为什么要重视DFM规则检查？

多层PCB广泛用于服务器、交换机、通信基站、汽车控制器等复杂设备中。这些系统对布线密度、信号质量和可靠性要求很高。为满足这些要求，工程师需要尽量压缩布线空间，提高集成度。但同时，这也带来可制造性方面的挑战。

设计中，如果线宽过细、间距太小、孔径设计不合理，就会超出PCB厂商的实际能力。这可能导致制造失败、良率下降或成本大幅上升。有时，设计图已经完成，PCB却无法下单。这类返工浪费大量时间和资源。

为了避免这种情况，必须在设计早期就进行DFM（Design for Manufacturability，可制造性设计）检查。这种检查是设计与制造之间的桥梁，它确保图纸可以实际被加工出来，而且质量有保障。

二、多层板中的关键尺寸参数

多层板设计中，有三个核心尺寸参数决定了制造难度。分别是：最小线宽、最小线间距和最小孔径。它们彼此关联，也与制造能力直接挂钩。

1. 最小线宽（Trace Width）

线宽是指铜线在平面方向的宽度。在信号完整性、电流承载能力、阻抗控制等方面，它起着关键作用。

• 线宽越小，布线密度越高，但制造难度也越大。

• 对于大电流线，如电源线、地线，需要较大线宽。

• 高频信号线也要求线宽稳定，不能有突变。

目前大多数量产PCB厂商的最小线宽能力为：

• 普通HDI板：75μm

• 高端HDI板：50μm

• 特种激光直成板：35μm

如果设计中线宽低于厂家能力，就必须增加成本或换工艺，甚至无法生产。

2. 最小线间距（Trace Spacing）

间距是指两根相邻线之间的最小距离。它影响短路风险、电气隔离能力和串扰水平。

• 间距越小，容易发生桥连、短路或绝缘失效。

• 差分对线的间距也影响阻抗控制。

当前主流PCB厂商支持的间距如下：

• 普通量产：≥75μm

• 高密度HDI：≥50μm

• 极限情况：40μm（需特殊工艺）

在设计中，如果间距太小，可能需要使用LPI阻焊替代油墨，或者用更高密度的工艺，增加制造难度和费用。

3. 最小孔径（Via Diameter）

孔径指的是钻孔的直径，分为机械孔和激光孔。孔用于层间连接或插装元件。

• 机械孔常用于通孔，适用于连接顶层和底层。

• 激光孔用于盲孔、埋孔，在高密度布线中很常见。

常见的工艺能力如下：

如果孔径设计不当，不但会影响可靠性，还会增加孔铜填充、电镀等工序的难度。

三、DFM检查的核心内容

1. 检查线宽线距是否满足最小值

在完成布线后，要用EDA软件（如Altium Designer、Cadence Allegro、Mentor Xpedition）进行一次全局的DRC（Design Rule Check）。重点核查：

• 所有信号线是否都符合最小线宽？

• 差分对是否维持恒定间距？

• 高电压或高频线是否满足最小间距规范？

有些信号线要求严格的线宽线距（如90Ω差分、50Ω单端），这类线必须与工艺能力同时满足。

2. 检查孔径与PCB层数的匹配

孔径设计不仅看孔大小，还要看它所在的层之间的关系。要检查：

• 盲孔是否存在跨2阶以上的层结构？

• 埋孔是否在加工中会引起叠压困难？

• 孔铜厚度是否超出电镀极限？

比如，如果设计为“L1-L4的盲孔”，但PCB为8层板，这类盲孔很难加工。建议改为L1-L2/L7-L8分别打孔，再叠压。

3. 检查走线密度与层压结构是否一致

有些设计为了节省层数，强行将所有信号挤在两层中。这会导致线宽间距都过小，无法满足实际生产要求。应检查：

• 每层的布线密度是否均衡？

• 地平面是否完整？

• 是否存在“飞线”绕远？

如果发现某层线宽低于制造极限，应考虑增加层数，或重新分配走线。

4. 检查阻焊、丝印与焊盘之间的关系

当线间距过小，容易导致阻焊桥断开。也可能出现丝印压在焊盘上，造成工艺问题。要检查：

• 是否所有焊盘都留出阻焊开窗？

• 丝印有没有覆盖走线或测试点？

• BGA器件下面是否有走线阻焊开窗错误？

这类问题往往被忽视，但会在后期贴装和测试中引发严重故障。

四、设计与厂商能力的协同方式

1. 在设计前明确PCB厂商能力

每家PCB厂的制造能力不同，尤其在最小线宽、间距、孔径、电镀厚度、堆叠方式等方面有差异。

• 在设计初期，工程师应向厂商索要DFM规范文档；

• 对高频、高速、HDI板，应与厂商提前确认；

• 厂商通常可提供堆叠模板、阻抗表和DFM建议。

建议在项目初期就定好主力PCB合作厂商，并按其能力设定设计参数。

2. 用DFM分析工具提前验证

使用如Mentor Valor、Zuken CR-8000 DFM Center、Siemens PCBflow等工具进行DFM分析，可以在下单前发现设计缺陷。

重点分析点包括：

• 最小线宽是否超过能力？

• 所有过孔是否符合孔环要求？

• 电源和地层是否完整？

• 是否存在孤岛铜、飞线、未连接焊盘等问题？

很多DFM软件还可导出错误报告，供设计人员修改设计。

3. 审核制造文档和Gerber文件

设计完成后，必须导出Gerber文件，并连同BOM、钻孔表、阻抗表、堆叠图、DFM要求一起交给PCB厂。厂商会做第二轮DFM复核。

如果发现有问题，会发出“工程疑问表（EQ）”。设计方要根据EQ及时调整图纸，避免生产延误。

良好设计来自对制造限制的充分理解

多层板的DFM检查，是连接设计与制造的桥梁。只靠电气指标画布线，不顾工艺能力，会导致图纸“画得出来却做不出来”。

设计人员必须：

• 明确目标厂商的最小线宽/间距/孔径能力；

• 在EDA软件中设置正确的DRC参数；

• 用DFM工具全流程检查图纸；

• 输出清晰完整的制造资料；

• 保持与PCB厂密切沟通。

只有这样，才能在保证电性能的同时，提高产品的一致性、良率和交期稳定性。这不仅降低了制造成本，也提升了产品质量，增强了客户信任。