在电子电路产品的研发进程中,PCB 原型具有举足轻重的地位。在 PCB 原型制作过程中,可以对不同的PCB设计和制造规格进行试验,以找出最有效的一种。
一、PCB 原型的本质与意义
PCB 原型实则是产品的早期雏形,其核心使命在于检验设计理念的可行性。与普通仅为测试基本用户功能的原型不同,PCB 原型需具备一定功能性,以全方位测试设计的整体效能。在其制作期间,工程师能够对各类 PCB 设计与制造规格展开探索,从而筛选出最优方案。
二、PCB 原型的多重优势
显著缩短时间并削减成本
在 PCB 设计流程中,若缺乏原型辅助,工程师反复迭代易使时间线拉长。而 PCB 原型可加速进程:
- 完整测试:能助力快速精准地排查设计瑕疵,否则发现缺陷耗时久,易致交付延迟,引发客户不满与收入损失。
- 优化沟通:让客户提前目睹产品,减少沟通成本与重新设计的需求。
- 减少返工:在投产前对电路板进行检测与测试,避免有缺陷产品进入生产环节,降低后期返工成本。
助力制造与生产顺畅进行
选择优质第三方如捷配 PCB 原型制作服务可规避诸多问题:
- 版本管理:防止因改版频繁且沟通不畅,导致版本混淆与最佳版本缺失。
- 设计局限:弥补设计师在特定领域的不足,避免设计盲点。
- 规则检查:尽管 DRC 工具有助于发现部分问题,但在确定最佳走线几何形状等方面存在短板,而原型制造厂商可提出改进建议,提升原型适用性。
提前检测产品功能
精准可靠的 PCB 原型便于解决开发中的设计难题:
- PCB 设计:尽早察觉缺陷,提升设计精准度,降低成本并缩短项目周期。
- 功能测试:评估理论与实际的契合度,检验产品功能。
- 条件测试:针对特殊应用环境,如温度、功率、抗冲击等测试,确保产品适应性。
- 最终产品设计:辅助确定是否调整最终 PCB 设计及产品包装规划。
- 实现组件单独测试
原型 PCB 常用于测试单个组件与功能:
- 验证理论:简单原型可用于概念验证,检验设计理论的有效性并定位问题。
- 分解设计:剖析最终 PCB 的基础部分,分步测试,精准识别并调整设计问题。
有效降低成本
- 缺陷修复:早期发现设计缺陷并修复,成本更低,避免问题遗留至大规模生产破坏预算。
- 产品调整:确定是否需调整 PCB 形状、材料等,优化规划,降低产品及包装重新设计成本。
三、PCB 原型制作的关键规格
- 尺寸:PCB 成本与表面积相关,应合理规划空间,降低成本,同时注意不规则形状易造成材料浪费,小矩形 PCB 成本较高。
- 层数:层数是复杂性的重要体现,多层 PCB 如同堆叠的高速公路,为重叠电气连接提供路由。
- 材料类型:常用的 FR - 4 材料由玻璃环氧树脂构成,设计高速或 RF 板时需关注材料介电性与厚度。
- 电路板厚度:依据铜层数量选择核心尺寸以确定厚度,特殊环境可能需要特定厚度,最低可达 0.4 毫米。
- 表面处理:焊盘电镀提升可焊性,常见有铅或无铅 HASL 与 ENIG 电镀,后者抗氧化性与表面平整度更佳,适用于大型 BGA 组件等。
- 阻抗控制:含无线电功能的 PCB 需指定阻抗控制,其受多种因素影响,对无线天线性能优化极为关键,可能增加制造成本。
- 最小宽度 / 间距:涉及铜走线宽度与间距,公差不达标会产生问题,应合理利用铜资源。
- 孔尺寸:电路板上孔与过孔的尺寸设定,小尺寸虽节省空间但制造难度大,钻孔公差更严格且易产生废料。
- 阻焊层:防止焊桥与短路,有多种颜色可选,生产过程中可能变色,需合理选择。
- 丝网印刷:用于记录 PCB 信息,LPI 印刷可提供更高分辨率,但价格稍高。
- 最小间距:指电气元件相邻引脚距离,间距过窄影响产量与成本,特定封装在原型制作或手工组装时更具挑战。
- 齿形孔:用于安装到其他 PCB 的模板或 PCB 设计。
- RoHS 合规性:生产时需明确告知制造商需求,避免不合规部件混入设计。