生产原型PCB的有(yǒu)效方法

2021-03-09

生产原型PCB的有(yǒu)效方法

到目前為(wèi)止，对于印刷電(diàn)路板或PCB原型，设计人员将其PCB设计工具的选择限于高端企业级解决方案，因為(wèi)这些工具价格昂贵。早期的设计工具还增加了设置时间和學(xué)习曲線(xiàn)的成本，它们的功能(néng)受到限制，并且通常容易出错。值得庆幸的是，现代工具现在已经可(kě)以负担得起，并且包含了设计师进行复杂设计所需的所有(yǒu)功能(néng)。此外，它们易于使用(yòng)，并且更加关注易于采用(yòng)。

通常，设计人员需要约两到三个迭代，才能(néng)使用(yòng)基于计算机的高速设计工具為(wèi)工作产品开发定制PCB原型。但是，随着产品生命周期的减少，上市时间正变得越来越重要。取决于开销，董事会迭代的成本可(kě)能(néng)很(hěn)高，因為(wèi)延迟产品的市场发布和错过的机会可(kě)能(néng)使公司损失数千美元，甚至造成市场份额的全部损失。

以上是促使设计者采用(yòng)模拟在设计周期之前，他(tā)们订購(gòu)的PCB原型小(xiǎo)号，因為(wèi)这大大降低了开发成本。随着变更成本随着开发时间的增加而增加，与在大规模PCB制造过程中引入的变更相比，在设计过程中较早发生的设计变更的成本大大降低。使用(yòng)虚拟原型的优势在于可(kě)以在设计过程中及早发现问题，并且在成為(wèi)主要问题之前更容易，更便宜地进行纠正。

虚拟样机作為(wèi)一种生产方法

尽管入门级工具确实允许快速设计和原型构建，但大多(duō)数设计人员仍依赖芯片供应商(shāng)提供的参考设计。越来越多(duō)的设计师发现，他(tā)们不能(néng)依靠参考设计来使其产品在操作环境中工作，而他(tā)们需要针对现实世界的可(kě)靠性和可(kě)制造性进行设计。

每种新(xīn)技术的实施都会引入多(duō)个快速上升的信号，并以越来越快的速度传播。这不允许奢侈地构建原型，测试，审查和修改每个构建的设计方法。

借助虚拟样机，设计人员可(kě)以减少PCB原型的数量，并提高设计效率。虚拟样机包括信号和電(diàn)源完整性的仿真，可(kě)制造性设计，热分(fēn)析和3-D干扰验证。

早期，PCB设计师和工程师的技能(néng)对于入门级工具来说是必不可(kě)少的，以便在设计过程中发现可(kě)能(néng)出现的问题。另一方面，高效，复杂的设计要求采用(yòng)约束更严格的方法，并采用(yòng)逐项构造方法。一旦工程师建立了规则，具有(yǒu)下游工具的设计人员将遵循它们，并使用(yòng)各种设计规则检查（DRC）来验证其有(yǒu)效性。

盈利能(néng)力设计

现代PCB工具不仅可(kě)以简单地放置走線(xiàn)，还可(kě)以处理(lǐ)多(duō)种任務(wù)。从最初的概念到最终的装配文(wén)档，在项目的每个阶段都可(kě)以使用(yòng)这些设计工具。在大多(duō)数这些设计工具中添加了3-D渲染引擎，并且在封装库中实现了3-D组件主體(tǐ)的完全集成，从而使这一切成為(wèi)可(kě)能(néng)。

此功能(néng)使设计人员可(kě)以非常迅速地构思概念。他(tā)们可(kě)以使用(yòng)虚拟原型以及供应商(shāng)提供的3-D步骤模型来进行初步的PCB布局。这样就可(kě)以快速查看最终产品，例如I / O连接器的位置，而无需进行详细的電(diàn)路板设计。

这种方法可(kě)以帮助设计人员在设计初期处理(lǐ)变更请求，因為(wèi)可(kě)视化工具可(kě)以直观地了解设计过程，并且每个参与人员都对设计的发展方向有(yǒu)很(hěn)好的了解，并且可(kě)以发现误解或概念上的错误。早期的。

虚拟样机还有(yǒu)一个额外的好处。工艺的每个步骤都可(kě)以确认产品的机械配合。而且，设计人员现在可(kě)以首先将工厂图纸放在一起，并获得任何拟议的设计，材料等的报价。他(tā)们可(kě)以将模拟的制造图纸传递给组装者以进行检查，以发现所有(yǒu)问题。这不仅节省了时间，而且节省了多(duō)个原型的不必要的开销。丝网印刷机，取放机和回流焊炉要求的凸耳，孔和其他(tā)修改形式不是原始電(diàn)路设计的一部分(fēn)，而是可(kě)制造性的一部分(fēn)。审查初步晶圆厂图纸的组装商(shāng)通常会根据他(tā)们在材料和其他(tā)方面的经验提出建议。

保持动态的供应链可(kě)见性

设计迭代的主要原因是供应链信息无法实时提供给设计人员。很(hěn)多(duō)时候，设计师必须制造印刷電(diàn)路板原型，而由于不可(kě)用(yòng)或某个组件或某些组件而不得不更改其设计，必须用(yòng)合适的替代品替换它们，现在需要更改PCB设计。与产品投入全面生产后所需的成本相比，在原型阶段必须更改设计的成本要低得多(duō)。因此，有(yǒu)必要从产品管理(lǐ)或采購(gòu)团队实时了解供应链。

增材制造而不是减法

常规的PCB原型制作是一个减法过程。制造商(shāng)以比需要的更多(duō)的材料开始，并去除了不必要的零件。但是，在添加过程中，制造商(shāng)从薄的基板开始，然后用(yòng)导電(diàn)油墨添加所需的铜迹線(xiàn)。

尽管3D打印和增材制造仍处于起步阶段，但它是一种比传统的PCB制造减法方法（尤其是定制PCB原型）产生更少浪费的好方法。借助内部部署的增材制造机械，工程师可(kě)以对设计进行必要的更改，而不会在传统上浪费成本和时间。设计人员不必等待制片厂将订購(gòu)的PCB原型寄回去，因為(wèi)他(tā)可(kě)以在自己的桌面上创建原型。

设计人员可(kě)以从3D打印和2D打印过程中进行选择以进行增材制造。3-D打印可(kě)使用(yòng)各种凝胶，油墨和基材逐层从头开始印刷PCB，并以纳米颗粒水平进行生产。这是一个非常新(xīn)的过程，涉及材料复杂性和挤出要求。

二维喷墨式打印更容易与设计师生成的Gerber文(wén)件相匹配，以将设计传达给制造商(shāng)。这些机器仅将导電(diàn)迹線(xiàn)打印在平坦的水平基板上。这是印刷PCB原型以进行快速原型制作的理(lǐ)想选择。