هک برد مدار: این کار را درست انجام دهید، $$$ پس انداز کنید.

یک برد مدار بهتر همیشه به قطعات گران‌تر نیاز ندارد. در بسیاری از پروژه‌ها، بیشترین صرفه‌جویی از انتخاب‌های طراحی انجام شده قبل از رسیدن PCB به دست می‌آید. من دیده‌ام که تیم‌ها هفته‌ها را صرف تصحیح مشکلات طرح‌بندی می‌کنند که می‌توانست با یک بررسی کوتاه طراحی از آنها جلوگیری کند. یک تغییر کوچک در عرض ردیابی، محل قرارگیری قطعات یا اندازه برد می تواند بر زمان مونتاژ، استفاده از مواد، آزمایش و کار تعمیر تأثیر بگذارد. رویکرد من ساده است: طراحی برای عملکرد پایدار، ساخت آسان، و کنترل هزینه معقول از ابتدا. با یک طرح الکتریکی روشن شروع کنید قبل از باز کردن نرم افزار طراحی PCB، وظایف اصلی برد را تعریف می کنم. فهرست I: - محدوده ورودی و ولتاژ برق - انواع سیگنال و سرعت های مورد انتظار - موقعیت های اتصال دهنده - اجزای تولید کننده گرما - نیازهای فاصله ایمن - نقاط تست - مقدار تولید مورد انتظار این مرحله به جلوگیری از یک مشکل رایج کمک می کند: افزودن ویژگی هایی که هزینه برد را بدون رفع نیاز کاربر افزایش می دهد. به عنوان مثال، اگر محصول فقط از یک پورت ارتباطی استفاده می کند، یک برد کنترل ممکن است به چندین کانکتور پرسرعت نیاز نداشته باشد. حذف ویژگی‌های بلااستفاده می‌تواند کار مسیریابی، هزینه اتصال و نقاط خرابی احتمالی را کاهش دهد. من همچنین مدارهای بحرانی را از مدارهای پشتیبانی جدا می کنم. تبدیل توان، سیگنال های حساس آنالوگ، پردازنده های دیجیتال و خطوط ارتباطی ممکن است به مناطق طرح بندی متفاوتی نیاز داشته باشند. یک پلان طبقه واضح مسیریابی را آسان تر می کند و تغییرات بعدی را کاهش می دهد. تعداد لایه ها را با دقت انتخاب کنید یک PCB دو لایه می تواند برای مدارهای کنترلی ساده، سنسورها و دستگاه های کم سرعت به خوبی کار کند. یک برد چهار لایه ممکن است توزیع توان، کنترل سیگنال و مدیریت حرارت بهتری را برای یک محصول فشرده ارائه دهد. کمترین تعداد لایه همیشه کمترین هزینه کل نیست. یک طراحی دو لایه ممکن است به موارد زیر نیاز داشته باشد: - پرش‌ها یا پیوندهای سیمی بیشتر - ردیابی طولانی‌تر - قطعات محافظ اضافی - اصلاحات بیشتر در طرح‌بندی - زمان تست بیشتر یک طراحی چهار لایه ممکن است قیمت ساخت برد را افزایش دهد و در عین حال کار مونتاژ و اشکال‌زدایی را کاهش دهد. من به جای اینکه فقط به قیمت تابلو نگاه کنم، هزینه کامل پروژه را مقایسه می کنم. وقتی طرحی را بررسی می کنم، می پرسم: - آیا مسیر برق می تواند کوتاه بماند؟ - آیا هواپیمای زمینی می تواند سر و صدا را کاهش دهد؟ - آیا سیگنال های پرسرعت نیاز به مسیریابی کنترل شده دارند؟ - آیا تعداد لایه انتخاب شده از تغییرات آینده پشتیبانی می کند؟ این مقایسه معمولاً پاسخ مفیدتری نسبت به انتخاب تعداد لایه ها بر اساس عادت می دهد. در صورت امکان از قطعات استاندارد استفاده کنید اجزای سفارشی می توانند به خوبی با یک محصول مطابقت داشته باشند، اما ممکن است خطرات منبع یابی و تولید را ایجاد کنند. وقتی طراحی الکتریکی اجازه می دهد، اندازه های بسته بندی و قطعات رایج با بیش از یک تامین کننده تایید شده را ترجیح می دهم. به عنوان مثال، منبع یک مقاومت در یک بسته 0603 معمولی نسبت به یک بسته معمولی با پایه تامین کننده باریک آسان تر است. یک گام اتصال استاندارد نیز ممکن است مشکلات مونتاژ را در مقایسه با نسخه ویژه ساخته شده برای سفارش کوچک کاهش دهد. بررسی می‌کنم: - در دسترس بودن بسته - زمان تحویل تامین‌کننده - حداقل مقدار سفارش - محدوده دما - رتبه‌بندی ولتاژ و جریان - گزینه‌های قطعه جایگزین یک جایگزین نباید بدون بررسی ردپای، طرح پین، محدودیت‌های الکتریکی و رفتار حرارتی آن اضافه شود. ممکن است دو قسمت در یک کاتالوگ شبیه به هم به نظر برسند اما از ترتیب پین های متفاوتی استفاده کنند. طراحی برد برای مونتاژ یک مدار می تواند به صورت شماتیک کار کند و همچنان در خط تولید مشکل ایجاد کند. من فضای کافی را در اطراف کانکتورها، سوئیچ ها، نقاط تست و اجزای بزرگ باقی می گذارم. من قطعات با نیازهای مونتاژ مشابه را در گروه های معقول نگه می دارم. دسترسی به قطعاتی که نیاز به لحیم کاری دستی دارند باید آسان باشد. قرارگیری خوب می تواند موارد زیر را کاهش دهد: - پل های لحیم کاری - برخورد قطعات - کار مجدد دستی - زمان بازرسی - اشتباهات مونتاژ یک شرکت الکترونیکی کوچک یک بار محل قرارگیری کانکتور برق و فیوز برد را تغییر داد تا هر دو قسمت از یک طرف بازرسی شوند. مدار ثابت ماند، اما آزمایش آسان‌تر شد و تیم مونتاژ زمان کمتری را برای چرخاندن برد در طول بازرسی صرف کردند. این نوع صرفه جویی به ندرت به عنوان یک خط جداگانه در نقل قول PCB ظاهر می شود. به عنوان تاخیر کمتر و واحدهای رد شده کمتر به نظر می رسد. کاهش ضایعات تخته از طریق ابعاد معقول اندازه تخته بر استفاده از مواد، چیدمان پانل، حمل و نقل و تناسب محوطه تأثیر می گذارد. من از ساخت تخته ای بزرگتر از نیاز محصول خودداری می کنم، اما بدون بررسی قابلیت سرویس و محدودیت های ساخت، آن را کوچک نمی کنم. فاصله بسیار کم می تواند خطر مونتاژ را افزایش دهد و تعمیرات را سخت تر کند. هنگامی که محصول به مقدار تولید می شود، از تامین کننده PCB می پرسم که چگونه طرح بر روی پانل تولید قرار می گیرد. یک تغییر کوچک در عرض تخته ممکن است باعث شود تعداد بیشتری تخته در یک پانل قرار گیرند. نتیجه به فرآیند تامین کننده، قاب پانل، ابزار و قوانین فاصله بستگی دارد. سوال مفید این نیست که "کوچکترین تخته چیست؟" این است که "چه اندازه برد از محصول پشتیبانی می کند و از پانل تولید به خوبی استفاده می کند؟" نقاط تست را قبل از اولین نمونه اولیه اضافه کنید نقاط تست را به راحتی می توان نادیده گرفت زیرا ویژگی محصول قابل مشاهده ای را اضافه نمی کند. آنها می توانند در زمان بررسی نمونه اولیه و آزمایش تولید صرفه جویی کنند. من نقاط تست قابل دسترسی را برای: - ریل های برق اصلی - زمین - خطوط تنظیم مجدد - سیگنال های ارتباطی - خروجی های آنالوگ کلیدی - سیگنال های کنترل مهم بدون نقاط تست، ممکن است یک تکنسین نیاز داشته باشد که پایه های قطعات کوچک را با یک پروب لمس کند. که سرعت تست را کاهش می دهد و می تواند به برد آسیب برساند. چند نقطه آزمایشی که به خوبی قرار گرفته اند، اغلب عیب یابی را سازگارتر می کنند. من همچنین تعریف می کنم که هر نقطه چه چیزی را باید اندازه گیری کند. یک نقطه آزمون بدون روش تست واضح ارزش محدودی دارد. قبل از سفارش، طرح را مرور کنید قبل از اینکه فایل‌های Gerber و داده‌های مونتاژ را منتشر کنم، یک بررسی طراحی اجرا می‌کنم که بیش از قوانین الکتریکی را پوشش می‌دهد. من بررسی می‌کنم: 1. شماتیک و نشانگرهای مرجع PCB 2. ردپاها و علامت‌های یک سنجاق 3. قرار دادن صفحه ابریشمی 4. اندازه مته و طرح کلی تخته 5. فاصله مسی 6. تنظیمات تسکین حرارتی 7. علائم قطبیت 8. جهت اتصال 9. نقشه‌های مونتاژ 10. من از شخص دیگری می‌خواهم که طرح را بررسی کند و مورد تأیید قرار گیرد. مجموعه ای از چشم های تازه ممکن است متوجه یک دیود معکوس، علامت مرجع مخفی یا رابطی شود که با محفظه در تضاد است. یک نمونه اولیه باید طراحی را تایید کند، نه اینکه خطاهای مستندات اولیه را آشکار کند. کنترل هزینه با نمونه های اولیه اندازه گیری شده من اولین نمونه را به عنوان یک دوره تولید کوچک تلقی نمی کنم. وظیفه آن پاسخگویی به سوالات خاص است. برای یک پروژه، یک تیم ممکن است نیاز به تایید یکپارچگی سیگنال داشته باشد. برای دیگری، نگرانی اصلی ممکن است گرما در نزدیکی یک تنظیم کننده ولتاژ باشد. یک دسته نمونه اولیه کوچک می تواند داده های مفیدی را بدون تعهد به مقدار زیاد ارائه دهد. من ضبط می کنم: - قطعاتی که مونتاژ آنها دشوار بود - نتایج آزمایش - خوانش دما - تغییرات طراحی - الگوهای خطا - قطعاتی که به منابع جایگزین نیاز دارند این رکورد به ویرایش بعدی کمک می کند تمرکز بیشتری داشته باشد. همچنین از تکرار اشتباه تیم جلوگیری می کند. برد مداری که هزینه کمتری دارد همیشه برد بهتری نیست. بردی که ساخت، آزمایش، تعمیر و منبع آن آسان‌تر باشد، می‌تواند هزینه کل را در طول عمر خود کاهش دهد. فرآیند ترجیحی من این است که نیازهای الکتریکی را تعریف کنم، قطعات عملی را انتخاب کنم، طرح‌بندی را برنامه‌ریزی کنم، جزئیات تولید را بررسی کنم، یک دسته کوچک را آزمایش کنم و با شواهد بازبینی کنم. این رویکرد به جای اینکه آن را به عنوان یک کاهش لحظه آخری تلقی کند، به کنترل هزینه مکان روشنی در طراحی می دهد.

هزینه PCB به ندرت از یک اشتباه بزرگ ناشی می شود. من اغلب افزایش قیمت کل را از طریق انتخاب های کوچک می بینم: اندازه تخته غیر معمول، اندازه های مته بسیار زیاد، قطعات کم حجم، مراحل مونتاژ پیچیده، یا طرحی که آزمایش را دشوار می کند. طراحی هوشمند PCB به معنای انتخاب کم هزینه ترین مواد برای هر پروژه نیست. این به معنای تطبیق طرح با فرآیند کارخانه، حجم تولید مورد انتظار و نیازهای واقعی محصول است. در اینجا روش های عملی برای کاهش هزینه های PCB بدون تضعیف محصول وجود دارد. 1. با هزینه کامل شروع کنید، نه تنها با قیمت تخته قیمت پایین تخته ممکن است منجر به هزینه کم پروژه نشود. مقدار نهایی می تواند شامل موارد زیر باشد: - ساخت PCB - قطعات - مونتاژ - استنسیل - تست - برنامه نویسی - حمل و نقل - دوباره کاری ناشی از ویژگی های سخت ساخت وقتی که تامین کنندگان را با هم مقایسه می کنم، بر اساس فایل ها و مشخصات یکسان درخواست می کنم یک قیمت کامل ارائه دهم. یک برد دو لایه ممکن است ارزان تر از یک برد چهار لایه به نظر برسد، اما مسیریابی ضعیف می تواند نویز، کار مونتاژ یا زمان تست را افزایش دهد. برای یک پروژه سنسور کوچک، تیم یک تخته دو لایه انتخاب کرد تا قیمت اولیه را کاهش دهد. این طرح به ردپای طولانی و چندین پیوند سیمی نیاز داشت. پس از ظاهر شدن مشکلات مونتاژ، هزینه نیروی کار اضافی پس انداز مورد انتظار را کاهش داد. یک طراحی چهار لایه در مرحله ساخت هزینه بیشتری خواهد داشت اما می تواند مسیریابی را ساده کرده و کار اصلاح را کاهش دهد. 2. تعداد لایه‌ها را از بین نیازهای مدار انتخاب کنید تعداد لایه‌های بالاتر همیشه بیهوده نیست. تعداد لایه های پایین تر همیشه بهتر نیست. من طرح را در اطراف بررسی می کنم: - توزیع نیرو - مسیرهای سیگنال با سرعت بالا - مسیرهای برگشت زمین - قطعات تولید کننده گرما - اندازه برد - نویز الکترومغناطیسی برای یک کنترل کننده LED ساده، یک PCB دو لایه ممکن است مناسب باشد. یک محصول بی سیم جمع و جور با پردازنده، حافظه، منبع تغذیه سوئیچینگ و بخش رادیویی ممکن است برای مسیریابی تمیزتر و کنترل زمین بهتر به چهار لایه نیاز داشته باشد. سوال مفید این نیست که "کدام تعداد لایه ارزان تر است؟" سوال مفید این است که "کدام تعداد لایه عملکرد مورد نیاز را با یک فرآیند تولید معقول می دهد؟" 3. از اندازه های استاندارد تخته استفاده کنید ابعاد غیر استاندارد می تواند ضایعات مواد را افزایش دهد. آنها همچنین ممکن است تعداد تخته هایی که در یک پانل تولید قرار می گیرند را محدود کنند. من سعی می‌کنم طرح کلی برد را نزدیک به قالب‌های استاندارد پنل مورد استفاده سازنده نگه دارم. انتخاب دقیق به تامین کننده بستگی دارد، اما اندازه های مستطیلی معمولی اغلب راحت تر از شکل های غیر معمول تنظیم می شوند. یک رویکرد عملی به این صورت است: 1. از سازنده در مورد ابعاد متداول پانل بپرسید. 2. چندین طرح کلی تخته را روی پانل قرار دهید. 3. فضای مورد نیاز برای مسیریابی، ابزارآلات و ریل های مونتاژ را بررسی کنید. 4. مساحت تخته قابل استفاده را با مواد هدر رفته مقایسه کنید. 5. طرح را در محدوده فرآیند عادی تامین کننده نگه دارید. برای یک برد کنترل کوچک، تغییر طرح کلی تنها با چند میلی متر ممکن است واحدهای بیشتری را در یک پانل مجاز کند. این می تواند ضایعات مواد و هزینه پردازش پانل را بدون تغییر مدار کاهش دهد. 4. اندازه مته های غیر ضروری را کاهش دهید هر اندازه مته مخصوص می تواند کار فرآیند را اضافه کند. یک PCB با اندازه های مختلف سوراخ ممکن است نیاز به نصب و بازرسی بیشتری داشته باشد. من معمولاً این موارد را بررسی می کنم: - مته های اجزای سوراخ دار - از طریق اندازه ها - سوراخ های نصب - ابعاد شکاف - سوراخ های آبکاری شده و بدون آبکاری استفاده از مجموعه کوچکی از اندازه های مته استاندارد می تواند ساخت را آسان تر کند. مقادیر دقیق باید از جدول قابلیت های سازنده به جای یک قانون کلی باشد. یک سوراخ نصب ممکن است به همان تحمل سوراخ مکانیکی دقیق نیاز نداشته باشد. اگر طراحی مکانیکی اجازه تحمل معمولی را بدهد، درخواست یک تلرانس سخت‌تر ارزش کمی دارد. 5. استفاده از vias با هدف مشخص ** Vias به اتصال لایه ها، انتقال حرارت و پشتیبانی از مسیریابی سیگنال کمک می کند. آنها همچنین الزامات تولید را اضافه می کنند. قبل از افزودن یک via، می پرسم: - آیا این اتصال نیاز به تغییر لایه دارد؟ - آیا مسیر ردیابی در لایه فعلی می تواند باشد؟ - آیا via نزدیک یک کامپوننت پد است؟ - آیا Via باید پر شود یا درپوش باشد؟ - آیا via روی لحیم کاری تأثیر می گذارد؟ Via-in-pad می تواند برای چیدمان های فشرده BGA یا QFN مفید باشد، اما ممکن است نیاز به پردازش خاصی داشته باشد. زمانی که چیدمان اجازه می دهد، یک وای استاندارد که در نزدیکی پد قرار می گیرد، می تواند انتخابی کم هزینه باشد. برای یک ماژول قدرت، گذرگاه های حرارتی زیر یک پد بزرگ در معرض ممکن است انتقال حرارت را بهبود بخشد. گروه بزرگی از راه های غیر ضروری ممکن است سود کمی داشته باشند و می توانند کنترل خمیر لحیم کاری را پیچیده کنند. **6. لیست اجزا را عملی نگه دارید انتخاب جزء بر روی PCB و هزینه مونتاژ تأثیر می گذارد. من صورتحساب مواد را قبل از قفل شدن طرح بررسی می کنم. بررسی‌های مفید عبارتند از: - در دسترس بودن بسته - تعداد تامین‌کنندگان - حداقل مقدار سفارش - وضعیت چرخه عمر - گزینه‌های قطعه جایگزین - اندازه بسته - نیازهای فیدر و محل قرارگیری یک قطعه با قیمت واحد پایین ممکن است به سختی تهیه شود. بسته بندی کمی متفاوت ممکن است پایه عرضه گسترده تر و تلاش مونتاژ کمتری داشته باشد. به عنوان مثال، قرار دادن یک مقاومت در یک پکیج روی سطح معمولی نسبت به بسته‌بندی کمتر معمولی با عملکرد الکتریکی مشابه آسان‌تر است. اگر محصول به اندازه کوچکتر نیاز نداشته باشد، گزینه رایج می تواند تولید را ساده تر کند. این تصمیم نباید تنها بر اساس قیمت باشد. رتبه‌بندی‌های الکتریکی، نیازهای ایمنی، محدودیت‌های حرارتی و قابلیت اطمینان محصول همچنان انتخاب را هدایت می‌کنند. 7. از استفاده بیش از حد انواع بسته خودداری کنید بردی با سبک های بسته ممکن است نیاز به نصب مونتاژ بیشتری داشته باشد. این می تواند بر برنامه ریزی ماشین و مدیریت فیدر تاثیر بگذارد. من سعی می‌کنم یک کتابخانه اجزای متعادل با بسته‌های معمولی ایجاد کنم که در آن طراحی اجازه می‌دهد. یک محصول ممکن است از چندین مقدار مقاومت استفاده کند، اما آنها اغلب می توانند اندازه بسته بندی یکسانی داشته باشند. این بدان معنا نیست که همه اجزا باید از یک بسته استفاده کنند. خازن های بزرگ، دستگاه های قدرت، اتصال دهنده ها و قطعات مکانیکی ممکن است به اشکال مختلف نیاز داشته باشند. هدف حذف تنوع قابل اجتناب است. یک دستگاه مصرف کننده فشرده ممکن است از بسته های کوچکتر بهره مند شود. یک کنترل‌کننده صنعتی قابل تعمیر ممکن است با قطعات کمی بزرگ‌تر بازرسی و تعمیر آسان‌تر باشد. بهترین انتخاب به نیازهای خدماتی محصول و روش تولید بستگی دارد. 8. طراحی برای مونتاژ قبل از تکمیل چیدمان مشکلات مونتاژ می تواند هزینه را پس از ساخته شدن PCB افزایش دهد. بررسی می‌کنم: - فاصله اجزاء - علائم قطبیت - نشانگرهای پین وان - همپوشانی حیاط - دهانه‌های خمیر لحیم کاری - دسترسی رابط - مناطق لحیم کاری دستی - محدودیت‌های دمای جریان مجدد اجزای بلندی که در کنار قطعات کوچک قرار می‌گیرند می‌توانند دسترسی نازل را مسدود کنند یا در طول لحیم کاری سایه ایجاد کنند. دو کانکتور که خیلی نزدیک به هم قرار دارند نیز ممکن است بازرسی را دشوار کنند. علامت های مرجع واضح به تکنسین ها کمک می کند تا قطعات را قرار داده و بررسی کنند. افزایش جزئی در شفافیت صفحه ابریشمی می تواند سردرگمی مونتاژ را کاهش دهد. 9. سطح را بر اساس استفاده انتخاب کنید ممکن است برای هر محصولی نیازی به پرداخت سطح گرانتر نباشد. انتخاب های رایج عبارتند از HASL و ENIG که هر کدام دارای ویژگی های هزینه و عملکرد متفاوتی هستند. تصمیم می‌تواند به موارد زیر بستگی داشته باشد: - اجزای ریز - الزامات مسطح - مناطق تماس - شرایط ذخیره‌سازی - فرآیند لحیم کاری - حجم تولید مورد انتظار برای یک برد کنترلی با سوراخ اصلی، یک روکش استاندارد ممکن است نیازها را برآورده کند. تخته ای با قطعات ریز یا انگشتان تماسی که در معرض آن قرار دارند ممکن است نیاز به روکش صاف یا مناسب تری داشته باشند. من از سازنده می خواهم قبل از انتخاب محدودیت های فرآیند را توضیح دهد. پرداخت صحیح به جای اینکه به عنوان یک ارتقاء پیش فرض باشد، باید از طراحی پشتیبانی کند. 10. در حالی که هنوز فضا وجود دارد، امتیازات آزمون را اضافه کنید زمانی که یک تخته امتیاز تست قابل دسترسی نداشته باشد، آزمایش سخت تر می شود. یک کارخانه ممکن است به وسایل اضافی، کاوش دستی یا زمان بازرسی طولانی تری نیاز داشته باشد. نقاط تست را برای: - ریل های برق اصلی - زمین - خطوط ارتباطی - سیگنال های تنظیم مجدد یا برنامه ریزی - گره های آنالوگ کلیدی - اندازه گیری های مربوط به ایمنی لازم نیست نقاط تست بزرگ باشند، اما به فاصله کافی برای روش تست انتخابی نیاز دارند. چند نقطه خوب می‌تواند از عیب‌یابی سریع‌تر پشتیبانی کند و دوباره کاری را کاهش دهد. برای یک برد کنترلر کوچک، افزودن نقاط تست در طول طرح بندی ممکن است فقط یک منطقه کوچک را به خود اختصاص دهد. افزودن یک دستگاه تست سفارشی بعداً می تواند به زمان و هزینه بیشتری نیاز داشته باشد. 11. فایل های کامل تولید را به اشتراک بگذارید فایل های ناقص باعث ایجاد تاخیر و تغییرات نقل قول می شوند. من یک بسته تولید واضح آماده می‌کنم که می‌تواند شامل: - فایل‌های Gerber - فایل‌های مته - نقشه‌های تخته - الزامات جمع‌آوری - صورت‌حساب مواد - فایل‌های انتخاب و قرار دادن - نقشه‌های مونتاژ - داده‌های خمیر لحیم کاری - دستورالعمل‌های آزمایش نام فایل‌ها باید به راحتی قابل درک باشد، و اعداد ویرایش باید با اسناد مطابقت داشته باشند. اگر فایل مونتاژ یک مقدار جزء را نشان دهد در حالی که صورتحساب مواد مقدار دیگری را نشان دهد، ممکن است تامین کننده قبل از تولید نیاز به توضیح داشته باشد. یک یادداشت کوتاه ساخت همچنین می تواند از سردرگمی در مورد امپدانس کنترل شده، وزن مس، آبکاری لبه ها، شکاف ها یا تلورانس های خاص جلوگیری کند. 12. درخواست بررسی طراحی برای تولید کنید بررسی تولید می تواند مشکلات هزینه را قبل از تولید شناسایی کند. من ترجیح می‌دهم این بررسی را پس از تکمیل طرح‌بندی، اما قبل از انتشار فایل‌های نهایی درخواست کنم. تامین کننده ممکن است به این موارد اشاره کند: - عرض ردی خارج از فرآیند استاندارد - فاصله تنگ مس تا لبه - اندازه سوراخی که نیاز به ابزار ویژه دارد - یک مشکل فاصله گذاری قطعات - یک نگرانی پانل سازی - مشکل ماسک لحیم کاری تیم طراحی هنوز تصمیم نهایی را می گیرد. برخی از ویژگی های خاص ممکن است برای عملکرد ضروری باشد. ارزش بررسی ناشی از درک هزینه و اثر فرآیند قبل از ثبت سفارش است. کاهش هزینه PCB زمانی که در طول برنامه ریزی مدار و چیدمان شروع به کار کند بهترین کار را دارد. ابعاد استاندارد، بسته‌های معقول، تنوع مته‌های کنترل‌شده، نقاط تست در دسترس، و فایل‌های تولید شفاف می‌توانند ضایعات را بدون برش کیفیت مورد نیاز کاهش دهند. من با هر صرفه جویی به عنوان یک مبادله طراحی برخورد می کنم. اگر عملکرد ناپایدار، مونتاژ دشوار یا دوباره کاری پرهزینه ایجاد کند، قیمت پایین‌تر ارزش محدودی دارد. هدف بهتر، بردی است که ساخت، آزمایش و پشتیبانی در طول عمر تولید آن عملی باشد.

وقتی من یک برد مدار طراحی یا خریداری می کنم، به قیمت برد به تنهایی نگاه نمی کنم. زمانی که طراحی به تغییرات مکرر نیاز دارد، تهیه قطعات سخت است، یا برد در طول آزمایش از کار می افتد، قیمت پایین می تواند به هزینه پروژه بالاتر تبدیل شود. روش بهتر ساده است: ساخت طرح را آسان تر کنید، آزمایش را آسان تر کنید و منبع آن را آسان تر کنید. چند انتخاب عملی می تواند ضایعات را بدون کاهش عملکرد برد کاهش دهد. ** با یک پلان الکتریکی روشن شروع کنید ** قبل از اینکه طرح را بکشم، هدف اصلی برد را تعریف می کنم. فهرست I: - ورودی و خروجی برق - ولتاژ و جریان مورد نیاز - انواع سیگنال - دمای عملیاتی - محدودیت اندازه برد - محل اتصالات - مقدار تولید مورد انتظار - نیازهای تست این مرحله به من کمک می کند از اضافه کردن قطعاتی که محصول را پشتیبانی نمی کنند اجتناب کنم. همچنین مجموعه ای واضح از اهداف را به مهندس طرح و سازنده می دهد. به عنوان مثال، یک برد کنترل کوچک ممکن است نیازی به استک آپ با لایه بالا یا عملیات سطح پیشرفته نداشته باشد. تخته پاور ممکن است به مس عریض تر و کنترل حرارت بهتر نیاز داشته باشد. انتخاب ساختار تخته یکسان برای هر دو محصول می تواند هزینه قابل اجتناب ایجاد کند. تعداد لایه ها را با دقت انتخاب کنید لایه های بیشتر می تواند مسیریابی را آسان تر کند، اما هر لایه اضافه شده بر قیمت برد و روند تولید تأثیر می گذارد. بررسی می‌کنم که آیا طرح واقعاً به لایه‌های بیشتری نیاز دارد یا خیر. یک برد چهار لایه ممکن است یک انتخاب عملی برای یک محصول دیجیتال جمع و جور باشد که به یک صفحه زمین پایدار نیاز دارد. یک برد دو لایه ممکن است برای یک سنسور ساده، رله یا کنترل کننده با سرعت پایین کار کند. تصمیم به موارد زیر بستگی دارد: - سرعت سیگنال - چگالی توان - کنترل نویز - تعداد اجزا - اندازه برد - فضای مسیریابی. اگر این تغییر باعث مشکلات سیگنال یا کار طراحی اضافی شود، ممکن است ذخیره در طول آزمایش ناپدید شود. از مواد معمولی زمانی که نیاز را برآورده می کنند استفاده کنید مواد استاندارد FR-4 برای بسیاری از بردهای کنترل، ارتباطات و الکترونیک مصرفی مناسب است. مواد ویژه ممکن است برای مدارهای فرکانس بالا، محصولات با دمای بالا یا شرایط مکانیکی سخت مفید باشد. من از سازنده می پرسم که کدام مواد به طور مرتب ذخیره می شوند. یک ماده انبار شده می‌تواند از فرآیند تولید نرم‌تر نسبت به موادی که نیاز به سفارش جداگانه دارد پشتیبانی کند. انتخاب مواد همچنین شامل موارد زیر است: - ضخامت تخته - وزن مس - رنگ ماسک لحیم کاری - پرداخت سطح - الزامات دی الکتریک یک رنگ یا پوشش خاص ممکن است جذاب به نظر برسد، اما می تواند بدون بهبود نحوه عملکرد مدار، هزینه اضافه کند. ** منبع یابی قطعات را به بخشی از طراحی تبدیل کنید ** ممکن است ساخت یک برد آسان باشد و به دلیل قطعات آن همچنان گران باشد. من وضعیت عرضه اجزای کلیدی را قبل از قفل شدن طرح بررسی می کنم. من همچنین جایگزین های تایید شده ای را برای قطعاتی که عملکرد الکتریکی و اندازه بسته بندی مشابهی دارند آماده می کنم. مشکلات رایج عبارتند از: - یک رگولاتور با عرضه محدود - یک کانکتور ساخته شده توسط تنها یک تامین کننده - یک خازن با دوره تحویل طولانی - یک میکروکنترلر که نیاز به یک فرآیند برنامه نویسی خاص دارد - یک قطعه کوچک غیرفعال با یک بسته غیرمعمول یک مثال عملی از یک دستگاه نظارت کوچکی که من روی آن کار می کردم آمده است. طرح اصلی از اتصال دهنده ای استفاده می کرد که برای ظاهر آن انتخاب شده بود. قیمت آن مناسب بود، اما عرضه آن قطعه محدود بود. جایگزینی آن با یک کانکتور معمولی خطر منبع یابی را کاهش داد و روند مونتاژ را آسان تر کرد. عملکرد محصول ثابت ماند. طرح بندی را برای مونتاژ مناسب نگه دارید طرح بندی واضح می تواند خطاهای مونتاژ و زمان بازرسی را کاهش دهد. من فضای کافی را در اطراف قطعاتی که نیاز به بازرسی یا تعمیر دارند، می گذارم. من اجزای پلاریزه شده را در صورت امکان رو به یک جهت ثابت نگه می دارم. من همچنین از قرار دادن قطعات بلند نزدیک به کانکتورها یا لبه‌های برد خودداری می‌کنم، مگر اینکه محفظه به آن نیاز داشته باشد. بررسی‌های چیدمان مفید عبارتند از: - فاصله کافی در اطراف قطعات با گام ریز - علامت‌های مرجع پاک - علائم قطبیت صحیح - نقاط تست قابل دسترسی - اندازه‌های پد مناسب - جهت گیری ثابت قطعات - فاصله کافی برای ابزارهای مونتاژ فاصله بسیار کم ممکن است باعث صرفه‌جویی در سطح برد شود، اما می‌تواند کار مجدد را سخت‌تر کند. یک تخته کمی بزرگتر می تواند در کل فرآیند تولید هزینه کمتری داشته باشد. طراحی برای آزمایش از ابتدا تست نباید بعد از تکمیل طرح اضافه شود. من نقاط تست را برای ریل های برق، خطوط ارتباطی، سیگنال های تنظیم مجدد و سیگنال های کنترل کلید قرار می دهم. من آنها را به گونه ای برچسب گذاری می کنم که با مدرک آزمون مطابقت داشته باشد. هنگامی که یک تکنسین می تواند به راحتی به نقاط تست برسد، عیب یابی زمان کمتری می برد. برای یک برد تولید، من همچنین تصمیم می‌گیرم که آیا آزمایش از این موارد استفاده کند یا خیر: - پروب‌های دستی - تجهیزات آزمایشی - اسکن مرزی - آزمایش عملکردی - بررسی‌های مبتنی بر سیستم عامل روش صحیح به حجم محصول و پیچیدگی مدار بستگی دارد. یک وسیله ساده ممکن است برای یک دسته کوچک کافی باشد. یک دوره تولید بزرگتر ممکن است یک روش آزمایش خودکار کنترل شده تر را توجیه کند. بازبینی فایل های ساخت قبل از ارسال فایل ها به سازنده، شماتیک، طرح بندی، صورتحساب مواد و نقشه مونتاژ را با هم مقایسه می کنم. من بررسی می‌کنم: - فایل‌های Gerber یا ODB++ - فایل‌های مته - داده‌های انتخاب و مکان - صورت‌حساب مواد - ارجاعات اجزاء - طرح کلی تابلو - نام لایه‌ها - شماره‌های تجدیدنظر - یادداشت‌های فرآیند ویژه عدم تطابق بین صورت‌حساب مواد و طرح‌بندی می‌تواند منجر به نصب قطعات اشتباه شود. مفقود شدن طرح کلی تابلو می تواند نقل قول را به تاخیر بیندازد. پاک کردن نام فایل ها و کنترل بازبینی این مشکلات قابل اجتناب را کاهش می دهد. همچنین از سازنده می خواهم قبل از تولید، نکات طراحی برای ساخت را بررسی کند. این مکالمه می‌تواند مشکلات مربوط به اندازه سوراخ‌ها، فاصله مسی، دهانه‌های ماسک لحیم کاری یا قرار دادن اجزا را آشکار کند. قیمت کامل پروژه را مقایسه کنید قیمت تابلو فقط یک قسمت از بودجه است. من همچنین موارد زیر را در نظر می‌گیرم: - تغییرات مهندسی - تنظیم مونتاژ - تلفات قطعات - زمان تست - دوباره کاری - حمل و نقل - بسته‌بندی - حداقل مقادیر سفارش - زمان سررسید برای قطعات خاص اگر شامل بازرسی قوی‌تر، پشتیبانی از تست واضح‌تر یا تامین پایدار قطعات باشد، ممکن است قیمت تخته کمی بالاتر انتخاب بهتری باشد. دیدگاه من ساده است: کنترل هزینه با تصمیمات طراحی شروع می شود، نه با درخواست از کارخانه برای کاهش تمام خطوط قیمت. وقتی عملکرد را تعریف می‌کنم، مواد کاربردی را انتخاب می‌کنم، از قطعات موجود استفاده می‌کنم، فایل‌های تمیز را آماده می‌کنم، و برای آزمایش زودهنگام برنامه‌ریزی می‌کنم، ساخت برد و نگهداری آسان‌تر می‌شود. به این ترتیب من کمتر هزینه می کنم بدون اینکه برد مدار را به منبع مشکلات بعدی تبدیل کنم.

وقتی من یک برد مدار چاپی طراحی می کنم، با کاهش قیمت قطعات شروع نمی کنم. بیشترین پس انداز اغلب از برنامه ریزی بهتر حاصل می شود. تخته ای با لایه های بیش از حد، مواد غیرمعمول، تحمل های سخت یا تغییرات مکرر طراحی می تواند بسیار بیشتر از حد انتظار هزینه داشته باشد. من از یک فرآیند ساده برای کنترل هزینه PCB استفاده می کنم در حالی که طراحی را قابل اعتماد و آسان برای ساخت نگه می دارم. 1. قبل از ترسیم شماتیک، نیازهای اصلی را می نویسم: - اندازه برد - تعداد لایه ها - ولتاژ عملیاتی - سرعت سیگنال - مقدار تولید مورد انتظار - نوع قطعه - روش مونتاژ - نیازهای آزمایش - برنامه تحویل یک برد سنسور کوچک برای یک دوره تولید کوتاه ممکن است به طراحی متفاوتی از برد کنترلر ساخته شده در مقادیر زیاد نیاز داشته باشد. اگر در ابتدا حجم مورد انتظار را بدانم، می توانم مواد، ردپاها و گزینه های ساخت را با کنترل هزینه بهتر انتخاب کنم. فهرست الزامات واضح نیز کار طراحی مجدد را کاهش می دهد. هر تغییر چیدمان می تواند بر PCB، قطعات، فایل های مونتاژ و فرآیند تست تاثیر بگذارد. 2. در صورت امکان از اندازه تخته استاندارد استفاده کنید که سازندگان PCB معمولاً گزینه های تولید مشترکی برای مواد و ضخامت استاندارد دارند. یک تخته استاندارد FR-4 با ضخامت مشترک می تواند آسان تر از مشخصات سفارشی باشد. من سعی می کنم از شکل های غیر معمول تخته اجتناب کنم مگر اینکه محصول به آنها نیاز داشته باشد. یک تخته مستطیلی اغلب از فضای پانل به طور موثرتری استفاده می کند. این می تواند ضایعات مواد را زمانی که چندین تخته روی یک پانل تولید می شود کاهش دهد. به عنوان مثال، یک برد کنترل 40 × 60 میلی متر را تصور کنید. اگر همان مدار بتواند در یک طرح کلی 35 mm × 55 mm بدون تأثیر بر نصب قرار گیرد، طراحی کوچک‌تر ممکن است واحدهای بیشتری را در یک پانل تولیدی اجازه دهد. صرفه جویی به تامین کننده، طرح پانل و اندازه سفارش بستگی دارد، بنابراین من پیشنهاد پانل را قبل از تصمیم گیری بررسی می کنم. 3. تعداد لایه ها را تحت کنترل نگه دارید یک PCB چهار لایه می تواند فضای مسیریابی و توزیع برق بهتری را نسبت به برد دو لایه ارائه دهد. اگرچه همیشه انتخاب درستی نیست. برای یک مدار ساده با سرعت کم، دو لایه ممکن است کافی باشد. برای تخته ای با اتصالات متراکم یا سیگنال های حساس، چهار لایه ممکن است خطر طرح را کاهش دهد. من به جای اینکه فقط به قیمت تخته نگاه کنم، هزینه کامل را مقایسه می کنم. یک طراحی دو لایه ممکن است هزینه کمتری برای هر برد داشته باشد، اما نیاز به جامپر، مونتاژ اضافی، یا اشکال زدایی بیشتر دارد. یک تخته چهار لایه ممکن است قیمت واحد بالاتری داشته باشد و در عین حال سایر وظایف تولید را کاهش دهد. روش معمول من این است که ابتدا یک طرح دو لایه تمیز را زمانی که مدار اجازه می دهد، مسیریابی کنم. اگر چیدمان شلوغ شود یا کنترل کیفیت سیگنال دشوار شود، من یک استک آپ چهار لایه را بررسی می کنم. 4. انتخاب مواد و ضخامت های رایج استاندارد FR-4 برای بسیاری از محصولات الکترونیکی کنترل، قدرت و تعبیه شده مناسب است. ممکن است مواد خاصی برای کاربردهای فرکانس بالا، دمای بالا یا مکانیکی مورد نیاز باشد، اما آنها باید با نیاز طراحی واقعی مطابقت داشته باشند. من این جزئیات را با سازنده تأیید می کنم: - ضخامت تخته - وزن مس - رنگ ماسک لحیم کاری - پرداخت سطح - حداقل عرض ردیابی - حداقل فاصله - اندازه سوراخ - نوع از طریق - حداکثر اندازه پانل طرحی که از محدوده تولید معمولی تامین کننده استفاده می کند اغلب تولید آسان تر است. من از انتخاب تلرانس باریک اجتناب می کنم مگر اینکه مدار یا تناسب مکانیکی آن را ایجاب کند. 5. از ویژگی های بسیار کوچک بدون دلیل واضح اجتناب کنید ردهای ریز، پدهای کوچک، میکروویاها و اندازه های کوچک مته می توانند هزینه های ساخت و بازرسی را افزایش دهند. آنها همچنین می توانند مونتاژ و تعمیر را سخت تر کنند. من ردپایی را انتخاب می کنم که به سازنده فضای کاری کافی می دهد. برای یک محصول فشرده، ممکن است از بسته‌های کوچک‌تر استفاده کنم، اما بررسی می‌کنم که آیا مونتاژکننده می‌تواند آنها را با تجهیزات موجود قرار داده و بررسی کند. یک مثال عملی، ردپای مقاومت است. پکیج 0603 ممکن است در مقایسه با 0805 باعث صرفه جویی در فضای تخته شود، اما لحیم کردن یک قطعه 0805 در طول کار نمونه اولیه آسانتر است. اگر محصول فقط به تعداد کمی تخته نیاز دارد، بسته بندی بزرگتر ممکن است تلاش مونتاژ را کاهش دهد. اگر برد توسط ماشین مونتاژ شود، قابلیت قطعه تامین کننده بخشی از تصمیم گیری می شود. 6. قطعاتی را با گزینه های عرضه انتخاب کنید یک قطعه کم هزینه اگر تهیه آن سخت باشد، همیشه انتخاب کم هزینه ای نیست. قبل از تکمیل طرح بندی، شماره قطعه، بسته، تلرانس، محدوده دما و جایگزین های تایید شده را بررسی می کنم. برای قطعات غیرفعال رایج، من اغلب یک لیست تایید شده با بیش از یک گزینه مناسب ایجاد می کنم. گزینه های جایگزین باید ردپای یکسانی داشته باشند و الزامات مدار را برآورده کنند. این به تیم خرید انعطاف پذیری بیشتری در هنگام تغییر قیمت ها یا سطح سهام می دهد. من یک قطعه را فقط به این دلیل تعویض نمی کنم که قطعه دیگر قیمت پایین تری دارد. جایگزین باید بررسی های الکتریکی، حرارتی و مکانیکی را پشت سر بگذارد. 7. کاهش پرداخت های خاص غیرضروری سطح بر لحیم کاری، ذخیره سازی، ظاهر و هزینه تأثیر می گذارد. HASL ممکن است برای بسیاری از تخته‌های عمومی مناسب باشد، در حالی که ENIG ممکن است در مواقعی که به لنت‌های مسطح یا قطعات با گام ریز نیاز است کمک کند. من پایان را بر اساس نیاز محصول انتخاب می کنم. پرداخت هزینه بیشتر به طور خودکار هر تخته را بهبود نمی بخشد. برای یک نمونه اولیه استاندارد با بسته‌های اجزای معمولی، ممکن است یک روکش معمولی کافی باشد. همین رویکرد در مورد رنگ ماسک لحیم کاری و علامت گذاری تخته نیز صدق می کند. گزینه های بصری اضافی می توانند برای شناسایی یا بازرسی محصول مفید باشند، اما آنها باید هدف مشخصی داشته باشند. 8. طراحی برای مونتاژ ساده هزینه مونتاژ PCB شامل بیش از قیمت قطعات است. این می تواند شامل راه اندازی، تغییرات فیدر، کار استنسیل، قرار دادن دستی، بازرسی و کار مجدد باشد. من تلاش مونتاژ را با موارد زیر کاهش می‌دهم: - استفاده از یک طرف جزء اصلی در صورت عملی - محدود کردن انواع بسته‌های غیرمعمول - حفظ علائم قطبیت آسان - قرار دادن نقاط آزمایش در جایی که پروب‌ها می‌توانند به آن‌ها برسند - اجتناب از قطعاتی که اتصالات لحیم کاری نزدیک را مسدود می‌کنند - گروه‌بندی اجزای مشابه در یک طرح واضح یک تخته با قطعات منحصر به فرد کمتر نیز می‌تواند نیاز به تغییرات کمتری در فیدر داشته باشد. این ممکن است به تولیدات کوچک و متوسط ​​کمک کند. 9. قبل از تکمیل طرح بندی، نقاط تست را اضافه کنید، زمانی که نقاط تست در پایان اضافه می شوند، آزمایش سخت تر می شود. من نقاط دسترسی را برای ریل های برق، زمین، خطوط ارتباطی، سیگنال های تنظیم مجدد و خروجی های کلید در مرحله چیدمان قرار می دهم. چند نقطه تست به خوبی قرار داده شده می تواند زمان کاوش دستی را کاهش دهد. آنها همچنین ممکن است به شناسایی عیوب مونتاژ قبل از رسیدن برد به مشتری کمک کنند. من هر نقطه آزمایش را در مستندات برچسب گذاری می کنم و مطمئن می شوم که فاصله با پروب برنامه ریزی شده یا فیکسچر آزمایشی مطابقت دارد. نقطه آزمایشی که نمی توان به آن رسید ارزش کمی دارد. 10. طرح را با سازنده مرور کنید یک بررسی کوتاه طراحی می تواند مشکلات هزینه را قبل از ثبت سفارش آشکار کند. از تامین کننده و مونتاژ کننده PCB می خواهم بررسی کنند: - طرح کلی تابلو - چیدمان پانل - اندازه مته ها - قوانین ردیابی و فاصله گذاری - در دسترس بودن قطعات - جهت مونتاژ - دهانه های شابلون - دسترسی تست - نیازهای فرآیند ویژه تولیدکنندگان مشکلات تولید زیادی را می بینند که به راحتی در طول چیدمان از دست می روند. بازخورد آنها ممکن است منجر به تغییر کوچکی یا مشخصات ساده تر برد شود. به عنوان مثال، یک طراح ممکن است یک ضخامت تخته سفارشی را به دلایل مکانیکی انتخاب کند، در حالی که محفظه می تواند یک ضخامت معمولی را با یک تغییر جزئی براکت بپذیرد. این نوع تنظیم می تواند پیچیدگی تولید را بدون تغییر مدار کاهش دهد. 11. مقایسه کل هزینه پروژه من بیشتر از قیمت مدار چاپی را مقایسه می کنم. برگه هزینه من شامل: - قیمت تخته خالی - قطعات - مونتاژ - شابلون - آزمایش - حمل و نقل - هزینه های راه اندازی - ضایعات مورد انتظار - تغییرات مهندسی - دوباره کاری اگر طراحی باعث کندی مونتاژ یا نقص های مکرر شود، ممکن است قیمت پایین تخته هزینه پروژه پایینی نداشته باشد. قیمت تخته کمی بالاتر وقتی می تواند معقول باشد که آزمایش را ساده کرده و دوباره کاری را کاهش دهد. 12. ساخت یک نمونه اولیه کوچک قبل از تولید بزرگتر یک نمونه اولیه به من فرصتی می دهد تا تناسب، عملکرد، مونتاژ و دسترسی آزمایشی را تأیید کنم. من بررسی می‌کنم که آیا برد با محفظه مناسب است یا خیر، آیا استفاده از کانکتورها آسان است یا خیر، و آیا تکنسین‌ها می‌توانند اتصالات لحیم کاری را بررسی کنند. من همچنین هر تغییری را که در طول آزمایش ایجاد می شود ثبت می کنم. اگر ویرایش بعدی به سوراخ‌های جدید، اتصال دهنده متفاوت یا موقعیت نصب اصلاح شده نیاز داشته باشد، استفاده از این اطلاعات قبل از سفارش بزرگ‌تر ارزان‌تر است. پس انداز PCB از بسیاری از انتخاب های کوچک حاصل می شود. من الزامات را واضح نگه می‌دارم، از گزینه‌های تولید استاندارد در زمان مناسب استفاده می‌کنم، قطعاتی را با پشتیبانی تامین انتخاب می‌کنم و مونتاژ و آزمایش را قبل از انتشار بررسی می‌کنم. هدف این نیست که همه ویژگی ها ارزان تر شوند. هدف ایجاد تابلویی است که هزینه تولید کمتری داشته باشد، آزمایش آن آسان‌تر باشد و بعداً کارهای قابل اجتناب ایجاد نشود. امروز با ما تماس بگیرید تا lingchao بیشتر بدانید: mr.xu@lingchaopcb.com/WhatsApp +8613780181891.

1. رابرت ال اندروز، مارس 2024، استراتژی‌های عملی برای طراحی مقرون به صرفه PCB 2. امیلی جی کارتر، ژوئیه 2023، طراحی برای تولید در تولید مدار چاپی تست مونتاژ و روش‌های قابلیت اطمینان برای بردهای مدار 5. دانیل پی مورگان، نوامبر 2023، کنترل هزینه تولید برای بردهای مدار چاپی چندلایه 6. سوفیا آر کالینز، می 2024، برنامه‌ریزی طرح‌بندی PCB کارآمد برای الکترونیک مدرن unerquicklich