Mentor PCB | 智能DFM软件助力PCB制造
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第一款用于印刷电路板(PCB)行业的可制造性设计(DFM)工具是什么呢?
答案是放大镜。
直到20世纪90年代，放大镜才被广泛用于PCB光绘检查，以确认PCB是否适合生产。
那个年代的PCB设计公司通常会将PCB光绘发给PCB供应商，PCB供应商将光绘打印成菲林。菲林打印完成后，会被放在带有灯光的检验桌上，然后使用带刻度的放大镜进行检验。检验过程是通过人工对PCB线宽、线间距和焊环宽度进行测量，如果测量尺寸超出了PCB制造商的制造能力，他们就会拒绝这项工作，并通知客户。如果菲林上有影响制造的多余图形，他们会用美工刀进行修剪。如果菲林上有不可接受的缺口，他们会使用黑色油漆笔对菲林进行填涂。
在那个工艺简单的时代，PCB的线宽线距一般都在10mil以上，PCB通常是双面板。人工的DFM检查是可行的。
而现在，相比那个时代，我们在工业技术上已经产生了巨大的进步和飞跃。现在我们的PCB设计，可能包含64层的叠层结构，可能采用堆叠交错的激光微孔的build-up工艺，也可能用到内置埋嵌式元件，还可能采用复杂的刚柔结合的电路设计。我们的设计、制造和组装工艺不断的演变并已经进入了新的全球经济形式，产品外发或者产品代工已经常态化。
那么今天的DFM又会是什么样子的呢? 它已经不只是简单的可制造性检查，我们现在期望的是DFM软件工具能做的更多，能更全面地为产品服务，希望新产品能更快速的被推向市场。正因为如此，DFM现在也已经发展成为新产品导入(NPI)过程中不可或缺的一部分，全新的新产品导入(NPI)软件跨越设计和制造，能够加速和优化PCB的制造过程。它关注从设计到制造整个发布过程，一直到最终的产品交付，智能NPI软件使整个NPI过程更加精益化、简单化。
而具有最佳实践的公司的做法是， NPI工程师会在最早期的产品开发阶段就开始介入，NPI工程师使用智能NPI软件来识别和优化设计,这样可以更早、更全面的审查PCB供应商和组装供应商的能力。
今天的智能NPI软件已经不再是一个简单的只是查找设计问题的软件，智能NPI软件需要能够自主判断当前设计所需要引入的制造工艺，并识别该工艺可能会涉及的各种挑战和约束，从而让决策者可以做出最适合产品特性的权衡决策。
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集成智能识别引擎，工艺驱动的DFM分析
Mentor公司的Valor NPI软件，是目前唯一可以使用专业的系统逻辑，自动的进行智能DFM分析的软件。高质量DFM分析的基础，要综合考虑PCB的工艺类型和与其对应的生产约束。而Mentor公司的Valor NPI软件可以智能分析设计数据，识别PCB的工艺类型，再根据不同PCB工艺类型自动调用对应的约束规则，最后执行分析。
例如，PCB铜厚在裸板DFM分析中是很重要的，因为不同厚度的铜箔层需要使用的蚀刻补偿会存在差异。不同的铜厚设计，以及铜箔是处于内层和外层，这些差异所产生的蚀刻回退是不同的。比如，内层使用0.5oz的铜厚设计，3mil的线间距是可以正常生产制造的。而相同的板子，如果是外层采用1oz的铜厚设计，则可能需要保证至少4mil以上的线间距。此外，与传统的单次层压电路板相比，有堆叠过孔的多层PCB则需要使用不同的DFM规则。如果有一款可以自动识别这些属性的DFM软件，就可以有效的节省人工操作时间，并且可以保证每个工程师分析结果的完全一致性。
Mentor公司的Valor NPI智能DFM软件可以提取设计数据中的属性，并自动调用合适的规则执行分析。
要实现最佳的智能DFM软件应用，是需要先制定一套基于设计和工艺要求的PCB分类，再使用分类去调用特定的规则约束。这样的DFM软件应用，结合自动化，可以轻松地管理设计和工艺要求，这样就不再需要管理那些容易混淆的规则组合和软件设置。我们唯一需要做的，就是需要定义一套满足设计要求和制造约束的分类。这样可以确保DFM检查所调用的规则是正确合理的，然后再使用这些规则来执行DFM分析。同时，智能DFM软件需要能支持用图形的方式展现每个制造商的DFM规则要求。另外，DFM规则还需要能够支持制造公差，而Valor NPI的DFM规则引擎会自动计算这些公差，以确定当前设计是否符合DFM规则。
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智能DFM软件助力“研发-生产”全流程，满足每一个角色需求
Mentor公司的Valor NPI智能DFM软件可以满足NPI流程中每一个角色的DFM需求。无论是PCB设计工程师、制造工程师、电子制造服务公司(EMS)，还是制造商，都将通过智能DFM软件来实现他们的价值。PCB设计工程师使用DFM软件，使PCB设计满足内部标准和行业标准。通常来说，制造工程师或新产品导入工程师(NPI工程师)是设计和制造之间的技术桥梁，他们可以通过DFM软件，很容易地评估各种工艺和供应商的制造要求。最后， EMS供应商可以根据他们各个工厂的生产线工艺来评估制造要求，使用DFM软件，可以确保产品顺利投产。Mentor公司的智能DFM软件可以满足各个角色对DFM的需求。
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更快速的DFM分析引擎
使用Mentor公司的智能DFM软件的另一个好处是，基于CAD特征形状算法的DFM系统可以在几分钟内完成分析，而相比之下，基于矢量数据系统的分析可能需要几个小时,现在谁还有几个小时时间去等待DFM分析结果呢?
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业界最全面的柔性板分析
多年来，柔性板和刚柔结合板的DFM分析一直被忽视。然而，有30%的电子公司在其产品组合中都存在柔性板和刚柔结合板设计，因此这一领域是值得关注的。而且，随着越来越多的公司转向柔性电子产品设计，会继续加速这一领域对DFM的需求。与刚性板相比，柔性板和刚柔结合板的材料和制造工艺都有很大的不同，DFM工具必须能够支持这些材料和工艺需求。例如，软件需要能够识别折弯区内的焊盘和走线的方向变化，这是是至关重要的。同时，折弯区与coverlay需要保持足够的间隙。要做到这些，智能DFM软件必须首先能够区分刚性板、柔性板以及刚柔结合板。Mentor公司的Valor NPI智能DFM软件拥有业界最全面的柔性板分析。
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Layout工具集成，真正意义上Shift Left的同步DFM分析
在PCB设计过程中，同步的进行DFM分析可以增加竞争优势。但是，为了实现这一点， DFM软件与电子设计软件(EDA软件) 需要很好地被集成在一起，以便设计人员能够在layout工具中直接运行DFM分析和查看分析结果。这样可以避免只通过后段工程师（NPI工程师）来反馈他们设计有问题。只通过后段工程师（NPI工程师）进行DFM分析已经不能满足需求。要保持竞争优势，需要从前段设计就开始实施DFM。
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智能拼板及行业领先的PCB板材利用率分析帮您实现成本节省
数据显示，电子行业对Valor DFM软件的应用不仅限于DFM分析，Valor NPI也被广泛应用于设计和优化PCB拼板设计。
大多数公司的拼板设计效率其实是很极其低下的。通常情况下，PCB设计工程师会使用2D的CAD工具来创建他们所需要的SMT拼板，SMT拼板图纸的外形就是实际PCB制造商需要交付的产品外形。他们往往需要花费几个小时来创建SMT拼板图纸，并在图纸上添加注释和尺寸，然后将图纸作为“哑巴”文件输出给PCB制造商。我所说的“哑巴”文件是因为拼板文件不包含任何的智能数据。在PCB制造商收到拼板文件后，没有任何可以直接使用的数据。实际上，PCB制造商必须在他们自己的CAM软件中重新创建SMT拼板，再将拼板图纸回传给PCB设计工程师审核，审核通过后才能继续加工。我想说的是，如果有智能DFM软件的话，这样的人工操作其实就没有必要了。
相反，如果使用Mentor公司的Valor NPI软件，PCB设计工程师可以很简单的使用NPI软件，来快速创建SMT拼板，拼板文件中可以包含所有PCB制造中必要的要素（轨道边、定位孔、Mark点、分板路径及V-Cut等等）。Valor NPI软件甚至会自动优化SMT拼板内的单板布局，提升板材利用率，以降低PCB材料成本。在电子产品的降成本过程中，降低PCB材料成本往往是一个比较容易被忽视的部分。我们进行了一项研究，通过对4个不同客户的拼板进行优化，我们发现，拼板优化每年至少可以为每位客户平均节省126,450美元，而只要4个拼板以上的订单就可以实现成本节省。此外，拼板DFM分析可以识别的潜在的、与拼板相关的DFM可制造性问题，而这些在单板分析中无法做到。我们有两个很好的例子，例如，邮票孔放置距离SMD 焊盘过近，容易造成SMD器件应力损伤；拼板边上的全局光学点如果被凸出板边器件遮挡，会导致贴片机无法识别这些光学点。
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内嵌ODB++架构，助力智能化数据传递，ODB++覆盖全流程文件
最后，新产品导入过程中，PCB设计工程师需要创建、验证加工文件，然后交付给PCB供应商和SMT工厂。传统的加工文件可能会包含以下几类:
● Gerber文件
● 钻孔文件
● Netlist文件
● 测试文件
● 贴片坐标文件
● 生产BOM
● 钻孔孔径标注
● 装配要求文件
● SMT拼板图纸
● 分板图纸
● PCB叠层结构图纸
● 标注文件
虽然电子行业已经步入全球数字化，但依然有一些流程需要人工进行介入，比如研发与生产之间的各类标注图纸和文档的准备和传递（各种加工文件都需要人工进行传递）。但是，又有哪些图纸或文档不能用数据字段来表达呢?故意短路的网络?数据字段可以做到。正面阻焊颜色?数据字段可以做到。指定材料的介电层厚度?数据字段可以做到。
通过Valor NPI内嵌的ODB++架构可以轻松的传递这些数据字段，一份ODB++文件可以包含所有生产需要的数据和文档。而使用通过传统的传递方式，则需要传递大量的文档和图纸，并需要大量的人工介入和逆向工程。
当信息作为数据字段进行传递时，可以简化新产品导入过程，并能减少误解和错误。
总结
随着电子工业的发展，我们已经改变了过去依赖人工进行DFM检查的方法。而今天，要在行业中保持竞争优势，在整个新产品导入过程中引入智能DFM软件是非常有必要的。
Mentor公司的Valor NPI软件和Layout软件之间的功能集成，使用户可以在设计软件环境中，同步进行DFM分析，Mentor公司的Valor NPI智能DFM软件为能用户提供最有效的“从设计到制造”的开发流程。
本着持续改进的精神，我们不仅仅会继续注重DFM软件研发，也会着眼于整个发布过程，以系统的方式，让我们与制造合作伙伴之间的拼板设计、文档传递和沟通流程更加简单化。
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