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生產(chǎn)原型PCB的有效方法
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(shè)計人員將其PCB設(shè)計工具的選擇限于高端企業(yè)級解決方案，因為這些工具價格昂貴。早期的設(shè)計工具還增加了設(shè)置時間和學(xué)習(xí)曲線的成本，它們的功能受到限制，并且通常容易出錯。值得慶幸的是，現(xiàn)代工具現(xiàn)在已經(jīng)可以負(fù)擔(dān)得起，并且包含了設(shè)計師進(jìn)行復(fù)雜設(shè)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(shè)計人員需要約兩到三個迭代，才能使用基于計算機(jī)的高速設(shè)計工具為工作產(chǎn)品開發(fā)定制PCB原型。但是，隨著產(chǎn)品生命周期的減少，上市時間正變得越來越重要。取決于開銷，董事會迭代的成本可能很高，因為延遲產(chǎn)品的市場發(fā)布和錯過的機(jī)會可能使公司損失數(shù)千美元，甚至造成市場份額的全部損失。
以上是促使設(shè)計者采用模擬在設(shè)計周期之前，他們訂購的PCB原型小號，因為這大大降低了開發(fā)成本。隨著變更成本隨著開發(fā)時間的增加而增加，與在大規(guī)模PCB制造過程中引入的變更相比，在設(shè)計過程中較早發(fā)生的設(shè)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(shè)計過程中及早發(fā)現(xiàn)問題，并且在成為主要問題之前更容易，更便宜地進(jìn)行糾正。
盡管入門級工具確實允許快速設(shè)計和原型構(gòu)建，但大多數(shù)設(shè)計人員仍依賴芯片供應(yīng)商提供的參考設(shè)計。越來越多的設(shè)計師發(fā)現(xiàn)，他們不能依靠參考設(shè)計來使其產(chǎn)品在操作環(huán)境中工作，而他們需要針對現(xiàn)實世界的可靠性和可制造性進(jìn)行設(shè)計。
每種新技術(shù)的實施都會引入多個快速上升的信號，并以越來越快的速度傳播。這不允許奢侈地構(gòu)建原型，測試，審查和修改每個構(gòu)建的設(shè)計方法。
借助虛擬樣機(jī)，設(shè)計人員可以減少PCB原型的數(shù)量，并提高設(shè)計效率。虛擬樣機(jī)包括信號和電源完整性的仿真，可制造性設(shè)計，熱分析和3-D干擾驗證。
早期，PCB設(shè)計師和工程師的技能對于入門級工具來說是必不可少的，以便在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的問題。另一方面，高效，復(fù)雜的設(shè)計要求采用約束更嚴(yán)格的方法，并采用逐項構(gòu)造方法。一旦工程師建立了規(guī)則，具有下游工具的設(shè)計人員將遵循它們，并使用各種設(shè)計規(guī)則檢查（DRC）來驗證其有效性。
現(xiàn)代PCB工具不僅可以簡單地放置走線，還可以處理多種任務(wù)。從最初的概念到最終的裝配文檔，在項目的每個階段都可以使用這些設(shè)計工具。在大多數(shù)這些設(shè)計工具中添加了3-D渲染引擎，并且在封裝庫中實現(xiàn)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(shè)計人員可以非常迅速地構(gòu)思概念。他們可以使用虛擬原型以及供應(yīng)商提供的3-D步驟模型來進(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，而無需進(jìn)行詳細(xì)的電路板設(shè)計。
這種方法可以幫助設(shè)計人員在設(shè)計初期處理變更請求，因為可視化工具可以直觀地了解設(shè)計過程，并且每個參與人員都對設(shè)計的發(fā)展方向有很好的了解，并且可以發(fā)現(xiàn)誤解或概念上的錯誤。早期的。
虛擬樣機(jī)還有一個額外的好處。工藝的每個步驟都可以確認(rèn)產(chǎn)品的機(jī)械配合。而且，設(shè)計人員現(xiàn)在可以首先將工廠圖紙放在一起，并獲得任何擬議的設(shè)計，材料等的報價。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(xiàn)所有問題。這不僅節(jié)省了時間，而且節(jié)省了多個原型的不必要的開銷。絲網(wǎng)印刷機(jī)，取放機(jī)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(shè)計的一部分，而是可制造性的一部分。審查初步晶圓廠圖紙的組裝商通常會根據(jù)他們在材料和其他方面的經(jīng)驗提出建議。
設(shè)計迭代的主要原因是供應(yīng)鏈信息無法實時提供給設(shè)計人員。很多時候，設(shè)計師必須制造印刷電路板原型，而由于不可用或某個組件或某些組件而不得不更改其設(shè)計，必須用合適的替代品替換它們，現(xiàn)在需要更改PCB設(shè)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(shè)計的成本要低得多。因此，有必要從產(chǎn)品管理或采購團(tuán)隊實時了解供應(yīng)鏈。
常規(guī)的PCB原型制作是一個減法過程。制造商以比需要的更多的材料開始，并去除了不必要的零件。但是，在添加過程中，制造商從薄的基板開始，然后用導(dǎo)電油墨添加所需的銅跡線。
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(tǒng)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(nèi)部部署的增材制造機(jī)械，工程師可以對設(shè)計進(jìn)行必要的更改，而不會在傳統(tǒng)上浪費成本和時間。設(shè)計人員不必等待制片廠將訂購的PCB原型寄回去，因為他可以在自己的桌面上創(chuàng)建原型。
設(shè)計人員可以從3D打印和2D打印過程中進(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始印刷PCB，并以納米顆粒水平進(jìn)行生產(chǎn)。這是一個非常新的過程，涉及材料復(fù)雜性和擠出要求。
二維噴墨式打印更容易與設(shè)計師生成的Gerber文件相匹配，以將設(shè)計傳達(dá)給制造商。這些機(jī)器僅將導(dǎo)電跡線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。