电路设计

高速PCB设计中制作成本的控制

2019-07-14 09:05发布

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印制电路板，又称印刷电路板，是电子元器件电气连接的提供者。它的发展已有100多年的历史了；它的设计主要是版图设计；采用电路板的主要优点是大大减少布线和装配的差错，提高了自动化水平和生产劳动率。 
 
　　随着PCB技术的不断进步，印制板（PCB）行业得以飞速发展，同时产品的竞争日益激烈，PCB行业己进入了微利时代。企业要想在竞争中生存并获得发展，产品的可制造性及成本管控显得尤为重要，但企业想从技术及工艺上获得竞争优势也变得非常的困难。然而工程设计作为产品制造过程的前端，在产品设计时在满足客户要求的前提下，充分考量产品的材料成本，制造过程困难，避免产品的极限能力，保证产品生产过程的顺畅发挥着非常重要的作用。下面我们介绍如何降低PCB制作过程中的成本。 
 
　　印制电路板尺寸优化一般来讲，印制电路板的尺寸越小，成本越低，但并非绝对的线性关系。这跟印制电路板制造时的切割工艺有一定关系，所以在设计前进行预估印制电路板尺寸选取时，需要首先跟采购部门确认各尺寸的价格，然后预选取一个满足需要的最经济尺寸。可根据订单类别和加工能力，操作技能、确定加工板的最佳拼版尺寸。加工拼版有利提高材料利用率，提高效率，节约水电消耗。但是拼版尺寸加工，将带来搬运、划伤、操作问题，甚至短期内报废率上升，质量控制难度加大。工程评审应从实际出发，确定最佳加工板尺寸。 
 
　　开始进行印制电路板布线设计时，除去根据功能设计要求进行架构设计外，为了进行成本上的节俭，还需要着手考虑以下几个方面：考虑同一份电路图设计同时对应多款相似产品很多时候，相似的产品，由于产品尺寸、贩卖地域、功能以及产品档次定位等方面的不同，而需要不同或者相似的设计。如果因为少量的差异而进行两款印制电路板布线设计的话，首先，需要申请两张或者两张以上印制电路板的设计，这样会额外产生一笔设计费用;其次，印制电路板设计完成后，为保证产品质量，每一张印制电路板都需要进行信赖性实验以及电性能实验测试，试验投入样机以及实验本身都需要额外产生费用。 
 
　　另外原始尺寸的敷铜板尺寸过大，加工起来不方便，有时候甚至无法放入印制线路板加工设备中进行加工，因此需要首先将它切割成若干块加工尺寸大小的敷铜板。至于加工尺寸的具体大小，则需要根据制作印制线路板的加工设备情况、每一块印制线路板的尺寸以及一些工艺参数来确定。这些工艺参数除了印制电路图形本身需要的长度和宽度外，还要包括往电子产品框架上固定印制线路板的螺钉孔所消耗的宽度，外形加工的工艺留量，化学镀、电镀与腐蚀时的夹具夹持留量，多层印制线路板时的定位销留量，层间的对位标志留量，印制线路板制作厂商的标志留量，印制线路板的边宽等，其中有的工艺参数推荐值可以向敷铜板生产厂商或经销商索取。印制线路生产加工时，可以根据上述数据来确定将一块大的原始尺寸的敷铜板究竟裁成多少块加工尺寸的敷铜板、是纵向裁切还是横向裁切、可不可以进行套裁等等。 
 
　　改善工程评审能力也可以实现成本控制，主要体现在以下几个方面：采用计算机拼版软件，根据客户设计（或装配）尺寸，优化图形加工拼版方式，优化拼版间距，优化工艺边设置，优化基材的利用率，优化进料规格，减少边料浪费；优化印制板槽孔，外形尺寸的机加方式（钻、冲、切、铣），不同的机加方式和程序，将意味着不同的机加成本；了解客户设计、装配、使用要求，在满足客户要求的前提下，利用CAD软件优化线宽间距、焊环、降低加工难度，提高成品合格率，合理控制物料等级。 
 
　　印制线路板随着层数的增加，制作成本会急剧增加，因此有可能因为一念之差而造成成本的大幅差异。如果你设计一个6 层的印制线路板遇到困难时，切不可轻言放弃，也许大笔的经济效益就在你的坚持一下的努力之中;不过，这也很不容易勉为其难，因为当遇到这种事情时，多数情况下设计者都可能毫不犹豫地去选择设计一个8 层的印制电路。 
 
　　印制线路板随着层数的增加，制作成本会急剧增加，因此有可能因为一念之差而造成成本的大幅差异。如果你设计一个6 层的印制线路板遇到困难时，切不可轻言放弃，也许大笔的经济效益就在你的坚持一下的努力之中;不过，这也很不容易勉为其难，因为当遇到这种事情时，多数情况下设计者都可能毫不犹豫地去选择设计一个8 层的印制电路。 
 
　　印制线路板中导图形的宽度如果用L 来表示，导体图形之间的间隙宽度用S 来表示，那么LIS 就代表了该导电带的宽度与间隙宽度之比。随着这个比值的减小，印制线路板的生产成品率会急剧减少，成本也会上升。这种现象在电路密度比较高的场合下表现得更为明显。因此，切不可任意地减小LIS 的值。 
 
　　在采用钻头对印制线路板打孔的情况下，当孔径低于某个数值后，钻头的一次钻进深度会急剧缩短。也就是说同样打一个孔，钻孔径小的孔时，钻头需要多次退出散热，于是就会降低生产效率，提高成本。所以，不要随意减小通孔的孔径;而且还应当尽可能地减少通孔的数量。 
 
　　对于双面印制线路板的贯通孔，不用镀铜的方法实现两面电路的连通，而是采用往贯通孔中填充银浆料的方法，也可以降低双面印制线路板的成本。这种方法一般用于双面敷铜的普通酚醛树脂纸板。该方法首先将双面敷铜的普通酚醛树脂纸板进行表面清洁处理，接着在其两面用丝网印刷法印制抗蚀图形，经腐蚀后形成导体图形，去掉抗蚀层后打贯通孔，然后往孔内填充银浆料。为了使银浆料能够与两面的导体图形良好接触，银浆料应当鼓出贯通孔，并且在鼓出部分的银浆料图形的直径大于贯通孔的孔径。为了阻挡银离子迁移，在银浆料鼓出部分的表面通过丝网印刷加盖一层覆盖层。继而，再在两面丝网印刷阻焊图形、隔离图形，冲压或钻出固定印制电路板的螺孔，加工外形。最后通过检验，银浆料填充贯通孔的双面印制线路板就制作完成了。 
 
　　一般说来，由于基材的原因这种银浆料填充贯通孔的双面印制线路板不适合用于高可靠电路。另外，由于银浆料中除了导电物质外，还有大量不导电的材料，因此银浆料的导电性能不如铜箔的导电性能好，也应当提请读者注意。 
 
　　严格控制投料数量则能在制造过程中做到节能减排，符合绿 {MOD}生产要求的同时降低成本的投入。主要体现在以下几点：印制板是一种不通用型（或特性型）商品。生产多了客户拒收浪费，生产少了需要重新投料，造成材料、人工、水电、时间浪费。如何合理控制投料数量？一是取决于顾客真实需求量控制范围，需要业务员向顾客询问清楚。二是取决于生产加工过程的控制能力，进行评估计算，优化投料数量；加强成品板余数控制。按照顾客、产品型号、余数量进行盘点记帐，将余数信息传达至客户、工程、生产、计划人员。充分利用库存余数印制板，消化或减少成品板库存数，降低成品板投料量；控制返工/补投料。一定要追究返工/报废原因和责任，落实经济处罚，使违反操作或不尽职责的行为得到纠正。
资料来源：一牛网论坛关键词：PCB、PCB设计

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