PCB原型設計及其在設計中的重要性

2022-06-07

PCB原型設計及其在設計中的重要性

為了在電子和硬件領(lǐng)域取得成功，公司及其工程師必須以新鮮、令人興奮的產(chǎn)品滿(mǎn)足消費者或企業(yè)的需求。工程專(zhuān)業(yè)知識和戰略時(shí)機也是非常重要的因素。這個(gè)過(guò)程有很多事情要做，其中一個(gè)關(guān)鍵要素是能夠為開(kāi)發(fā)中的產(chǎn)品組裝高質(zhì)量的原型，并在快速周轉時(shí)間內完成。

在電子領(lǐng)域，關(guān)鍵是制定功能最佳的電路板產(chǎn)品，這是大多數電子設備的組成部分。未能開(kāi)發(fā)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品既浪費時(shí)間又浪費投資，更嚴重的是，可能會(huì )損害消費者對產(chǎn)品類(lèi)型或與之相關(guān)的特定品牌的信任和依賴(lài)能力。因此，電子制造商應始終將功能性印刷電路板 (PCB)原型作為開(kāi)發(fā)過(guò)程的重要組成部分。

由于PCB原型設計是為了最大限度地提高最終將進(jìn)入長(cháng)期生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量和功效，因此必須最大限度地利用它。雖然PCB原型在生產(chǎn)過(guò)程中的作用不可低估，但有很多需要考慮的地方。

為什么PCB原型設計至關(guān)重要

沒(méi)有人的想法，無(wú)論多么革命性或擾亂市場(chǎng)，都是絕對可靠的。那些從事硬件和軟件開(kāi)發(fā)的人都非常清楚“設計、構建、測試”的口號。在生產(chǎn)過(guò)程的每個(gè)階段，都進(jìn)行了嚴格的測試，以確保滿(mǎn)足所有設計和功能要求，并使產(chǎn)品發(fā)揮最大性能。PCB原型是一種測試試運行。在每個(gè)生產(chǎn)階段進(jìn)行測試有助于制定這樣的原型，最終將導致更強大、無(wú)錯誤的設計。

如果設計過(guò)程中的任何錯誤沒(méi)有得到解決，最終都會(huì )對最終產(chǎn)品造成損害。PCB原型設計有助于在流程的早期發(fā)現問(wèn)題，避免以后進(jìn)行復雜且成本高昂的重新設計。任何需要在早期階段采取糾正措施的方面都是相同的元素，不會(huì )阻礙以后的生產(chǎn)，尤其是當產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始大規模生產(chǎn)時(shí)。

不同類(lèi)型的PCB原型

流程的不同部分以及不同的設計規范需要不同的PCB原型。甚至該過(guò)程的各個(gè)階段都需要不同的原型設計類(lèi)型。一些例子包括：

視覺(jué)建模：這是PCB設計的基本藍圖或架構，用于說(shuō)明電路板的形狀和結構。在這一點(diǎn)上，沒(méi)有任何物理表現出來(lái)，所以這是對一個(gè)想法而不是功能的測試。

概念驗證：每個(gè)PCB設計都希望實(shí)現至少一個(gè)主要功能或目標。概念驗證原型著(zhù)重于最終產(chǎn)品將提供給任何需要它的人的解決方案的意圖。換句話(huà)說(shuō)，它是對解決產(chǎn)品旨在解決的問(wèn)題的可行性的測試。這些PCB板不包含產(chǎn)品的所有最終功能，它們只是證明它們將解決其設計要解決的問(wèn)題。

工作原型：工作原型是一個(gè)功能齊全、包羅萬(wàn)象的電路板，旨在反映產(chǎn)品的所有特性。這是在發(fā)現設計缺陷和識別問(wèn)題方面的下一條評估路線(xiàn)。工作原型很少與最終產(chǎn)品相似，因為它會(huì )突出許多需要解決的問(wèn)題。

功能原型：此PCB原型旨在說(shuō)明產(chǎn)品最終設計的外觀(guān)和功能。這必須是最終產(chǎn)品在量產(chǎn)線(xiàn)之前最全面、最準確的表示。

設計師從PCB原型設計中得到什么

對設計的每一次新添加或更改都可能產(chǎn)生意想不到的效果。當這些影響不具有積極性質(zhì)時(shí)，這一點(diǎn)尤其重要。因此，設計人員需要對每次更改的原型進(jìn)行評估和測試，以確保最高質(zhì)量。雖然最初的想法似乎是為產(chǎn)品設計的每一次更改起草一個(gè)PCB原型似乎過(guò)于昂貴且成本高昂，但重要的是要考慮這種想法的另一面。

原型對于設計過(guò)程至關(guān)重要，因為它們允許設計人員在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)生命周期的各個(gè)階段對其進(jìn)行測試，并在開(kāi)始全面生產(chǎn)運行之前進(jìn)行必要的更改和改進(jìn)。這樣做提供了多個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢。

更短的開(kāi)發(fā)時(shí)間：人們可能會(huì )質(zhì)疑PCB原型設計（涉及每一步的額外測試）如何縮短流程。但是，這里有一些重要的注意事項需要牢記。

通過(guò)制作當代原型，設計師可以向客戶(hù)說(shuō)明設計。通過(guò)視覺(jué)輔助，作為說(shuō)明，解釋可以是演示，而不是通常難以理解的理論思想，從而減少混淆、問(wèn)題和重新設計的請求。

通過(guò)擁有最新的PCB原型，可以消除測試過(guò)程中的猜測，使設計人員能夠更輕松、更準確地識別當前設計的問(wèn)題。

如果放棄PCB原型制作，而電路板正準備進(jìn)行大規模生產(chǎn)，如果出現問(wèn)題，整個(gè)過(guò)程可能會(huì )被洗掉。在生產(chǎn)過(guò)程本身花費了大量時(shí)間和金錢(qián)之后，將需要重新設計。

在過(guò)程中而不是在最后解決問(wèn)題：通過(guò)擁有PCB原型，可以在開(kāi)發(fā)過(guò)程中解決電路板的問(wèn)題，并在此過(guò)程中消除它們，從而產(chǎn)生最佳效率的最終產(chǎn)品。

效率低下和缺陷減少：設計師對他或她的項目投入很大，所以有些錯誤很難客觀(guān)地看到。通過(guò)測試PCB原型，第三方人員可以發(fā)現設計人員可能遺漏或忽略考慮的那些區域。

單個(gè)組件測試：原型允許電路板上的單個(gè)組件單獨進(jìn)行測試。這使得更集中的測試方法能夠發(fā)現產(chǎn)品特定部件的潛在問(wèn)題。

高效的結果：如果原型經(jīng)受?chē)栏竦臏y試，當設計到達最終產(chǎn)品時(shí)，絕大多數故障和問(wèn)題可能已經(jīng)解決，留下更優(yōu)化的設計。

成本效益：看起來(lái)為原型開(kāi)發(fā)付出代價(jià)是昂貴的，但實(shí)際上，不得不報廢大量表現出來(lái)的產(chǎn)品，或者更糟的是，意識到一些可能在PCB測試中發(fā)現的重大故障，并通過(guò)最終設計和需要從一開(kāi)始就更新流程，成本和浪費要高得多。對于原型，所涉及的費用可以作為一種優(yōu)化預算，以放棄更糟糕的成本。

確定優(yōu)質(zhì)的快速PCB原型設計供應商

構建電路板是非常標準的做法，但每個(gè)產(chǎn)品的原型設計都需要一定程度的專(zhuān)業(yè)化。在某些情況下，生產(chǎn)供應商會(huì )提供這樣的解決方案。但與其他任何事情一樣，并非所有人都是平等的。在尋找供應商作為原型合作伙伴時(shí)，需要考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵特征：

在職工程師：不可避免地，供應商會(huì )遇到一個(gè)或多個(gè)組件的某種類(lèi)型的電氣或機械問(wèn)題。優(yōu)質(zhì)供應商將有隨時(shí)待命的工程人員，以迅速解決任何與組件相關(guān)的問(wèn)題。

質(zhì)量聲譽(yù)：非原型供應商不是理想的選擇，因為它們在很大程度上浪費了預算資金。在不提供原型的情況下制造產(chǎn)品會(huì )導致更多錯誤通過(guò)影響最終設計以及您的品牌聲譽(yù)。

過(guò)渡到生產(chǎn)能力：由于快速原型制作的目的是構建一個(gè)為大規模生產(chǎn)做好準備和優(yōu)化的電路板，因此通過(guò)原型制作準備好產(chǎn)品的供應商應該具備將其投入全面生產(chǎn)的能力。這不僅包括此類(lèi)行動(dòng)的基礎設施，還包括避免長(cháng)期生產(chǎn)阻礙組件生命周期的問(wèn)題，這些問(wèn)題可能會(huì )減慢或停止有效生產(chǎn)。