生產(chǎn)原型PCB的有效方法

2021-03-09

生產(chǎn)原型PCB的有效方法

到目前為止，對于印刷電路板或PCB原型，設計人員將其PCB設計工具的選擇限于高端企業(yè)級解決方案，因為這些工具價(jià)格昂貴。早期的設計工具還增加了設置時(shí)間和學(xué)習曲線(xiàn)的成本，它們的功能受到限制，并且通常容易出錯。值得慶幸的是，現代工具現在已經(jīng)可以負擔得起，并且包含了設計師進(jìn)行復雜設計所需的所有功能。此外，它們易于使用，并且更加關(guān)注易于采用。

通常，設計人員需要約兩到三個(gè)迭代，才能使用基于計算機的高速設計工具為工作產(chǎn)品開(kāi)發(fā)定制PCB原型。但是，隨著(zhù)產(chǎn)品生命周期的減少，上市時(shí)間正變得越來(lái)越重要。取決于開(kāi)銷(xiāo)，董事會(huì )迭代的成本可能很高，因為延遲產(chǎn)品的市場(chǎng)發(fā)布和錯過(guò)的機會(huì )可能使公司損失數千美元，甚至造成市場(chǎng)份額的全部損失。

以上是促使設計者采用模擬在設計周期之前，他們訂購的PCB原型小號，因為這大大降低了開(kāi)發(fā)成本。隨著(zhù)變更成本隨著(zhù)開(kāi)發(fā)時(shí)間的增加而增加，與在大規模PCB制造過(guò)程中引入的變更相比，在設計過(guò)程中較早發(fā)生的設計變更的成本大大降低。使用虛擬原型的優(yōu)勢在于可以在設計過(guò)程中及早發(fā)現問(wèn)題，并且在成為主要問(wèn)題之前更容易，更便宜地進(jìn)行糾正。

虛擬樣機作為一種生產(chǎn)方法

盡管入門(mén)級工具確實(shí)允許快速設計和原型構建，但大多數設計人員仍依賴(lài)芯片供應商提供的參考設計。越來(lái)越多的設計師發(fā)現，他們不能依靠參考設計來(lái)使其產(chǎn)品在操作環(huán)境中工作，而他們需要針對現實(shí)世界的可靠性和可制造性進(jìn)行設計。

每種新技術(shù)的實(shí)施都會(huì )引入多個(gè)快速上升的信號，并以越來(lái)越快的速度傳播。這不允許奢侈地構建原型，測試，審查和修改每個(gè)構建的設計方法。

借助虛擬樣機，設計人員可以減少PCB原型的數量，并提高設計效率。虛擬樣機包括信號和電源完整性的仿真，可制造性設計，熱分析和3-D干擾驗證。

早期，PCB設計師和工程師的技能對于入門(mén)級工具來(lái)說(shuō)是必不可少的，以便在設計過(guò)程中發(fā)現可能出現的問(wèn)題。另一方面，高效，復雜的設計要求采用約束更嚴格的方法，并采用逐項構造方法。一旦工程師建立了規則，具有下游工具的設計人員將遵循它們，并使用各種設計規則檢查（DRC）來(lái)驗證其有效性。

盈利能力設計

現代PCB工具不僅可以簡(jiǎn)單地放置走線(xiàn)，還可以處理多種任務(wù)。從最初的概念到最終的裝配文檔，在項目的每個(gè)階段都可以使用這些設計工具。在大多數這些設計工具中添加了3-D渲染引擎，并且在封裝庫中實(shí)現了3-D組件主體的完全集成，從而使這一切成為可能。

此功能使設計人員可以非常迅速地構思概念。他們可以使用虛擬原型以及供應商提供的3-D步驟模型來(lái)進(jìn)行初步的PCB布局。這樣就可以快速查看最終產(chǎn)品，例如I / O連接器的位置，而無(wú)需進(jìn)行詳細的電路板設計。

這種方法可以幫助設計人員在設計初期處理變更請求，因為可視化工具可以直觀(guān)地了解設計過(guò)程，并且每個(gè)參與人員都對設計的發(fā)展方向有很好的了解，并且可以發(fā)現誤解或概念上的錯誤。早期的。

虛擬樣機還有一個(gè)額外的好處。工藝的每個(gè)步驟都可以確認產(chǎn)品的機械配合。而且，設計人員現在可以首先將工廠(chǎng)圖紙放在一起，并獲得任何擬議的設計，材料等的報價(jià)。他們可以將模擬的制造圖紙傳遞給組裝者以進(jìn)行檢查，以發(fā)現所有問(wèn)題。這不僅節省了時(shí)間，而且節省了多個(gè)原型的不必要的開(kāi)銷(xiāo)。絲網(wǎng)印刷機，取放機和回流焊爐要求的凸耳，孔和其他修改形式不是原始電路設計的一部分，而是可制造性的一部分。審查初步晶圓廠(chǎng)圖紙的組裝商通常會(huì )根據他們在材料和其他方面的經(jīng)驗提出建議。

保持動(dòng)態(tài)的供應鏈可見(jiàn)性

設計迭代的主要原因是供應鏈信息無(wú)法實(shí)時(shí)提供給設計人員。很多時(shí)候，設計師必須制造印刷電路板原型，而由于不可用或某個(gè)組件或某些組件而不得不更改其設計，必須用合適的替代品替換它們，現在需要更改PCB設計。與產(chǎn)品投入全面生產(chǎn)后所需的成本相比，在原型階段必須更改設計的成本要低得多。因此，有必要從產(chǎn)品管理或采購團隊實(shí)時(shí)了解供應鏈。

增材制造而不是減法

常規的PCB原型制作是一個(gè)減法過(guò)程。制造商以比需要的更多的材料開(kāi)始，并去除了不必要的零件。但是，在添加過(guò)程中，制造商從薄的基板開(kāi)始，然后用導電油墨添加所需的銅跡線(xiàn)。

盡管3D打印和增材制造仍處于起步階段，但它是一種比傳統的PCB制造減法方法（尤其是定制PCB原型）產(chǎn)生更少浪費的好方法。借助內部部署的增材制造機械，工程師可以對設計進(jìn)行必要的更改，而不會(huì )在傳統上浪費成本和時(shí)間。設計人員不必等待制片廠(chǎng)將訂購的PCB原型寄回去，因為他可以在自己的桌面上創(chuàng )建原型。

設計人員可以從3D打印和2D打印過(guò)程中進(jìn)行選擇以進(jìn)行增材制造。3-D打印可使用各種凝膠，油墨和基材逐層從頭開(kāi)始印刷PCB，并以納米顆粒水平進(jìn)行生產(chǎn)。這是一個(gè)非常新的過(guò)程，涉及材料復雜性和擠出要求。

二維噴墨式打印更容易與設計師生成的Gerber文件相匹配，以將設計傳達給制造商。這些機器僅將導電跡線(xiàn)打印在平坦的水平基板上。這是印刷PCB原型以進(jìn)行快速原型制作的理想選擇。