发邮件给采购部,从那以后,生产进展顺利。可到底是怎么回事呢?我只是改变了LED的引脚占位;没有更改设计中的其他东西,也许只是我认为我没更改设计中的其他内容。

经过一番绞尽脑汁的思考,我终于得出结论:当我引入0402 LED引脚占位时,我做了一些触发库更新的事情。库自动更新我的整体设计,并更新了印制电路板上所有其他的引脚占位,包括电池座的引脚占位(图3)。

图3:不同的电池尺寸

我仍然不确定是怎么发生的,但我认为是旧版库中的电池座内部部件号是不正确的,更新最终将设计中的CR2032引脚占位换成了CR1216引脚占位。我真是太幸运了,走线仍然连接着部件引脚占位的焊盘。

这个故事提醒我们,任何变化都可能是重大变化。即使一个区域的小变化也有可能会对一个完全不同的区域产生影响,这一点并不罕见。因此发送设计文件进行生产之前,一定要检查设计中的关键部件是否无误。


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